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柔性制造技术的发展现状及趋势研究

柔性制造技术的发展现状及趋势研究

概述了柔性制造技术的基本概念、优缺点、发展的支撑条件等，探讨了柔性制造技术发展的现状与趋势，并指出“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”乃是现今制造设备和系统的主要发展方向。

1柔性制造技术(FMT)

1.1基本概念

???柔性制造技术(FMT)可以表述为两个方面：一是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量：二是系统适应内部变化的能力。可用在有干扰情况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的。传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。但只能加工一种或几种相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。在现实社会中，人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。

???近20年来．世界市场从相对稳定型转向动态多变型。市场的需求和企业产品特点表现为：市场的竞争日益激烈、市场需求的多变性和不可预测性、产品生命周期日益缩短、产品需求趋于顾客化。在这种动态竞争全球化的市场环境中，企业生存和可持续发展已成为必须首先考虑的问题，这迫使企业努力寻找一种具有高柔性、高生产率、高质量和低成本的产品零件加工制造系统来替代传统制造系统，以期用最短的生产周期对市场需求变化作出响应，并使包括厂房、设备及人力在内的资源得到最有效地利用，达到企业生产经营能力整体优化的目的。

???FMT所采用的一些原理和技术途径包含有非常先进的制造哲理和技术观念。柔性制造系统(FMS)是能够覆盖上述3类制造系统基本原理和概念的一种制造系统。柔性制造设备或系统正成为制造业领域中极为重要的主力制造设备。

1.2柔性

???CAD技术引入专家系统，使之具有智能化。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.2模糊控制技术

???模糊数学的实际是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自动功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经的自学引起人们极大的关注。

2.3人工智能技术及专家系统

???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。专家系统利用专业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与通过经验获得的知识相结合，因此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。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。

2.4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，故也是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络将并列于专家系统和模糊控制系统，成为自动化系统中的一个组成部分。

3FMT的发展趋势

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3.1发展FMT的支撑条件

???1)技术培训。应用FMT的用户需要建立一支自己的自动化领域专家和专业技术人员队伍，因而，对有关人员进行技术培训极为重要。

???2)自动化应用经验。企业应用自动化技术的经验对于成功应用FMS是极为重要的，这种应用经验是一种积累的过程。

???3)上级主管部门和领导的支持。在国有企业中，成功应用FMT的一个必要条件是得到上级主管部门和领导的有力支持，上级主管部门和领导支持的强弱对于缩短实施周期和回收期有着重大影响。

???4)工程主管者。发展FMT必须任命一位有权威的工程主管者(工程负责人)。这位工程主管者通常应处于上级主管部门或工厂级主管人员的地位。

???5)供应商。发展FMT，争取软、硬件供应商的技术支持极为重要，即使是技术水平较高、应用经验较丰富的用户，这种支持也是必要的。

3.2FMC将成为发展和应用的热门技术

???FMC的投资比FMS少得多而效益接近。更适用于财力有限的中小型企业。

3.3发展效率更高的FML

???多品种、大批量的生产企业，如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是