機械制造論文：機械制造方式進展與運用

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本文作者：孟惠、易斌 單位：河海大學常州校區

通過對制造軟件的各個系統、相關的知識工程、機器人視覺、制造工人的相關技能以及人類專家的先進知識進行一定的集成和建模，使得智能機器可以在沒有任何人為因素干預的條件下進行小批量生產，這就是制造業智能化技術的主要目的。機械制造的智能化技術能夠使得產品在生產效率、產量、制造精度方面得到大量提高，使得生產的過程更加具有現代化，有效降低生產的成本，提高企業的經濟效益。

機械制造智能化技術的具體應用實例分析

下面以機械制造智能化技術的具體應用實例———敏捷化智能制造執行系統為例，對智能化技術在機械制造系統中的應用作一詳細論述。

制造執行系統英文簡稱MES，是面向車間生產層次管理的一個實時信息系統，是實現車間敏捷化的一項重要手段。概括起來講，本系統具有如下特征：（1）虛擬性。制造設備從原則上來說，可以來源于不同的企業、不同的車間，它們在物理位置上可以是分布的，但是從邏輯上來說，可以組成一個共同的邏輯制造單元。（2）動態性。根據不同物理位置的資源，根據動態的外部環境，配置邏輯制造單元。（3）自治性。在生產管理方面，系統要具有很高的自主權，要具有異常突發事件的處理能力，實現自我調整。

系統的活動流程圖如圖1所示。由圖1可以看出，MES系統使用來自ERP系統計劃的工作派遣單和來自車間層的資源狀態信息制定短期的制造計劃，并分發工作單或加工指令給制造單元或設備進行加工。MES系統則根據這些信息對在制品（WorkinProgress，WIP）進行跟蹤、控制加工過程，并根據車間發生的事件做出實時的響應。同時，ERP系統可以查詢訂單狀態、WIP狀態和其他性能數據以便做出符合實際的預測和決策。隨著制造業智能化技術的不斷發展，以及企業需求的不斷提升，MES各個層次間的界限更加模糊，以使系統更加平穩高效運行。通過對MES系統的分析，我們發現，整個制造系統很好地利用了智能化信息技術，增加了系統的繼承性、動態調節性以及實時響應性等等，很好地體現了系統的職能。

機械制造智能化技術的發展方向

機械制造智能化技術的發展趨勢就是生產出質量高、效率高、柔性高、成本低、勞動力消耗低、規格全、品種多的產品。在未來，智能化的操作系統將呈現如下趨向：

近幾年以來，自動化技術得到了不斷的發展和應用，其生產的效率得到了很大提高，產品的質量不斷得到保證。此外，越來越多的先進機械設備能夠替代人類去進行危險的工作。在早期，機械制造業系統在很多情況下所針對的是那些比較簡單的環境，其存在的主要目的是對調度任務進行有效實施，在規定期限內全面完成任務。而機械制造的自動化、智能化主要是指通過先進的計算機模型對人類智能行為進行模擬，實現人工智能和實時系統的有機結合。以確保其能夠具有更現實、更實時的發展領域，更好的朝著智能行為、應用行為的方向進行發展。

所謂柔性主要是指制造系統應該具有一定的能力來應對生產條件所出現的各種變化，它與人員、系統方案、設備密切相關。其中系統方案中的柔性則主要是指對不同零件進行加工的自由程度。人員具有柔性是指企業的操作人員應能夠確保加工任務的完成，并且在完成的時間和數量方面具備一定的變換能力。設備具有柔性主要是指在短時期內機床能夠對新零件的各種加工能力進行有效適應。機械制造的智能化技術應朝著柔性化的趨勢進行發展，在發展的過程中進行模塊化的設計，增加功能的覆蓋范圍，增強其可裁剪性，從而對不同用戶的需求進行滿足。根據生產流程中出現的不同要求，對信息流和物料流進行有效的動態化調整，使得群控系統效能得到最大化的發揮。

機械制造業的智能化技術應該朝著工藝多軸化、復合化的方向發展，這樣做的主要目的是使復合加工的能力不斷加強，確保生產工序、生產環節、生產時間得到有效減少。比如，數控機床要想實現智能化的加工，就將工件在1臺機床上進行1次裝夾，然后通過進行自動換刀、轉臺、旋轉主軸頭等方式對多種工序進行完成，實現復合型的加工。

結語

在未來，隨著技術的進步，更多的新技術也必將應用到機械制造系統當中，比如上述案例中的MES系統，目前已經有眾多學者開始研究Agent在此系統中的應用，并且系統在自治性、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展趨勢。相信在不久的將來，制造業系統將達到一種“生物”智能化的程度，也將更好地服務于人類。