關於先進製造技術論文

　　改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進製造技術，使我國的製造工業有了長足的進步，下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　先進生產製造技術

　　摘要：分別介紹CAPP、CAM、FMS、CIMS、AM和IMS等先進生產製造技術，探討相關的關鍵技術及發展趨勢

　　關鍵詞：製造技術;計算機柔性;敏捷;智慧

　　專家認為，世界上各個國家的經濟競爭，主要是製造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場佔有率上，隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進生產製造技術的研究。

　　1 計算機輔助工藝設計***CAPP***

　　1.1 CAPP概述

　　CAPP是將產品零件的設計資訊和加工條件輸入計算機，建立工藝資料庫，計算機依據這些些資訊自動進行編碼、繪圖、建立工藝檔案。CAPP不僅解決了工藝過程設計中的多樣性問題，減少了工藝人員的重複勞動，而且有利於實現標準化和工藝過程的優化，保證工藝設計的質量。

　　1.2 CAPP的發展趨勢

　　1***知識化、智慧化：基於知識的CAPP系統作為工藝設計的輔助工具，具有將工藝專家的知識和經驗積累起來並加以利用的任務。該系統必將在表達、獲取和處理各種知識的靈活性和有效性上進一步發展。

　　2***工具化、工程化：CAPP既要適應各企業的具體情況，又要控制針對具體企業的實施工作量、提高通用性，因此，需要加強CAPP系統的工具化和工程化。

　　3***網路化、整合化：CAPP是CAD與CAM之間的橋樑，是CAQ、PDM及ERP的重要產品資訊來源，必須在並行工程思想的指導下實現CAPP與CAD、CAM等系統的全面整合。網路化是現代系統整合應用的必然要求。

　　4***互動式、漸近式：CAPP系統用來幫助而不是取代工藝設計人員，操作者要有足夠的判斷能力和工藝知識，做出關鍵決策。知識庫及使用法則需要逐步建立、完善、驗證，基於知識的、商品化的CAPP工具系統需要有目標、有計劃的漸近式發展。

　　2 計算機輔助製造技術***CAM***

　　2.1 CAM概述

　　CAM有狹義和廣義的兩個概念。CAM的狹義概念是從產品設計到加工製造之間的一切生產準備活動，包括CAPP、數控程式設計、工時定額的計算、生產計劃的制訂、資源需求計劃的制訂等。CAM的廣義概念包括其狹義定義包含的所有內容，還包括製造活動中與物流有關的所有過程***加工、裝配、檢驗、存貯、輸送***的監視、控制和管理。

　　CAM的工作步驟：準備被加工零件的幾何模型→生成加工軌跡***刀位軌跡***→校驗加工軌跡→後置處理，生成NC程式碼→反讀數控程式碼，檢查加工程式碼的重要性→數控程式碼傳至數控機床。

　　2.3 CAM的關鍵技術

　　1***數控程式設計技術：數控程式設計是從零件圖紙到獲得數控加工程式的全過程。合理的數控程式設計可以保證產品達到很高的加工精度和穩定的加工質量。在實現設計加工自動化和縮短產品研製週期等方面發揮著重要作用。

　　2***NC刀具軌跡生成技術：數控程式設計的核心工作是生成刀具軌跡，然後將其離散成刀位點，經後置處理產生數控加工程式。

　　3***數控模擬技術：是利用計算機來模擬實際加工過程，是驗證數控加工程式的可靠性和預測切削過程的有力工具。切削過程模擬分為幾何模擬和力學模擬兩個方面。

　　3 柔性製造系統***FMS***

　　3.1 FMS概述

　　FMS是由數控加工裝置、物料運儲裝置和計算機控制系統等組成的自動化製造系統，能根據製造任務或生產環境的變化迅速進行調整，適用於多品種、中小批量生產。

　　FMS工程中的柔性有多種涵義，除了加工柔性外，還包含裝置柔性、工藝柔性、產品柔性、流程柔性、批量柔性、擴充套件柔性和生產柔性。

　　應用FMS可以獲得明顯的製造優勢，FMS是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢。

　　3.2 FMS的發展趨勢

　　1***FMS的小型化：FMS需要大量的裝置投資，FMC可認為是FMS中最小的一種，或可認為是擴大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高機床利用率，增大生產柔性，提高產品質量及生產率。

　　2***開發經濟型FMS：由於FMS需要先進的技術、投資大，影響了它的推廣。開發經濟型FMS，其規模為2-7臺加工中心，或以NC機床等通用機床為基礎構成。組成的單機可作FMC使用，系統建立可分步擴充套件。

　　3***向模組化和標準化發展：模組化已成為當前FMS設計、製造和系統擴充套件的一個主要原則，即FMS的各系統***機床、運貯系統、控制系統及軟體***均採用模組化和標準化。

　　4***向功能複雜化方向發展：目前，大多數FMS仍然是以機加工為主，今後的發展將是擴大工藝範圍，如裝配、熱處理等。

　　5***採用模擬模擬技術：採用計算機模擬技術建立FMS系統的模型，可預先了解系統的執行情況，對系統的相關引數進行評估。目前，FMS系統的建模與模擬技術已經成為國內外的研究熱點。

　　4 計算機整合製造系統***CIMS***

　　4.1 CIMS概述

　　計算機整合製造***CIM***：是企業生產從市場分析、產品設計、加工製造、經營管理到售後服務的全部生產活動，是一個不可分割的整體。整個生產過程實質上是一個數據採集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產品，可以看作資料的物質表現。實際上就是強調整體觀點***即系統觀點***和資訊觀點。其實質內容是資訊***資料***的整合。

　　CIM技術是實現CIM理念的各種技術的總稱，而CIMS則是以CIM為理念的一種新型生產系統。CIMS在提高企業競爭方面起著重要的作用。它保障和提高了新產品開發的質量;縮短了新產品上市的週期;降低了產品的成本。

　　CIMS通過實現資訊整合、功能整合和過程整合，提供了改善生產組織方式、提高管理水平的有效手段，加速了企業管理技術的革新。　　4.2 CIMS的發展趨勢

　　1***整合化：從當前企業內部的的功能整合和資訊整合，發展到過程整合***以並行工程為代表***並正在步入實現企業間整合的階段***以敏捷製造為代表***。

　　2***數字化/虛擬化：從產品的數字化設計開始發展到產品全生命週期中各類活動、裝置及實體的數字化。在數字化基礎上，虛擬化技術正在迅速發展，包括虛擬產品開發、虛擬現實應用和虛擬製造。

　　3***網路化：從基於區域網發展到基於Intranet/Internet/

　　Extranet的分佈網路製造，以支援全球製造策略的實現。

　　4***柔性化：正積極研究發展企業間動態聯盟技術、敏捷設計生產技術、柔性可重組機器技術等，以實現敏捷製造。

　　5***智慧化：是製造系統在柔性化和整合化基礎上進一步延伸與發展，引入智慧控制技術和人工智慧，實現具有智慧、自律、敏捷、仿生、分佈、分形等特點的新一代製造系統。

　　6***綠色化：包括綠色製造、生態工廠、清潔化生產、環境意識的設計與製造等。它是全球可持續發展戰略在製造業中的體現。

　　5 敏捷製造***AM***技術

　　5.1 AM技術概述

　　AM是指製造企業採用現代通訊手段，通過快速配置各種資源***包括技術、管理和人***，以有效和協調的方式響應使用者需求，實現製造的敏捷性，提高企業在不斷變化、不可預測的經營環境中快速應變的能力。

　　AM的實質是在先進的柔性製造技術的基礎上，通過企業內部和外部多功能專案組，組建虛擬公司，它是一種多變的動態組織結構，可把全球範圍內的各種資源***包括人的資源***整合在一起，實現技術、管理和人的整合，從而在整個產品生命週期內最大限度的滿足使用者需求，提高企業的競爭能力。目的是快速響應市場的變化，在儘可能短的時間內向市場提供適銷對路的環保型產品。

　　5.2 AM的關鍵技術

　　1***並行工程技術：強調工作流程的並行進行，即產品的設計過程、生產準備過程甚至加工過程可以同步進行，可及早發現並修改設計方案存在的問題，還可縮短新產品的開發週期，降低成本，提高產品質量。

　　2***虛擬製造技術：是將製造企業的一切活動，如設計過程、加工過程、裝配過程、生產管理、企業管理等建立與現實系統完全相同的計算機模型即虛擬系統，利用它模擬執行整個企業的一切活動並進行引數的調整，在求得最佳執行引數後再進行實際製造活動，確保整個執行都在最佳狀態。

　　3***計算機網路技術：由於敏捷製造和動態聯盟是跨結構、跨地區的全球企業組織方式，計算機網路通訊技術成為其最基本的技術基礎。

　　4***系統整合技術：開放式體系結構、資訊及交換的標準化是實現系統整體整合的關鍵。敏捷製造的系統整合所要面對的是連續變化的動態系統，在系統整合執行的條件下，保證系統各部分功能的獨立性。

　　5***動態聯盟技術：動態聯盟是由多個本質上獨立的企業，為了完成一個共同的目標而結成的暫時性同盟。動態同盟中的盟主最先發現市場機遇或客戶要求，擁有主要的核心資源，通過合理選擇合作伙伴，組成分散式的製造網路。各合作伙伴成員充分發揮各自的特長和優勢，聯合完成產品的開發、設計、製造和銷售全過程。

　　6***產品資料管理***PDM***技術：PDM是一種從資料庫基礎上發展起來的資訊整合技術，能管理所有與產品相關的資訊和過程。從廣義上講，它可以覆蓋整個企業從產品的市場需求、研究與開發、產品設計、工程製造、銷售、服務與維護等各個領域、全生命週期中的產品資訊。

　　5.3 AM的發展趨勢

　　1***面向知識和資訊網路，建立一套支援敏捷製造數字化、整合化、智慧化、並行化的多模態人機互動資訊處理與應用理論及方法，根據使用者的個性化需求和市場的競爭趨勢，以有效地組織敏捷製造的動態聯盟，充分利用各種資源進行多模態人機協同的敏捷製造，儘快響應市場需求。

　　2***基於知識和資訊網路，對定製產品的外觀形態、方案佈局和多模態環境下人機互動等環節的支援加強，以提高敏捷製造系統的可塑性及定製產品的美觀性、宜人性等方面運作過程的視覺化。

　　3***利用多模態人機互動技術改變企業以試製、試驗和改進為主的傳統制造開發過程，使之轉變為市場需求下以分析、設計和評估為主，並基於知識和資訊網路迅速組成動態聯盟的視覺化敏捷製造，從而縮短產品開發時間，提高市場競爭力。

　　6 智慧製造系統***IMS***

　　6.1 IMS概述

　　IMS是一種由智慧機器和人類專家共同組成的人機一體化系統。智慧製造的概念源於人工智慧的研究，它突出了在各個製造環節中，以一種高度整合與柔性的方式，藉助計算機模擬人類專家的智慧活動，進行構思、分析、判斷、推理和決策，延伸或取代製造環境中人的部分腦力勞動，同時繼承、收集、儲存、共享、完善和發展人類專家的製造智慧。

　　6.2 IMS的特徵

　　1***自律能力：即理解與蒐集自身和環境資訊，並進行判斷、分析和規劃自身行為的能力。

　　2***人機一體化：IMS不單純是“人工智慧”系統，而是人機一體化智慧系統，是一種混合智慧。人機一體化突出了人在製造系統中的核心地位，同時在智慧機器的配合下，更好地發揮人的潛能，使人機之間表現出一種平等共事，相互協作、相互“理解”的關係。

　　3***虛擬現實技術：是實現虛擬製造的支援技術，也是實現高水平人機一體化的關鍵技術。其特點是要按照人們的意願任意變化，這種人機結合的新一代智慧介面，是智慧製造的一個顯著特徵。

　　4***自組織與超柔性：IMS能夠依據工作任務的需要，自行組成一種最佳結構，其柔性不僅表現在結構形式上，而且表現在執行方式上，所以稱這種柔性為超柔性，就像人類專家組成的群體，具有生物特徵。

　　5***學習能力與自我維護能力：IMS能夠在實踐中不斷充實知識庫，具有自學習功能。同時，在執行過程中自行進行故障診斷、並具有自行維護、自行排除故障的能力。使智慧製造系統能夠自我優化並適應各種複雜的環境。

　　6.3 IMS的關鍵技術

　　1***智慧設計：把專家系統引入設計領域，將人們從繁重的勞動中解脫出來。目前在CAD/CAPP/CAM領域中應用專家系統已取得了一定的進展。

　　2***智慧機器人：應具有視覺、聽覺、觸覺、語音、分析判斷等功能，與機械手不同。

　　3***智慧診斷：除了計算機的自診斷功能外，還可以進行故障分析、原因查詢和故障的自動排除，保證系統在無人狀態下正常工作。

　　4***自適應功能：目前人們是靠經驗來控制製造系統，加工時不可能達到最佳狀態，產品質量很難提高。要實現自適應功能，線上的自動檢測和自動調整是關鍵技術。

　　5***智慧管理系統：應具備對生產過程的自動排程，資訊的收集、整理與反饋以及企業的各種情況的資料庫等。