關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)論文

關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)論文

　　改革開放以來，通過技術(shù)改造和引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù)，使我國的制造工業(yè)有了長足的進(jìn)步，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)論文篇一

　　先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)

　　摘 要： 分別介紹CAPP、CAM、FMS、CIMS、AM和IMS等先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)，探討相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

　　關(guān)鍵詞： 制造技術(shù);計(jì)算機(jī)柔性;敏捷;智能

　　專家認(rèn)為，世界上各個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)競爭，主要是制造技術(shù)的競爭。其競爭能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場占有率上，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對(duì)先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)的研究。

　　1 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)

　　1.1 CAPP概述

　　CAPP是將產(chǎn)品零件的設(shè)計(jì)信息和加工條件輸入計(jì)算機(jī)，建立工藝數(shù)據(jù)庫，計(jì)算機(jī)依據(jù)這些些信息自動(dòng)進(jìn)行編碼、繪圖、建立工藝文件。CAPP不僅解決了工藝過程設(shè)計(jì)中的多樣性問題，減少了工藝人員的重復(fù)勞動(dòng)，而且有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和工藝過程的優(yōu)化，保證工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

　　1.2 CAPP的發(fā)展趨勢

　　1)知識(shí)化、智能化：基于知識(shí)的CAPP系統(tǒng)作為工藝設(shè)計(jì)的輔助工具，具有將工藝專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累起來并加以利用的任務(wù)。該系統(tǒng)必將在表達(dá)、獲取和處理各種知識(shí)的靈活性和有效性上進(jìn)一步發(fā)展。

　　2)工具化、工程化：CAPP既要適應(yīng)各企業(yè)的具體情況，又要控制針對(duì)具體企業(yè)的實(shí)施工作量、提高通用性，因此，需要加強(qiáng)CAPP系統(tǒng)的工具化和工程化。

　　3)網(wǎng)絡(luò)化、集成化：CAPP是CAD與CAM之間的橋梁，是CAQ、PDM及ERP的重要產(chǎn)品信息來源，必須在并行工程思想的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)CAPP與CAD、CAM等系統(tǒng)的全面集成。網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代系統(tǒng)集成應(yīng)用的必然要求。

　　4)交互式、漸近式：CAPP系統(tǒng)用來幫助而不是取代工藝設(shè)計(jì)人員，操作者要有足夠的判斷能力和工藝知識(shí)，做出關(guān)鍵決策。知識(shí)庫及使用法則需要逐步建立、完善、驗(yàn)證，基于知識(shí)的、商品化的CAPP工具系統(tǒng)需要有目標(biāo)、有計(jì)劃的漸近式發(fā)展。

　　2 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)(CAM)

　　2.1 CAM概述

　　CAM有狹義和廣義的兩個(gè)概念。CAM的狹義概念是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，包括CAPP、數(shù)控編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。CAM的廣義概念包括其狹義定義包含的所有內(nèi)容，還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過程(加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送)的監(jiān)視、控制和管理。

　　CAM的工作步驟：準(zhǔn)備被加工零件的幾何模型→生成加工軌跡(刀位軌跡)→校驗(yàn)加工軌跡→后置處理，生成NC代碼→反讀數(shù)控代碼，檢查加工代碼的重要性→數(shù)控代碼傳至數(shù)控機(jī)床。

　　2.3 CAM的關(guān)鍵技術(shù)

　　1)數(shù)控編程技術(shù)：數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。合理的數(shù)控編程可以保證產(chǎn)品達(dá)到很高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量。在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化和縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。

　　2)NC刀具軌跡生成技術(shù)：數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。

　　3)數(shù)控仿真技術(shù)：是利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)際加工過程，是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的有力工具。切削過程仿真分為幾何仿真和力學(xué)仿真兩個(gè)方面。

　　3 柔性制造系統(tǒng)(FMS)

　　3.1 FMS概述

　　FMS是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。

　　FMS工程中的柔性有多種涵義，除了加工柔性外，還包含設(shè)備柔性、工藝柔性、產(chǎn)品柔性、流程柔性、批量柔性、擴(kuò)展柔性和生產(chǎn)柔性。

　　應(yīng)用FMS可以獲得明顯的制造優(yōu)勢，F(xiàn)MS是實(shí)現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢。

　　3.2 FMS的發(fā)展趨勢

　　1)FMS的小型化：FMS需要大量的設(shè)備投資，F(xiàn)MC可認(rèn)為是FMS中最小的一種，或可認(rèn)為是擴(kuò)大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高機(jī)床利用率，增大生產(chǎn)柔性，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率。

　　2)開發(fā)經(jīng)濟(jì)型FMS：由于FMS需要先進(jìn)的技術(shù)、投資大，影響了它的推廣。開發(fā)經(jīng)濟(jì)型FMS，其規(guī)模為2-7臺(tái)加工中心，或以NC機(jī)床等通用機(jī)床為基礎(chǔ)構(gòu)成。組成的單機(jī)可作FMC使用，系統(tǒng)建立可分步擴(kuò)展。

　　3)向模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展：模塊化已成為當(dāng)前FMS設(shè)計(jì)、制造和系統(tǒng)擴(kuò)展的一個(gè)主要原則，即FMS的各系統(tǒng)(機(jī)床、運(yùn)貯系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及軟件)均采用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。

　　4)向功能復(fù)雜化方向發(fā)展：目前，大多數(shù)FMS仍然是以機(jī)加工為主，今后的發(fā)展將是擴(kuò)大工藝范圍，如裝配、熱處理等。

　　5)采用模擬仿真技術(shù)：采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立FMS系統(tǒng)的模型，可預(yù)先了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。目前，F(xiàn)MS系統(tǒng)的建模與仿真技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

　　4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

　　4.1 CIMS概述

　　計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)：是企業(yè)生產(chǎn)從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)，是一個(gè)不可分割的整體。整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品，可以看作數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。實(shí)際上就是強(qiáng)調(diào)整體觀點(diǎn)(即系統(tǒng)觀點(diǎn))和信息觀點(diǎn)。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是信息(數(shù)據(jù))的集成。

　　CIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)CIM理念的各種技術(shù)的總稱，而CIMS則是以CIM為理念的一種新型生產(chǎn)系統(tǒng)。CIMS在提高企業(yè)競爭方面起著重要的作用。它保障和提高了新產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量;縮短了新產(chǎn)品上市的周期;降低了產(chǎn)品的成本。

　　CIMS通過實(shí)現(xiàn)信息集成、功能集成和過程集成，提供了改善生產(chǎn)組織方式、提高管理水平的有效手段，加速了企業(yè)管理技術(shù)的革新。 　　4.2 CIMS的發(fā)展趨勢

　　1)集成化：從當(dāng)前企業(yè)內(nèi)部的的功能集成和信息集成，發(fā)展到過程集成(以并行工程為代表)并正在步入實(shí)現(xiàn)企業(yè)間集成的階段(以敏捷制造為代表)。

　　2)數(shù)字化/虛擬化：從產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)開始發(fā)展到產(chǎn)品全生命周期中各類活動(dòng)、設(shè)備及實(shí)體的數(shù)字化。在數(shù)字化基礎(chǔ)上，虛擬化技術(shù)正在迅速發(fā)展，包括虛擬產(chǎn)品開發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和虛擬制造。

　　3)網(wǎng)絡(luò)化：從基于局域網(wǎng)發(fā)展到基于Intranet/Internet/

　　Extranet的分布網(wǎng)絡(luò)制造，以支持全球制造策略的實(shí)現(xiàn)。

　　4)柔性化：正積極研究發(fā)展企業(yè)間動(dòng)態(tài)聯(lián)盟技術(shù)、敏捷設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)、柔性可重組機(jī)器技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)敏捷制造。

　　5)智能化：是制造系統(tǒng)在柔性化和集成化基礎(chǔ)上進(jìn)一步延伸與發(fā)展，引入智能控制技術(shù)和人工智能，實(shí)現(xiàn)具有智能、自律、敏捷、仿生、分布、分形等特點(diǎn)的新一代制造系統(tǒng)。

　　6)綠色化：包括綠色制造、生態(tài)工廠、清潔化生產(chǎn)、環(huán)境意識(shí)的設(shè)計(jì)與制造等。它是全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)。

　　5 敏捷制造(AM)技術(shù)

　　5.1 AM技術(shù)概述

　　AM是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源(包括技術(shù)、管理和人)，以有效和協(xié)調(diào)的方式響應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)制造的敏捷性，提高企業(yè)在不斷變化、不可預(yù)測的經(jīng)營環(huán)境中快速應(yīng)變的能力。

　　AM的實(shí)質(zhì)是在先進(jìn)的柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過企業(yè)內(nèi)部和外部多功能項(xiàng)目組，組建虛擬公司，它是一種多變的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)，可把全球范圍內(nèi)的各種資源(包括人的資源)集成在一起，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和人的集成，從而在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)最大限度的滿足用戶需求，提高企業(yè)的競爭能力。目的是快速響應(yīng)市場的變化，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)向市場提供適銷對(duì)路的環(huán)保型產(chǎn)品。

　　5.2 AM的關(guān)鍵技術(shù)

　　1)并行工程技術(shù)：強(qiáng)調(diào)工作流程的并行進(jìn)行，即產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程、生產(chǎn)準(zhǔn)備過程甚至加工過程可以同步進(jìn)行，可及早發(fā)現(xiàn)并修改設(shè)計(jì)方案存在的問題，還可縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2)虛擬制造技術(shù)：是將制造企業(yè)的一切活動(dòng)，如設(shè)計(jì)過程、加工過程、裝配過程、生產(chǎn)管理、企業(yè)管理等建立與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)完全相同的計(jì)算機(jī)模型即虛擬系統(tǒng)，利用它模擬運(yùn)行整個(gè)企業(yè)的一切活動(dòng)并進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，在求得最佳運(yùn)行參數(shù)后再進(jìn)行實(shí)際制造活動(dòng)，確保整個(gè)運(yùn)行都在最佳狀態(tài)。

　　3)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：由于敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟是跨結(jié)構(gòu)、跨地區(qū)的全球企業(yè)組織方式，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)成為其最基本的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　4)系統(tǒng)集成技術(shù)：開放式體系結(jié)構(gòu)、信息及交換的標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體集成的關(guān)鍵。敏捷制造的系統(tǒng)集成所要面對(duì)的是連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)集成運(yùn)行的條件下，保證系統(tǒng)各部分功能的獨(dú)立性。

　　5)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟技術(shù)：動(dòng)態(tài)聯(lián)盟是由多個(gè)本質(zhì)上獨(dú)立的企業(yè)，為了完成一個(gè)共同的目標(biāo)而結(jié)成的暫時(shí)性同盟。動(dòng)態(tài)同盟中的盟主最先發(fā)現(xiàn)市場機(jī)遇或客戶要求，擁有主要的核心資源，通過合理選擇合作伙伴，組成分布式的制造網(wǎng)絡(luò)。各合作伙伴成員充分發(fā)揮各自的特長和優(yōu)勢，聯(lián)合完成產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和銷售全過程。

　　6)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)技術(shù)：PDM是一種從數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上發(fā)展起來的信息集成技術(shù)，能管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程。從廣義上講，它可以覆蓋整個(gè)企業(yè)從產(chǎn)品的市場需求、研究與開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程制造、銷售、服務(wù)與維護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域、全生命周期中的產(chǎn)品信息。

　　5.3 AM的發(fā)展趨勢

　　1)面向知識(shí)和信息網(wǎng)絡(luò)，建立一套支持敏捷制造數(shù)字化、集成化、智能化、并行化的多模態(tài)人機(jī)交互信息處理與應(yīng)用理論及方法，根據(jù)用戶的個(gè)性化需求和市場的競爭趨勢，以有效地組織敏捷制造的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，充分利用各種資源進(jìn)行多模態(tài)人機(jī)協(xié)同的敏捷制造，盡快響應(yīng)市場需求。

　　2)基于知識(shí)和信息網(wǎng)絡(luò)，對(duì)定制產(chǎn)品的外觀形態(tài)、方案布局和多模態(tài)環(huán)境下人機(jī)交互等環(huán)節(jié)的支持加強(qiáng)，以提高敏捷制造系統(tǒng)的可塑性及定制產(chǎn)品的美觀性、宜人性等方面運(yùn)作過程的可視化。

　　3)利用多模態(tài)人機(jī)交互技術(shù)改變企業(yè)以試制、試驗(yàn)和改進(jìn)為主的傳統(tǒng)制造開發(fā)過程，使之轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲂枨笙乱苑治觥⒃O(shè)計(jì)和評(píng)估為主，并基于知識(shí)和信息網(wǎng)絡(luò)迅速組成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的可視化敏捷制造，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，提高市場競爭力。

　　6 智能制造系統(tǒng)(IMS)

　　6.1 IMS概述

　　IMS是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。智能制造的概念源于人工智能的研究，它突出了在各個(gè)制造環(huán)節(jié)中，以一種高度集成與柔性的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行構(gòu)思、分析、判斷、推理和決策，延伸或取代制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，同時(shí)繼承、收集、存儲(chǔ)、共享、完善和發(fā)展人類專家的制造智能。

　　6.2 IMS的特征

　　1)自律能力：即理解與搜集自身和環(huán)境信息，并進(jìn)行判斷、分析和規(guī)劃自身行為的能力。

　　2)人機(jī)一體化：IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能。人機(jī)一體化突出了人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器的配合下，更好地發(fā)揮人的潛能，使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事，相互協(xié)作、相互“理解”的關(guān)系。

　　3)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：是實(shí)現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高水平人機(jī)一體化的關(guān)鍵技術(shù)。其特點(diǎn)是要按照人們的意愿任意變化，這種人機(jī)結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個(gè)顯著特征。

　　4)自組織與超柔性：IMS能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，其柔性不僅表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)形式上，而且表現(xiàn)在運(yùn)行方式上，所以稱這種柔性為超柔性，就像人類專家組成的群體，具有生物特征。

　　5)學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力：IMS能夠在實(shí)踐中不斷充實(shí)知識(shí)庫，具有自學(xué)習(xí)功能。同時(shí)，在運(yùn)行過程中自行進(jìn)行故障診斷、并具有自行維護(hù)、自行排除故障的能力。使智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。

　　6.3 IMS的關(guān)鍵技術(shù)

　　1)智能設(shè)計(jì)：把專家系統(tǒng)引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，將人們從繁重的勞動(dòng)中解脫出來。目前在CAD/CAPP/CAM領(lǐng)域中應(yīng)用專家系統(tǒng)已取得了一定的進(jìn)展。

　　2)智能機(jī)器人：應(yīng)具有視覺、聽覺、觸覺、語音、分析判斷等功能，與機(jī)械手不同。

　　3)智能診斷：除了計(jì)算機(jī)的自診斷功能外，還可以進(jìn)行故障分析、原因查找和故障的自動(dòng)排除，保證系統(tǒng)在無人狀態(tài)下正常工作。

　　4)自適應(yīng)功能：目前人們是靠經(jīng)驗(yàn)來控制制造系統(tǒng)，加工時(shí)不可能達(dá)到最佳狀態(tài)，產(chǎn)品質(zhì)量很難提高。要實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能，在線的自動(dòng)檢測和自動(dòng)調(diào)整是關(guān)鍵技術(shù)。

　　5)智能管理系統(tǒng)：應(yīng)具備對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)度，信息的收集、整理與反饋以及企業(yè)的各種情況的資料庫等。

　　7 結(jié)束語

　　隨著市場需求個(gè)性化與多樣化，未來先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展的總趨勢是向柔性化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化、清潔化、全球化的方向發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]莊萬玉、丁杰雄、凌丹、秦東興編著，制造技術(shù)，北京：國防工業(yè)出版社，2012.10.

　　[2]劉忠偉主編，先進(jìn)制造技術(shù)，北京：國防工業(yè)出版社，2006.8.

　　[3]黃宗南、洪躍編著，先進(jìn)制造技術(shù)，上海：上海交通大學(xué)出版社，2010.

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