先进的自动化生产制造系统1.6.3的优化

机械加工自动化主要是通过机械、电气和液压方式实现的,例如用凸轮机构或挡块等控制的专用机床、靠模仿形机床、各种组合专用机床以及在各种机械式、电气式、液压式自动化专用机床的基础上连成的自动流水生产线等。这类机械加工自动化一般称为“刚性自动化”,主要是解决品种少、批量大、简单零件的生产加工。随着电子计算机技术的发展,机械加工自动化已由刚性自动化开始向柔性自动化方向发展。柔性指具有广泛的适应性,即只需对程序修改就可达到加工各种不同零件的目的,而不必变动机械结构等硬件,其最典型的是数控机床的出现。它是通过编制程序,用数宇信息来自动控制机床的各个动作,迸行自动切削加工。它是适应目前市场竞争加剧,产品更新换代快,解决多品种、形状复杂、精度高、中小批量零件的加工。

目前,机械制造业自动化不断向更高水平发展,经历NC（硬件数控）→CNC（计算机数控）→DNC（计算机直接数宇控制）→FMC（柔性制造单元）→FMS（柔性制造系统）→AF（自动化工厂）→CIMS（计算机集成制造系统）的发展趋势,朝着市场需求、设计、制造、管理、服务全自动化方向发展。

（1）计算机数控（CNC） 计算机数控（Computer Numerical Control,CNC）即用计算机通过数宇信息来自动控制机床。具体来说,它是通过数宇（代码）指令来自动完成机床各个坐标的协调运动,正确地控制机床运动部件的位移量,靠控制加工的顺序来自动控制机床各个部件的动作。它兼有专用机床的高效率、精密机床的高精度和万能机床的高柔性等特点。

（2）计算机直接数宇控制（DNC） 计算机直接数宇控制（Direct Numerical Control,DNC）也称为计算机群控系统,是用一台通用计算机直接控制多台数控机床迸行多品种、多工序的自动加工。它解决了CNC系统存储量不够的问题,同时也使从计算机辅助设计、计算机辅助工艺编制、自动程序编制到数控机床之间信息的直接传递成为可能,减少了生产准备时间。

（3）柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统（Flexible Manufacturing Systems,FMS）是由多台数控机床（CNC）和加工中心（MC）组成,并有自动上下料装置、仓库和输送系统,在计算机及其软件的集中控制下,实现自动化加工的系统。柔性制造系统（FMS）是集数控技术、计算机技术、工业机器人技术以及现代生产管理技术于一体的先迸的现代制造技术。FMS一般由自动加工系统、物料流系统和信息流系统三部分组成,如图1-14所示,它可实现几十种甚至上百种零件的自动混流加工。

图1-14 柔性制造系统的组成

1）自动加工系统包括数控机床（数控、计算机数控、计算机直接数控、加工中心,即NC、CNC、DNC、MC）、刀具和一些辅助设备如清洗机、测量机等。

2）物料流系统包括输送工件、刀具、切屑及切削液等加工过程中所需的搬运装置及装卸工作站,即包括传送带、轨道小车、工业机器人、工件交换站、托盘及夹具、托盘站等。(www.xing528.com)

3）信息流系统的作用是对整个FMS的控制和监督。它实际上是由中央控制器与各级控制装置所组成的分级控制网络。中央控制器根据作业计划,通过各级控制器,控制加工设备和物料流系统自动迸行加工,同时还要对在线测量和状态监控反馈回来的信息和数据迸行处理,出了问题能自动修改作业计划,具有自动调度功能。

（4）自动化工厂（AF） 所谓自动化工厂（Automated Factory,AF）,实际上是制造车间的自动化。它由一台通用计算机控制车间内的几条柔性制造系统（FMS）,自动加工各种零件,车间内只有几个工人负责工件的装卸。

（5）计算机集成制造系统（CIMS） 计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufac-turing System,CIMS）是通过计算机及其软件,将制造工厂生产、经营的全部活动,包括市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品研发、产品设计、生产制造、质量检验、营销服务等方面,把与整个生产过程有关的能源流、物料流及信息流相联,实现计算机系统化的管理。图1-15所示为CIMS的组成示意图。

图1-1 5CIMS的组成示意图

从机械制造自动化发展的CNC—FMS—CIMS这一“三部曲”来看,计算机技术贯穿其中,巨无论是FMS或CIMS,都需要更多的CNC机床。因此,不断提高机床的数控化率和数控机床的质量显得愈发重要。目前,数控机床越来越普及,企业对数控技术人才需求量急增,对既能编程又会操作的人才要求也会更高。

CMIS实现从用户订货合同开始直到产品出厂的全过程自动化,也能实现企业各部分和各种作业的自动化,即实现全局自动化,是机械制造自动化的最高理想形式。CIMS具有集成化、网络化、柔性化、智能化等特点,它可大大提高设备利用率,提高产品质量,改善劳动条件,大幅度提高企业管理水平,全面提高竞争力。