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(jī)械，然而只有大多數(shù)中、小批量的生產(chǎn)企業(yè)屬于機(jī)械制造產(chǎn)品的范疇。如果企業(yè)想要擴(kuò)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(xiàng)目進(jìn)行改革，而最好的解決辦法就是引進(jìn)生產(chǎn)的機(jī)械自動化技術(shù)。機(jī)械制造與自動化有機(jī)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(yàn)。

【關(guān)鍵詞】自動化；機(jī)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(jìn)的自動化和高水平的自動化為目標(biāo)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)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(jī)械制造規(guī)模的分類

我們按照規(guī)模大小給機(jī)械的自動化系統(tǒng)進(jìn)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(jī)器人，最后是數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)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(dāng)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(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化化，到目前為止FMC已經(jīng)進(jìn)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(jī)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(yùn)系統(tǒng)連接起來，能夠在保證不停機(jī)的情況下進(jìn)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(jī)床，亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對物料搬運(yùn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)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(jìn)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(diǎn)是實(shí)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

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(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個突破是光敏立體成形技術(shù)。該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)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(qiáng)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(yùn)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(dá)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(jìn)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(jì)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(jìn)一步開發(fā)成以焊接、檢驗(yàn)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(shí)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(jī)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(jì)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(diǎn)。一方面單項(xiàng)技術(shù)如NC加工中心、工業(yè)機(jī)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(jī)應(yīng)變的能力。

機(jī)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(biāo)志，同時也被當(dāng)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(jì)、科學(xué)技術(shù)、文化知識等的發(fā)展都還在起步時期，機(jī)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(jì)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(jī)械制造及其自動化，努力把這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到極致才能減少與機(jī)械制造及自動化水平高的發(fā)達(dá)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覈哟髾C(jī)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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