你當前的位置:首頁(yè)>>行業(yè)相關(guān)>>行業(yè)動(dòng)向  
                     柔性制造系統的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

   柔性制造系統(FMS)系指具有自動(dòng)化程度高的制造系統。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先進(jìn)的自動(dòng)化和高水平的柔性為目標的制造系統。隨著(zhù)社會(huì )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,FMS發(fā)展頗為迅速,并且由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控制設備的發(fā)展,也促使柔性制造技術(shù)日臻成熟,80年代后,制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)代,即基于計算機的集成制造(CIMS)時(shí)代,FMS已成為各工業(yè)化國家機械制造自動(dòng)化的研制發(fā)展重點(diǎn)。
   一、規模
   按規模大小FMS可分為如下4類(lèi):

   1.柔性制造單元(FMC)
   FMC的問(wèn)世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6~8年,它是由1~2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,具有適應加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC可視為一個(gè)規模最小的FMS,是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展和一種產(chǎn)物,其特點(diǎn)是實(shí)現單機柔性化及自動(dòng)化,迄今已進(jìn)入普及應用階段。

   2.柔性制造系統(FMS)
   通常包括4臺或更多臺全自動(dòng)數控機床(加工中心與車(chē)削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來(lái),可在不停機的情況下實(shí)現多品種、中小批量的加工及管理。

   3.柔性制造線(xiàn)(FML)
   它是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線(xiàn)與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線(xiàn)。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專(zhuān)用機床或NC專(zhuān)用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統和連續生產(chǎn)過(guò)程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)柔性化及自動(dòng)化,其技術(shù)已日臻成熟,迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。

   4.柔性制造工廠(chǎng)(FMF)
   FMF是將多條FMS連接起來(lái),配以自動(dòng)化立體倉庫,用計算機系統進(jìn)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FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實(shí)際,實(shí)現生產(chǎn)系統柔性化及自動(dòng)化,進(jìn)而實(shí)現全廠(chǎng)范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進(jìn)程的全盤(pán)化。FMF是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平,反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體,以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現工廠(chǎng)柔性化及自動(dòng)化。
   二、關(guān)鍵技術(shù)?
   1.計算機輔助設計
   未來(lái)CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì )引入專(zhuān)家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問(wèn)題。當前設計技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù),該項新技術(shù)是直接利用CAD數據,通過(guò)計算機控制的激光掃描系統,將三維數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的光敏樹(shù)脂液面進(jìn)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(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時(shí)內便可制出精確的原型。它有助于加快開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和研制新結構的速度。

   2.模糊控制技術(shù)
   模糊數學(xué)的實(shí)際應用是模糊控制器。最近開(kāi)發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習功能,可在控制過(guò)程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對控制量作調整,使系統性能大為改善,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。
     3.人工智能、專(zhuān)家系統及智能傳感器技術(shù)
   迄今,FMS中所采用的人工智能大多指基于規則的專(zhuān)家系統。專(zhuān)家系統利用專(zhuān)家知識和推理規則進(jìn)行推理,求解各類(lèi)問(wèn)題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專(zhuān)家系統能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗證過(guò)的理論與通過(guò)經(jīng)驗獲得的知識相結合,因而專(zhuān)家系統為FMS的諸方面工作增強了柔性。展望未來(lái),以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專(zhuān)家系統)技術(shù)必將在FMS(尤其智能型)中起著(zhù)關(guān)鍵性的作用。人工智能在未來(lái)FMS中將發(fā)揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術(shù),預計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在FMS中的應用規模將要比目前大4倍。智能制造技術(shù)(IMT)旨在將人工智能融入制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節,借助模擬專(zhuān)家的智能活動(dòng),取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。在制造過(guò)程,系統能自動(dòng)監測其運行狀態(tài),在受到外界或內部激勵時(shí)能自動(dòng)調節其參數,以達到最佳工作狀態(tài),具備自組織能力。故IMT被稱(chēng)為未來(lái)21世紀的制造技術(shù)。對未來(lái)智能化FMS具有重要意義的一個(gè)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)是伴隨計算機應用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。

   4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
   人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )對信息進(jìn)行并行處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )不久將并列于專(zhuān)家系統和模糊控制系統,成為現代自支化系統中的一個(gè)組成部分。?
   三、發(fā)展趨勢

   1.FMC將成為發(fā)展和應用的熱門(mén)技術(shù)
   這是因為FMC的投資比FMS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(chǎng)家將FMC列為發(fā)展之重。

   2.發(fā)展效率更高的FML
   多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車(chē)及拖拉機等工廠(chǎng)對FML的需求引起了FMS制造廠(chǎng)的極大關(guān)注。采用價(jià)格低廉的專(zhuān)用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發(fā)展趨勢。

   3.朝多功能方向發(fā)展
   由單純加工型FMS進(jìn)一步開(kāi)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FMS。?FMS是實(shí)現未來(lái)工廠(chǎng)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(lái)發(fā)展前途的具有戰略意義的舉措。目前反映工廠(chǎng)整體水平的FMS是第一代FMS,90年代此種狀況仍將會(huì )持續下去,日本從1991年開(kāi)始實(shí)施的“智能制造系統”(IMS)國際性開(kāi)發(fā)項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計至21世紀才會(huì )實(shí)現。屆時(shí),智能化機械與人之間將相互融合、柔性地全面協(xié)調從接受訂單貨至生產(chǎn)、銷(xiāo)售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)。
 80年代中期以來(lái),FMS獲得迅猛發(fā)展,幾乎成了生產(chǎn)自動(dòng)化之熱點(diǎn)。一方面是由于單項技術(shù)如NC加工中心、工業(yè)機器人、CAD/CAM、資源管理及高度技術(shù)等的發(fā)展,提供了可供集成一個(gè)整體系統的技術(shù)基礎;另一方面,世界市場(chǎng)發(fā)生了重大變化,由過(guò)去傳統、相對穩定的市場(chǎng),發(fā)展為動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng),為了從市場(chǎng)中求生存、求發(fā)展,提高企業(yè)對市場(chǎng)需求的應變能力,人們開(kāi)始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營(yíng)模式。近年來(lái),FMS作為一種現代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠(chǎng)自動(dòng)化的先進(jìn)模式已為國際上所公認,可以這樣認為:FMS是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎,將以往企業(yè)中相互獨立的工程設計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機的系統,以實(shí)現全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化,總體高效益、高柔性,并進(jìn)而贏(yíng)得競爭全勝的智能制造系統。FMS作為當今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技,為未來(lái)機構制造工廠(chǎng)提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。
版權所有   民眾工作室.制作