杨茂祥

（中船重工第715研究所，浙江杭州，310023）

自动化设备在柔性制造系统中的应用

杨茂祥

（中船重工第715研究所，浙江杭州，310023）

现代工业进程不断推进，世界工业已经进入4.0时代。智能化、信息化等技术不断被运用到工业生产中去，大大提升了机械制造的效益。自动化技术的不断革新，使得机械制造与生产的流程更加完善，能实现一体化流水生产，降低了人力管理成本，提升了工业生产的效率。而柔性制造体系就是一种比较先进的工业设备生产体系，已经被广泛应用到多种机械加工生产中。关键词：柔性；制造系统；机械制造

0 引言

机械制造水平是评价一个国家工业水平的关键因素。工业水平的提升，使得柔性制造体系不断完善，而该体系的完善又推动了制造业的前进，提升了生产水平，降低了生产周期。如何实现自动化机器于柔性体系的科学结合是技术人员不断研究的内容。本文通过讲述柔性制造的相关概念，并对自动化设备的应用以及其未来发展趋势进行分析，希望对提升我国的机械制造水平有所帮助。

1 柔性制造的相关概念

1.1 定义

柔性制造体系就是一种比较完善的工业生产体系。该体系主要由计算机模块、自动设备模块、自动搬运模块三个子体系构成，其自动化程度相对较高，生产效率较高。简单来会说柔性体统包含自动加工、智能物流处理、信息化三个子模块，根据生产零件的不同能够进行实时变化的一种系统，其英文简称为FMS[1]。

1.2 柔性制造规模

1.2.1 制造单元

柔性单元可以说是一种低成本版的FMS，主要由一些简单的自动化加工设备构成，其优势就是成本低、能针对各种不同的零件进行生产，效率高。

1.2.2 制造系统

对制造单元的不断完善，使其完全具备信息化管理、物流智能化处理的功能，就是一个制造体系，这样的体系自动化水平更高，成产能力更强。

1.2.3 制造线

这种制造线是柔性与非柔性相互结合的一种生产线。这种生产线所能制造的产品种类低于制造系统，但是其生产的效率更高。利用这种规模能够实现某种产品的大量生产，其成本更低、生产周期更短。在某些产品的生产中已被广泛使用。

1.3 制造工厂

制造工厂是多条制造体系的组合。其物流管理能力更强、计算机管理能力更强、加工效率更高，具备更加完善的功能。通过实现FMF，能够实现工业生产水平的显著提升、机械自动化程度的大幅度提升，是工业生产一直追求的目标。

2 自动化涉设备的应用

2.1 关键技术

柔性体系应用了计算机技术、模糊控制技术、人工智能技术等多种技术，这些技术在其自动化设备中也发挥了重要作用[2]。

2.2 自动化应用

柔性体系依据其内部自动化机器的作用可进行分类。根据功能不同分为加工机器、物流供输机器、监管机器等几类。而其中的自动加工机器又包含有电气设备、加工车间等。其中的加工车间主要是进行某类特殊零部件的生产；而其中的机床类设施主要加工金属类、轴承、机器人等重要工业设备的零部件；智能物流供输体系使用主要是小型机器人，定轨车等进行产品的运输。其中定轨车运输效率较高、成本较低，但是与其他另外的设施相比其不够灵活；自动运输车其产品的运输灵活性高、智能化程度高；而机器人在编程设计范围内其能高效地完成半产品的运输，直接传送到机床进行加工生产[3]。

想要实现柔性体系的自动化生产，必须依靠网络信息技术进行高效管理。因此计算机在该体系中发挥着关键作用，信息的传递、物流的传送等都在计算机主机的管理体系之内。通过主机对各子系统的管控中心进行生产指令的发布，是一对多的管理模式。然后各子系统的管理中心向其下的每一个设备进行指令与信息的发布，保证能对其作业情况进行有效控制，并对其作业情况的数据进行接收，同时上传给主机。柔性体系的计算机承担着重要的作用，需要对各级传递上来的数据信息进行分析、处理、下单指令，并根据每个子系统的作业情况进行生产规划的安排与布置，保证生产的高效性，规避了传统技术中作业布置不科学的弊端。计算机使用自动化功能是依据每一个子系统都有相应的软件编程，只有依据柔性体系的生产要求进行相关软件的设计，才能是其具备自动加工、自动检测、自动输运储备、进行各种信息处理、数据分析等能力。

3 发展趋势

3.1 AGV设备

AGV是制造体系中物流供输中的关键一环，为整个生产过程进行材料的输送。因此，AGV在整个体系中发挥着重要作用，但是目前国内该模块的设计水平远达不到工业要求的标准。AGV是由微机、传感器、软件编程等几个部分组成，由这几个部分构成的AGV的其作业能力较差，无法实现精确地原料输送、自身能源损耗较快、散热能力弱等缺陷制约着其运输效率。AGV存在的各种弊端都需要进行革新，使其在柔性体系中具备高性能、更精确的作业运输。通过技术改良，AGV技术控制力更强、定位更加准确、对于路线的导航更加灵活、具备简单的故障处理能力。新型AGV在机械制造中能提升生产效率、降低生产费用，技术的不断革新，必将使AGV有更多的应用场景。

3.2 加工设备

机械加工机器是柔性体系中生产的关键机器。其自动化程度决定柔性系统的生产效率和质量。工业中的加工机器众多，其功能，加工的零件种类也有所区别，只有不断增强加工设备的综合能力，才能使该设备不断发展。机械制造中常用的机床，经过技术的不断革新，其功能越来越完善，智能化信息化程度越来越高。这种新型机床具备生产多类型零部件的能力，不仅技能加工工艺简单的零部件，对于设计复杂的零部件也能进行精密加工。新型机床在柔性体系中从简单加工，到精确、高效、环保等高技术加工方向转移。以往的机床进行加工时只能程序换刀，而其自动化程度地提升，实现了无缝隙换刀加工，不仅实现了加工质量的提升，也提升了加工的时效，降低了加工的失误率，缩减了加工成本。轴承加工利用数字机床实现了快速、精确加工，大大提升了轴承的质量。

3.3 监测设备

监测机器在保证柔性体系的正常运转发挥着关键的作用。由于柔性体系其子模块较多，生产环节较多，一旦出现故障，将会造成生产事故，影响生产的进度。因此，自动化监测机器在监管各自动化机器的作业流程中不可或缺。柔性体系中存在多种监测机器，根据其作用不同，分布在不同的位置起着监测作用，维持系统的安全运转。常用的监测机器有：声波监测机、光监测机、微型传感机等，除了监测生产程序的是否正常，还监测生产的零件是否符合设计要求与标准，一旦发现问题，即使产生预警。监测机器在提升加工产品质量中起着不可忽视的作用，保证了生产零件按照设计图纸进行加工，杜绝出现零件厚薄不均衡、打磨不光滑、尺寸不均衡等不良情况。而且随着柔性体系的不断升级，其监测模块也在与时俱进的提升，正向多形式、高标准、高效率、更准确等目标走去。而监测技术的提升又推动了柔性体系的完善与进步[4]。

4 结束语

柔性生产体系的自动化发展提升了工业发展的水平，提升了机械制造的能力。由该系统生产出来的零部件其质量得到了明显提升，其准确度也有了大幅度的提升，生产的效率与效益都有了明显的进步，其管理成本与生产费用却不断降低。为了保持柔性体系的生产优势，需要不断加强其与自动设备之间的联系，通过不断提升柔性体系中的每一个模块中自动化设备的功能，使柔性体系不断完善。通过不断发展柔性生产技术，提升中国的工业生产水平，让中国的工业生产能力与机械制造能力逐渐提升，缩短与国外发达国家的差距。

[1]刘敏.柔性制造系统PLC控制技术的优化和设计研究[J].华东科技：学术版,2016(3)：324-324.

[2]陈国海.柔性制造系统PLC控制技术的优化和设计[J].广东科技,2015,24(12)：34-36.

[3]杨振虎.汽车制造企业柔性自动化装配生产线研究[J].电子技术与软件工程,2014(17)：46-49.

[4]高长利.汽车制造企业柔性自动化装配生产线的发展现状及经济效益[J].中国经贸,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