柔性制造

柔性制造

自動化生産制造技術
柔性制造技術,是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,适用于多品種、中小批量(包括單件産品)并側重于柔性的加工技術都屬于柔性制造技術。柔性制造的根本特性決定了它對制造職責和生産策劃環境的變化有很強的合适本領,其主要體現在柔性制造在現代企業中的進步性、多樣化需求,以及是縮小與國際進步制造程度差距的緊張途徑。
    中文名:柔性制造 外文名:Flexible manufacturing 别名: 特點:多樣化、進步性 應用:多品種、中小批量并柔性的加工産品

概念

柔性制造的模式其實廣泛存在,比如定制,這種以消費者為導向的,以需定産的方式對立的是傳統大規模量産的生産模式。在柔性制造中,考驗的是生産線和供應鍊的反應速度。比如目前在電子商務領域興起的“C2B”“C2P2B”等模式體現的正是柔性制造的精髓所在。

柔性可以表述為兩個方面,一個方面是指生産能力的柔性反應能力,也就是機器設備的小批量生産能力,其優點是生産率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件産品的成本低。但價格相當昂貴,且隻能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生産。

第二個方面,指的是供應鍊的敏捷和精準的反應能力。在柔性制造中,供應鍊系統對單個需求做出生産配送的響應。從傳統“以産定銷”的“産——供——銷——人——财——物”,轉變成“以銷定産”,生産的指令完全是由消費者獨個觸發,其價值鍊展現為“人——财——産——物——銷“這種完全定向的具有明确個性特征的活動。

基本功能

1、能自動控制和管理零件的加工過程,包括制造質量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理;

2、通過簡單的軟件系統變更,便能制造出某一零件族的多種零件;

3、自動控制和管理物料(包括工件與刀具)的運輸和存儲過程;

4、能解決多機床下零件的混流加工,且無需增加額外費用;

5、具有優化的調度管理功能,無需過多的人工介入,能做到無人加工。

關鍵技術

CAD

未來CAD技術發展将會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種複雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,将三維數字模型分成若幹層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池内的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地将分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需确定數據,數小時内便可制出精确的原型。它有助于加快開發新産品和研制新結構的速度。

模糊控制

模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,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整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。

人工智能

迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修複、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地将各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。

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)技術必将在柔性制造業(尤其智能型)中起着日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。

預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模将在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在将人工智能融入制造過程的各個環節,借助模拟專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀态,在受到外界或内部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀态,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。

對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴随計算機應用技術和人工智能而産生的,它使傳感器具有内在的“決策”功能。

人工神經網絡

人工神經網絡是模拟智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久将并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。

精益制造系統

一種叫做MES精益制造管理系統的工具,集合軟件和人機界面設備(PLC觸摸屏)、PDA手機、條碼采集器、傳感器、I/O、DCS、RFID、LED生産看闆等多類硬件的綜合智能化系統,由一組共享數據的程序所組成的、通過布置在生産現場的專用設備(PDA智能手機、LED生産看闆、條碼采集器、PLC、傳感器、I/O、DCS、RFID、PC等硬件)對從原材料上線到成品入庫的生産過程進行實時數據采集、控制和監控的系統,是通過控制包括物料、倉庫、設備、人員、品質、工藝、流程指令和設施在内的所有工廠資源來提高制造競争力。

精益制造系統實時接受來自ERP系統的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息,同時把生産方法、人員指令、制造指令等下達給人員、設備等控制層,再實時把生産結果、人員反饋、設備操作狀态與結果、庫存狀況、質量狀況等動态地反饋給決策層。

技術優點

設備利用率高

一組機床編入柔性制造系統後的産量,一般可達這組機床在單機作業時的三倍。柔性制造系統能獲得高效率的原因,一是計算機把每個零件都安排了加工機床,一俟機床空閑,即刻将零件送上加工,同時将相應的數控加工程序輸入這台機床。二是由于送上機床的零件早已裝卡在托盤上(裝卡工作是在單獨的裝卸站進行),因而機床不用等待零件的裝卡。

減少設備投資

由于設備的利用率高,柔性制造系統能以較少的設備來完成同樣的工作量。把車間采用的多台加工中心換成柔性制造系統,其投資一般可減少三分之二。

減少工時費用

由于機床是在計算機控制下進行工作,不需工人去操縱,唯一用人的工位是裝卸站,這就減少了工時費用。

減少工序量

和一般加工相比,柔性制造系統在減少工序間零件庫存數量上有良好效果。有的減少了80%。這是因為縮短了等待加工時間。

改進生産

柔性制造系統有其内在的靈活性,能适應由于市場需求變化和工程設計變更所出現的變動,進行多品種生産。而且還能在不明顯打亂正常生産計劃的情況下,插入備件和急件制造任務。

維持生産

許多柔性制造系統設計成具有當一台或幾台機床發生故障時仍能降級運轉的能力。即采用了加工能力有沉餘度的設計,并使物料傳送系統有自行繞過故障機床的能力,系統仍能維持生産。

産品質量高

減少零件裝卡次數,一個零件可以少上幾種機床加工,設計更好的專用夾具,更加注意機床和零件的定位都有利于提高零件的質量。

運行靈活

運行的靈活性是提高生産率的另一個因素。有些柔性制造系統能夠在無人照看的情況下進行第二和第三班的生産。

産量靈活

車間平面布局規劃得合理,需要增加産量時,增加機床,以滿足擴大生産能力的需要。

技術目标

通過柔性中心科研建設,使在大型天線系統研制中的計算機應用能力和工藝加工水平達到國内領先、國際九十年代初水平,為重點研制任務的完成提供有力的保障。

1、基于柔性制造技術和系統集成技術,通過配置先進的數控加工設備和計算機系統,運用以計算機技術為核心的現代設計、制造和管理技術,建立一個具有行業特色的柔性制造中心。

2、應用CAD/CAM技術,實現天線系統關鍵零件的計算機輔助設計,逐步實現柔性中心設計過程的并行化。

3、應用現代信息管理技術和加工過程的計算機控制技術,實現關鍵零件制造過程的柔性化。

4、通過建立網絡和數據庫雲霄環境,為實現中心運行過程中的功能交互、信息集成和資源共享創造條件。

5、提高本單位的綜合實力和現代化水平,提高對市場的應變能力。

6、柔性中心總體功能構成由工程設計系統、工程管理系統、質量管理分系統、車間制造分系統和網絡數據庫支持系統構成。

發展趨勢

國務院參事湯敏曾指出,未來,中國以大批量生産、低成本取勝的勞動密集型産業外遷到東南亞的趨勢無法阻擋,這迫使中國制造業企業向小批量、定制化的柔性制造生産轉變。這一觀點也得到東莞一電子設備制造企業的認同。

記者獲悉,柔性化生産能夠實現生産線在大批量生産和小批量生産之間的任意切換。在市場需求不确定的環境下,廠商往往希望通過小批量訂貨來試産試銷,直到測試出市場的真實需求,才開始大批量連續訂貨。當前不論是輕工業制造還是電子機械行業,制造業的柔性化正在加速。

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