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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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