自動化設備在柔性制造系統中的應用

楊茂祥

（中船重工第715研究所，浙江杭州，310023）

自動化設備在柔性制造系統中的應用

楊茂祥

（中船重工第715研究所，浙江杭州，310023）

現代工業進程不斷推進，世界工業已經進入4.0時代。智能化、信息化等技術不斷被運用到工業生產中去，大大提升了機械制造的效益。自動化技術的不斷革新，使得機械制造與生產的流程更加完善，能實現一體化流水生產，降低了人力管理成本，提升了工業生產的效率。而柔性制造體系就是一種比較先進的工業設備生產體系，已經被廣泛應用到多種機械加工生產中。關鍵詞：柔性；制造系統；機械制造

0 引言

機械制造水平是評價一個國家工業水平的關鍵因素。工業水平的提升，使得柔性制造體系不斷完善，而該體系的完善又推動了制造業的前進，提升了生產水平，降低了生產周期。如何實現自動化機器于柔性體系的科學結合是技術人員不斷研究的內容。本文通過講述柔性制造的相關概念，并對自動化設備的應用以及其未來發展趨勢進行分析，希望對提升我國的機械制造水平有所幫助。

1 柔性制造的相關概念

1.1 定義

柔性制造體系就是一種比較完善的工業生產體系。該體系主要由計算機模塊、自動設備模塊、自動搬運模塊三個子體系構成，其自動化程度相對較高，生產效率較高。簡單來會說柔性體統包含自動加工、智能物流處理、信息化三個子模塊，根據生產零件的不同能夠進行實時變化的一種系統，其英文簡稱為FMS[1]。

1.2 柔性制造規模

1.2.1 制造單元

柔性單元可以說是一種低成本版的FMS，主要由一些簡單的自動化加工設備構成，其優勢就是成本低、能針對各種不同的零件進行生產，效率高。

1.2.2 制造系統

對制造單元的不斷完善，使其完全具備信息化管理、物流智能化處理的功能，就是一個制造體系，這樣的體系自動化水平更高，成產能力更強。

1.2.3 制造線

這種制造線是柔性與非柔性相互結合的一種生產線。這種生產線所能制造的產品種類低于制造系統，但是其生產的效率更高。利用這種規模能夠實現某種產品的大量生產，其成本更低、生產周期更短。在某些產品的生產中已被廣泛使用。

1.3 制造工廠

制造工廠是多條制造體系的組合。其物流管理能力更強、計算機管理能力更強、加工效率更高，具備更加完善的功能。通過實現FMF，能夠實現工業生產水平的顯著提升、機械自動化程度的大幅度提升，是工業生產一直追求的目標。

2 自動化涉設備的應用

2.1 關鍵技術

柔性體系應用了計算機技術、模糊控制技術、人工智能技術等多種技術，這些技術在其自動化設備中也發揮了重要作用[2]。

2.2 自動化應用

柔性體系依據其內部自動化機器的作用可進行分類。根據功能不同分為加工機器、物流供輸機器、監管機器等幾類。而其中的自動加工機器又包含有電氣設備、加工車間等。其中的加工車間主要是進行某類特殊零部件的生產；而其中的機床類設施主要加工金屬類、軸承、機器人等重要工業設備的零部件；智能物流供輸體系使用主要是小型機器人，定軌車等進行產品的運輸。其中定軌車運輸效率較高、成本較低，但是與其他另外的設施相比其不夠靈活；自動運輸車其產品的運輸靈活性高、智能化程度高；而機器人在編程設計范圍內其能高效地完成半產品的運輸，直接傳送到機床進行加工生產[3]。

想要實現柔性體系的自動化生產，必須依靠網絡信息技術進行高效管理。因此計算機在該體系中發揮著關鍵作用，信息的傳遞、物流的傳送等都在計算機主機的管理體系之內。通過主機對各子系統的管控中心進行生產指令的發布，是一對多的管理模式。然后各子系統的管理中心向其下的每一個設備進行指令與信息的發布，保證能對其作業情況進行有效控制，并對其作業情況的數據進行接收，同時上傳給主機。柔性體系的計算機承擔著重要的作用，需要對各級傳遞上來的數據信息進行分析、處理、下單指令，并根據每個子系統的作業情況進行生產規劃的安排與布置，保證生產的高效性，規避了傳統技術中作業布置不科學的弊端。計算機使用自動化功能是依據每一個子系統都有相應的軟件編程，只有依據柔性體系的生產要求進行相關軟件的設計，才能是其具備自動加工、自動檢測、自動輸運儲備、進行各種信息處理、數據分析等能力。

3 發展趨勢

3.1 AGV設備

AGV是制造體系中物流供輸中的關鍵一環，為整個生產過程進行材料的輸送。因此，AGV在整個體系中發揮著重要作用，但是目前國內該模塊的設計水平遠達不到工業要求的標準。AGV是由微機、傳感器、軟件編程等幾個部分組成，由這幾個部分構成的AGV的其作業能力較差，無法實現精確地原料輸送、自身能源損耗較快、散熱能力弱等缺陷制約著其運輸效率。AGV存在的各種弊端都需要進行革新，使其在柔性體系中具備高性能、更精確的作業運輸。通過技術改良，AGV技術控制力更強、定位更加準確、對于路線的導航更加靈活、具備簡單的故障處理能力。新型AGV在機械制造中能提升生產效率、降低生產費用，技術的不斷革新，必將使AGV有更多的應用場景。

3.2 加工設備

機械加工機器是柔性體系中生產的關鍵機器。其自動化程度決定柔性系統的生產效率和質量。工業中的加工機器眾多，其功能，加工的零件種類也有所區別，只有不斷增強加工設備的綜合能力，才能使該設備不斷發展。機械制造中常用的機床，經過技術的不斷革新，其功能越來越完善，智能化信息化程度越來越高。這種新型機床具備生產多類型零部件的能力，不僅技能加工工藝簡單的零部件，對于設計復雜的零部件也能進行精密加工。新型機床在柔性體系中從簡單加工，到精確、高效、環保等高技術加工方向轉移。以往的機床進行加工時只能程序換刀，而其自動化程度地提升，實現了無縫隙換刀加工，不僅實現了加工質量的提升，也提升了加工的時效，降低了加工的失誤率，縮減了加工成本。軸承加工利用數字機床實現了快速、精確加工，大大提升了軸承的質量。

3.3 監測設備

監測機器在保證柔性體系的正常運轉發揮著關鍵的作用。由于柔性體系其子模塊較多，生產環節較多，一旦出現故障，將會造成生產事故，影響生產的進度。因此，自動化監測機器在監管各自動化機器的作業流程中不可或缺。柔性體系中存在多種監測機器，根據其作用不同，分布在不同的位置起著監測作用，維持系統的安全運轉。常用的監測機器有：聲波監測機、光監測機、微型傳感機等，除了監測生產程序的是否正常，還監測生產的零件是否符合設計要求與標準，一旦發現問題，即使產生預警。監測機器在提升加工產品質量中起著不可忽視的作用，保證了生產零件按照設計圖紙進行加工，杜絕出現零件厚薄不均衡、打磨不光滑、尺寸不均衡等不良情況。而且隨著柔性體系的不斷升級，其監測模塊也在與時俱進的提升，正向多形式、高標準、高效率、更準確等目標走去。而監測技術的提升又推動了柔性體系的完善與進步[4]。

4 結束語

柔性生產體系的自動化發展提升了工業發展的水平，提升了機械制造的能力。由該系統生產出來的零部件其質量得到了明顯提升，其準確度也有了大幅度的提升，生產的效率與效益都有了明顯的進步，其管理成本與生產費用卻不斷降低。為了保持柔性體系的生產優勢，需要不斷加強其與自動設備之間的聯系，通過不斷提升柔性體系中的每一個模塊中自動化設備的功能，使柔性體系不斷完善。通過不斷發展柔性生產技術，提升中國的工業生產水平，讓中國的工業生產能力與機械制造能力逐漸提升，縮短與國外發達國家的差距。

[1]劉敏.柔性制造系統PLC控制技術的優化和設計研究[J].華東科技：學術版,2016(3)：324-324.

[2]陳國海.柔性制造系統PLC控制技術的優化和設計[J].廣東科技,2015,24(12)：34-36.

[3]楊振虎.汽車制造企業柔性自動化裝配生產線研究[J].電子技術與軟件工程,2014(17)：46-49.

[4]高長利.汽車制造企業柔性自動化裝配生產線的發展現狀及經濟效益[J].中國經貿,2012(20)：17-17.

Application of automatic equipment in flexible manufacturing system

Yang Maoxiang
(China shipbuilding industry 715th Research Institute，Hangzhou Zhejiang, 310023)

The modern industrial process continues to advance, the world industry has entered the 4 era. Intelligent, information and other technologies have been applied to industrial production, greatly enhancing the efficiency of machinery manufacturing. The continuous innovation of automation technology makes the process of mechanical manufacturing and production more perfect, can achieve integrated production flow, reduce the cost of human management, and improve the efficiency of industrial production. The flexible manufacturing system is a more advanced production system of industrial equipment, has been widely used in a variety of machining production.

flexible; manufacturing system; mechanical manufacturing