柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀研究及發(fā)展趨勢

摘 要：文章對柔性制造技術(shù)的基本概念、研究現(xiàn)狀等問題作以簡單介紹，同時對柔性制造技術(shù)的作用和未來發(fā)展趨勢進行了闡述。

關(guān)鍵詞：柔性系統(tǒng)；柔性制造技術(shù)；現(xiàn)狀；趨勢

1 概述

目前，對于滿足市場品種多、批量小、有特色的需求，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已經(jīng)滿足不了這種符合顧客個人要求和功能的產(chǎn)品需求。現(xiàn)代科技的進步尤其是電子數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)的應用，對生產(chǎn)制造行業(yè)來說無疑打開了一扇新的發(fā)展大門，微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡通訊技術(shù)的進步更使得制造技術(shù)日漸成熟。文章對柔性制造技術(shù)的基本概念、研究現(xiàn)狀等問題作以簡單介紹，同時對柔性制造技術(shù)的作用和未來發(fā)展趨勢進行了闡述。

2 基本概念

柔性制造技術(shù)主要包括柔性系統(tǒng)和柔性制造技術(shù)兩個主要概念。

2.1 柔性系統(tǒng)

何為柔性系統(tǒng)呢？可分為兩方面進行表述：首先，超強的外部適應力是柔性系統(tǒng)最重要的特點，適應能力的衡量以系統(tǒng)對新產(chǎn)品要求的滿足程度為準；其次，系統(tǒng)對內(nèi)部變化具有良好的適應能力，這一能力主要以系統(tǒng)在正常狀態(tài)下與系統(tǒng)在有干擾的狀態(tài)下生產(chǎn)期望值的比值為衡量標準。對比剛性系統(tǒng)，柔性系統(tǒng)的適應性更強。剛性生產(chǎn)也是自動化生產(chǎn)模式，但是其只能夠單一的進行一種產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。其特點是產(chǎn)品生產(chǎn)效率高、設備利用率高、成本低廉；但生產(chǎn)線所加工產(chǎn)品的零件中種類單一，只適合大批量生產(chǎn)并不適合多品種、小批量的生產(chǎn)。

隨著科技進步，大批量生產(chǎn)的時代已逐漸被適應生產(chǎn)的多種類、動態(tài)化生產(chǎn)所替代。目前開發(fā)周期短、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高是制造自動化系統(tǒng)應當具備的，它們也決定了該系統(tǒng)的生存能力和競爭能力。因此，柔性系統(tǒng)在當今制造業(yè)種已具有非常重要的地位。

柔性系統(tǒng)主要包括：機器柔性、工藝柔性、產(chǎn)品柔性、維護柔性、生產(chǎn)能力柔性、擴散柔性和運行柔性等。這些特性保證了柔性系統(tǒng)所應具備的多種類、小批量生產(chǎn)的能力。

2.2 柔性制造技術(shù)

所謂柔性制造，即通過自動化柔性制造系統(tǒng)進行不同形狀、不同種類工件的制造，其技術(shù)總和變?yōu)槿嵝灾圃旒夹g(shù)。由于生產(chǎn)技術(shù)相對密集，因而屬于密集型技術(shù)群，其制造系統(tǒng)更加重視柔性，能夠?qū)崿F(xiàn)中小批量多種類的產(chǎn)品加工。

柔性制造技術(shù)按規(guī)模大小可劃分為：柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造線（FML）、柔性制造工廠（FMF）四類。

2.2.1 柔性制造系統(tǒng)（FMS）。FMS是由2臺以上的數(shù)控機床組成，該數(shù)控機床要求具有自動換刀、自動換件的功能，同時FMS的核心設備是加工中心，同時配有自動物料傳輸和管理系統(tǒng)，并通過計算機進行統(tǒng)一控制。具有實時監(jiān)控能力，能夠?qū)崿F(xiàn)不同種類零件的自動加工。

2.2.2 柔性制造單元（FMC）。FMC可看作是一個小型的FMS，它包含F(xiàn)MS的功能，但是規(guī)模最小，只有1～2臺加工中心、數(shù)控機床、物料運送裝置等組成，其主要特點是可適應多種產(chǎn)品的加工，具有很高的靈活性、自動化程度高。

2.2.3 柔性制造線（FML）。FML介于品種少且批量多非柔性自動生產(chǎn)和品種多批量較少FMS之間。數(shù)控機床以及加工中心等是其加工的主要設備，并且根據(jù)實際需要會使用專用機床，并且相比較FMS的物料運輸柔性，其物料運輸柔性要求不高，但生產(chǎn)率FML更高。最具代表性的FML生產(chǎn)有連續(xù)分散型生產(chǎn)控制和離散柔性制造系統(tǒng)。目前我國已經(jīng)推廣并使用該技術(shù)，因而FML技術(shù)在我國已經(jīng)趨于成熟穩(wěn)定。

2.2.4 柔性制造工廠（FMF）。FMF是由多條FMS組合在一起的，同時擁有自動化立體長褲，通過計算機系統(tǒng)進行控制，被加工產(chǎn)品從訂貨、設計、加工、裝配到檢驗、運送等環(huán)節(jié)全部具備的完善FMS。FMF的自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性化及自動化，具有世界先進的生產(chǎn)水平，是最先進的自動化應用技術(shù)之一。其代表是智能制造系統(tǒng)，特點是能夠?qū)崿F(xiàn)共產(chǎn)柔性化及自動化。

3 柔性制造技術(shù)的發(fā)展與應用

柔性制造技術(shù)在上世紀70年代末開始走出實驗室，成為一些先進企業(yè)生產(chǎn)線上的主要設備。我國于1985開始進行柔性制造技術(shù)的有關(guān)研究，經(jīng)過多年的努力和研究，該技術(shù)得到了極大的重視和發(fā)展，目前該技術(shù)主要應用在汽車行業(yè)和制造業(yè)等行業(yè)。

作為機械制造業(yè)重要裝備的機床的發(fā)展，是人們一直所關(guān)注的。在上世紀50年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，機床的控制信息流也出現(xiàn)了突破性發(fā)展，進而誕生了數(shù)控機床新一代應用數(shù)字化技術(shù)進行柔性自動化控制的機床。數(shù)控機床的優(yōu)點在于優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能。因此，企業(yè)的制造系統(tǒng)現(xiàn)代化的關(guān)鍵在于數(shù)字化技術(shù)，在發(fā)展信息技術(shù)支持的前提下，利用數(shù)控技術(shù)，促進制造裝備及其控制運行過程的自動化、網(wǎng)絡化和智能化的。在經(jīng)濟全球化條件下，企業(yè)對不確定性市場環(huán)境的適應能力會得到顯著的提高，對機械制造企業(yè)重構(gòu)和改造也起著重要作用。

目前，隨著柔性化生產(chǎn)制造不斷地滲透，為了適應當代社會密集型制造要求，柔性生產(chǎn)制造已經(jīng)得到了廣泛的認可。并且在實際的生產(chǎn)中，柔性制造實現(xiàn)了小批量多品種自動加工，并解決了生產(chǎn)中的諸多難題，能夠更加快速的適應產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，因而在生產(chǎn)廠家中得到了認可，尤其在汽車零部件加工制造領(lǐng)域，該技術(shù)發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢。

我國已成為世界上柔性自動生產(chǎn)線應用最熱和進口最多的國家，目前已經(jīng)安裝超過100條生產(chǎn)線。其主要優(yōu)點是：大大縮短交貨周期，產(chǎn)量得到有效提升；能完成加工多樣化，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)、降低庫存費用和提高設備利用率；在操作上，可實現(xiàn)動態(tài)調(diào)度。除生產(chǎn)柔性外，汽車產(chǎn)業(yè)中還包括產(chǎn)品柔性和市場柔性等。

4 柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 FMC的推廣

由于FMC和FMS在經(jīng)濟效益也很接近的情況下，F(xiàn)MC所需的投資相對較少，因此對于條件受限的企業(yè)更加適合，目前我國很多廠家對于FMC技術(shù)極為認可，并將其作為自身發(fā)展的重點項目。

4.2 FML生產(chǎn)效率更高

很多生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品批量大，但是品種相對較多，例如汽車加工制造行業(yè)，其對FML制造系統(tǒng)的要求更高，通過實踐，F(xiàn)MS制造廠吸取了大量經(jīng)驗，會對FML進行進一步改進，進一步降低其成本，將通用加工中心換成成本更低的專用數(shù)控機床。

4.3 多元化技術(shù)改進

FMS在未來不僅僅是單一的加工系統(tǒng)，而是向著功能更加多元化的方向發(fā)展。

5 結(jié)束語

制造行業(yè)為了適應當前社會的生產(chǎn)要求，其設備以及生產(chǎn)控制系統(tǒng)越來越多的向著智能、高效、柔性、集成的方向發(fā)展。因此在構(gòu)成以及應用方面，F(xiàn)MS將向著多元化的靈活方向發(fā)展，并且吸取了實際生產(chǎn)經(jīng)驗后，F(xiàn)MS也會進一步開發(fā)小型生產(chǎn)系統(tǒng)，相對于大型FMS，小型FMS在投資，運行和成功率等方面都相對更好。成為制造業(yè)先進設備的主要發(fā)展趨勢和面向未來的先進生產(chǎn)模式。

參考文獻

[1]張強.淺談柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].技術(shù)與市場，2008，5：39-40.

[2]高青.柔性制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究[J].太原科技，2008，7：38-40.

[3]楊民，高志華.柔性制造技術(shù)的發(fā)展與展望[J].設計靈感，2007，12：153.

[4]吳立.柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[C].智能檢測與運動控制會議論文集，2009：24-26.

[5]王曉晶.肉香制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].內(nèi)江科技，2010，8：91-92.

[6]肖永潔.柔性制造技術(shù)決定汽車工業(yè)的未來[J].汽車工業(yè)，2009，6：18-20.

[7]王少偉，龔偉，宋學亮.柔性制造技術(shù)在企業(yè)中的應用[J].電子工藝技術(shù)，2001，22（3）：132-314.

[8]盛伯浩，唐華.高效柔性制造技術(shù)的新進展[J].制造技術(shù)與機床，

2002，2：21-26.