淺談自動化機械制造

孟祥輝

【摘要】隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中越來越多的企業(yè)開始采用機械，然而只有大多數(shù)中、小批量的生產(chǎn)企業(yè)屬于機械制造產(chǎn)品的范疇。如果企業(yè)想要擴大生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)效益就必須對生產(chǎn)的設(shè)施和項目進行改革，而最好的解決辦法就是引進生產(chǎn)的機械自動化技術(shù)。機械制造與自動化有機結(jié)合起來才能滿足市場發(fā)展的需要，經(jīng)受住市場的不斷考驗。

【關(guān)鍵詞】自動化；機械制造；關(guān)鍵技術(shù)

自動化制造系統(tǒng)(FMS)是指自動化程度高的制造系統(tǒng)。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先進的自動化和高水平的自動化為目標的制造系統(tǒng)。市場的發(fā)展促使社會對產(chǎn)品的需求朝著多樣化、制造成本低廉及周期制造短等方向發(fā)展。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(shè)備的發(fā)展，F(xiàn)MS發(fā)展頗為迅速，日益能夠滿足社會這方面的迫切需要。

1.自動化機械制造規(guī)模的分類

我們按照規(guī)模大小給機械的自動化系統(tǒng)進行如下幾個方面的分類：

1.1自動化制造單元

自動化制造系統(tǒng)的問世以及在工業(yè)生產(chǎn)中的使用大概比FMC早6～8年，F(xiàn)MC主要由三種設(shè)備構(gòu)成，首先以1～2臺加工中心；其次是工業(yè)機器人，最后是數(shù)控機床及物料運送存貯。這樣的設(shè)置適合加工具有靈活性的多品種產(chǎn)品。我們可以把FMC當做向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物。它是規(guī)模最小的FMS,其特點是實現(xiàn)單機自動化化，到目前為止FMC已經(jīng)進入普及應(yīng)用階段。

1.2自動化制造系統(tǒng)

自動化制造系統(tǒng)在一般情況下是由4臺或更多臺全自動的數(shù)控機床及人工中心等組成的管理系統(tǒng)。它可以把集中的控制系統(tǒng)和物料搬運系統(tǒng)連接起來，能夠在保證不停機的情況下進行加工和管理多個品種、中小批量的工業(yè)生產(chǎn)。

1.3自動化制造線

它是處于單一或少品種大批量非自動化自動線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機床，亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統(tǒng)自動化的要求低于FMS,但生產(chǎn)率更高。

1.4自動化制造工廠

FMT是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。FMF是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)IMS)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠自動化化及自動化。

2.自動化關(guān)鍵技術(shù)

2.1計算機輔助設(shè)計

未來CAD技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，這樣便可處理各種復(fù)雜的問題。當前設(shè)計技術(shù)最新的一個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(shù)據(jù)，通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng)，將三維數(shù)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(nèi)的光敏樹脂液面進行光學(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，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。

2.2模糊控制技術(shù)

模糊數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能；可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調(diào)整；使系統(tǒng)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)方法更起人們極大的關(guān)注。

2.3工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)

迄今，F(xiàn)MS中所采用的人工智能大多指基于規(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。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為FMS的諸方面工作增強了自動化。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(shù)必將在FMS(尤其智能型)中關(guān)鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將發(fā)揮日趨重要的作用。在制造過程，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵時能自動調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達到最佳工作狀態(tài)，具備自組織能力。

2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)fANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進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。在自動控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自支化系統(tǒng)中的一個組成部分。

3.啟動控制技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)

FMC的投資比FMS少，并且能獲得相近的經(jīng)濟效益，因而常被資金有限、規(guī)模不大的中小型企業(yè)采用。目前國外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。

3.2朝多功能方向發(fā)展

單純加工型FMS被進一步開發(fā)成以焊接、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能的FMS。FMS能更快的實現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢，同時是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。智能化機械與人之間相互融合、自動化地全面協(xié)調(diào)從接受訂單貨至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全部活動。

新世紀來臨，F(xiàn)MS得到迅猛發(fā)展，差不多成了生產(chǎn)自動化的熱點。一方面單項技術(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)等的迅速發(fā)展，為其創(chuàng)造了一個可以集成整體系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)；另一方面，世界市場發(fā)生了翻天覆地的變化，已經(jīng)從過去穩(wěn)定市場環(huán)境下的傳統(tǒng)模式逐漸向動態(tài)的、多變的新的市場模式發(fā)展。人們?yōu)榱藦氖袌鲋星蟮蒙嬷匾郧螳@得更好地發(fā)展空間，開始不斷地探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營模式，這樣有利于滿足市場瞬息萬變的需求，充分提高企業(yè)對市場需求隨機應(yīng)變的能力。

機械制造與自動化技術(shù)水平可以作為衡量一個國家科技發(fā)展的重要標志，同時也被當做激烈的國際競爭的重要對象。我們國家的中國特色主義道路雖然發(fā)展的不錯，但根據(jù)目前的國情分析，我國正處于并將長期處于社會主義發(fā)展的初級階段，國家的市場經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)、文化知識等的發(fā)展都還在起步時期，機械制造和自動化更是我們不容忽視的薄弱環(huán)節(jié)。這將是我們在市場經(jīng)濟發(fā)展中不容忽視的問題，我們必須不斷地學(xué)習(xí)和研究機械制造及其自動化，努力把這項技術(shù)運用到極致才能減少與機械制造及自動化水平高的發(fā)達國家之間的差距，這樣才能在激烈的市場競爭中長久的利于不敗之地?？傊?，我國要加大機械制造及其自動化技術(shù)這方面的物力、人力投入，這樣才能提高我國的綜合國力。[科]

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