智能制造技術(共6頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上現(xiàn)代制造技術 吳文樂摘要：現(xiàn)代制造技術是在傳統(tǒng)制造技術的基礎上, 不斷吸收和發(fā)展機械、電子、能源 、材料、信息及現(xiàn)代管理技術的成果, 將其綜合應用于產品設計、制造、檢驗、管理服務等產品生命周 期的全過程, 以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、靈活、清潔的生產技術模式,取得理想的技術經濟效果的制造技術的總稱傳統(tǒng)的自動化生產技術可以顯著提高生產效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應中小批量生產的要求。隨著現(xiàn)代制造技術的發(fā)展，特別是自動控制技術、數控加工技術、工業(yè)機器人技術等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(FMI)應運而生。 關鍵詞：現(xiàn)代制造技術；自動控制技術；柔性制造技術1.現(xiàn)代制

2、造技術發(fā)展綜述現(xiàn)代制造技術在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎上形成制造系統(tǒng)工程學，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因1。 1) .制造設計一體化。體現(xiàn)制造和設計的密切結合，形成了設計制造一體化，設計不僅是指產品設計，而且包括工藝設計、生產調度設計、質量控制設計等。 2) .材料成形機理的擴展?，F(xiàn)在加工成形機理明確地將加工分為去除加工、結合加工和變形加工。 3) .制造技術的綜合性。現(xiàn)代制造技術是一門以 機械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學科的綜合體，并與管理科學、社會科學、文化、藝術、人機工 程、生物

3、工程和生命科學等相結合，拓展了新領域。 現(xiàn)代制造技術應包括硬件和軟件兩大方面，硬軟件工具、平臺和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。4) .產品的全生命周期。制造的范疇從過去的設計、加工和裝配發(fā)展為產品的全生命周期，包括市場調研、設計、制造、銷售、維修和報廢處理等。5) .生產制造模式的發(fā)展。計算機集成制造技術 是制造技術與信息技術結合的產物，集成制造系統(tǒng)強 調信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網絡制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術的水平，擴展了制造技術的領域2。 現(xiàn)代制造技術的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的

4、發(fā)展可以歸納為四個方面和多個大項目3，如圖1所示： 圖1：現(xiàn)代制造技術方向針對現(xiàn)代制造技術，本文從柔性制造技術的角度對現(xiàn)代制造技術進行學習，對柔性制造在實際中的應用進行深入的研究；2. 柔性制造 2.1 柔性制造簡述 所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對系統(tǒng)內部及外部環(huán)境的一種適應能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應產品變化的能力。柔性可分為瞬時、短期和長期柔性4。瞬時柔性是指設備出現(xiàn)故障后，自動排除故障或將零件轉移到另一臺設備上繼續(xù)進行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時期內，適應加工對象變化的能力，包括在任意時期混合進行加工2種以上零件的能力；長期柔性則是指系統(tǒng)在長期使用中，能夠加工各種不同零件的能

5、力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學實用的量化指標。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術是計算機技術在生產過程及其裝備上的應用，是將微電子技術、智能技術與傳統(tǒng)制造技術融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統(tǒng)的基本單元技術5。柔性制造技術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的總和6。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側重于柔性，適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規(guī)模大小劃分為7： (1) 柔性制造系統(tǒng)（FMS）：關于柔住

6、制造系統(tǒng)的定義很多，權威性的定義有：美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。 (2) 柔性制造單元（FMC）：M S是FMS向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產物，它是由l2臺加工中心、工業(yè)機器人。數控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。 (3) 柔性制造線（FML):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心，CNC機床；亦可采用爭用機床或NC專用機床，

7、對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(D C S)為代表，其特點是實現(xiàn)生產線柔性化及自動化，其技術已日趨成熟，迄今已進入實用化階段。 (4)柔性制造工廠(FMF) :FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化屯體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整F M S。它包括了CADCAM，并使計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實際，實現(xiàn)生產系統(tǒng) 柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。

8、它是將制造、產品開發(fā)及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化8。 2.2柔性制造所采用的關鍵技術 1.計算機輔助設計未來CAD技術發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數據，通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng)，將二維數字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，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斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數據，數小時內便呵制出精確的原

9、型。它有助于加快開發(fā)新產品和研制新結構的速度。 2.模糊控制技術模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊摔制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動地對控制量作調整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。 3.人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術迄今，柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基礎規(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、預測，診斷、查找故障、設汁、計劃、監(jiān)視、修復、命 令及控制等）。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸

10、方面工作增強綜合性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能（包括專家系統(tǒng)）技術必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關鍵性的作用。目前對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。 4.人工神經網絡技術人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡不久將并列到專家系統(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9。 3.國內現(xiàn)代制造技術狀況近年來，世界各國都投入了巨大

11、的財力和物力，強化作為光機電一體化制造業(yè)基礎的先進制造業(yè)的技術和產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究。美國、德 國、日 本 等 國 已 經 開 發(fā) 出 了 數 控（NC）、計算機數控（CNC）、直接數控（CAM）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、制造資源規(guī)則（MRP）、柔性制造單元（TMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、機器人、計算機輔助設計制造（CADCAM）、精益生產（LP）、智能制造系統(tǒng)（MS）、并行工程（CE）和敏捷制造（AM）等多項現(xiàn)代制造技術與制造模式。這些技術的推廣與應用，不僅使本國企業(yè)的國際競爭力得到鞏固，也使得世界先進制造業(yè)發(fā)展迅猛10。我國制造業(yè)市場的巨大潛力，為現(xiàn)代制造技術發(fā)展提供了廣闊的市場

12、空間。但是，與制造業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)相比，國內的現(xiàn)代制造技術的研發(fā)與市場拓展還不均衡。其中，國內機械基礎件制造行業(yè)中的數控化率極低，不足1.6%，先進加工工藝、技術和裝備的普及程度不足10 % ；CADCAM 系統(tǒng)應用的普及率在國內骨干企業(yè)僅有35% ，產業(yè)規(guī)模較小。另外，在相關行業(yè)中如印刷業(yè)、電力行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)等，技術裝備的低數控化率也遠不能滿足市場對中高檔先進產品的需求?？v觀國際制造業(yè)的競爭與發(fā)展，面對國際、國內兩個制造業(yè)市場的日漸融合，如何立足國內制造業(yè)的市場需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自己在先進制造產業(yè)競爭中的技術優(yōu)勢，已經是擺在我國制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題了11。 總

13、之，重視制造業(yè)和現(xiàn)代制造技術已成為全球化的大趨勢。現(xiàn)代制造技術不是一項具體技術，而是利用系統(tǒng)工程技術將各種相關技術集成的一個有機整體；現(xiàn)代制造技術是一種動態(tài)技術，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術成果，并將其滲透到產品的所有領域，結合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔和靈活的生產12；現(xiàn)代制造技術的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，其不摒棄傳統(tǒng)技術，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應用科技新成果去改造它和充實它；現(xiàn)代制造技術在強調環(huán)境保護的同時，還強調各專業(yè)學科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國先進制造技術的發(fā)展應結合自身的特點，形成特色，大力發(fā)展一些

14、關鍵前沿技術，比如新一代材料成型技術、微米及納米技術、快速原型制造以及智能制造等13。在不久的將來，現(xiàn)代制造技術將得到更大的發(fā)展和壯大，發(fā)展和應用先進制造技術是每個國家為提高企業(yè)的國際競爭力和技術創(chuàng)新能力的必然選擇。參考文獻：1張強.淺談柔性制造技術的現(xiàn)狀及發(fā)展J.技術與市場，2008.（5）:39-40.2沈向東.柔性制造技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2013.2.3吳立.關于柔性制造的研究J.機床與液壓，2010，38（14）:9-11.4陳琪.制造業(yè)企業(yè)推行柔性制造的意義及對策J.企業(yè)經濟，2005（4）:7-8.5崔培枝，朱勝，姚巨坤.柔性再制造系統(tǒng)研究J.機械制造，2003（11）:7-9 6王隆太，朱燈林，戴國洪機械CADCAM技術M北京：機械工業(yè)出版社，20057盛曉敏，鄧朝輝先進制造技術M北京：機械工業(yè)出版社，2003.8李楷模.LI Kai-mo 現(xiàn)代制造技術的發(fā)展動向J-科技成果管理與研究200