制造自动化的广义内涵、研究现状和发展趋势

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1、制造自动化的广义内涵、研究现状和发展趋势

2、第1内容加载中...　　TQCSE模型中的T有两方面的含义，一是指采用自动化技术，能缩短产品制造周期，产品上市快；二是提高生产率。Q的含义是采用自动化系统，能提高和保证产品质量。C的含义是采用自动化技术能有效地降低成本，提高经济效益。S也有两方面的含义，一是利用自动化技术，更好地做好市场服务工作；二是利用自动化技术，替代或减轻制造人员的体力和脑力劳动，直接为制造人员服务。E的含义是制造自动化应该有利于充分利用资源，减少废弃物和环境污染，有利于实现绿色制造。　　TQCSE模型还表明，T、Q、C、S、E是相互关联的，它们构成了一个制造自动化功能目标的有机

3、体系。　　(3)在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。2　制造自动化技术的研究现状　　正如本文前言所述，国内外对制造自动化技术的研究非常重视，已经进行了大量研究。综合而言，制造自动化技术的研究现状主要表现在以下几个方面。2.1　制造系统中的集成技术和系统技术已成为制造自动化研究中热点问题　　制造自动化技术研究过去主要集中在单元和专门技术的研究中，这些技术包括控制技术(如数控技术、过程控制和过程监控等)和计算机辅助技术(如CAD、CAPP、CAM和CAE等)等。近年来，在上述单元技术和专门技术继续发展的同时，制造系统中的集成技术和系统技术的研究发展迅速

4、，已成为制造自动化研究中的热点。　　制造系统中的集成技术和系统技术涉及面很广。其中集成技术包括制造系统中的信息集成和功能集成技术(如CIMS)、过程集成技术(如并行工程CE)、企业间集成技术(如敏捷制造AM)等；系统技术包括制造系统分析技术、制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理技术和制造系统优化技术等等。2.2　更加注重研究制造自动化系统中人的作用的发挥　　在过去一段时期，人们曾认为全盘自动化和无人化工厂或车间是制造自动化发展的目标。随着实践的深入和一些无人化工厂实施的失败，人们对无人制造自动化问题进行了反思，并对于人在制造自动化系统中有着机器不可替代的重要作用进行了重新认识。有

5、鉴于此，国内外对于如何将人与制造系统有机结合，在理论与技术上展开了积极的探索。近年来，提出了“人机一体化制造系统”、“以人为中心的制造系统”等新思想，其内涵就是发挥人的核心作用，采用人—机一体的技术路线，将人作为系统结构中的有机组成部分，使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统中人与机器一体化的人机集成的决策机制，以取得制造系统的最佳效益。目前，围绕人机集成问题国内外正在进行大量研究。2.3　单元系统的研究仍然占有重要的位置　　单元系统是以一台或多台数控加工设备和物料储运系统为主体，在计算机统一控制管理下，可进行多品种、中小批量零件自动化加工生产的机械加工系统的总称。它是计算机集成制造系统

6、(CIMS)的重要组成部分，是自动化工厂车间作业计划的分解决策层和具体执行机构。国内外制造行业在单元系统的理论和技术研究方面投入了大量的人力物力，因此单元技术无论是软件还是硬件均有迅速的发展。　　例如：美国《ManufacturingEngineering》高级编辑RobertB.Aronson最近专门发表综合评论文章“数控单元(系统)的最新进展”［5］，对数控单元系统的发展状况进行了综述，其中指出：“单元(系统)目前已经开始影响和支配着美国制造业。”《ManufaturingEngineering》的另一编辑也同时撰文［6］介绍了单元系统在美国波音公司中所发挥的巨大作用。近年来又提出了一种

7、基于多主体(Multi-Agent)的单元化制造系统，其研究正在兴起。2.4　制造过程的计划和调度研究十分活跃，但实用化的成果还不多见　　美国Ingersoll铣床公司曾分析了在传统的制造工厂中从原材料进厂到产品出厂的制造过程。结果表明，对一个机械零件来说，只有5%的时间是在机床上；95%的时间中，零件在不同的地方和不同的机床之间运输或等待。减少这95%的时间，是提高制造生产率的重要方向。优化制造过程的计划和调度是减少95%的时间的主要手段。有鉴于此，国内外对制造过程的计划和调度的研究非常活跃，已发表了大量研究论文和研究成果。仅以新加坡两年一度的国际CIM大会为例，最近几届的大会论文集中，计

8、划和调度方面的研究均占相当一部分。　　制造过程的计划和调度的研究方面虽然已取得大量研究成果，但由于制造过程的复杂性和随机性，使得能进入实用化的特别是适用面较大的研究成果很少，大量研究还有待于进一步深化。2.5　柔性制造技术的研究向着深度和广义发展　　一提到柔性制造技术，人们往往首先想到柔性制造系统FMS。最早的FMS是1967年由英国Molins公司研制的“System24”［3］，至今已有30余年历史。目前