機(jī)械制造論文：機(jī)械制造方式進(jìn)展與運(yùn)用

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本文作者：孟惠、易斌 單位：河海大學(xué)常州校區(qū)

通過對(duì)制造軟件的各個(gè)系統(tǒng)、相關(guān)的知識(shí)工程、機(jī)器人視覺、制造工人的相關(guān)技能以及人類專家的先進(jìn)知識(shí)進(jìn)行一定的集成和建模，使得智能機(jī)器可以在沒有任何人為因素干預(yù)的條件下進(jìn)行小批量生產(chǎn)，這就是制造業(yè)智能化技術(shù)的主要目的。機(jī)械制造的智能化技術(shù)能夠使得產(chǎn)品在生產(chǎn)效率、產(chǎn)量、制造精度方面得到大量提高，使得生產(chǎn)的過程更加具有現(xiàn)代化，有效降低生產(chǎn)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)械制造智能化技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)例分析

下面以機(jī)械制造智能化技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)例———敏捷化智能制造執(zhí)行系統(tǒng)為例，對(duì)智能化技術(shù)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的應(yīng)用作一詳細(xì)論述。

制造執(zhí)行系統(tǒng)英文簡(jiǎn)稱MES，是面向車間生產(chǎn)層次管理的一個(gè)實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)車間敏捷化的一項(xiàng)重要手段。概括起來講，本系統(tǒng)具有如下特征：（1）虛擬性。制造設(shè)備從原則上來說，可以來源于不同的企業(yè)、不同的車間，它們?cè)谖锢砦恢蒙峡梢允欠植嫉模菑倪壿嬌蟻碚f，可以組成一個(gè)共同的邏輯制造單元。（2）動(dòng)態(tài)性。根據(jù)不同物理位置的資源，根據(jù)動(dòng)態(tài)的外部環(huán)境，配置邏輯制造單元。（3）自治性。在生產(chǎn)管理方面，系統(tǒng)要具有很高的自主權(quán)，要具有異常突發(fā)事件的處理能力，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整。

系統(tǒng)的活動(dòng)流程圖如圖1所示。由圖1可以看出，MES系統(tǒng)使用來自ERP系統(tǒng)計(jì)劃的工作派遣單和來自車間層的資源狀態(tài)信息制定短期的制造計(jì)劃，并分發(fā)工作單或加工指令給制造單元或設(shè)備進(jìn)行加工。MES系統(tǒng)則根據(jù)這些信息對(duì)在制品（WorkinProgress，WIP）進(jìn)行跟蹤、控制加工過程，并根據(jù)車間發(fā)生的事件做出實(shí)時(shí)的響應(yīng)。同時(shí)，ERP系統(tǒng)可以查詢訂單狀態(tài)、WIP狀態(tài)和其他性能數(shù)據(jù)以便做出符合實(shí)際的預(yù)測(cè)和決策。隨著制造業(yè)智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，以及企業(yè)需求的不斷提升，MES各個(gè)層次間的界限更加模糊，以使系統(tǒng)更加平穩(wěn)高效運(yùn)行。通過對(duì)MES系統(tǒng)的分析，我們發(fā)現(xiàn)，整個(gè)制造系統(tǒng)很好地利用了智能化信息技術(shù)，增加了系統(tǒng)的繼承性、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性以及實(shí)時(shí)響應(yīng)性等等，很好地體現(xiàn)了系統(tǒng)的職能。

機(jī)械制造智能化技術(shù)的發(fā)展方向

機(jī)械制造智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)就是生產(chǎn)出質(zhì)量高、效率高、柔性高、成本低、勞動(dòng)力消耗低、規(guī)格全、品種多的產(chǎn)品。在未來，智能化的操作系統(tǒng)將呈現(xiàn)如下趨向：

近幾年以來，自動(dòng)化技術(shù)得到了不斷的發(fā)展和應(yīng)用，其生產(chǎn)的效率得到了很大提高，產(chǎn)品的質(zhì)量不斷得到保證。此外，越來越多的先進(jìn)機(jī)械設(shè)備能夠替代人類去進(jìn)行危險(xiǎn)的工作。在早期，機(jī)械制造業(yè)系統(tǒng)在很多情況下所針對(duì)的是那些比較簡(jiǎn)單的環(huán)境，其存在的主要目的是對(duì)調(diào)度任務(wù)進(jìn)行有效實(shí)施，在規(guī)定期限內(nèi)全面完成任務(wù)。而機(jī)械制造的自動(dòng)化、智能化主要是指通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型對(duì)人類智能行為進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)人工智能和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。以確保其能夠具有更現(xiàn)實(shí)、更實(shí)時(shí)的發(fā)展領(lǐng)域，更好的朝著智能行為、應(yīng)用行為的方向進(jìn)行發(fā)展。

所謂柔性主要是指制造系統(tǒng)應(yīng)該具有一定的能力來應(yīng)對(duì)生產(chǎn)條件所出現(xiàn)的各種變化，它與人員、系統(tǒng)方案、設(shè)備密切相關(guān)。其中系統(tǒng)方案中的柔性則主要是指對(duì)不同零件進(jìn)行加工的自由程度。人員具有柔性是指企業(yè)的操作人員應(yīng)能夠確保加工任務(wù)的完成，并且在完成的時(shí)間和數(shù)量方面具備一定的變換能力。設(shè)備具有柔性主要是指在短時(shí)期內(nèi)機(jī)床能夠?qū)π铝慵母鞣N加工能力進(jìn)行有效適應(yīng)。機(jī)械制造的智能化技術(shù)應(yīng)朝著柔性化的趨勢(shì)進(jìn)行發(fā)展，在發(fā)展的過程中進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，增加功能的覆蓋范圍，增強(qiáng)其可裁剪性，從而對(duì)不同用戶的需求進(jìn)行滿足。根據(jù)生產(chǎn)流程中出現(xiàn)的不同要求，對(duì)信息流和物料流進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)化調(diào)整，使得群控系統(tǒng)效能得到最大化的發(fā)揮。

機(jī)械制造業(yè)的智能化技術(shù)應(yīng)該朝著工藝多軸化、復(fù)合化的方向發(fā)展，這樣做的主要目的是使復(fù)合加工的能力不斷加強(qiáng)，確保生產(chǎn)工序、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、生產(chǎn)時(shí)間得到有效減少。比如，數(shù)控機(jī)床要想實(shí)現(xiàn)智能化的加工，就將工件在1臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行1次裝夾，然后通過進(jìn)行自動(dòng)換刀、轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)主軸頭等方式對(duì)多種工序進(jìn)行完成，實(shí)現(xiàn)復(fù)合型的加工。

結(jié)語

在未來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，更多的新技術(shù)也必將應(yīng)用到機(jī)械制造系統(tǒng)當(dāng)中，比如上述案例中的MES系統(tǒng)，目前已經(jīng)有眾多學(xué)者開始研究Agent在此系統(tǒng)中的應(yīng)用，并且系統(tǒng)在自治性、柔性等多方面的性能都得到了極大提升，這也是未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。相信在不久的將來，制造業(yè)系統(tǒng)將達(dá)到一種“生物”智能化的程度，也將更好地服務(wù)于人類。