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  摘要：對現(xiàn)代制造技術(shù)中的數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造及發(fā)展模式做了簡要介紹。

　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)代制造技術(shù)自動化發(fā)展模式

　　眾所周知，制造技術(shù)是工程技術(shù)中最復(fù)雜、最重要的技術(shù)，它在與自動化技術(shù)相結(jié)合的過程中，得到了不斷的發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)的大量應(yīng)用，作為工業(yè)自動化重點(diǎn)的機(jī)械制造業(yè)，正向計(jì)算機(jī)集成綜合自動化過渡。它已成為當(dāng)前制造業(yè)和未來工廠發(fā)展的模式。目前，世界各國都把提高制造業(yè)的自動化程度作為發(fā)展制造技術(shù)的主要方向，在微電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等已成為提高勞動生產(chǎn)率的強(qiáng)大手段，成為制造業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志。

　　1數(shù)控技術(shù)

　　1952年，出現(xiàn)了由電子線路控制的數(shù)控機(jī)床，這種機(jī)床是將加工程序、加工要求和操作信息用數(shù)字及文字代碼存儲起來，通過計(jì)算后發(fā)出指令，控制伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動機(jī)床的工作臺或刀具進(jìn)行加工。

　　1959年又制造了能按數(shù)字指令自動更換刀具并完成多種加工工序的數(shù)控機(jī)床，即加工中心（MC）。相對數(shù)控機(jī)床來說，加工中心的自動化程度、加工精度、生產(chǎn)效率和通用性都又提高了一步。70年代初，計(jì)算機(jī)逐步代替了數(shù)控機(jī)床中的邏輯控制電子線路，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）。不久，又出現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)直接控制多臺機(jī)床的系統(tǒng)，即所謂的群控或直接數(shù)控（DNC）系統(tǒng)。70年代是數(shù)控技術(shù)大發(fā)展并達(dá)到普及的時(shí)期。我國1958年開始自制數(shù)控系統(tǒng)，研究數(shù)控技術(shù)，到80年代引進(jìn)了國外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置，使數(shù)控技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。

　　2工業(yè)機(jī)器人

　　60年代工業(yè)機(jī)器人問世，并在與電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)相互滲透中，獲得了飛速的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了機(jī)械、微電子、信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的一種，它由手臂、腕、末端執(zhí)行器、機(jī)身和控制裝置所組成，具有類似人的上肢運(yùn)動和操作的功能。較高級的工業(yè)機(jī)器人裝有感覺裝置、電腦或者行走裝置，具有感覺、識別、判斷、決策和行走的功能。因此，又稱為智能機(jī)器人。應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人有許多益處：①提高文明生產(chǎn)水平。機(jī)器人把人從單調(diào)、繁重、惡劣環(huán)境下的勞動中解放出來；②節(jié)省人力。一臺機(jī)器人可以代替十幾名，甚至幾十名工人的工作，而且不用休息；③提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。不論是簡單的還是復(fù)雜的工作，哪怕重復(fù)千萬次，機(jī)器人的工作仍然一樣精細(xì)，不會疲勞、厭煩、偷懶、違規(guī)違制，并且很少出差錯(cuò)；④提高生產(chǎn)率；⑤易于改變產(chǎn)品品種。機(jī)器人是一種通用性好、靈活性強(qiáng)的自動化機(jī)器；⑥完成人難以完成的任務(wù)。機(jī)器人能在深海、嚴(yán)重災(zāi)害和污染的環(huán)境下工作，并能從事超精密加工（加工精度要求為零點(diǎn)幾微米）和超潔凈加工等。使用工業(yè)機(jī)器人有如此多的好處，自然引起世界各國對它的重視?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)工業(yè)國家已得到廣泛的應(yīng)用。例如，在汽車工業(yè)中，從運(yùn)送原料到加工、焊接、噴漆、裝配檢驗(yàn)，絕大部分工作都是由工業(yè)機(jī)器人來完成。其他部門也廣泛采用了工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人已成為自動化技術(shù)向智能化發(fā)展的骨干技術(shù)設(shè)備。

　　3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）是工業(yè)自動化向智能化發(fā)展中的另一關(guān)鍵性技術(shù)。

　　CAD/CAM是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）相結(jié)合而組成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。所謂計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，就是由計(jì)算機(jī)來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的計(jì)算、分析、模擬、制圖、編制文件等工作。它是用計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種專門技術(shù)。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、輸入裝置、顯示裝置、快速繪圖機(jī)、數(shù)據(jù)庫以及程序軟件等組成。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造除能提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能、價(jià)值之外，更主要的是，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品，成本和開發(fā)時(shí)間均可減少三分之一左右。對于現(xiàn)代產(chǎn)品的生產(chǎn)機(jī)制（多品種、中小批量生產(chǎn)）來說，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)無論從生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和制造信息處理模式等方面，都使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式發(fā)生了革命性改變。

　　從工業(yè)機(jī)器人和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)可以看出，微電子技術(shù)使工業(yè)自動化向智能化方向邁出了一大步，促使了制造業(yè)新的發(fā)展模式的不斷涌現(xiàn)。

　　盡管采用數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)已具有柔性化生產(chǎn)的特點(diǎn)，但它們?nèi)允恰肮铝⒌摹弊詣踊夹g(shù)設(shè)備。為達(dá)到向自動化要質(zhì)量、要效益的目的，人們把自動化加工設(shè)備、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、軟件產(chǎn)品及管理系統(tǒng)各“孤島”組合起來，形成了完善的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)或生產(chǎn)銷售系統(tǒng)（即生產(chǎn)模式）。當(dāng)前制造業(yè)的一些新發(fā)展模式主要有柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制、并行工程等。這是自動化技術(shù)發(fā)展具有集成化特點(diǎn)的一種具體體現(xiàn)。

　　3.1柔性制造系統(tǒng)

　　柔性制造系統(tǒng)（FMS）就是把若干臺數(shù)控加工系統(tǒng)、物料搬運(yùn)系統(tǒng)及上下工件系統(tǒng)（回轉(zhuǎn)式托盤和工業(yè)機(jī)器人）、立體倉庫、優(yōu)化調(diào)度管理（信息控制）系統(tǒng)集成起來，形成較完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為中心的自動完成加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的系統(tǒng)，它具有監(jiān)視、修復(fù)、自動轉(zhuǎn)換加工產(chǎn)品品種的功能。柔性制造系統(tǒng)是制造業(yè)向現(xiàn)代自動化發(fā)展（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、無人工廠）的基礎(chǔ)設(shè)備。

　　柔性制造系統(tǒng)具有一定的柔性和靈活性，適合于多品種中小批量的生產(chǎn)。它可以縮短產(chǎn)品的制造周期，提高機(jī)床利用率（可達(dá)80%），減少在制品數(shù)量；可以把勞動力、機(jī)床數(shù)量、占地面積、生產(chǎn)成本減少到二分之一左右。

　　3.2計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

　　隨著世界市場向動態(tài)、多變型發(fā)展，競爭越來越激烈。制造業(yè)為在競爭中求生存、求發(fā)展，需要進(jìn)一步縮短產(chǎn)品研制周期和交貨時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。為此，人們再一次接受了20年前由美國約瑟夫。哈林頓博士提出的計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）概念，把它作為贏得競爭勝利的生產(chǎn)模式，組成了把市場、工程設(shè)計(jì)、制造、管理、銷售等活動都包括在內(nèi)的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。

　　它主要由（設(shè)計(jì)）、制造、管理等功能組成。管理主要是制訂生產(chǎn)計(jì)劃和物料需求計(jì)劃，進(jìn)行生產(chǎn)能力平衡、財(cái)務(wù)和倉庫管理以及經(jīng)營管理（包括市場預(yù)測，制訂長期發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃等）。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的各功能部分又包含許多子系統(tǒng)，它們都是自動化的孤島。為使整個(gè)系統(tǒng)成為高效益、高柔性的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)不能拼盤式地組合起來，而是用支持技術(shù)（數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)技術(shù)、人工智能等）實(shí)現(xiàn)信息集成，實(shí)現(xiàn)功能集成。信息集成是通過數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)，把各自動化孤島接連起來，成為有機(jī)的統(tǒng)一的完整系統(tǒng)。功能集成是用系統(tǒng)技術(shù)、人工智能指導(dǎo)局部優(yōu)化，使整個(gè)系統(tǒng)（企業(yè)、工廠）運(yùn)行于最優(yōu)工況。因此，集成是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)。

　　3.3準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制

　　準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT,也有人譯為恰逢其時(shí)生產(chǎn)，適時(shí)生產(chǎn)）和成組技術(shù)（GT）是適用于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的新技術(shù)。

　　準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是指在隨機(jī)得到定單的情況下，把產(chǎn)品所需的成千上萬個(gè)零件都排定順序，所有的加工件、外協(xié)件、外購件都按規(guī)定時(shí)刻出現(xiàn)在規(guī)定的加工或裝配工位上，按規(guī)定的時(shí)間生產(chǎn)出產(chǎn)品，并立即交貨。采用準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式，生產(chǎn)車間（工廠）無中間倉庫（只有中間存儲器，用以存放很少、很小的儲備件），也沒有成品倉庫和堆積站，從而使生產(chǎn)周期短、成本低、資金周轉(zhuǎn)快，獲得多品種、高速度、高效率的生產(chǎn)?，F(xiàn)在，成組技術(shù)僅在大量生產(chǎn)（如汽車、家電工業(yè)）中有所突破。在一般生產(chǎn)部門還沒有得到推廣。因?yàn)橥菩谐山M技術(shù)需要大量資料，而資料的實(shí)用性、使用的方便性以及保管等都需要很好解決，才能使這種技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

　　3.4并行工程（CE）

　　目前，在世界上十分活躍的、企業(yè)界十分稱道的并行工程也是一種制造新技術(shù)。并行工程是適用于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的另一種新技術(shù)。這是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（如制造過程）的一種系統(tǒng)方法。過去，采用順序工程方法設(shè)計(jì)，先進(jìn)行需求分析，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再進(jìn)行生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)，最后得到原型產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)方法，信息是單向地依次傳遞。采用并行工程方法，則將各個(gè)工程設(shè)計(jì)過程與其后續(xù)過程并行進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且上下過程之間信息是雙向交流的，根據(jù)上、下過程的信息作出決策。這就是說，用并行工程方法，從一開始就要考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中所有的因素，如用戶要求、概念形成、進(jìn)度計(jì)劃、成本質(zhì)量、報(bào)廢處理，等等。采用并行工程可以提高產(chǎn)品質(zhì)量（減少廢品和返修品），降低成本（減少投標(biāo)費(fèi)用，降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本，減少庫存量），縮短研制周期，使產(chǎn)品性能更好。當(dāng)然，不論并行工程多么優(yōu)越，應(yīng)用和推廣都必須進(jìn)行充分的研究和實(shí)驗(yàn)，否則將事倍功半。

　　近年來，國外又提出了精節(jié)生產(chǎn)的概念，這是一種靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，能以最小的投入，取得最大的產(chǎn)出，并且在花色品種和質(zhì)量上使用戶滿意，在競爭中具有明顯優(yōu)勢。它與并行工程等進(jìn)一步結(jié)合將使生產(chǎn)技術(shù)向更高、更有效的方向發(fā)展。（大慶市經(jīng)貿(mào)委 袁長軍）

　　摘自《工程機(jī)械師》