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柔性機械制造系統的柔性意味著什麽?

靈活性可以表現在兩個方面:

第壹個方面是系統適應外部環境變化的能力,可以用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二個方面是系統適應內部變化的能力,可以用有幹擾(如機器故障)時系統的生產率與無幹擾時的預期生產率之比來衡量。“柔性”是相對於“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單壹品種的批量生產。其優點是生產率高,設備利用率高,由於設備是固定的,單個產品成本低。但價格相當昂貴,只能加工壹個或幾個類似的零件,難以應對多品種、小批量的生產。隨著大規模生產時代逐漸被適應市場動態變化的生產所取代,制造自動化系統的生存能力和競爭力很大程度上取決於它能否在較短的開發周期內以較低的成本和較高的質量生產出不同種類的產品。靈活性占據了非常重要的位置。

靈活性主要包括:

1)機器靈活性當需要生產壹系列不同類型的產品時,機器很難隨著產品的變化加工不同的零件。

2)工藝柔性是在工藝不變的情況下,適應產品或原材料變化的能力;二是改變相應工藝以適應制造系統中產品或原材料變化的難度。

3)產品柔性是產品更新或完全轉向後,系統非常經濟、快速地生產新產品的能力;第二個是產品更新後繼承和兼容舊產品有用特性的能力。

4)保持靈活性和以各種方式查詢和處理故障的能力,以確保正常生產。

5)生產能力的靈活性:當生產能力發生變化時,系統經濟運行的能力。這對於根據訂單組織生產的制造系統尤其重要。

6)擴展靈活性當生產需要時,很容易擴展系統結構,添加模塊,形成更大的系統。

7)操作靈活性:使用不同的機器、材料和工藝流程生產壹系列產品和同壹產品的能力,以及切換到不同流程的能力。

1、柔性制造技術柔性制造技術是對不同形狀的加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是壹個技術密集型的技術群體。我們認為,壹切註重柔性、適合多品種、中小批量(包括單品)的加工技術都屬於柔性制造技術。

目前分為:

1)柔性制造系統(FMS)

柔性制造系統的定義有很多,比較權威的定義有:

美國國家標準局對FMS的定義是:“由傳動系統連接起來的壹些設備,傳動裝置將工件送到其他連接裝置上的各種加工設備,使工件得到準確、快速、自動的加工。中央計算機控制機床和傳動系統,柔性制造系統有時可以同時加工幾個不同的零件。國際生產工程研究協會指出,“柔性制造系統是壹種自動化制造系統,它可以在最少的人工幹預下生產任何範圍的產品族。系統的靈活性通常受到系統設計中考慮的產品系列的限制。“我國國軍標定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運輸和儲存裝置以及計算機控制系統組成的自動化制造系統,包括多個柔性制造單元,能夠根據制造任務或生產環境的變化進行快速調整,適用於多品種、中小批量生產。“簡單地說,FMS是由若幹數控裝置、物料運輸和儲存裝置以及計算機控制系統組成的,能根據制造任務和生產品種的變化而快速調整的自動化制造系統。

目前,常見的部件通常包括四臺或四臺以上的全自動數控機床(加工中心和車削中心等。),由集中控制系統和物料搬運系統連接,可實現多品種、中小批量不停機加工和管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第壹代FMS,日本從1991開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際開發項目屬於第二代FMS。真正完美的第二代FMS預計要到本世紀十年後才能實現。

2)柔性制造單元(FMC)

FMC的出現及其在生產中的應用比FMS晚6-8年左右。FMC可以算是最小的FMS,是FMS向廉價化、小型化方向發展的產物。由65,438+0-2加工中心、工業機器人、數控機床和物料輸送及儲存設備組成。其特點是單機柔性化、自動化,具有適應多種產品加工的靈活性。目前已進入推廣應用階段。

3)柔性生產線(FML)

它是介於單壹或少品種、大批量非柔性自動線和中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是普通加工中心和數控機床;也可以使用專用機床或數控專用機床,對物料搬運系統的靈活性要求比FMS低,但生產率較高。它以離散生產中的柔性制造系統和連續生產中的分布式控制系統為代表。其特點是實現了生產線的柔性化和自動化,技術日趨成熟,目前已進入實用階段。

4)柔性制造工廠(FMF)

FMF是將多個FMS連接起來,用壹個自動化倉庫,並與壹個計算機系統通信,使用壹個完整的FMS從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運輸到交貨。它包括CAD/CAM,並使計算機集成制造系統(CIMS)付諸實施,實現生產系統的柔性化和自動化,進而實現全廠生產管理、產品加工、物料儲運的全過程。FMF自動化生產水平最高,體現了世界上最先進的自動化應用技術。它集制造自動化、產品開發和管理於壹體,以信息流控制物流的智能制造系統(IMS)為代表。其特點是實現工廠的柔性化和自動化。

2柔性制造中使用的關鍵技術

2.1計算機輔助設計

未來CAD技術的發展將引入專家系統,使其智能化,能夠處理各種復雜的問題。當前設計技術的最新突破是光敏立體成型技術。這種新技術是直接使用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分割成若幹層二維片狀圖形,根據二維片狀圖形對池內光敏樹脂液面進行光學掃描,使掃描的液面成為固化塑料。如此循環操作,逐層掃描成型,將分層固化的塑料自動粘合在壹起。只需要確定數據,幾個小時內就能做出準確的原型。它有助於加速新產品和新結構的開發。

2.2模糊控制技術

模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發的高性能模糊控制器具有自學習功能,能夠在控制過程中不斷獲取新的信息,自動調整控制量,從而大大提高系統性能,特別是基於人工神經網絡的自學習方法引起了極大的關註。

2.3人工智能、專家系統和智能傳感器技術

到目前為止,應用於柔性制造技術的人工智能大多是指基於規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則來推理和解決各種問題(如解釋、預測、診斷、故障查找、設計、計劃、監測、修理、指揮和控制等。).由於專家系統可以簡單地將各種事實和經過驗證的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因此它為柔性制造的各個方面增強了靈活性。展望未來,以知識密集型和知識處理手段為特征的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造(尤其是智能化)中發揮越來越重要和關鍵的作用。目前,人工智能仍然是柔性制造中最有前途的技術。

預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將是目前的4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助仿真專家的智能活動,在制造環境中替代或延伸人類的部分腦力勞動。在制造過程中,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部刺激時自動調整其參數,以達到最佳工作狀態,具有自組織能力。所以IMT被稱為下壹個21世紀的制造技術。智能傳感器技術是對未來智能柔性制造技術具有重要意義的壹個快速發展的領域。這項技術伴隨著計算機應用技術和人工智能,使傳感器具有了與生俱來的“決策”功能。

2 4人工神經網絡技術

人工神經網絡(ANN)是壹種模擬智能生物的神經網絡和處理信息的方法。因此,人工神經網絡也是壹種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡將很快與專家系統和模糊控制系統並列,成為現代自動化系統的組成部分。

3柔性制造技術的發展趨勢

3 1 FMC將成為開發和應用的熱點技術。

這是因為FMC的投資比FMS少得多,經濟效益也差不多,所以更適合財力有限的中小企業。目前國外很多廠商都把FMC列為發展重點。

3 2開發更高效的FML

汽車、拖拉機等各種大型生產企業對FML的需求引起了FMS制造商的極大關註。用價格低廉的專用數控機床代替普通加工中心將是FML的發展趨勢。

3 3向多功能發展。

集焊接、裝配、檢驗、鈑金加工、鑄造和鍛造於壹體的多功能柔性制造系統是簡單加工柔性制造系統的進壹步發展。

4結論

柔性制造技術是實現未來工廠的壹種新穎的概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展的戰略舉措。屆時,智能機器與人將相互融合,企業從接受訂單到生產銷售的所有活動都將得到靈活、全面的協調。

近年來,柔性制造作為現代工業生產的科學“哲學”和工廠自動化的先進模式,得到了國際上的認可。可以說,柔性制造技術是以自動化技術、信息技術和制造技術為基礎,在計算機及其軟件的支持下,形成壹個完整的、有機的覆蓋整個企業的系統,從而實現全局的動態優化和整體的高效率和高效益。作為當今世界制造自動化技術發展的前沿技術,它為未來機構制造工廠提供了宏偉藍圖,將成為21世紀機構制造的主要生產方式。虛擬網絡按端口、MAC地址、應用進行劃分,有效控制了企業內網的廣播流量,提高了企業內網的安全性。