智能制造技术

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1、现代制造技术 1142813203 吴文乐摘要：现代制造技术是在传统制造技术的基础上, 不断汲取和发展机械、电子、能源 、材料、信息及现代管理技术的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检验、管理服务等产品生命周 期的全过程, 以实现优质、高效、低耗、敏捷、清洁的生产技术模式,取得志向的技术经济效果的制造技术的总称传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也自不待言，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着现代制造技术的发展，特殊是自动限制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术(FMI)应运而生。 关键词：现代制造技术；自动限制技术；柔性制造技术1.现代制造技

2、术发展综述现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同 论等的基础上形成制造系统工程学，是一种广义制造的概念，亦称之为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几方面缘由1。 1) .制造设计一体化。体现制造和设计的亲密结合，形成了设计制造一体化，设计不仅是指产品设计，而且包括工艺设计、生产调度设计、质量限制设计等。 2) .材料成形机理的扩展。现在加工成形机理明确地将加工分为去除加工、结合加工和变形加工。 3) .制造技术的综合性。现代制造技术是一门以 机械为主体，交叉融合光、电、信息、材料等学科的综合体，并与管理科学、社会科学、文化、艺术、人机工 程、生物工程

3、和生命科学等相结合，拓展了新领域。 现代制造技术应包括硬件和软件两大方面，硬软件工具、平台和支撑环境有了很大的发展。4) .产品的全生命周期。制造的范畴从过去的设计、加工和装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、销售、修理和报废处理等。5) .生产制造模式的发展。计算机集成制造技术 是制造技术与信息技术结合的产物，集成制造系统强 调信息集成，其后出现了柔性制造、灵敏制造、虚拟制 造、网络制造、大规模定制、绿色制造、智能制造和协 同制造等多种制造模式，有效地提高了制造技术的水平，扩展了制造技术的领域2。 现代制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称 “大制造”的方向发展，其详细的发展

4、可以归纳为四个方面和多个大项目3，如图1所示： 图1：现代制造技术方向针对现代制造技术，本文从柔性制造技术的角度对现代制造技术进行学习，对柔性制造在实际中的应用进行深化的探讨；2. 柔性制造 2.1 柔性制造简述 所谓“柔性”，是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应实力，也是指制造系统能够适应产品改变的实力。柔性可分为瞬时、短期和长期柔性4。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动解除故障或将零件转移到另一台设备上接着进行加工的实力；短期柔性是指系统在短时期内，适应加工对象改变的实力，包括在随意时期混合进行加工2种以上零件的实力；长期柔性则是指系统在长期运用中，能够加工各种不同零件的实力。

5、迄今为止，柔性还只能定性地加以分析，尚无科学好用的量化指标。因此，凡具备上述3种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性制造系统。柔性制造技术是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能技术与传统制造技术融合在一起，具有自动化、柔性化、高效率的特点，是目前自动化制造系统的基本单元技术5。柔性制造技术是对各种不同形态加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和6。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为7： (1) 柔性制造系统（FMS）：关于柔住制造

6、系统的定义许多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放征其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工精确、快速和自动化。 (2) 柔性制造单元（FMC）：M S是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由l2台加工中心、工业机器人。数控机床及物料运输存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的敏捷性。迄今已进入普及应用阶段。 (3) 柔性制造线（FML):它是处于单一或少品种人批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心，CNC机床；亦可采纳争用机床或NC专用机床，对物

7、料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型限制系统(D C S)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日趋成熟，迄今已进入好用化阶段。 (4)柔性制造工厂(FMF) :FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化屯体仓库，用计算机系统进行联系，采纳从订货、设计、加工、装配、检验、运输至发货的完整F M S。它包括了CADCAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统 柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是

8、将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流限制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化8。 2.2柔性制造所采纳的关键技术 1.计算机协助设计将来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种困难的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是干脆利用CAD数据，通过计算机限制的激光扫描系统，将二维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图彤对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各斤状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便呵制出精确的原型。

9、它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。 2.模糊限制技术模糊数学的实际应用是模糊限制器。最近开发出的高性能模糊摔制器具有自学习功能，可在限制过程中不断获得新的信息井自动地对限制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。 3.人工智能、专家系统及智能传感器技术迄今，柔性制造技术中所采纳的人工智能大多指基础规则的专家系统。专家系统利用专家学问和推理规则进行推理，求解各类问题（如说明、预料，诊断、查找故障、设汁、安排、监视、修复、命 令及限制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及阅历证过的理论与通过阅历获得的学问相结合，因而专家系统为柔性制造的诸方面

10、工作增加综合性。展望将来，以学问密集为特征，以学问处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在柔性制造(尤其智能型)中起着特别重要的关键性的作用。目前对将来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。 4.人工神经网络技术人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动限制领域，神经网络不久将并列到专家系统和模糊限制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分9。 3.国内现代制造技术状况近年来，世界各国都投入了巨大的财

11、力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术和产业发展的战略探讨。美国、德 国、日 本 等 国 已 经 开 发 出 了 数 控（NC）、计算机数控（CNC）、干脆数控（CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）、制造资源规则（MRP）、柔性制造单元（TMC）、柔性制造系统（FMS）、机器人、计算机协助设计制造（CADCAM）、精益生产（LP）、智能制造系统（MS）、并行工程（CE）和灵敏制造（AM）等多项现代制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛10。我国制造业市场的巨大潜力，为现代制造技术发展供应了广袤的市场空间

12、。但是，与制造业发达国家和地区相比，国内的现代制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10 % ；CADCAM 系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35% ，产业规模较小。另外，在相关行业中如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满意市场对中高档先进产品的需求。纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的燃眉之急的课题了11。 总之，

13、重视制造业和现代制造技术已成为全球化的大趋势。现代制造技术不是一项详细技术，而是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体；现代制造技术是一种动态技术，而不是一成不变的，它须要不断汲取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的全部领域，结合成一个有机整体，实现优质、高效、低耗、清洁和敏捷的生产12；现代制造技术的目的是提高制造业的综合效益，其不摒弃传统技术，而是有赖于不断用科技新手段去探讨它和传承它，并应用科技新成果去改造它和充溢它；现代制造技术在强调环境爱护的同时，还强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并消退其间的界限。我国先进制造技术的发展应结合自身的特点，形成特色，大力发展一些关键

14、前沿技术，比如新一代材料成型技术、微米及纳米技术、快速原型制造以及智能制造等13。在不久的将来，现代制造技术将得到更大的发展和壮大，发展和应用先进制造技术是每个国家为提高企业的国际竞争力和技术创新实力的必定选择。参考文献：1张强.浅谈柔性制造技术的现状及发展J.技术与市场，2008.（5）:39-40.2沈向东.柔性制造技术M.北京：机械工业出版社，2013.2.3吴立.关于柔性制造的探讨J.机床与液压，2010，38（14）:9-11.4陈琪.制造业企业推行柔性制造的意义及对策J.企业经济，2005（4）:7-8.5崔培枝，朱胜，姚巨坤.柔性再制造系统探讨J.机械制造，2003（11）:7-

15、9 6王隆太，朱灯林，戴国洪机械CADCAM技术M北京：机械工业出版社，20057盛晓敏，邓朝辉先进制造技术M北京：机械工业出版社，2003.8李楷模.LI Kai-mo 现代制造技术的发展动向J-科技成果管理与探讨2008(6）.9蒋新松21世纪企业的主要模式一灵敏制造企业J计算机集成制造系统一CIMS，1996，2(4)：3810罗振壁，周兆英，汪劲松，等制造的革新J机械工程学报，1995，31(4)：313711王永贵战略柔性与企业高成长天津：南开高校出版社，20036769.12张荣，陈大佑提升国有大中型企业竞争力的新途径柔性化管理当代经济探讨2006(1)：3335.13王先逵制造工艺核心论J世界制造技术与装备市场，2005(3)：2832