柔性制造技術(shù)發(fā)展方向研究論文_優(yōu)秀論文

1、 柔性制造技術(shù)發(fā)展方向研究論文摘要文章簡述了柔性、柔性制造技術(shù)的概念、分類、所涉及的關(guān)鍵技術(shù),以及發(fā)展應(yīng)用趨勢,以促使人們對新的制造技術(shù)認識和重視。隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產(chǎn)品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統(tǒng)的制造技術(shù)已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產(chǎn)品的需求。90年代后,由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控制設(shè)備的發(fā)展,制造業(yè)自動化進入一個嶄新的時代,技術(shù)日臻成熟。柔性制造技術(shù)已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點。1基本概念11柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新

2、產(chǎn)品要求的程度來衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現(xiàn)故障)情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量?！叭嵝浴笔窍鄬τ凇皠傂浴倍缘?傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點是生產(chǎn)率很高,由于設(shè)備是固定的,所以設(shè)備利用率也很高,單件產(chǎn)品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應(yīng)市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi),生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當重要的位置

3、。柔性主要包括1)機器柔性當要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時,機器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。3)產(chǎn)品柔性一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后,對老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。4)維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進行的能力。5)生產(chǎn)能力柔性當生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟地運行的能力。對于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點尤為重要。6)擴展柔性當生產(chǎn)需要的時候,可以很容易地擴展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成

4、一個更大系統(tǒng)的能力。7)運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力。12柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群,我們認為凡是側(cè)重于柔性,適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為:1)柔性制造系統(tǒng)()關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多,權(quán)威性的定義有:美國國家標準局把定義為:“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備,傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統(tǒng),柔性制

5、造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會指出“柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預(yù)下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族的限制?！倍覈鴩臆娪脴藴蕜t定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng),它包括多個柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！焙唵蔚卣f,是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運貯裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機床(加工中心與車削中心等)

6、,由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運系統(tǒng)連接起來,可在不停機的情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的是第一代,日本從1991年開始實施的“智能制造系統(tǒng)”()國際性開發(fā)項目,屬于第二代;而真正完善的第二代預(yù)計本世紀十年代后才會實現(xiàn)。2)柔性制造單元()的問世并在生產(chǎn)中使用約比晚68年,可視為一個規(guī)模最小的,是向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物,它是由12臺加工中心、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及物料運送存貯設(shè)備構(gòu)成,其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進入普及應(yīng)用階段。3)柔性制造線()它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種之間的生產(chǎn)線。

7、其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、機床;亦可采用專用機床或?qū)Ｓ脵C床,對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于,但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)()為代表,其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化,其技術(shù)已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。4)柔性制造工廠()是將多條連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整。它包括了/,并使計算機集成制造系統(tǒng)()投入實際,實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化,進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。是自動化生產(chǎn)的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、

8、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)()為代表,其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化。2柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)2.1計算機輔助設(shè)計未來技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng),使之具有智能化,可處理各種復(fù)雜的問題。當前設(shè)計技術(shù)最新的一個突破是光敏立體成形技術(shù),該項新技術(shù)是直接利用數(shù)據(jù),通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內(nèi)的光敏樹脂液面進行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)

9、的速度。2.2模糊控制技術(shù)模糊數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調(diào)整,使系統(tǒng)性能大為改善,其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。2.3人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)迄今,柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理,求解各類問題(如解釋、預(yù)測、診斷、查找故障、設(shè)計、計劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合,因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集

10、為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在柔性制造業(yè)(尤其智能型)中起著日趨重要的關(guān)鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術(shù),預(yù)計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模將在比目前大4倍。智能制造技術(shù)()旨在將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié),借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài),在受到外界或內(nèi)部激勵時能自動調(diào)節(jié)其參數(shù),以達到最佳工作狀態(tài),具備自組織能力。故被稱為未來21世紀的制造技術(shù)。對未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項技術(shù)是伴隨

11、計算機應(yīng)用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的,它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。24人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)()是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng),成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分。3柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢31將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)這是因為的投資比少得多而經(jīng)濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業(yè)。目前國外眾多廠家將列為發(fā)展之重。32發(fā)展效率更高的多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機等工廠對的需求引起了制造廠的極大關(guān)注。采用價格低廉的專用數(shù)控機床替代通用的加工中心將是的發(fā)展趨勢。3

12、3朝多功能方向發(fā)展由單純加工型進一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能。4結(jié)束語柔性制造技術(shù)是實現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢,是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂貨單至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全部活動。近年來,柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認,可以這樣認為:柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系

13、統(tǒng),以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化,總體高效益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術(shù)。它作為當今世界制造自動化技術(shù)發(fā)展的前沿科技,為未來機構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。實現(xiàn)了按端口、地址、應(yīng)用等來劃分虛擬網(wǎng)絡(luò),有效地控制了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的廣播流量和提高了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。4結(jié)論現(xiàn)實中存在許多不同類型的網(wǎng)絡(luò),有支持/的,有遵循標準協(xié)議的,每臺機器的對應(yīng)層協(xié)議都不同,對哪一層實施連接,需采用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。通俗地講,第二層交換是指多口的交換集線路,即網(wǎng)絡(luò)交換機。其目的是替代傳統(tǒng)的集線器,提升網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬。主要應(yīng)用于局域網(wǎng)中。在不同或相同類型的局域網(wǎng)之間采用橋接器(集線器),從協(xié)議層上講屬于數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備,但它們?nèi)匀皇蔷W(wǎng)絡(luò)連接的方法,因為局域網(wǎng)本身沒有網(wǎng)絡(luò)層,只有在主機站點上才有網(wǎng)絡(luò)層或提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)的功