淺談自動（dòng）化機械製造

摘要:自動化製造係統(FMS)係指具有自動（dòng）化程度高的製造係統（tǒng）。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先（xiān）進的自動化和高（gāo）水平的（de）自動化為目標（biāo）的製造係統。
　　隨著社會對產品（pǐn）多（duō）樣化、低製造成本及短製造周期等需求日趨迫切,FMS發展頗為迅速,並且由於微電子（zǐ）技術、計（jì）算機技術、通信技術、機械與控製設備的發展。
一、自動化（huà）機（jī）械製造規模：
　　按規模大小（xiǎo）FMS可分為如下4類
　　(一（yī）)自動化製（zhì）造單元：
　　FMC:的（de）問世並在生（shēng）產中使用約比FMS晚6～8年,它是由1～2台加工（gōng）中心、工業機器人、數控機（jī）床及物料（liào）運（yùn）送存貯設備構成,具有設置應加工多品種產品的靈活性。FMC可視為（wéi）一個規模最小的FMS,是（shì）FMS向廉價化及小（xiǎo）型化方（fāng）向發展和一種產物,其特點是（shì）實{目（mù）單機自動化（huà）化及自動化（huà）,迄今已（yǐ）進入普及應用階段。
　　(二)自動化製造係統：
　　通（tōng）常包括（kuò）4台或更多台全自動數控機床及人工中心與車（chē）削（xuē）中心等),由集中的控製係統及物料搬（bān）運係統連接（jiē）起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批（pī）量的（de）加工及管理。
　　(三)自動化製造線：
　　它是（shì）處於單（dān）一（yī）或少品種大批量非自動化自動線與中小批量多品種f:MS之間的（de）生產（chǎn）線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床（chuáng）,亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運係統自動化（huà）的要求低於FMS,但（dàn）生產率更（gèng）高。
　　(四)自（zì）動化製造工廠：
　　FMt是將多條FMS連接起來,配以自動（dòng）化（huà）立（lì）體倉庫,用計算機係統進行聯（lián）係,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢（jiǎn）驗、運送至發貨（huò）的完整FMS。它包括了CAD/CAM,並使計算（suàn）機集成製造係統(C1MS)投（tóu）入實際,實現生產（chǎn）係統自動化化及自動化,進而實現全廠範圍的生產管（guǎn）理（lǐ）、產品加工及物料貯運進（jìn）程的全盤化。FMF是（shì）自動化生產的最高水平,反映出世界上（shàng）最先進的自動化應用技術。它是將製造、產品開發及經營（yíng）管理（lǐ）的自動化連成一個整體,以信息流控製物（wù）質流的智能製造係統IMS)為代（dài）表,其特點（diǎn）是實現工廠自動化化及自動（dòng）化。
二、自動化關鍵技術：
　　(一（yī）)計算機輔助（zhù）設計：
　　未來CAD技術發展將會引入專家係統,使之具有智能（néng）化,可（kě）處理各種複雜（zá）的問題。當前設計技術最新的一（yī）個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用（yòng）CAD數據,通過計算機控製的激（jī）光掃描係統,將三維數字模型分（fèn）成若幹層二維片狀圖（tú）形,並按二維（wéi）片狀圖形對池內（nèi）的光敏樹脂液（yè）麵進（jìn）行光（guāng）學掃描,被掃描到的液（yè）麵則變成固（gù）化塑料（liào）,如此循環操作,逐層掃描成形,並自動地將（jiāng）分層（céng）成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據（jù）,數小時內便可製出精確的原型。它有助於加快開發新產品和研製新結構的速度。
　　(二)模糊控製技術（shù）：
　　模糊數學的（de）實際應用是模（mó）糊控製器。最近（jìn）開發出的高性（xìng）能模（mó）糊控製器具有自學習功（gōng）能,可在控製過（guò）程中不斷獲取新的信息並自動地對控製量作調整,使係統性能大為改善,其中尤其以基於人工神經網絡的自學方法更起人們極大（dà）的關注。
　　(三)工（gōng）智能、專家係統及智能傳感器技術：
　　迄今,FMS中所采用的人工智能（néng）大多指（zhǐ）基於規則的專家係統。專家係統利用（yòng）專家（jiā）知識和推理規（guī）則進（jìn）行推理（lǐ）,求（qiú）解各類問題(如解釋、預測（cè）、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修複、命令及控製等)。由於專家（jiā）係（xì）統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得（dé）的知識相結合,因而專家係（xì）統為FMS的諸方（fāng）麵工作增強了自動化（huà）。展望未來,以（yǐ）知識密集為特征,以知識處理為手（shǒu）段的人工智能(包括專家係統)技術必將（jiāng）在FMS(尤其智能型)中關鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將（jiāng）發揮日趨重要的作用。目前用（yòng）於（yú）FMS中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人（rén）工智能在FMS中的應（yīng）用規模將要比目前大4倍。智能製造技術（shù）fIMT旨在將人工智能融入製造（zào）過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代（dài）或延伸製造環境中人（rén）的部分腦力勞動。在製造過程,係統能自動監測其運行狀態,在受到外（wài）界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。
　　(四)人（rén）工神（shén）經網絡技術：
人工神經網絡fANN)是模擬智能生物（wù）的神經網絡對信息進行（háng）並行處理（lǐ）的一種方法。故人工神經網絡也就是（shì）一種人工智能工具。在自（zì）動控製領（lǐng）域,神經網（wǎng）絡不久將並列於專家係統和模（mó）糊控製係（xì）統,成為現代自支化係統中的（de）一（yī）個組成部分。
三（sān）、啟動控製技術發展趨勢（shì）：
　　(一)FMC將成為發（fā）展和應用的熱門技術
　　這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用於財力有限的中小型企業（yè）。目前國（guó）外眾多廠家將FMC列為發展之重。
　　(二)朝多功能方向發展
　　由單純（chún）加工（gōng）型FMS進一步開發以焊接（jiē）、裝（zhuāng）配、檢驗及鈑材加（jiā）工乃至鑄、鍛等製造工序兼具的多種功（gōng）能FMS。FMS是實現未來工廠的新穎概念模（mó）式和新的發展趨勢（shì）,是決定製造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措（cuò）。日本從1991年開（kāi）始實施的“智能製（zhì）造係統”frms)國際（jì）性開發項目,屬於第二（èr）代FMS:完善的第二代FMS正在不斷實現。智能化（huà）機（jī）械（xiè）與（yǔ）人之間相互融合（hé）、自動化地全麵協調從接受（shòu）訂單貨至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
進入新世紀,FMS獲得迅猛發展,幾乎成生產自（zì）動化之（zhī）熱點。一方麵是由於單項技術如NC加工中心、工業機（jī）器人、CAD/CAM、資源管理及高度技術等的發展,提供了可供集（jí）成一個整體係統的技術基（jī）礎:另一方麵,世界市（shì）場發生了重大變化,由過去傳統、相對穩定的市場,發展為（wéi）動態多變的市場,為了從市（shì）場中求生存、求發展,提高企業對市場（chǎng）需（xū）求的應變能力,人們開始探索新的生產方法和經營模式。

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