自动化制造系统柔性制造的研究现状
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智能制造中的柔性制造技术使用中常见问题及解决方案研究智能制造是当今制造业的重要发展方向,它以先进的数字化技术和自动化设备为基础,通过智能化软硬件系统相互配合,实现生产过程的智能化、灵活化和高效化。
在智能制造中,柔性制造技术作为一种重要的制造模式,可以有效提升生产的灵活性和响应速度,适应市场需求的快速变化。
然而,在柔性制造技术的实际应用中,也会遇到一些常见的问题。
本文将针对智能制造中的柔性制造技术使用过程中常见的问题进行分析,并提出相应的解决方案。
一、设备自动化问题在柔性制造中,自动化设备的使用是确保生产线灵活性和高效性的关键。
然而,在实际应用中,常常会出现设备间的协同配合不够流畅,如设备故障、互通性问题等。
解决方案:建立智能制造系统中的设备协同平台,实现设备之间的数据共享和协同工作。
通过数据的传递和信息的交互,使设备能够实现智能化调度和自动化决策。
二、管理人员培训问题在推行智能制造的过程中,管理人员的能力和素质也成为制约因素之一。
由于柔性制造技术涉及到各种先进的数字化技术和管理方法,许多企业的管理人员技能水平不够,无法有效地应用柔性制造技术。
解决方案:加强对管理人员的培训和学习,提升其数字化技术和管理能力。
可以通过组织培训课程、邀请专家授课、与高校合作等方式,提供相关的培训资源和支持。
三、数据安全问题在智能制造中,大量的数据和信息通过网络进行传输和存储,因此数据安全问题成为一个关键的挑战。
一旦网络被攻击或数据泄露,将对企业的生产和经营造成严重影响。
解决方案:加强网络安全管理,建立完善的信息安全体系。
包括加密数据传输、网络防火墙设置、权限管理、反病毒软件的使用等措施,确保数据在传输和存储过程中的安全性。
四、设备适应问题柔性制造技术要求设备具有较高的适应性,能够快速响应市场需求和生产变化。
然而,一些传统设备在引入柔性制造技术时面临适应性不足的问题,无法灵活应对需求变化。
解决方案:进行设备升级和改造,增加设备的灵活性和智能化水平。
智能机器人在柔性制造系统中的应用研究智能机器人作为现代制造业的重要组成部分,正在逐渐改变传统制造模式。
随着人工智能和机器学习等技术的不断发展,智能机器人在柔性制造系统中的应用也日益广泛。
本文将从柔性制造系统的基本概念、智能机器人的特点、智能机器人在柔性制造系统中的应用以及存在的问题与挑战等方面进行论述,以期对智能机器人在柔性制造中的应用进行深入分析和探讨。
一、柔性制造系统的基本概念柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)是一种具有自主控制和适应能力的高度自动化的制造系统。
相对于传统的生产线,柔性制造系统能够通过可编程控制实现产品生产过程的灵活变换,从而更好地适应市场需求的变化。
柔性制造系统具有生产任务的分配能力、资源共享能力、生产计划调整能力等优势,因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、智能机器人的特点智能机器人作为柔性制造系统中的一种关键设备,具有以下特点:1.感知能力:智能机器人能够通过传感器获取环境信息,实现对周围环境的感知和识别。
2.决策能力:智能机器人能够基于获取的信息进行数据分析和处理,从而做出合理的决策。
3.学习能力:智能机器人能够通过机器学习等技术不断积累经验并进行自我优化,提高工作效率和精度。
4.协作能力:智能机器人能够通过与其他设备和机器人进行信息交互和协同操作,实现柔性制造过程的高效协同。
三、智能机器人在柔性制造系统中的应用智能机器人在柔性制造系统中有着广泛的应用。
1.零部件装配:智能机器人能够根据传感器所获取到的数据,对零部件进行自主分拣、精确组装,提高装配效率和产品质量。
2.物料搬运:智能机器人能够通过自主导航和路径规划技术,完成物料搬运任务,减轻人工劳动强度,提高物流效率。
3.质量检测:智能机器人能够通过视觉检测等技术,对产品的质量进行在线检测,实现自动化的质量控制。
4.数据分析与优化:智能机器人能够通过对生产过程数据的收集和分析,发现问题和改进空间,并提出优化方案,提高生产效率和产品质量。
柔性制造市场分析报告1.引言1.1 概述概述部分的内容如下:柔性制造是一种灵活、高效的制造方式,通过利用先进的技术和自动化设备,能够实现生产线的快速转换和生产任务的快速调整,以满足客户需求的变化。
随着全球工业化和数字化趋势的发展,柔性制造市场正逐步崛起并蓬勃发展。
本报告旨在对柔性制造市场进行深入分析,从概念、市场规模、行业发展趋势等方面展开研究,为读者提供全面和系统的行业知识。
通过对市场前景展望、竞争格局分析和发展建议,为相关企业和机构制定合理的发展策略提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括:- 文章将分为三个主要部分,包括引言、正文和结论。
- 引言部分将介绍柔性制造的概念和市场意义,以及本报告的目的和结构。
- 正文部分将包括柔性制造概念的详细解释,市场规模的分析和行业发展趋势的探讨。
- 结论部分将展望柔性制造市场的前景,分析市场的竞争格局,并提出发展建议。
- 通过以上结构,本报告将全面分析柔性制造市场的现状和未来发展趋势,为相关人士提供有益的信息和建议。
1.3 目的文章的目的是通过对柔性制造市场的分析,深入了解该行业的发展现状、市场规模和发展趋势,为相关产业提供决策参考。
通过对市场前景展望和竞争格局分析,帮助企业了解市场的竞争情况,规划发展战略。
同时,文章还将提出针对柔性制造市场的发展建议,促进行业的健康发展和产业升级。
通过本报告,读者将能够全面了解柔性制造市场的情况,并对未来的发展趋势有更清晰的认识。
1.4 总结综上所述,柔性制造市场具有巨大的发展潜力,随着科技和制造业的不断进步,柔性制造将成为未来制造业的主流趋势。
市场规模不断扩大,行业发展呈现出多元化和智能化的趋势。
同时,市场竞争也愈发激烈,企业需不断创新,提高产品和服务质量,加强技术研发和人才培养,以抢占市场份额。
为了在这个快速发展的市场中立于不败之地,企业需要及时调整自身发展战略,抓住市场机遇,迎接市场挑战。
在未来的柔性制造市场中,只有不断创新和高效管理,才能赢得市场先机,实现持续稳定的发展。
柔性制造系统的关键技术及发展趋势【摘要】柔性制造系统是指能够灵活应对不同生产需求的生产系统。
本文首先介绍了柔性制造系统的概念和重要性,随后探讨了柔性制造系统中的关键技术,包括智能化技术、传感器技术和机器学习。
这些技术的应用使得生产过程更加智能化和高效化。
文章还分析了柔性制造系统的发展趋势,指出未来的发展方向和市场前景。
最后强调了柔性制造系统在现代制造业中的重要性,为提高生产效率和灵活性提供了重要支持。
随着技术的不断进步,柔性制造系统将在未来发挥越来越重要的作用。
【关键词】柔性制造系统、关键技术、智能化技术、传感器技术、机器学习、发展趋势、未来发展方向、市场前景、重要性1. 引言1.1 柔性制造系统的概念柔性制造系统是一种利用先进的软件、硬件和控制技术,使生产设备可以根据不同产品的要求,自动灵活地调整和改变生产方式的制造系统。
它可以根据市场需求和生产计划,实现生产线的自动化、柔性化和智能化,从而提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统能够快速适应不同产品的生产需求,降低生产成本,缩短交货周期,提高生产效率,增强企业的竞争力。
它可以通过实时监控、自动化调整和灵活排产,实现生产过程的高度自动化和智能化,从而有效应对市场变化和客户需求的快速变化。
柔性制造系统的核心理念是灵活性和智能化,通过优化生产流程和提高生产效率,实现生产过程的高度自动化和智能化,从而使企业具备更强的市场适应能力和竞争力。
柔性制造系统已经成为现代制造业发展的重要趋势,对推动工业化升级和提升企业核心竞争力具有重要意义。
1.2 柔性制造系统的重要性柔性制造系统的重要性体现在多个方面。
柔性制造系统可以有效提升生产效率,减少生产成本,提高产品质量和灵活性。
柔性制造系统可以满足客户个性化需求,缩短产品上市时间,提升市场竞争力。
柔性制造系统可以帮助企业更好地应对市场变化和快速定位生产方向,提高企业的反应速度和灵活性。
柔性制造系统还可以提高企业内部协作效率,优化资源配置,推动企业管理创新。
自动化在制造业中的应用现状及未来趋势如何在当今全球制造业的舞台上,自动化技术正以前所未有的速度和深度改变着生产方式和产业格局。
从汽车制造到电子设备生产,从食品加工到化工领域,自动化的身影无处不在。
那么,自动化在制造业中的应用现状究竟如何?未来又将呈现怎样的发展趋势?自动化在制造业中的应用现状生产流程的自动化改造许多制造企业已经对生产流程进行了大规模的自动化改造。
例如,在汽车组装线上,机器人能够精确地完成焊接、喷漆、组装等工作,不仅提高了生产效率,还保证了产品质量的一致性。
相比人工操作,机器人不会受到疲劳、情绪等因素的影响,能够长时间稳定地工作。
自动化仓储与物流自动化立体仓库在制造业中得到了广泛应用。
通过计算机控制的堆垛机、传送带和分拣系统,实现了原材料和成品的快速存储、检索和运输。
同时,无人驾驶的物流车辆在工厂内穿梭,将物料准确无误地送达各个生产环节,大大提高了物流效率,降低了人力成本。
质量检测的自动化先进的视觉检测系统能够对产品进行快速、精确的检测,识别出微小的缺陷和瑕疵。
这些系统利用高清摄像头和图像处理技术,比人工检测更加准确和可靠。
而且,自动化检测能够实现实时监测和数据记录,为质量控制提供了有力的支持。
数据采集与监控通过传感器和物联网技术,制造企业能够实时采集生产设备的运行数据,如温度、压力、转速等。
这些数据被传输到中央控制系统,进行实时监控和分析。
一旦设备出现异常,系统能够及时发出警报,通知维修人员进行处理,从而减少停机时间,提高设备的利用率。
然而,尽管自动化在制造业中取得了显著的成果,但仍然面临一些挑战和问题。
成本高昂自动化设备的购置、安装和维护需要大量的资金投入。
对于一些中小企业来说,这是一个沉重的负担,限制了他们采用自动化技术的步伐。
技术人才短缺自动化系统的设计、编程和维护需要具备专业知识和技能的人才。
目前,市场上这类人才供不应求,导致企业在实施自动化项目时面临技术难题。
系统的复杂性和兼容性不同厂家生产的自动化设备和系统之间可能存在兼容性问题,整合这些系统需要耗费大量的时间和精力。
智能制造中的柔性生产系统设计与优化研究智能制造是当今制造业发展的重要方向,而柔性生产系统作为其中关键的组成部分,对于企业的生产效率和灵活性具有重要影响。
本文将对智能制造中柔性生产系统的设计与优化进行深入研究,探讨其在提高生产自动化程度、优化效率和降低成本方面的综合应用。
一、智能制造中柔性生产系统的设计原则柔性生产系统的设计是智能制造中重要的环节,它直接关系到制造业的生产效率和竞争力。
在设计柔性生产系统时,需要遵循以下原则:1. 模块化设计:将整个生产系统划分成若干个相对独立的模块,使得每个模块能够单独运作,并能够灵活组合。
这样可以提高生产系统的灵活性和适应性,便于对不同产品的生产进行调整。
2. 多功能性设计:每个模块应具备多种功能,能够适应不同产品的制造需求。
通过充分利用机器人、自动化设备和先进的控制系统,使得柔性生产系统能够自动完成多种工序,提高生产的效率和质量。
3. 信息化设计:在柔性生产系统中,信息的传输和处理是至关重要的。
通过建立先进的信息管理系统,实现对生产过程的实时监控和优化调整。
信息化设计还可以加强不同模块之间的协作和沟通,提高生产系统的整体效能。
二、智能制造中柔性生产系统的优化方法柔性生产系统的优化是智能制造中的重要任务之一。
通过合理的优化方法,可以进一步提高生产效率和降低成本。
1. 生产任务调度优化:在柔性生产系统中,生产任务的调度对于提高生产效率至关重要。
利用优化算法,根据不同的生产任务和生产设备状况,合理安排任务的执行顺序和时间,实现资源的最优利用,减少生产时间和能耗。
2. 设备配置优化:柔性生产系统中的设备配置需要根据具体的生产需求进行合理调整。
通过对设备的排布和组合进行优化,能够减少工序之间的传送时间和能耗,提高生产效率。
3. 控制系统优化:柔性生产系统的控制系统是实现生产自动化的关键。
通过优化控制算法和系统参数的选择,可以减少设备之间的冲突和干扰,提高生产系统的稳定性和可靠性。
自动化柔性制造系统的研究及方案设计方法摘要制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。
制造是把原材料变成有用物品的过程,它包括品设计、材料选择、加工生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。
在《中国制造2025》“战略任务和重点”一节中,明确提出“加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展把智能制造作为两化深度融合的主攻方;着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化;培育新型生产方式,全面提升企业发、生产、管理和服务的智能化水平”。
柔性制造单元恰恰是智能制造系统中直接参与生产的单元,柔性制造单元的好坏直接决定了生产制造环节能否顺利运行。
柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell,简称FMC)是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。
通常由多台带有受PLC控制的自动夹具、自动冷却、自动门等装置的加工设备同时具有与其配合自动更换零件的装置,具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性,可以作为FMS(柔性制造系统)中的基本单元,也可将其视为一个规模最小的FMS(柔性制系统),是FMS(柔性制造系统)向廉价化及小型化方向发展的一种产物。
通常,FMC有托盘交换式和工业机器人搬运式两种不同的组成形式。
柔性制造系统主要由以下三部分组成:多工位的数控加工系统、自动化的物料储运系统和计算机控制的信息系统。
工厂中常见的自动化柔性制造系统。
桁架机械手是一种建立在直角X,Y,Z三坐标系统基础上,对工件进行工位调整,或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备,如图3-所示,桁架机械手结构的柔性制造单元。
关节机器人直接搬运的FMC。
由l~4台车削中心或其他数控机床,以及固定安装的回转式机器人和工件存储台等组成,各设备都布置在机器人周围或两侧。
工件在加工过程中的搬运都由机器人自动实现。
此类FMC的优点是设有托板及其自动交换系统,设备费用低,适用于大批量生产,可有效节约人工成本。
智能化制造中的柔性生产线设计研究随着工业化进程的不断加速,智能化制造成为了未来制造业发展的重要趋势之一。
而柔性生产线作为智能化制造的重要组成部分,也越来越扮演着重要的角色。
本文将从柔性生产线的概念及特点、柔性生产线在智能化制造中的应用、柔性生产线的设计研究等不同角度来探讨智能化制造中柔性生产线的设计研究。
一、柔性生产线的概念及特点柔性生产线(Flexible Manufacturing System)是指具有自动化机械设备的生产线,在不改变设备或者只有小部分设备进行少量修改的情况下,可以应对不同种类的产品的制造和生产。
其主要特点体现在以下几个方面:1. 多功能性:柔性生产线可以生产多种产品,在不需要人为干预的情况下,自动适应新品种的生产。
2. 自适应性:柔性生产线可以自动调整生产流程,遇到异常情况可以自动停机并报警。
3. 高效性:柔性生产线可以实现24小时不间断生产,增强生产效率。
4. 灵活性:柔性生产线可以随时根据市场需求调整生产计划,节约生产成本。
二、柔性生产线在智能化制造中的应用随着智能化制造的发展,柔性生产线越来越受到制造业的重视,可以通过以下方式应用于智能化制造:1. 自动化生产:柔性生产线可以利用传感器、控制系统等技术,实现自动化生产,提高生产效率和产品质量。
2. 互联网应用:柔性生产线可以通过互联网技术,实现生产过程云化管理,促进物联网技术在制造业的应用。
3. 物联网技术应用:柔性生产线可以通过引入物联网技术,实现设备之间的无缝对接、数据信息共享等功能,实现柔性化生产。
4. 机器人应用:柔性生产线可以与机器人结合,实现生产过程的自动化控制、检测、传输等等一系列过程。
三、柔性生产线的设计研究在智能化制造中,柔性生产线的设计是非常重要的环节。
柔性生产线的设计研究主要包括以下几个方面:1. 软件系统设计:柔性生产线的软件系统设计包括生产计划编排、生产过程监测、设备控制系统等。
设计合理的软件系统可以实现生产过程的自动化和智能化。
机械制造中的柔性制造系统研究报告一、引言在当今竞争激烈的制造业领域,满足市场多样化和个性化的需求成为企业生存和发展的关键。
传统的刚性制造系统在应对产品快速更新换代和小批量多品种生产时显得力不从心,而柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)的出现为解决这些问题提供了有效的途径。
二、柔性制造系统的定义与组成(一)定义柔性制造系统是一种由计算机控制的、能够在一定范围内适应加工对象变化的自动化制造系统。
它将数控机床、工业机器人、自动搬运车、自动化仓库等设备通过自动化输送系统连接起来,并在中央控制系统的统一管理下协调工作。
(二)组成1、加工系统通常由若干台数控机床或加工中心组成,是 FMS 的核心部分,负责完成各种零件的加工任务。
2、物流系统包括自动化输送设备(如传送带、自动导引小车等)、自动化存储设备(如立体仓库)以及搬运机器人等,负责原材料、在制品和成品的运输和存储。
3、控制系统是 FMS 的大脑,负责对整个系统进行调度、监控和管理,确保各设备之间的协调运行。
4、刀具管理系统负责刀具的存储、调配和监控,保证加工过程中刀具的及时供应和正常使用。
三、柔性制造系统的特点与优势(一)特点1、灵活性能够快速适应产品品种和生产批量的变化,无需对设备进行大规模的调整和改造。
2、自动化程度高实现了从原材料到成品的全过程自动化生产,减少了人工干预,提高了生产效率和产品质量。
3、可重构性系统的设备和布局可以根据生产需求进行重新组合和调整,以适应不同的生产任务。
(二)优势1、提高生产效率通过优化生产流程和减少设备调整时间,能够显著缩短生产周期,提高设备利用率。
2、降低生产成本减少了在制品库存和废品率,同时降低了人力成本和设备维护成本。
3、提高产品质量自动化生产过程能够保证产品质量的稳定性和一致性,减少人为因素的影响。
4、增强企业竞争力能够快速响应市场需求,为企业赢得更多的订单和市场份额。
常州信息职业技术学院学生毕业设计(毕业论文)毕业设计(论文)开题报告柔性制造技术的现状及发展趋势目录第一章前言 (1)1.1柔性制造技术的基本概念 (1)1.1.1 柔性 (1)1.2 柔性制造技术 (2)第二章柔性制造所采用的关键技术 (3)2.1 计算机辅助设计 (3)2.2 模糊控制技术 (3)2.3 人工智能、专家系统及智能传感器技术 (3)2.4 人工神经网络技术 (4)第三章柔性制造技术的使用现状 (4)3.1柔性制造技术在板材加工中的应用 (5)3.2 柔性制造技术在航空工业中的应用 (6)第四章柔性制造技术的发展概况 (7)4.1 FMC、FMS的发展概况 (7)4.2 FMS、FMC的发展前途 (7)4.2.1 FMS的发展前途 (7)4.2.2 FMC的发展概况 (8)4.3 GT的发展概况 (8)第五章柔性制造技术的发展趋势 (9)第六章柔性制造技术的应用 (10)6.1 FMS的应用 (10)6.2 GT的应用 (10)第七章结论 (11)答谢辞 (12)参考文献: (12)柔性制造技术的现状及发展趋势摘要:柔性制造系统因其独特的“柔性”和“自动化”特征,在现代制造业中获得了广泛的应用。
柔性制造系统的实施是一个复杂的系统工程,本文结合工程实践从应用的层面对某些技术问题作简要讨论。
机械制造业历来是应用科学技术的主要领域,是应用最新科技推动社会、经济发展的主导产业。
随着现代科学技术的飞速发展,以及市场需求的个性化与多样化,机械制造业发生了极为深刻和广泛的变化,已不是传统意义上的机械制造业。
其发展特点与趋势主要体现为绿色制造、计算机集成制造、柔性制造、虚拟制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和网络制造等方面。
关键词:柔性制造技术;应用;发展趋势Abstract:The flexible manufacturing system is widely used in modern manufacturing industry because of its inimitable features of flexible and automation. It is a complex system engineering to implement flexible manufacturing system,the paper discussed some techniques combinied with project practice from application hierarchy.Mechanical manufacturing industry is always the main field of applying science and technology,it’ the dominant industry to push society and economy developing. Alongwiththe continuous development to fmodern science and technology and the individualization and diversification of the market requirements,mechanic manufacturing has been not the one in it’s traditional meanings and its developing features and trends a mainly externalized asgreenmanufacturing,computer integratedmanufacturing,flexible manufacturing,virtu manufacturing,intelligent manufacturing,concurrent engineering,agile manufacturing and network manufacturing.Key words:flexible manufacturing system;machinery application;development第一章前言随着社会的进步和生活水平的提高,社会对产品多样化,低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量,更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。
自动化制造系统柔性制造的研究现状研究内容:自动化制造系统是指在较少的人工直接或间接干预下,将原材料加工成零件或将零件组装成产品,在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。
管理过程包括产品的优化设计;程序的编制及工艺的生成;设备的组织及协调;材料的计划与分配;环境的监控等。
工艺过程包括工件的装卸、储存和输送;刀具的装配、调整、输送和更换;工件的切削加工、排屑、清洗和测量;切屑的输送、切削液的净化处理等。
自动化制造系统包括刚性制造和柔性制造,“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生产工艺相近的某类产品,表现为生产产品的单一性。
刚性制造包括组合机床、专用机床、刚性自动化生产线等。
“柔性”是指生产组织形式和生产产品及工艺的多样性和可变性,可具体表现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。
柔性制造包括柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性制造线(FML)、柔性装配线(FAL)、计算机集成制造系统(CIMS)等。
激烈的市场竞争促使企业产品的生产向多品种,中、小批量的生产类型过渡,为了应对这种新的竞争环境,柔性制造系统应运而生。
在柔性制造系统中,生产调度、物流系统自动化控制以及信息集成是它的三个关键技术,这些技术对于柔性制造系统提高效率,降低成本以及形成更深层次的柔性化和自动化都非常有意义。
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、中小批量的加工技术都属于柔性制造技术。
目前按规模大小划分为:(1)柔性制造系统(FMS)。
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,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。
中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。
国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。
”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。
”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。
(2)柔性制造单元(FMC)。
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,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灵活性。
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大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;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物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控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
(4)柔性制造工厂(FMF)。
FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。
它包括了CAD/CAM,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,以信息流控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。
柔性制造所采用的关键技术(1)计算机辅助设计。
未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。
当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形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片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。
它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
(2)模糊控制技术。
模糊数学的实际应用是模糊控制器。
最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,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。
柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。
专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题。
由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。
展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能技术必将在柔性制造业中起着日趋重要的关键性的作用。
目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。
(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。
国内外研究现状:1967年,英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念,研制了“系统24”。
其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床,目标是在无人看管条件下,实现昼夜24小时连续加工,但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。
同年,美国的怀特·森斯特兰公司建成Omniline I系统,它由八台加工中心和两台多轴钻床组成,工件被装在托盘上的夹具中,按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。
这种柔性自动化设备适于在少品种、大批量生产中使用,在形式上与传统的自动生产线相似,所以也叫柔性自动线。
日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初,先后开展了FMS的研制工作。
1976年,日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC),为发展FMS提供了重要的设备形式。
柔性制造单元(FMC)一般由1~2台数控机床与物料传柔性制造结构送装置组成,有独立的工件储存站和单元控制系统,能在机床上自动装卸工件,甚至自动检测工件,可实现有限工序的连续生产,适于多品种小批量生产应用。
70年代末期,柔性制造系统在技术上和数量上都有较大发展,80年代初期已进入实用阶段,其中以由3~5台设备组成的柔性制造系统为最多,但也有规模更庞大的系统投入使用。
1982年,日本发那科公司建成自动化电机加工车间,由60个柔性制造单元(包括50个工业机器人)和一个立体仓库组成,另有两台自动引导台车传送毛坯和工件,此外还有一个无人化电机装配车间,它们都能连续24小时运转。
这种自动化和无人化车间,是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。
与此同时,还出现了若干仅具有柔性制造系统的基本特征,但自动化程度不很完善的经济型柔性制造系统FMS,使柔性制造系统FMS的设计思想和技术成果得到普及应用。
迄今为止,全世界有大量的柔性制造系统投入了应用,仅在日本就有175套完整的柔性制造系统。
国际上以柔性制造系统生产的制成品已经占到全部制成品生产的75%以上,而且比率还在增加。
柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体,把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程,在计算机及其软件和数据库的支持下,构成一个覆盖整个企业的有机系统。
它能满足品种多变而批量很小的生产需求,能迅速扩大生产能力,而且产品质优价廉。
柔性制造系统已成为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,采用FMS 所带来的主要技术经济效果有:能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的加工,实现及时生产,从而减少毛坯和在制品的库存量,及相应的流动资金占用量,缩短生产周期;提高设备的利用率,减少设各数量和厂房面积;减少直接劳动力,在少人看管条件下可实现连续“无人化生产”。
这必将使FMS 会成为未来机械制造的主要生产模式。
当前柔性制造要解决的问题主要集中在以下几方面:1. 柔性制造系统必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索柔性制造系统新的体系结构、制造模式和运行机制。
制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。
制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义,而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。
2. 在现代制造过程中,信息不仅成为主宰制造产业的决定性因素,而且还是最活跃的驱动因素。
提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。
制造系统信息的获取、集成与融合呈现出立体性信息度量的多维性以及信息组织的多层次性。
在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面,都还有待进一步突破。
3. 计算智能工具组合优化求解技术,受到越来越普遍的关注,有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。
制造智能还表现在:智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。
这些问题是当前产品创新的关键理论问题。
这些问题的重点突破,可以形成产品创新的基础研究。
从目前工业发展情况来看,中小批量,多品种生产所占的比重越来越高,传统的生产方式已不能适应这种生产的需要,柔性制造系统(FMS)越来越受到人们的重视.由于FMS是一个复杂的生产系统,因此它的成功运行取决于管理的质量,FMS控制管理的主要功能之一就是制定生产计划和生产调度.该文在以往研究成果的基础上,对FMS生产计划和生产调度问题进行了深入的研究,针对问题的复杂性,分析确定了其中的关键因素,提出解决问题的数学模型和方法.由于FMS生产计划和调度问题求解的困难性,在求解过程中采用混合人工智能的方法,对实际规模问题求解,并通过求解牢例来验证算法的有效性.参考文献:1)陈德道. 数控技术及应用[M].北京:国防工业出版社, 20092)张红光,曹凤梅. 浅议柔性制造系统FMS,商情. 2009,30,90-903)吴立. 关于柔性制造的研究, 机床与液压. 2010,14(38), 9-114)2009-4-2来源:《科海故事博览•科教创新》2009年第1期供稿文/廖洪波。