面向二十一世纪的柔性制造系统上电镀生产线

面向二十一世纪的柔性制造系统(上)

面向二十一世纪的柔性制造系统(上) 2011年12月10日 来源： 摘要：

通过分析柔性制造系统的关键技术及其进一步的发展研究方向，展望了21世纪柔性制造系统的发展趋势，进而阐述了在新的世纪里柔性制造系统在先进制造业中的重要作用及其发展的深远意义。关键词：柔性制造系统；计算机集成制造；计算机辅助设计引言柔性制造系统(FMS)是指具有高自动化程度的制造系统，目前所谈及的柔性制造系统通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速。并且微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展也促使柔性制造技术日趋成熟。20世纪80年代后，制造业自动化进入基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各国机械制造自动化的发展重点。1　21世纪FMS的关键技术1.1　集成化技术过去制造系统中仅强调信息的集成，这是不够的，现在更强调技术、人和管理的集成。在开发制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。1.2　网络技术网络技术包括硬件与软件的实现。各种通讯协议及制造自动化协议、信息通信接口、系统操作控制策略等是实现各种制造系统自动化的基础。1.3　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。

1.4　人工智能及专家系统技术迄今为止，FMS中所采用的人工智能大多数是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FMS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FMS中起着关键性的作用。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。在制造过程中，系统能自动检测其运行状态，在受到外界或内部刺激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FMS具有重要意义的另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。1.5　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平行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将平行于专家系统和模糊控制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分。1.6　虚拟现实与多媒体技术虚拟现实(VR)是人造的计算机环境，使处在这种环境中的人有身临其境的感觉，并强调人的操作与介入。VR技术在21世纪制造业中将有广泛的应用，它可以用于培训、制造系统仿真、实现基于制造仿真的设计与制造和集成设计与制造、实现集成人的设计等。多媒体介质采用多种介质来储存、处理多种信息，融文字、语音、图象、动画于一体，给人一种真实感。1.7　计算机辅助设计未来计算机辅助设计(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型技术，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，逐层扫描成型，并自动地将分层成型的各片状固化塑料粘合在一起，仅需要确定数据，数小时内便可制出精确的原形。利用这项技术可加快开发新产品和研制新结构的速度。

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