柔性制造具体技术
根据机械制造科学的标准分类，按照生产系统内自动化水平的高低，制造可以分为柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、柔性制造线(FML)和柔性制造工厂(FMF)。
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, 柔性制造单元由一台或数台数控机床、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成, 该单元根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件。柔性制造单元适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。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。面对产品个性化的需求，和不断上升的制造成本，改进生产的柔性一直是制造业者的企求，柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）应用而生。
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。”
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。”
简单来说,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。
目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的ＦＭＳ是第一代ＦＭＳ,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(ＩＭＳ)国际性开发项目,属于第二代ＦＭＳ;而真正完善的第二代ＦＭＳ预计本世纪十年代后才会实现。
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。
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。
柔性制造关键技术
计算机辅助设计 （CAD）
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。
模糊控制技术 (FC)
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。
作为人工智能的一种新研究领域，模糊控制吸收借鉴了传统设计方法和其他新技术的精华，在诸多领域取得了长足的进展．在新型的电力电子和自动控制系统中，有些专家在线性功放的加设条件下，把模糊控制应用于为基础的伺服电机控制中，在把模糊控制系统与PID及模型参考自适应控制（MRAC）进行比较后证明了模糊控制方法的优越性．另有专家开发了应用于矢量控制感应电机传动系统的模糊自适应控制器.
人工智能、专家系统及智能传感器技术 (AI)
迄今,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(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。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(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)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。
预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(ＩＭＴ)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故ＩＭＴ被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感器具有内在的“决策”功能。
