柔性制造系統范文

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[關鍵詞]柔性制造系統(FMS) 組成 優勢 發展方向

70年代末80年代初,隨著計算機輔助管理、物料自動搬運、刀具管理和計算機網絡、數據庫的發展以及CAD/CAM技術、成組技術(GT)、工業機器人等技術的成熟,更加系統化、規模化的柔性制造系統(FMS)就出現了。

所謂FMS,是一組數控機床和其他自動化的工藝設備,由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統有機結合的整體,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(Flexible Manufacturing System)。下面就柔性制造系統的組成、分類、優勢及發展趨勢進行闡述。

一、柔性制造系統(FMS)的組成

1.加工系統

柔性制造系統采用的設備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計算機數控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等,用以自動地完成多種工序的加工。

2.物料系統

物料系統用以實現工件及工裝夾具的自動供給和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調運和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導引小車、工業機器人及專用起吊運送機等。

3.計算機控制系統

計算機控制系統用以處理柔性制造系統的各種信息,輸出控制CNC機床和物料系統等自動操作所需的信息。通常采用三級(設備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統,其中單元級控制系統(單元控制器)是柔性制造系統的核心。

4.系統軟件

系統軟件用以確保柔性制造系統有效地適應中小批量多品種生產的管理、控制及優化工作,包括設計規劃軟件、生產過程分析軟件、生產過程調度軟件、系統管理和監控軟件。

二、柔性制造系統的分類

1.柔性制造單元(FMC)

FMC由單臺帶多托盤系統的加工中心或3臺以下的CNC機床組成,具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC的柔性最高。

2.柔性制造線(FML)

柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產線,對物料系統的柔性要求低于FMS,但生產效率更高。

3.柔性制造系統(FMS)

FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統及物料系統連接起來,可在不停機情況下實現多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術最具代表性的制造自動化系統。

三、柔性制造系統的優勢

1.設備利用率高。由于采用計算機對生產進行調度,一旦有機床空閑,計算機便分配給該機床加工任務。在典型情況下,采用柔性制造系統中的一組機床所獲得的生產量是單機作業環境下同等數量機床生產量的3倍。

2.減少生產周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機床數和零件的裝卡次數。采用計算機進行有效的調度也減少了周轉的時間。

3.具有維持生產的能力。當柔性制造系統中的一臺或多臺機床出現故障時,計算機可以繞過出現故障的機床,使生產得以繼續。

4.生產具有柔性。可以響應生產變化的需求,當市場需求或設計發生變化時,在FMS的設計能力內,不需要系統硬件結構的變化,系統具有制造不同產品的柔性。并且,對于臨時需要的備用零件可以隨時混合生產,而不影響FMS的正常生產。

5.產品質量高。FMS減少了卡具和機床的數量,并且卡具與機床匹配得當,從而保證了零件的一致性和產品的質量。同時自動檢測設備和自動補償裝置可以及時發現質量問題,并采取相應的有效措施,保證了產品的質量。

6.加工成本低。FMS的生產批量在相當大的范圍內變化,其生產成本是最低的。它除了一次性投資費用較高外,其他各項指標均優于常規的生產方案。

四、FMS發展方向

1.FMS仍將迅速發展

FMS在20世紀80年代末就已進入了實用階段,技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益,因此隨著國際競爭的加劇,無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性制造技術。

從機械制造行業來看,現在FMS不僅能完成機械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業所生產的產品看,現在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船等,還可用于計算機、半導體、木制產品、化工等產品生產。從生產批量來看,FMS已從中小批量應用向單件和大批量生產方向發展。

隨著計算機集成制造技術和系統(CIMS)日漸成為制造業的熱點,很多專家學者紛紛預言CIMS是制造業發展的必然趨勢。柔性制造系統作為CIMS的重要組成部分,必然會隨著CIMS的發展而發展。

2.FMS系統性能不斷提高

構成FMS的各項技術,如加工技術、運儲技術、刀具管理技術、控制技術以及網絡通信技術的迅速發展,毫無疑問會大大提高FMS系統的性能。在加工中采用噴水切削加工技術和激光加工技術,并將許多加工能力很強的加工設備如立式、臥式鏜銑加工中心,高效萬能車削中心等用于FMS系統,大大提高了FMS的加工能力和柔性,提高了FMS的系統性能。AVG小車以及自動存儲、提取系統的發展和應用,為FMS提供了更加可靠的物流運儲方法,同時也能縮短生產周期,提高生產率。刀具管理技術的迅速發展,為及時而準確地為機床提供適用刀具提供了保證。同時可以提高系統柔性、生產率、設備利用率,降低刀具費用,消除人為錯誤,提高產品質量,延長無人操作時間。

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【關鍵詞】柔性制造系統現狀發展趨勢

中圖分類號：S219.06 文獻標識碼：A 文章編號：

柔性制造系統是數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統等組成的自動化制造系統，包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速調整，適用于多品種、中小批量生產。其總趨勢是：生產線越來越短，越來越簡潔，設備投資越來越少；中間庫存越來越少，場地利用率越來越高；生產周期越來越短，交貨速度越來越快；各類損耗越來越少，效率越來越高。

一、柔性制造系統的現狀

1、柔性制造系統的特點和分類

FMS 有2 個主要特點：柔性和自動化。一個理想的FMS應具備8 種柔性：設備柔性、工藝柔性、產品柔性、工序柔性、運行柔性、批量柔性、擴展柔性和生產柔性。FMS將“柔性”和“自動”兩者結合。按規模大小FMS可分為如下4 類：

（1）柔性制造單元(FMC)。FMC 的問世并在生產中使用約比FMS 晚6~8 年，它是由1~2 臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC 可視為一個規模最小的FMS，是FMS 向廉價化及小型化方向發展和一種產物，其特點是實現單機柔性化及自動化，迄今已進入普及應用階段。

（2）柔性制造系統(FMS)。通常包括4 臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來，可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。

（3）柔性制造線(FML)。它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS 之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC 機床；亦可采用專用機床或NC 專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生產過程中的分散型控制系統(DCS)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。

（4）柔性制造工廠(FMF)。FMF 是將多條FMS 連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF 是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化。

2、柔性制造系統優勢

柔性制造系統作為一種新興的制造方式和傳統的制造方式比有明顯的優勢。

(1)生產周期減少。由于零件集中在加工中心上加工，減少了機床數和零件的裝卡次數。采用計算機進行有效的調度也減少了周轉的時間。

(2)設備利用率高。由于采用計算機對生產進行調度，一旦有機床空閑，計算機便分配給該機床加工任務。在典型情況下，采用柔性制造系統中的一組機床所獲得的生產量是單機作業環境下同等數量機床生產量的3 倍。

(3)生產具有柔性。當市場需求或設計發生變化時，在FMS 的設計能力內，不需要系統硬件結構的變化，系統具有制造不同產品的柔性。并且，對于臨時需要的備用零件可以隨時混合生產，而不影響FMS 的正常生產。

(4)加工成本低。FMS 的生產批量在相當大的范圍內變化，其生產成本是最低的。它除了一次性投資費用較高外，其他各項指標均優于常規的生產方案。

(5)產品質量高。FMS 減少了卡具和機床的數量，并且卡具與機床匹配得當，從而保證了零件的一致性和產品的質量。同時自動檢測設備和自動補償裝置可以及時發現質量問題，并采取相應的有效措施，保證了產品的質量。

二、柔性制造系統的發展趨勢

1、 FMS 仍將迅速發展

FMS 在20 世紀80 年代末就已進入了實用階段, 技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益, 因此隨著國際競爭的加劇, 無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性制造技術。

FMS 初期只是用于非回轉體類零件的箱體類零件機械加工, 通常用來完成鉆、鏜、銑及攻絲等工序。后來隨著FMS 技術的發展, FMS 不僅能完成其他非回轉體類零件的加工, 還可完成回轉體零件的車削、磨削、齒輪加工, 甚至于拉削等工序。

從機械制造行業來看, 現在FMS 不僅能完成機械加工, 而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業所生產的產品看, 現在FMS 已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船, 還可用于計算機、半導體、木制產品、服裝、食品以及醫藥品和化工等產品生產。從生產批量來看.FMS 已從中小批量應用向單件和大批量生產方向發展。有關研究表明, 凡是可采用數控和計算機控制的工序均可由FMS 完成。

隨著計算機集成制造技術和系統( CIMS) 日漸成為制造業的熱點, 很多專家學者紛紛預言CIMS 是制造業發展的必然趨勢。柔性制造系統作為CIMS 的重要組成部分, 必然會隨著CIMS 的發展而發展。

2、FMS 系統配置朝FMC 的方向發展

柔性制造單元FMC 和FMS 一樣, 都能夠滿足多品種、小批量的柔性制造需要, 但FMC 具有自己的優點。

首先, FMC 的規模小, 投資少, 技術綜合性和復雜性低, 規劃、設計、論證和運行相對簡單, 易于實現, 風險小, 而且易于擴展, 是向高級大型FMS 發展的重要階梯。因此, 采用由FMC 到FMS 的規劃, 既可以減少一次投入的資金, 使企業易于承受, 又可以減小風險,易于成功, 一旦成功就可以獲得效益, 為下一步擴展提供資金, 同時也能培養人才、積累經驗, 便于掌握FMS的復雜技術, 使FMS 的實施更加穩妥。

其次, 現在的FMC 已不再是簡單或初級FMS 的代名詞, FMC 不僅可以具有FMS 所具有的加工、制造、運儲、控制、協調功能, 還可以具有監控、通訊、仿真、生產調度管理以至于人工智能等功能, 在某一具體類型的加工中可以獲得更大的柔性, 提高生產率, 增加產量, 改進產品質量。

3、FMS 系統性能不斷提高

構成FMS 的各項技術, 如加工技術、運儲技術、刀具管理技術、控制技術以及網絡通信技術的迅速發展, 毫無疑問會大大提高FMS 系統的性能。在加工中采用噴水切削加工技術和激光加工技術, 并將許多加工能力很強的加工設備如立式、臥式鏜銑加工中心, 高效萬能車削中心等用于FMS 系統, 大大提高了FMS 的加工能力和柔性, 提高了FMS 的系統性能。AGV 小車以及自動存儲、提取系統的發展和應用, 為FMS 提供了更加可靠的物流運儲方法, 同時也能縮短生產周期, 提高生產率。刀具管理技術的迅速發展, 為及時而準確地為機床提供適用刀具提供了保證。同時可以提高系統柔性、生產率、設備利用率, 降低刀具費用, 消除人為錯誤, 提高產品質量, 延長無人操作時間。

4、從CIMS 的高度考慮FMS 規劃設計

盡管FMS 本身是把加工、運儲、控制、檢測等硬件集成在一起, 構成一個完整的系統。但從一個工廠的角度來講,它還只是一部分, 不能設計出新的產品或設計速度慢,再強的加工能力也無用武之地。總之, 只有站在工廠全面現代化的高度、站在CIMS 的高度分析, 考慮FMS的各種問題并根據CIMS 的總體考慮進行FMS 的規劃設計, 才能充分發揮FMS 的作用, 使整個工廠獲得最大效益, 提高它在市場中的競爭能力。

參考文獻：

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1 柔性制造系統的理念

柔性制造系統是把信息技術、數字技術和制造技術相結合，使加工的對象能夠適應自由變化的模式，也被叫做自動化機械制造系統。這種系統主要是以技術為基礎的，根據企業的生產計劃進行整個生產流程的自由調換，大部件和小的零件的生產同步進行，這樣的生產模式節約了時間，讓生產更加的高效，提高企業的生產效率，節約了生產上的成本，這種技術值得推廣。

柔性生產系統包括四個生產線，有焊接、加工、熱處理和裝配。大型機械產品在制作時需要把小的零部件進行焊接，在焊接時要進行部件的加工處理，使部件之間可以進行安裝，有一些還需要進行熱處理才能進行安裝，這就是機械安裝的簡單流程，但是在實際操作中是非常困難的，機械設備是由很多個部件組成的，在安裝時要進行的處理步驟比較多，因此柔性生產系統的應用是非常關鍵的。柔性制造系統采用分級管理的方式進行，每一個加工過程都是不一樣的，以下是對焊接柔性制造技術在生產中的應用進行解析。

2 焊接柔性制造系統

焊接柔性制造系統使用了生產系統和物流儲運系統，運用這兩種技術軟件進行控制系統，現在系統的應用是通過管理平臺進行的，焊接柔性制造技術是整個柔性制造系統的關鍵，是重點系統，主要的流程是：先進行一次組隊，在進行一次爆合，進行二次組隊，在進行二次爆合，這樣分解組合之后由機器人進行連接，機器人連接完整之后用焊接技術進行補充縫隙，把松的地方進行碾壓，要保證機器的緊實度，這樣的機器才能夠使用長久，使用壽命上不用擔心過短。從整體上地分析這種方法會使物流順暢，少走彎路，全部自動化，減少車輛的使用，調高了搬運的效率。

這種系統在使用時比較靈活，其中靈活體現在自動化和柔性化上面，工具的組合柔性好，使用自動化，脫離人工的組裝讓機器人進行全程的加工，這種作業模式才是先進的工程制造技術。

3 柔性組合工裝和控制系統

3.1 柔性組合工裝

柔性組合工裝是由平臺、定位、縮進、調整和匹配裝置構成的，通過平臺進行機械的制造，安裝位置的確定在安裝完成時進行的調整都是在平臺上面進行的，在平臺上把柔性組合工裝全部完成，這種方法讓部件的組裝和拆卸更加的方便，尺寸也能進行調整，定位也比較快，這種方法大大地提高了生產效率減少了勞動的工作強度。

3.2 控制系統

控制系統采用先進的可視化工作界面，運行穩定，通過程序控制系統內各軸，包括本體和各外部軸。機器人本體、移動裝置及變位機具有協調聯動功能，可實現比較復雜的運動，達到焊接姿態最佳的目的。PLC與機器人之間采用Profibus-DP通信方式進行信號交換，實現PLC對機器人的控制；機器人與弧焊機控制器之間采用Devicenet通信方式進行數據交換，實現了機器人對弧焊機的控制及弧焊機參數的設置。當操作人員按下工件裝夾完成按鈕后，PLC程序自動通過電磁閥和傳感器對伺服電機進行控制使變位機旋轉到工件最佳施焊位置，隨后依據選擇的工件類型，向機器人控制器發送程序選擇和工件到位信號，機器人依據信號對工件進行焊接，焊接完畢后，機器人回到原點。

4 柔性制造系統的發展方向

由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及板材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。FMS是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢，是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。智能化機械與人之間將相互融合、柔性地全面協調從接受訂單貨至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。FMS獲得迅猛發展幾乎成了生產自動化之熱點，一方面是由于單項技術、資源管理及高度技術等的發展提供了可供集成一個整體系統的技術基礎；另一方面，世界市場發生了重大變化，由過去傳統、相對穩定的市場，發展為動態多變的市場，為了從市場中求生存、求發展。提高企業對市場需求的應變能力，人們開始探索新的生產方法和經營模式。近年來柔性制造系統作為一種現代化工業生產的科學哲理和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認。

5 柔性制造系統的優點

柔性制造系統具體優點如下：（1）設備利用率高。一組機床編入柔性制造系統后，產量比這組機床在分散單機作業時的產量提高數倍。（2）在制品減少80%左右。（3）生產能力相對穩定。自動加工系統由一自或多臺機床組成，發生故障時，有降級運轉的能力，物料傳送系統也有自行繞過故障機床的能力。（4）產品質量高。零件在加工過程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工形式穩定。（5）運行靈活。有些柔性制造系統的檢驗、裝卡和維護工作可在第一班完成，第二、第三班可在無人照看下正常生產。在理想的柔性制造系統中，其監控系統還能處理諸如刀具的磨損調換、物流的堵塞疏通等運行過程中不可預料的問題。（6）經濟效果顯著。采用FMS的主要技術經濟效果是：能按裝配作業配套需要，及時安排所需零件的加工，實現及時生產，從而減少毛坯和在制品的庫存量，及相應的流動資金占用量，縮短生產周期；提高設備的利用率，減少設備數量和廠房面積；減少直接勞動力，在少人看管條件下可實現晝夜24小時的連續“無人化生”；提高產品質量的一致性。

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關鍵詞：監測系統；遠程控制

中圖分類號： 文獻標識碼：A

0 引言

進入21世紀以來，隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，它對一些重要行業（IT、汽車、輕功、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，而這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。工業機器人柔性制造單元監測系統的開發，實現了柔性制造過程中的機床信息的采集和顯示。通過開發計算機軟件系統對柔性單元的數控和計算機等設備進行監測，獲取生產過程信息。本文介紹了基于計算機系統下的監測系統的開發，分別從總體設計、系統開發、設計原理多角度進行闡述。

1.總體設計

1.1 基于PC機和機器人及數控機床通信技術

以現有數控機床和工業機器人通訊設備為平臺，研究通用以太網通信、串口通信和第三方通信協議和硬件的可行性，最終確通信方法，以減低硬件投入，增強數據通訊能力。

1.2 工業機器人和數控機床關鍵運行數據的提取和處理技術

對數控機床研究數控系統典型的數據如操作方式數據、程序運行狀態數據、主軸數據、進給數據、軸坐標和軸負載等數據的提取技術

1.3 基于PC機的監測軟件架構與開發

研究基于C#、VB和.NET等高級語言對整個系統進行架構，開發實用有效的監測軟件系統，可實時監視生產現場的情況，為后續的控制提供數據保障，有助于縮短工廠生產的準備時間和提高產品質量，這樣的軟件更加體現專業性和易用性。

2.系統開發

2.1 通信線路的建立

數控車床網絡監測系統的開發工具為C#、SQL SERVER數據庫。為了應用程序的正常應用，需將FOCAS2庫函數Fwlib32.dll、Fwlibe1.dll、Fwlib32.lib及頭文件Fwlib32.h復制到工程文件夾中。并調用語句 short ret = cnc_allclibhndl3（“192.168.1.1”，8193，10，out Flibhndl）來建立通訊線路，正常時將返回0（0=EW_OK）。其中192.168.1.2為機床IP地址，8193為端口號。設置時PC側的IP地址前三位（192.168.1.x）需與機床相同，從而實現機床與PC之間的通訊。

2.2 數據參數的提取

建立PC與CNC的以太網連接后，使用Visual Studio 2015軟件，引用FOCAS2函數庫進行程序編寫。現在以讀絕對軸位置（Read absolute axis position）為例：ret = c_absolute（Flibhndl， -1， 16， odbaxis）（先讀取刀具軸的位置）；string absoluteX = odbaxis.data[0].ToString（）（后將XYZ軸3個值分別賦值給absoluteX、absoluteY、absoluteZ）。生成工程文件，獲取坐標信息。除此之外，PMC數據、主軸轉速、進給率等都是需被提取的重要參數。

2.3 應用程序用戶界面的設計

圖1是應用程序界面設計中重要的組成部分。其所能記錄的數據有電流、轉速、進給率、坐標、溫度等。以上都是有關監測軟件對于數據記錄的要求。

在機床加工過程中，狀態監測的應用性研究的基礎是分析這些過程數據的變化規律和特點，因此需要對監測的過程數據詳細記下來，供后續的研究分析。

本軟件的數據庫功能的開發是基于Access數據庫實現的。機床加工過程中參數監測的研究。

3 結束語

現在是信息時代、底只時代，各種系統應用軟件層出不窮，作為一名電氣自動化的學生，應用系統控制技術進行相關產品設計是一個對理論知識的拓展和深層認識、將實踐理論相結合的完美過程。通過應用軟件能夠給人們監測機床帶來極大的方便，更節省了時間。本文由整體到分散部分詳細而具體的對系統進行分析，完善對機床的監測，通過遠程電腦便可控制改變傳統的狀況。但程序的完全智能化發展還需要以科技為支撐，依靠廣大專業性技術人員以及設備資金投入，才能為人們的生活帶來更大的便利。

參考文獻：

[1] 儲曉承，葉文華.開放式 CNC 機床加工過程狀態監測技術研究[J].機械，2011.1（11）：43-44.

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    隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展,制造業自動化進入一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。

    1 基本概念

    1 1 柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括  1) 機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。

    2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。

    3) 產品柔性 一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。

    4) 維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。

    5) 生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。

    6) 擴展柔性 當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。

    7) 運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。

    1 2 柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:

    1) 柔性制造系統(FMS)

    關于柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:

    美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。” 而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。” 簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。 目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。

    2) 柔性制造單元(FMC)

    FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。

    3) 柔性制造線(FML)

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關鍵詞：模塊化；柔性制造系統；實驗室；方案；特征；范圍

同濟大學職業技術教育學院從1997年起承擔了中德兩國政府簽署的職教師資培養的合作項目，項目合作期限共八年，分三個階段執行。現設有機械工程及其自動化、電子與信息工程、土木工程、工商管理四個職教師資本科專業，生源主要是職校和大專的優秀應屆畢業生。學院同時還是上海市和全國中、高等職業教育師資重點培訓基地以及中德職業教育師資培訓中心。

根據中德合作項目要求，學院按中德雙方共同開發、制定的培養模式、教學計劃與大綱，培養集專業知識和技能及師范教學能力于一身的復合型職業教育高級人才。在職教師資培養過程中，學院借鑒和引進德國職教師資培養的教育思想與教學方法，特別注重對學生專業技能的培養與訓練，大力加強專業實驗室的建設。

一、現代化教學設備的引進

傳統的工程學科教學中，通常做法是各門課程單獨傳授，學生很少有機會了解各種技術在實際工程中是如何被綜合性應用的。學生在學習專業課程時，每門課程雖然都有相應的實驗，但這些實驗都是各自獨立進行的。在很多情況下，實驗中所使用的設備和器件很多都是實驗室專用的，與工業生產中所使用的實際設備和器件有著較大的差異。自動化技術是一門融機械、電氣、電子及計算機等技術于一體的綜合技術，在這種技術中，不同領域和層次的知識與能力融會在一起。與其他工程領域相比，在自動化生產中所使用的生產設備都是資金密集型的。因此，一方面，一般教學或培訓單位是沒有經濟實力專門為教學購置真實的、昂貴的自動化生產系統的；另一方面，擁有自動化生產系統的企業，因經濟原因而不愿將其作為實訓設備給學生使用。這樣，學校在傳授自動化技術時，只能用模型或采用計算機仿真作為一種彌補的手段，但采用模型或計算機仿真的手段，學生無法學到真實生產系統所需的知識。從某種意義上說，這樣培養出來的學生是“半成品”，學生走上工作崗位后，面對實際的工業生產設備、器件仍然感到陌生，需要經過較長的工作崗位適應期。

同濟大學職教學院在職教師資培養過程中，充分地認識到了上述問題。為使機械工程及其自動化專業方向的職教師范生在學習過程中，有機會將所學到的各門專業課的知識綜合性地應用到接近于生產實際的過程中，為他們走上教學崗位后應用這種新的教學理念打下基礎，學院除了建立適合于現代教學法模式的幾個獨立的專業實驗室外，正在籌建一個開放式自動化綜合實驗室。在這個綜合實驗室中，將開發一套完全接近于生產實際的模塊化柔性制造系統，由同濟大學和德國技術合作公司(GTZ)共同投資。實驗室的開放性主要體現在兩個方面：一是系統組成具有開放性，系統中不同生產廠家的設備可相互兼容，便于以后擴展；二是實驗室資源具有開放性，實驗室可面向校內外各種層次的學生或培訓學員，做到資源共享，擴大受益面，使得高投資的設備取得盡可能大的社會效益。

二、模塊化柔性制造系統的配置

建成后的模塊化柔性制造系統，應該能夠完成不同形狀和結構尺寸零件的加工。現計劃在該系統中加工制造東方明珠電視塔模型、國際象棋等，從毛坯進來直到成品制成的所有工序都要在該系統中完成。為了達到這些工藝要求，系統集成了下列主要功能模塊：

(一)切削加工工位

該工位由一臺數控車床和一臺數控銑床組成，能完成車、銑、鉆的切削加工任務。數控裝置采用的是具有開放性和兼容性的通用PC機，操作鍵盤為標準的PC機鍵盤，操作系統為WIN95／98／2000／ME／NT4.0／XP，采用圖形操作界面，具有人機對話編程功能。在這兩臺機床上可以選用手動、半自動、全自動數控加工方式，學生在工位上可以學習編制數控程序、操作和調整數控機床。

(二)上、下料工位

在該工位上配置一臺Eshed公司的五軸機器人，通過在線模塊，可以將PC機上編好的程序直接傳送到機器人控制器中。學生在該工位上可以學習機器人編程語言，并學習如何操作使用機器人。

(三)倉儲系統

倉儲系統采用的是一個四層28個庫位的立體高架倉庫，共分三個區域，分別用于存放毛坯、半成品和成品零件，同時配備一個物料搬運機械手。

(四)柔性物料輸送系統

在各個工位之間零件的傳輸，是由一個環形的可按需拼裝的傳送帶和有軌輸送小車完成的，該傳送系統具有零件的傳送、交換等功能。

(五)監控系統

每個自動工位都配備一個可編程控制器，各自動工位之間是通過工業局域網絡(如Profibus)相連接的，由一臺PC機實現系統的協調控制。為了實時監控系統中每個自動工位的工況，在這臺PC機上還可實時顯示各自動工位的工況信息。

三、模塊化柔性制造系統的特性

在綜合性的專業實驗室里，主要傳授與實踐有關的教學內容和實際的操作技能，在建立綜合性的專業實驗室時，必須考慮到使學習的內容與勞動過程緊密相關。因此，所要建立的模塊化柔性制造系統具備了下述重要特性：

(一)工業標準化特性

在系統中絕大部分的設備和器件都符合工業標準，盡可能不使用過分簡化了的教學設備與器件，使學生可以在一個能反映真實生產過程的系統中學到專業知識與操作技能。

(二)模塊化特性

系統被設計成具有模塊化的特性，也就是系統中的每個功能部件都能獨立運行，重要的功能部件應該是分布式控制的。在學習過程中，學生不僅可以對各個功能部件進行操作，而且還可以根據不同的教學內容增減功能部件，功能部件的增減同時又不影響系統中其他功能部件的運行。

(三)結構的開放性和兼容性

由于電子技術、信息技術和自動化技術的快速發展，所建系統必須與變化了的技術要求相匹配。在設計該系統時，我們充分考慮了其硬件結構與軟件系統的開放性和兼容性，使得組成該系統的設備不僅能與當今其他設備相組合和匹配，而且還具有進一步開發的可能性，為將來技術更新留有余地。

(四)學習的實踐特性

學生在綜合性的專業實驗室中學習時應該具有創造性勞動的可能性，也就是允許學生對某些設備進行拆裝、更改，以使他們能夠真正學到生產實際所需的專業技能。在該系統中采用的元器件雖然是工業用的，但是，在設計這些元器件時已經充分考慮到了拆裝的方便性。所以，學生能較容易地把建好的系統重新拆開，然后再組裝起來，而且還可以通過增減器件來對系統的配置進行重構。

(五)現代教學特性

在現代職業勞動中，勞動組織形式是以小組勞動為特征的，在職業技術教育中，學生在學校就應該了解并習慣于這種勞動組織形式。模塊化柔性制造實驗系統為學生提供了這種可能性，這是因為每個功能部件都能獨立運行，各功能部件又通過局域網絡相連接，通過協調控制連成一個系統。當學生在該系統中學習時，可以將“構建系統”作為一個學習課題，先構思出整個系統的方案，然后各小組分別對各功能部件進行設計、安裝、編程和調試。在各功能部件調試通過之后，將組合系統進行整體調試。在整體調試通過之后，再對系統進行評價，最后，整個學習課題才算完成。

學習的任務是以課題的形式出現的，學生參與了從整體構思、設計直至安裝、編程、調試、評價的所有學習過程，這樣的學習過程符合行為導向和創造導向的教學思想。學生在這樣的系統中學習，除了能學到有關專業知識和技能外，還能培養包括獨立工作能力、決策和判斷能力在內的個人能力，以及包括協作能力、交往能力以及強烈的責任心在內的社會能力。

四、模塊化柔性制造系統的適用范圍

(一)學習內容

在該模塊化柔性制造系統中，可以進行下列單項或多項內容組合式的教學與培訓：

數控機床操作、編程和加工功能擴展重構以及數控機床精度檢查及調整

機器人的操作、調整、編程和保養

數控機床和機器人的聯機

倉儲管理

傳送帶調整、重構和編程

傳送帶與倉庫以及各工位之間的聯機

工件檢驗和質量管理

計算機網絡

電子、電氣、氣動等的安裝

復雜系統的調試、維護、保養和故障查找

編制教學軟件并制作新的教學媒體

(二)適用對象

由于該系統與一般的實驗設備相比價格較昂貴，而且從技術的角度看系統比較復雜，所以如何充分、合理地使用好該系統是非常重要的。建成的綜合性的自動化專業實驗室將成為開放性實驗室，主要面對下列學習對象：

1．本學院的學生。主要是已經學過專業基礎課的機械工程及自動化、電子與信息工程等專業不同竿級的學生。

2．同濟大學其他院系的學生。為了實現資源共事，可以讓本校其他院系需要做機電一體化實驗的學生共同使用該實驗室。這樣不僅可以提高設備的利用率，而且可以增進院系之間的合作交流。

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引言

制造技術是當前社會以及未來社會發展的基本技能，是一個國家走向富強的關鍵，先進制造技術的提出源于美國，其為了提高國民經濟增長與制造業的市場競爭力，研發了以計算機技術為核心，結合傳統制造技術與現代信息技術演變而成的先進制造技術，它的運用，使得制造技術實現了優質、敏捷、低耗等優秀特點，并使得經濟效益明顯提高，像日韓這類發達國家，九十依靠著先進制造技術，維持著國民經濟的平穩增長，而我國雖然作為制造大國，但是由于受到技術水平等方面的諸多限制，導致其進展緩慢，在學科間不斷互相滲透的今天，如何加快先進制造技術的發展，成為了當下國人所要思考的主要問題。

一、先進制造特點介紹

1、先進制造技術內涵

制造技術自人來誕生以來就已經出現簡單的雛形，期初由于對自然的認知不夠，所以都是簡單的手工生產模式，而在不斷的演變中，隨著學科間的不斷相互滲透，使得制造技術逐漸擺脫了傳統的手工為主生產模式，逐漸形成了以機械為主的可以實現產品量化生產的現代化先進制造技術。自第一次工業革命之后，各行業開始逐漸形成了自動流水生產線，從而開啟了量化生產的大門，我們現在所使用的電腦、冰箱、汽車等很多東西，都是運用這種模式生產的。然而由于產品的單一性使其不能滿足不同用戶的需求，因此，人們又開始著手研發微機數控系統，柔性制造單元，柔性制造生產線等，較傳統的制造而言，先進制造技術更加重視技術和管理的統一，重視制造過程中管理者組織和管理體制的合理性。

2、先進制造技術特征分析

先進制造技術具有先進性、系統性、集成性等特征，以以往的制造技術不同，先進性是其一個重要的特征，它是優化先進工藝，并與新技術結合，實現局部或系統的集成。并且針對不同的市場需求，具有一定的靈活性。另外，其具有一定的系統性，是在生產過程中形成的能量流、物質流和信息流等的系統工程，當然，還有集成性特征，它是將機械、電子、信息、材料和管理技術等融合一體的新興交叉學科。

二、先進制造技術中關鍵技術

1、現代設計方法

現代設計方法是基于先進制造技術的基礎上發展的，傳統的設計方法，在加工過程中，存在切削力過大、刀具磨損嚴重等問題，且對技術人員的要求也非常的高，并難以保證產品質量，而現代設計方法運用了優化設計、人機工程設計、計算機輔助設計、工業產品造型設計等，使這些問題得到了妥善的解決，通過對刀具幾何角度、切割方法進行分析，進行系統優化，靈活運用數控切削中螺紋加工循環指令等，發開新的加工方法，實現數控機床的二次發展。

2、先進制造工藝技術

先進制造工藝技術，是通過對各類零件特征分析，編制適合于不同零件的數控加工程序，并將其儲存在PC機中，在數控機床加工時，通過輸入對應的零件特征，生成適合于加工的該零件的程序。它在粗加工過程中可以提高生產效率，在細加工過程中，可以提高產品的精度，是實現優質、低耗生產的基礎。

3、制造自動化技術

自動化技術與信息論、控制論、系統工程、計算機技術等技術都有著密不可分的關系，是一門綜合性技術，且是一個動態概念，在工業發達的國家里，為了實現柔性自動化、知識智能化、集成化，因此在生產中主要采用數控機床、加工中心、柔性制造單元、計算機集成制造系統等，它的發展，大大降低了企業的生產成本，解放了勞動生產力，對推動制造企業發展有著巨大的作用。

三、先進制造技術在生產中的應用分析

1、柔性制造系統

柔性制造系統主要是由物料儲運系統、信息控制系統和一組數字控制加工設備組成，是依靠計算機為基礎，實行管理與控制的高度自動化加工系統，是可以運用于不同種類零件加工的機械自動化制造系統，主要包含柔性自動生產線、柔性制造單元、柔性制造系統三類系統，它的應用，提高了神杯利用率，使生產能力相對平穩、產品的質量提升等諸多優勢。

2、虛擬制造技術

虛擬制造技術是在仿真技術、虛擬現實的基礎上，對產品的設計、生產過程統一建模，從而在計算機上實現整個生產過程的模擬和仿真。它的應用大體分為四種，即虛擬企業、虛擬產品設計、虛擬產品制造和虛擬生產過程，它的應用，提高了生產過程開發效率，優化資源的利用，縮短生產周期，并可對產品按客戶需求做出一定的更改。

結束語

終上所述，大力發展先進制造技術，對于推行我國工業化建設具有深遠的意義，是提高我國工業化水平的重要手段，是提高我國國民經濟的必要途徑。

參考文獻

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關鍵詞：班組；能力提升；模型分析

能力提升是企業深化改革、轉型發展的永恒主題。機械加工班組作為機械加工制造具體工作的執行者，作為制造企業組織生產經營活動的基本單位和最基層組織，其生產能力和管理水平高低不僅是企業優劣形象的體現，也是衡量企業素質及管理水平高低的重要標志，同時也直接影響企業生產決策的實施，影響著企業目標利潤的最終實現。航天企業擔負著不斷探索太空未知領域和國防建設的神圣使命，高技術、高精度、高可靠性以及高安全性產品是企業的終生追求，為此，全面提升機械加工班組生產能力和管理水平是確保企業按時高質量交付產品的重要保證，是新時期企業增強市場競爭力、加快“戰略轉型、改革創新”的堅實基礎。從機械加工班組能力提升專題調研統計結果看，部分班組管理僅停留在班組人員調動和生產排班上，沒有發揮班組管理的領導和示范作用，現有制度執行不力、組員綜合素質不強、解決生產中實際問題方法不多、承接繁重科研生產任務勇氣不足，很大程度上是班組成員能力低下，不能適應一流企業一流生產能力的新要求，如何提升每個班組成員在“精益生產、安全生產、創新生產”以及生產班組在“現場管理、人文管理、基礎管理”方面全面提升綜合能力是我們目前迫切需要研究的課題。

一、模型建立分析

（一）精密機械加工班組能力提升的三支柱模型

以楊國安的組織能力三角模型（以下簡稱楊三角模型）為基礎，通過加以改進為精密機械加工班組能力提升模型，模型正視圖如圖1。這個三支柱模型比楊三角模型更為清晰直觀，通過運用組織能力的三支柱模型來打造精密機械加工班組能力。該模型的三根支柱即楊三角模型的三個角，而地基是構成支柱的基石，也即管理工具和方法。三個支柱原則上一樣強，相互匹配，又相互影響、相互作用，促使精密機械加工生產班組能力提升成功。精密機械加工班組生產能力提升成功方程式：精密機械加工班組能力提升成功=班組成員能力*機器設備能力*環境優化能力，精密機械加工班組能力提升模型俯視圖如圖2.構成班組能力三支柱模型的基石是能力評估、課程設計、專題培訓、柔性制造系統、“7S”管理、完善制度和文化落地等工具，三支柱分別是班組成員能力提升、班組設備升級、班組生產環境和人文環境改善，它強調以班組成員能力提升為內核，配合設備升級和環境改善，共同提升班組能力，突出了“人”與“機器設備”、“環境”的協調和適應，更強化了班組組織能力提升理論的可操作性。這三個要素在實踐中是影響班組能力提升的最關鍵內因，三支柱模型也滿足了精密機械加工班組發展需要的各類條件，更契合了以用戶為導向的科研生產管理體系的要求。

（二）班組成員能力提升策略

從針對調研結果進行統計分析的基礎上，確定機械加工生產班組成員能力提升引入十個要素，十個要素分別為“生產能力評量、執行能力評量、創新能力評量、現場管理力評量、資訊收集力評量、人際溝通力評量、服務導向力評量、壓力承受力評量、團隊合作力評量、互助培養力評量”。根據要素對生產班組能力影響程度確定要素權重，對生產班組成員能力進行評估測評。首先進行量化評估，量化提升分值，確定提升方案，實施方案，二次反饋再評估，形成螺旋式上升閉環控制能力提升系統。班組成員能力螺旋式上升閉環控制系統流程圖，如圖3。綜合提升分值=∑要素權重*[理論預期分值-（自評分值*40%+考核分值*60%）]針對綜合提升分值，有針對性進行班組成員能力提升培訓課程設計，培訓形式采用“體驗式活動、案例談論、團隊活動、游戲、影片、測試、專家授課”等環節，開展專題培訓，培訓結束后，再評估，將評估結果二次反饋，重新制定提升實施計劃。

（三）精密機械加工制造系統自動化策略

近年來，精密機械制造加工班組使用的設備已經由普通機床向單機自動化和局部自動化轉變，隨著計算機科學的進一步發展，以剛性自動化為基礎的精密機械加工制造系統不能適應多品種、中小批量產品的市場競爭和型號任務配套高精度需求，只有以計算機技術和柔性制造技術結合的柔性制造系統（FMS--FlexibleManufacturingSystems）才能適應這一要求。為此，在提高班組成員綜合素質和能力的同時，探索提高精密機械加工制造系統柔性和加工精度的自動化策略已經成為提升機械加工班組生產能力的一個關鍵要素。西歐和美國的工業統計表明，機械產品生產中單件、中小批生產零件占90%，大批大量生產僅占10%左右；機床在多品種、中小批量生產中，用于加工工件的時間僅占機床全年可利用時間的6%；工件整個制造加工中在機床上加工的時間僅占5%。這些分析表明升級現有剛性自動化機械加工系統，引入柔性制造單元或柔性制造系統使生產班組存在提高生產率的巨大潛力。因為柔性制造系統是借助于自動化物料傳輸裝卸與存儲和一組加工、處理、監測、計算機控制（CNC）設備或裝配站組成的制造系統，有可能充分發揮工序集中的加工中心功能，減少工件在生產過程中的流動與等待時間；同時才有可能“延長”機床工作時間，提高機床的利用率，綜合這兩方面以便提高精密機械加工班組制造生產率。

（四）生產環境優化策略

精密機械加工班組的生產環境改善包含“硬環境”和“軟環境”建設兩部分。“硬環境”注重生產現場管理優化，“軟環境”注重人文環境改善即管理升級、制度完善、文化落地等策略。1.以“7S”管理（Seiri整理、Seiton整頓、Seiso清掃、Seikeetsu清潔、Shitsuke素養、Safety安全、Saving節約）為工具強化“硬環境”建設，推進“現場目視化管理”，設立現場區域管理看板、研制生產進度管理看板、人員管理看板，優化現場U型化布局、促進流程改善，以滿足柔性制造單元精密加工中心對環境較高要求。2．人文環境改善包含兩部分班組管理和班組優秀文化培育班組管理從縱向上應注重目標管理、生產管理、質量管理、技術管理、設備管理、成本管理、資料管理七個方面制度完善和管理升級。從橫向上應加強人員管理包括班組成員思想管理、素質管理。精密機械加工班組在優秀班組文化建設上更應倡導精品文化、高效文化、“三嚴”文化、創新文化、學習文化、關愛文化，以班組文化清晰、明確的導向力、凝聚力、輻射力、匯集班組與個人同頻共振的發展動力。與此同時要將班組的文化理念和價值觀融入到班組的激勵機制之中，用文化為班組管理注入新的活力，用機制支撐班組文化，從而引導班組成員思想、規范班組成員行為，激發班組成員潛能，引領班組健康發展。培育精品文化是精密機械加工班組提升“軟實力”的需要，以精湛的技藝，通過精細管理，在精良設備上精益生產出精尖的產品，培育出精英人才，應該是精品文化生動寫照。嚴肅的態度、嚴謹的作風、嚴格的管理即“三嚴”文化是從事航天高科技事業最起碼的要求。

二、模型應用分析

精密機械加工班組能力提升的三支柱模型，通過在航天四㎡一所車銑削班組實踐應用，在班組能力全面提升方面得到驗證并取得實質性進展。（1）班組成員能力提升，以數控車床操作工李某為例，技能等級為高級工，參加工作時間三年，“能力評估模型”測評4分，針對性為其設計“柔性制造系統原理、自動化控制概論、局域網絡技術、數控機床編程技巧”等一級培訓課程，培訓形式采用“體驗式活動、案例談論、測試、銀川小巨人車床廠專家授課”四個重要環節。重點加強了李某在操作能力和創新能力方面的欠缺，經過兩個月實踐環節一期跟蹤，二次測評提高到7分，能力提升超過預期。（2）現代制造系統升級，四㎡一所采取引進小型化與經濟性FMS即FMC(FMC—FlexibleManufacturingCell柔性制造單元)5臺設備。介于單機NC機床和FMS之間，即可以未來升級FMS或自動化工廠、車間的組成模塊，亦可獨立使用或組合FMC使用，配備網絡終端，具備自動加工與刀具破損檢監測控制功能；銑削加工采用臥式加工中心配備6個自動交換托盤雙交換工作臺，同時培養班組成員工業工程化生產習慣，以適應航天產品單件試制與小批量生產的自動化柔性生產能力，最終實現兩班有人值守加一班無人看守的高效生產模式，真正意義上實現精益生產。實踐證明目前FMC的運轉工作利用率是MC的1.5倍，發揮了應有的效果。日本的經驗證明：完成相同任務的FMC的投資可比MC系統投資省17.34%,而應用三年獲取利潤則是MC的90倍以上（按三年折舊完計）。操作人員只有MC的82.67%.（3）現場環境和人文環境改善，擴建車銑削班組近1000平方米廠房，堅持科學管理原則、經濟效益原則、把握生產現場管理整體性、系統性、開放性等特征，重點樹立“現場也是市場”的理念，在完善班組制度的基礎上通過“7S”以及“目視化”星級現場管理活動強化生產現場管理、優化生產現場環境，逐步建立起比較有效的生產系統內部與外部、環境之間物質和信息交換與反饋系統。井然有序的生產現場不僅給客戶留下深刻印象，同時改變了部分領導者把全部精力投入“外交”、抓市場、籌資金，而顧不上抓現場，認為即便抓了也“遠水解不了近渴”的片面看法。優秀文化落地，車銑削班組組先后將“精品文化”、“三嚴”文化理念強化滲透到班組管理制度，通過強化制度執行，從而有效地彌補人的有限理性的不足，讓文化理念深入“人心”，實現從自發到自覺的轉變，再從文化反過來又進一步促進管理制度升級，促使班組不斷突破成長上限，實現人文管理的深刻變革。

三、結論

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【關鍵詞】機械制造；工藝；精密加工

機械技術是機電控制系統最重要的基礎技術。近些年來，各種新興技術快速發展，傳統機械技術也受到嚴峻挑戰，它的主要支柱，如機械設計、制造工藝等出現了重大的變化，這些為機電控制系統的運用創造條件。

1、機械設計與制造工藝

1.1 機械設計

機械設計技術主要包括產品結構設計、工藝設計、材料選用及設計理論和方法等。目前，傳統的機械設計技術和方法，已不能滿足現代生產實踐的需要。例如，汽輪機葉片結構設計、數控機床設計、高效節能電機設計等，一般的機械設計技術已很難實現設計要求。如高度自動化的數控機床，在生產加工中不能實施人工補償和調整，應在設計上采用新結構、新材料，保證機床結構及工藝中的高精度、高剛度、微少熱變形和良好的精度保持性。現在，設計方法已由直覺設計、經驗設計發展到現代設計。設計方法是在設計的各個階段應用先進理論和有效方法，解決設計中遇到的各類問題。現代設計涉及系統工程、仿真技術、優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計(CAD）、動態載荷和模態分析等內容。它是應用現代信息技術，進行科學思維，有效利用設計方法。提高了設計的水平、設計質量和設計效率，促進了機械設計技術的高速發展。

1.2 制造工藝

（1）高效率。這是現代制造技術的一個重要特征。制造工藝的高效可縮短加工周期，提高加工速度。如：冷加工工藝，一般采用三種方法：①提高切削速度。因涂層刀具、TiC硬質合金刀具、陶瓷刀具和金剛石刀具等一批高性能刀具的使用，高速切削的線速度可達10m/s以上。②采用新的加工工藝。對一些性能特殊、不易加工的材料，要采用新的加工工藝，比如在振動和加溫過程中進行切削；應用激光、電火花、化學腐蝕等方法進行加工。③實行集中加工方法。加工中心等設備集各類加工于一體，在計算機控制條件下，完成對工件的各種切削加工，縮短了加工周轉時間和輔助時間。

（2）高精度。精度對計算機科學、國防、航空航天、核工業、制造產業等技術領域的發展做出的貢獻重大。

（3）高柔性。加工的柔性化是機械技術發展的重要方向。加工柔性化是加工品種的多樣性，加工的靈活性和多適應性。各類程控、數控機床和工業機器人等高度自動化設備的出現，使柔性制造系統成為現實。柔性制造系統分為柔性制造單元、柔性制造自動線和柔性制造系統，它們都是以數控設備為基礎的，以自動運儲系統連接，由計算機控制的能加工多品種零部件的自動化生產系統。它的出現有力推動了機械制造工藝的發展。

制造工藝對高精度的要求，使得傳統機械技術與新興技術相結合，形成了現代機械技術的重要發展方向，即精密機械技術，包括精密加工技術和微機械技術。

2、精密加工技術與微機械技術

2.1 精密加工技術

（1）精密切削技術。目前，直接用切削方法獲得高精度仍然是一種常用方法。但是，要用切削方法獲得高精度和高水平的表面粗糙度，必須排除機床、刀具、工件和外界等因素的影響。比如，為了提高機床的加工精度，要求機床具有高的剛度，小的熱變形和良好的抗振性能。這就要求采用更先進的技術，如空氣靜壓軸承、精密陶瓷導軌、微驅動和微進給技術、精密定位技術、精密控制技術及其他先進技術。當然，提高機床主鈾的轉速也是行之有效的辦法。現在超精密加工機床的轉速已從每分鐘幾千轉提高到幾萬轉。

（2）模具成型技術。據相關資料顯示，汽車、飛機、電機、儀表及家電產品的1/3以上零部件是用模具加工出來的，預計近幾年產品粗加工的3/4和精加工的1/4將由模具來完成。模具成型的關鍵是如何提高模具本身的加工精度。它已成為衡量一個國家制造技術水平的重要標志之一。電解加工工藝可以使模具達到微米級精度，并能有效地解決工件的表面質量問題。數控電火花成型機床能可靠地解決電極自動更換相重復定位精度間題，有利于復雜型腔的加工。

（3）超精密研磨技術。用于集成電路基板的硅片，其表面粗糙度要求達到1~2mm，需要進行原子級的研磨拋光。用傳統的磨削、研磨和拋光等方法已很難滿足。為此，采用各種新原理、新方法的超精密研磨就應運而生。比如，包括彈性發射加工和流體動壓型懸浮研磨的非接觸研磨；利用機械加工液，促進化學反應的機械化學研磨。這些新的研磨原理和方法，將為超精密研磨做出貢獻。

（4）微細加工技術。為了滿足電子元器件體積越來越小，運行頻率越來越高，能量消耗越來越小的要求。日本利用超微細離子技術，在半導體上的加工精度達到了幾百個埃的水平。

（5）納米技術。它是一個多學科交叉的學科，是現代物理和先進工程技術結合的產品。納米機械技術發展十分迅速。它能在硅片上刻寫幾個納米寬的線，這表明信息存儲的數據密度能提高幾個數量級。

2.2 微機械技術

目前，微細加工技術已從一維、二維的平面結構發展到三維立體結構，這為微機械制作打下了良好的基礎。

（1）微機械驅動技術。微機械技術能不能進入更廣泛的應用范圍，驅動技術是個關鍵。現在一般運用靜電力學原理的靜電動機和壓電元件制成的微驅動器，其動作響應快、精度較高、易于操作。

（2）微機械傳感技術。微機械除了要求傳感器微型化，還要求它具有更高的分辨率、靈敏度和數據密度。目前，用大規模集成電路技術已能生產如力傳感器、加速度傳感器、觸覺陣列傳感器等微型傳感器。而為了適應微機械的特點和要求，已在研究開發無源傳感器、復合傳感器及驅動、傳感合一的集成部件。

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關鍵詞：機械制造工藝;精密加工;技術

現代機械制造工藝及精密加工技術的發展具有重要作用，不僅能夠提高機械制造業以及加工技術的發展水平，還能夠促進機械制造業以及精密加工技術的革新，提升機械建造業的綜合實力。

1現代機械制造工藝及精密加工技術的特點

隨著傳感技術、計算機技術以及自動控制技術等現代技術的飛速發展，機械制造方面取得了長遠的進步與發展。將現代技術應用于機械制造具有重要作用，可促進現代機械制造業的發展，提高現代機械制造水平。現代機械制造工藝是一門綜合性較強的學科，具有關聯性特點。首先，知識不是單一片面的，而是融合了計算機、自動控制、信息檢測等多門專業知識的綜合性學科，知識內容豐富、全面[1]。其次，在制造技術方面，現代機械制造工藝不僅融匯于制造工藝，還包含了產品開發、產品工藝設計以及產品加工等多方面內容。這些內容具有關聯性，某一環節出現漏洞就會影響整體工藝技術，產生嚴重的不良影響。由此可見，現代機械制造工藝及精密加工技術的顯著特征就是關聯性。因此，注重關聯性特征，合理利用，充分了解其特征，具有重要的意義。系統性。現代機械制造工藝及精密技術是一個整體，具有系統性。產品開發、設計、工程制造等內容是一套完整的工序。作為一個有機的整體，注重制造工藝的系統性至關重要。通過合理控制系統性，能夠提升機械制造業的工作效率，促進現代機械制造業的進步發展[2]。由此可見，系統性是現代機械制造工藝及精密加工技術的顯著特征之一。全球化。全球化是世界大背景下的社會趨勢。在這一背景下，挑戰與機遇共存，現代機械制造工藝以及精密加工技術同樣受到了全球化的影響，全球化成為現代制造業的顯著特征。通過全球化能夠發展技術，占取先機，提高自身競爭力，使我國的制造技術發展更為迅速，達到良性循環。

2現代機械制造工藝及精密加工技術的分類

2.1柔性制造系統

柔性制造系統是實現信息流與物流自動控制的生產系統。一般情況下，它是用主機與數控機床連接而實現的。柔性制造系統具有顯著特征，最主要特點是代表了現代機械制造業的發展方向。它不僅可以實現不同工序的加工，而且生產相似零件的同時能夠生產不同零件，還能夠進行自動化生產，具有重要作用。柔性制造系統技術中的成組技術，是計算機輔助工藝設計的基礎，是現代機械制造的主要方法之一。由此可知，柔性制造系統的發展具有深遠的意義。

2.2分類編碼系統

分類編碼系統是識別零件相似性的一種有效方法，是指通過數字描述零件以達到識別零件目的的方法。通過利用數字識別零件的工藝特征、幾何形狀以及尺寸大小等內容，實現零件特征的數字化具有重要作用[3]。分類編碼系統的特征主要有以下幾點。第一，結構特征。結構特征主要是指零件的尺寸、形狀、結構、毛坯類型以及功能等特征，在零件分類編碼中至關重要。第二，工藝特征。工藝特征主要包括零件加工精度、外表粗糙度、機械加工方法、毛坯材料及形狀以及選用機床類型等內容。第三，計劃與組織特征。計劃與組織特征包括加工的批量、資源、場記協作等情況。通過標志描述分類系統中的相應環節，使工藝設計更加具有科學性以及規范性，從而促進現代機械制造業的標準化發展，奠定現代機械制造業及精密加工技術的基礎，提高組織生產的能力。

2.3特種加工方法

特種加工方法包括納米加工、精密加工、超精密加工三種檔次，又被稱為非傳統加工。特種加工方法主要包含一些化學的、物理的加工方法，如電解、電火花、激光、超聲波等加工方法。這幾種加工方法都是特種加工方法的主要形式，具有重要作用[4]。特種加工方法是一種有效的加工方法，適用于較難加工的材料。例如，陶瓷、金剛石等超級硬的材料，就需要運用特種加工方法才能取得較好的效果。特種加工方法具有一個顯著優勢，加工精確度較高，加工精度可達分子級甚至是原子級加工單位，是精密加工以及超精密加工的重要手段。

3現代機械制造工藝及精密加工技術的原理

3.1精密加工技術

精密加工技術包括超精密加工技術和微細加工技術，主要目標是提高加工水平，達到常規加工方式無法企及的高精度加工方式。精密加工技術主要包括以下三點內容。第一，超精密研磨技術。超精密研磨技術的精確度較高，與一般研磨技術相比具有顯著優勢。首先，超精密研磨技術涵蓋了化學機械研磨以及線修整固研磨等創新型技術，研磨的精確度高，效果較好[3]。其次，設備簡單，并能符合繁雜電路研磨的要求，應用性廣，認可度高。第二，微細加工技術。微細加工技術的發展符合社會潮流。當前，高科技產品以及電子設備的體積越來越小，迷你已經成為電子設備的一大特點。因此，電子設備的零件也越來越精細化，對精細教工技術的要求越來越高。微細加工技術能夠滿足這一要求，提高微細零件的制作水平，方便微細零件的制作，在電子零件微細迷你的基礎上保證零件的功能屬性。第三，超精密切割技術。超精密切割技術應用廣泛，是一種通過切割手段實現精密切削的技術，具有兩個顯著的特征。一是超精定位，由于零件、機床等易受外部因素的影響，實現精確定位十分重要，是精密切割的關鍵，因此超精定位十分重要，是超精切割的關鍵。二是微控制，通過微控制能夠增強切割的準確度，具有重要意義。通過分析以上內容可知，精密加工技術具有重要作用，在現代機械制造方面具有重要的應用價值。

3.2現代機械制造技術

現代機械制造技術涵蓋內容十分廣泛，主要包括以下幾點內容，分別為電阻焊焊接工藝以及氣體保護焊焊接工藝，下面根據其原理分別進行簡要概述[4]。電阻焊焊接工藝是一種利用電阻熱效應焊接物體的一種工藝，通過對焊接物體正負極之間進行通電，使物體表面以及周圍產生熱電阻效應，從而使物體溫度升高融化將金屬進行有效融合，完成焊接。氣體保護焊焊接工藝是使電弧周圍產生氣體保護層，在完成焊接的同時，使有害氣體無法對焊接產生不良影響的一種焊接方式。該技術經濟實惠，被廣泛應用于現代機械制造業中。

4總結

綜上所述，本文主要研究現代機械制造工藝及精密加工技術的特點、現代機械制造工藝及精密加工技術的分類、現代機械制造工藝及精密加工技術的原理三大部分內容，簡要概述現代機械制造業與精細加工的相關知識，并希望通過對相關知識的研究，推進機械建造業的發展，以達到提升企業的綜合實力和市場競爭力的目的。

作者:王桂林 單位:白銀礦冶職業技術學院

參考文獻:

[1]王美，宋廣彬，張學軍.對現代機械制造企業工藝技術工作的研究[J].新技術新工藝，2015，（2）：83-86.

[2]李斌.基于機械制造工藝的合理化機械設計策略研究[J].太原城市職業技術學院學報，2016，（3）.