柔性制造技术的应用与发展

1柔性制造技术的应用与发展系别机械学院专业机械设计制造及其自动化班级机械本101学号2010518121姓名蔡火金指导老师白斌2013年6月15日1学年论文成绩评定表专业班级：机械本101姓名：蔡火金学号：2010518121成绩评定项目ABCD态度刻苦认真认真一般不认真写作进度及上交成品时间提早按时滞后1天滞后1天以上论文内容质量优秀良好一般较差论文排版格式（规范、端正、整洁、有条理）优秀良好一般较差论文文本结构（题目，中英文摘要、正文、参考文献，书写工整、规范、不缺项）优秀良好一般较差综合评定成绩优秀A＞＝3C＜＝0良好A＞＝2C＜＝1中等B＞＝2D＜＝1及格C＞＝3D＜＝2不及格D2指导教师：年月日2柔性制造技术的应用与发展蔡火金摘要：本文首先介绍了有关柔性制造技术的基本概念、作用和主要类型，然后依次简述了柔性制造技术在汽车生产方面的运用，最后简要的分析了其发展的支撑条件及新发展。关键词：柔性制造技术；汽车生产；新发展TheapplicationanddevelopmentofflexiblemanufacturingtechnologyCaihuojinAbstract：Flexiblemanufacturingtechnologyfromthisarticlefirstintroducesthebasicconcept,functionandmaintypesofflexiblemanufacturingtechnologyarebrieflydiscussedandtheninturnusedinautomobilemanufacturing,andfinallybrieflyanalysesthesupportconditionsofdevelopmentandnewdevelopment.Keywords：Flexiblemanufacturingtechnology;Automobilemanufacturing;Thenewdevelopment1概述1.1柔性制造技术柔性自动化制造技术简称柔性制造技术，是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。由于柔性制造技术是管理技术和制造技术的有机集合,换句话说它是以数控技术为核心,以计算机技术、信息技术、检测技术、质量控制技术与生产管理技术相结合的先进制造技术,因而被世界各国所重视,并在发达国家的制造业中得到了广泛的应用。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为适用于多品种、中小批量(包括单件产品)并侧重于柔性的加工技术都属于柔性制造技术。一般情况下，FMS应具备以下特点：（一）硬件组成（如图1）：两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备；一套能自动装卸的运输系统。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等；一套计算机控制系统及信息通信网络。（二）软件组成：包含FMS的运行控制系统，FMS的质量保证系统，FMS的3数据管理和通信网络系统。（三）FMS必须具备的功能：能自动管理零件的生产过程，自动控制制造质量，自动进行故障诊断及处理，自动进行信息收集及传输；简单地改变软件或系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件；物料的运输和存储必须为自动。[1]图11.2柔性制造的作用“柔性制造”是现代生产方式的主流方向和共同基础。日益激烈的市场竞争和日新月异的生产技术,推动着现代企业生产方式的不断创新,如准时生产、精益生产、并行工程、敏捷制造、仿生制造、绿色制造、制造资源计划、供应链管理等等。而这些先进的生产方式无不是以“柔性”作为其出发点和基础的,如精益生产的基本前提是根据用户的需要生产出高质量的产品;敏捷制造和虚拟制造都强调快速适应各种变化的要求;并行工程在产品设计开发阶段就集成考虑了生产制造、销售和服务过程的适应性要求;而制造资源计划和供应链管理则是从整个生产链的范围求得更广、更高的柔性。“柔性制造”是满足消费者个性化、多样化需求最坚实的支撑。过去在供不应求的卖方市场环境下,制造企业不必考虑消费者对其产品的要求,都是企业生产什么消费者就只能购买什么。而今消费者已成为市场的主宰,他们所需要的不仅仅是这种强制性的标准化商品,而是前所未有的非标准化产品,进一步强化了产品的多样化。这使得市场竞争的形态从成本、价格为主的竞争,转向市场适应能力、新产品推进速度、产品个性化等方面的竞争,这在客观上就需要柔性制造系统的支撑。4“柔性制造”是降低生产成本、提高经济效益的有效手段。由于柔性制造是一种智能型的生产方式,它将高科技“嵌入”到制造设备与制造产品中,实现硬设备的“软”提升,并提高制造产品的性能和质量,因而不仅能提高劳动生产率,而且能提升产品的附加价值;另外,柔性制造还是一种市场导向型的生产方式,它要求制造厂商与顾客实行互动式的信息交流,及时掌握顾客对相关产品的需求信息,严格按照顾客的意愿和要求组织生产,因而能消除制造商生产的不确定性,同时使各制造商之间避免因过度竞争而造成两败俱伤的现象,从而使各制造商减少损失,提高经济效益。1.3柔性制造系统的类型柔性自动化制造按其加工设备的规模、投资强度和用途划分为以下五个级别：（一）柔性制造模块FMM，FMM是一台扩展了许多自动化功能（如托盘交换器、托盘库或料库、刀库、上下料机械手等）的数控加工设备。（二）柔性制造单元FMC，FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成，即FMC包括2-3台数控加工设备或FMM。（三）柔性制造系统FMS，是一个在中央计算机控制下由两台以上配有自动换刀及自动换工件托盘的数控机床与为之供应刀具和工件托盘的物料运送装置组成的制造系统。（四）柔性制造生产线FML，由多台柔性加工设备及一套自动工件传送装置和控制管理计算机组成。（五）柔性制造工厂FMF，FMF以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围，并通过计算机系统的有机联系。（六）柔性装配系统FAS，由控制计算机、若干工业机器人、专用装配机及自动传送线和线间运载装置（包括AGV、滚道式传送器）组成。[2]2汽车业柔性制造的发展及其作用2.1汽车业柔性制造的发展美国、日本、前苏联、德国等发达国家在20世纪60年代末至70年代初，先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作。1976年，日本法纳科公司展出5了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元，为发展柔性制造提供了设备基础。20世纪80年代，随着柔性制造技术的成熟，柔性制造得到了迅速发展，并主要应用于飞机、汽车制造业等。依靠计算机、加工中心和数控机床组成的柔性自动加工系统，使汽车业由单一品种、大批量的生产方式，转向多品种、中小批量、适应市场需求的精益生产方式，也使汽车生产企业的经济效益和管理水平大大提高。2.2汽车业柔性制造的作用在国外汽车工业中，主要汽车生产厂商如通用、福特、宝马、奔驰、丰田、大众、雷诺、沃尔沃等公司都采用了柔性制造系统。例如，美国福特汽车公司在加拿大的一个发动机厂，在同一条自动线上对4.6L、5.4LV8发动机和6.8LV10发动机实现随机混流生产(年产65万台)：而通用汽车公司的传动系部门于1993年开始做同样的准备，采用FMS，以满足变速器类壳体零件多品种的制造要求：根据1983年出版的《丰田生产力方式的新发展》，该公司在3个月内的汽车产量为36400()辆，共4个基本车型，32100个型号，平均每个型号的产量约为12辆，产量最多的型号也只有17辆，最少的则只有6辆。日本汽车业在20世纪70年代开始大力发展柔性制造，到1987年己经形成较大规模，拥有数控机床2万余台、柔性制造生产线21条。据日本通产省第8次特定机械设备统计调查表明，以汽车制造业为核心的输送机械制造业，1987年拥有FMS31条，1994年增加到818条。尤其是大型汽车制造企业，FMS采用的最多，占7年间增加总量的41%。柔性制造为日本汽车工业生产率追上并超过美国创造了条件。日本汽车在国际市场上畅销不衰与它的柔性化制造密切相关。随着各类先进加工技术的相继问世，柔性制造技术本身也在不断完善和提高。如瑞士的一家工业公司采用了由激光加工中心及CNC自动车床和自动磨床组成的柔性制造单元，该单元由于改用激光加工中心来代替原来的铣床，生产率提高了很多倍，而且产品精度高、质量好。以数控加工为例，为向柔性制造提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还应具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头(有时带坐标变换)、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，方便灵活地配置和集成。各种相关技术的不断进步，促使柔性制造规模不断扩大，将对汽车生产产生深刻6影响。2.3汽车制造业对柔性化的要求在工业化国家中，FMS作为迈向工厂自动化的第一步，已获得了实际的应用。它的应用，圆满地解决了机械制造高自动化和高柔性之间的矛盾。近年来，柔性化生产制造方式越来越流行，不断地渗透到众多产品密集型制造行业中。从实际应用上来说，它解决了长期以来多品种小批量加工自动化的难题，也能够适应产品不断更新的需求，因此广受众多厂家欢迎，在汽车零部件制造业内尤为突出。中国已成为世界上柔性自动生产线（简称FTL）应用最热和进口最多的国家，目前已经安装超过100条生产线，每条的单价约为1.6亿元人民币。设备开动后的好处非常明显，大大缩短了交货周期，产量提升也快很多，这主要归功于整条生产线工艺成熟，柔性很强。柔性生产线必须能完成多种加工，有利于实现批量生产、降低库存费用和提高设备利用率；在操作上，当机器出现故障时，也易于实现动态调度。汽车业界对柔性化的具体要求，除了生产柔性外，还包含产品柔性和市场柔性。3柔性制造技术的发展3.1FMC将成为发展和应用的热门技术这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。3.2发展效率更高的FML多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。3.3朝多功能方向发展由单纯加工型FMS进一步发展成以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能的FMS。4总结7随着社会的不断发展，企业面临不断变化的经营环境的挑战，市场竞争的全球化、顾客和市场需求的多样化和不确定性、产品寿命的缩短、价格竞争的加剧等等都给企业现存的生产方式提出更新的、更高的要求。为了在残酷的竞争中生存和发展，企业就必须研究一些低成本并且能够快速反应的制造方法，柔性制造技术就是这些方法的总称。因此，与其说柔性制造是一种生产方式，还不如说是一种全新的制造理念。并且柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。近年来，柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认。可以这样认为：柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。参考文献：[1]严隽薇.现在集成制造系统概论[M].清华大学出版社,2004.7:334-340.[2]杨民高志华柔性制造技术的发展与展望工业设计,DesignIdeas,2011年06期[3]柔性制造技术在汽车生产中的应用聚氨酯,Polyurethane,2008年08期[4]肖永清柔性制造技术决定汽车工业的未来汽车工程师,AutoEngineer,2009年06期[5]张强浅谈柔性制造技术的现状及发展技术与市场,Technology&Market,2008年05期工业设计