談具備智能制造特征的柔性制造系統(tǒng)建設(shè)

任少蒙 趙越凡

摘?要：本文對(duì)柔性制造系統(tǒng)基本含義和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，總結(jié)智能化柔性制造系統(tǒng)的多方面優(yōu)勢，提出智能化柔性制造系統(tǒng)建設(shè)方案，以期為我國工業(yè)制造生產(chǎn)領(lǐng)域的數(shù)字化、智能化發(fā)展提供有利參考。

關(guān)鍵詞：智能制造特征;柔性制造系統(tǒng);建設(shè)

21世紀(jì)以來，隨著人類科技的快速發(fā)展，智能化逐漸成為各行各業(yè)發(fā)展的主流趨勢。工業(yè)作為滿足人類社會(huì)各種需求的主體產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。

一、柔性制造系統(tǒng)概述

上世界中葉，品種數(shù)量稀少、數(shù)量規(guī)模巨大的剛性生產(chǎn)流水線是當(dāng)時(shí)的主要生產(chǎn)加工方式。隨人類科技水平的不斷提高以及同行業(yè)市場競爭日趨白熱化的發(fā)展，多元化、個(gè)性化的產(chǎn)品需求不斷拓展延伸，以及近年來長尾需求效應(yīng)的凸顯，導(dǎo)致中、小規(guī)模產(chǎn)量的生產(chǎn)形式逐漸取替?zhèn)鹘y(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)的形式，成為當(dāng)今主流工業(yè)生產(chǎn)模式。柔性制造系統(tǒng)也隨之產(chǎn)生，同時(shí)與剛性生產(chǎn)線種種缺陷和不足形成鮮明對(duì)比，可以有效幫助企業(yè)在不確定因素較多、多元化需求豐富的當(dāng)今市場環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展，抵御外部市場接踵而來的風(fēng)險(xiǎn)因素。

當(dāng)今，在柔性制造生產(chǎn)逐漸成為主流生產(chǎn)模式的背景下，其本身也成為了與產(chǎn)品質(zhì)量、成本同等重要的，用于衡量一個(gè)生產(chǎn)制造企業(yè)綜合實(shí)力的關(guān)鍵指標(biāo)，能夠有效真實(shí)客觀的反饋出企業(yè)的環(huán)境適應(yīng)能力和面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的抵抗能力。

柔性制造系統(tǒng)，即Flexible Manufacturing Systems。該系統(tǒng)具備自動(dòng)化水平高、適應(yīng)能力強(qiáng)等一系列優(yōu)勢，特別在種類繁多復(fù)雜、數(shù)量相對(duì)較小的商品生產(chǎn)中扮演者至關(guān)重要的角色。相對(duì)于剛性制造系統(tǒng)而言，柔性系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要集中體現(xiàn)在對(duì)外部環(huán)境和內(nèi)部制造過程改變的適應(yīng)能力上。首先，能夠大幅適應(yīng)系統(tǒng)以外市場環(huán)境的變化，充分反饋系統(tǒng)加工制造水平，例如，在加工玩具類產(chǎn)品的過程中，忽然市場需求發(fā)生改變，此類玩具變得不再流行，需要迅速改變生產(chǎn)方案生產(chǎn)其他類型玩具。在此期間，以柔性制造為主的企業(yè)將有能力快速改變生產(chǎn)方案，反之則極有可能面臨重大經(jīng)濟(jì)損失。其次，柔性制造系統(tǒng)可以有能力適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部變化，具有完備的抗干擾功能。

二、具有智能化制造優(yōu)勢的柔性制造系統(tǒng)

在柔性制造系統(tǒng)傳統(tǒng)理論方面，普遍認(rèn)為該系統(tǒng)由三個(gè)部分構(gòu)成，即自動(dòng)化儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)、多工位數(shù)控加工環(huán)節(jié)和信息控制環(huán)節(jié)。同時(shí)，針對(duì)于柔性制造型的科學(xué)研究主要集中在系統(tǒng)硬件組件、硬件開發(fā)、傳輸線設(shè)計(jì)以及運(yùn)輸調(diào)度等領(lǐng)域。

然而，柔性制造系統(tǒng)作為一個(gè)一體化的系統(tǒng)，需要具備較高的整體性，以孤島的方式單獨(dú)對(duì)某一特殊環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，其結(jié)果普遍和實(shí)際生產(chǎn)需求有所差異。例如在進(jìn)行生產(chǎn)和調(diào)度的過程中，對(duì)不同零件加工影響不夠重視等。此外，柔性制造系統(tǒng)在實(shí)際使用的過程中，與剛性制造系統(tǒng)相同，均具有停機(jī)之間長的問題，部分企業(yè)還存在規(guī)劃混亂、缺乏條例的現(xiàn)象，并且還有一些企業(yè)難以依照具體計(jì)劃執(zhí)行相關(guān)操作，例如，數(shù)控機(jī)床由于本身故障問題導(dǎo)致停機(jī);再如，由于系統(tǒng)缺陷造成難以快速根據(jù)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)更改等。

三、智能化柔性制造系統(tǒng)建設(shè)

（一）柔性制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理

智能化工業(yè)生產(chǎn)作為歐洲第四次工業(yè)革命，將人工智能與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的全新技術(shù)，其優(yōu)勢性明顯。因此，具有智能化特征的柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)模型如右圖所示。由此可見，可以將柔性制造系統(tǒng)的工藝流程詳細(xì)描述為技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)施和檢測入庫四個(gè)環(huán)節(jié)。

（二）柔性制造系統(tǒng)平臺(tái)基本架構(gòu)

柔性制造系統(tǒng)每一個(gè)工位均具有可以連接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，去報(bào)系統(tǒng)與外界的流暢通信，有利于數(shù)據(jù)處理部分全部工位的開放性共享，以及工位彼此之間數(shù)據(jù)信息的交流交互，符合智能化制造知識(shí)重用、技術(shù)交底特點(diǎn)。全部數(shù)控生產(chǎn)加工機(jī)械設(shè)備均與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)有效連接，有利于操作人員實(shí)時(shí)查看工藝文件和操作程序等。

（三）柔性制造系統(tǒng)連續(xù)性工作原理

柔性制造系統(tǒng)無人看守狀態(tài)下的連續(xù)性制造功能，主要融括以下兩個(gè)方面，第一，怎樣實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)上下料;第二，怎樣確保設(shè)備零件質(zhì)量和有效連接。主要涉及核心計(jì)入有以下四個(gè)方面。第一，設(shè)備道具使用壽命控制;第二，設(shè)備道具損壞程度檢驗(yàn);第三，工件實(shí)時(shí)測量和控制;第四，機(jī)床的保護(hù)工作。

（四）柔性制造系統(tǒng)特征解析

智能化柔性制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)具有更加強(qiáng)悍的數(shù)字化特征，其數(shù)據(jù)信息分析處理部分性能更加優(yōu)越穩(wěn)定，同時(shí)能夠有效實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的自我檢測。數(shù)據(jù)分析處理部分可以將整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中每一項(xiàng)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性信息進(jìn)行精準(zhǔn)采集和整理，并完成全系統(tǒng)共享，極大程度的提高了系統(tǒng)信息、知識(shí)方面的利用率和適用范圍。同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)性自我檢測功能，對(duì)生產(chǎn)制造過程當(dāng)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，將此類數(shù)據(jù)快速反饋于中央處理器，繼而中央處理器下達(dá)指令完成自我修復(fù)或拉響警報(bào)，大幅提升生產(chǎn)本身效率和生產(chǎn)管理效率。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著歐洲第四次工業(yè)革命影響程度的不斷深化，將人工智能與工業(yè)生產(chǎn)制造充分結(jié)合的全新方式成為工業(yè)領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢。現(xiàn)階段，在對(duì)柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)大力研發(fā)的過程中，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化和智能化改進(jìn)。但是同時(shí)也有很多技術(shù)問題需要相關(guān)人員進(jìn)一步處理解決，如工藝中心、模擬仿真系統(tǒng)等。

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作者簡介：任少蒙（1987-），男，漢族，河北邢臺(tái)人，河北機(jī)電職碩士，講師，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化、智能制造、機(jī)械設(shè)計(jì)方面;趙越凡（1988-），男，漢族，河北邢臺(tái)人，碩士，助教，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化、智能制造、有限元分析方面。