工业自动化( 三 )


工业自动化

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柔性製造简介柔性製造技术(FMS)是对各种不同形状加工对象实现程式化柔性製造加工的各种技术的总和 。柔性製造技术是技术密集型的技术群,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製造技术 。柔性可以表述为两个方面 。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性 。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产 。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低 。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件 。如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下 。刚性的大批量製造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产 。随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品 。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺加以改进 。传统的製造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要 。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个製造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力 。柔性已占有相当重要的位置 。分类●机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度 。●工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是製造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度 。●产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力 。●维护柔性 採用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力 。
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工业自动化●生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力 。对于根据订货而组织生产的製造系统,这一点尤为重要 。●扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模组,构成一个更大系统的能力 。●运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力 。柔性製造系统是有一个由计算机集成管理和控制的、用于高效率地製造中小批量多品种零部件的自动化製造系统 。它具有:●多个标準的製造单元,具有自动上下料功能的数控工具机;●一套物料存储运输系统,可以在工具机的装夹工位之间运送工件和刀具;FMS是一套可程式的製造系统,含有自动物料输送设备,能在计算机的支持下实现信息集成和物流集成,它●可同时加工具有相似形体特徵和加工工艺的多种零件;●能自动更换刀具和工件;●能方便地上网,容易于其它系统集成;●能进行动态调度,局部故障时,可动态重组物流路径 。FMS规模趋于小型化、低成本,演变成柔性製造单元FMC,它可能只有一台加工中心,但具有独立自动加工能力 。有的FMC具有自动传送和监控管理的功能,有的FMC还可以实现24小时无人运转 。用于装备的FMS称为柔性装备系统(FAS) 。智慧型製造简介智慧型製造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智慧型机器和人类专家共同组成的人机一体化智慧型系统,它在製造过程中能进行智慧型活动,诸如分析、推理、判断、构思 。和决策等 。通过人与智慧型机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在製造过程中的脑力劳动 。它把製造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智慧型化和高度集成化 。谈起智慧型製造,首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智慧型製造系统IMS”国际合作研究计画 。许多已开发国家如美国、欧洲共同体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计画 。该计画总计划投资10亿美元,对100个项目实施前期科研计画 。毫无疑问,智慧型化是製造自动化的发展方向 。在製造过程的各个环节几乎都广泛套用人工智慧技术 。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等 。也可以将神经网路和模糊控制技术等先进的计算机智慧型方法套用于产品配方,生产调度等,实现製造过程智慧型化 。而人工智慧技术尤其适合于解决特别複杂和不确定的问题 。但同样显然的是,要在企业製造的全过程中全部实现智慧型化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来 。有人甚至提出这样的问题,下个世纪会实现智慧型自动化吗?而如果只是在企业的某个局部缓解实现智慧型化,而又无法保证全局的最佳化,则这种智慧型化的意义是有限的 。