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摘要：　對現代制造技術中的數控技術、工業機器人和計算機輔助設計與制造及發展模式做了簡要介紹。

關鍵詞：　現代制造技術　自動化　發展模式

　　眾所周知，制造技術是工程技術中最復雜、最重要的技術，它在與自動化技術相結合的過程中，得到了不斷的發展。由于計算機的大量應用，作為工業自動化重點的機械制造業，正向計算機集成綜合自動化過渡。它已成為當前制造業和未來工廠發展的模式。目前，世界各國都把提高制造業的自動化程度作為發展制造技術的主要方向，在微電子技術飛速發展的今天，數控技術、計算機輔助設計與制造、工業機器人、柔性制造系統、計算機集成制造系統等已成為提高勞動生產率的強大手段，成為制造業現代化的標志。

1　數控技術

　　1952年，出現了由電子線路控制的數控機床，這種機床是將加工程序、加工要求和操作信息用數字及文字代碼存儲起來，通過計算后發出指令，控制伺服機構驅動機床的工作臺或刀具進行加工。

　　1959年又制造了能按數字指令自動更換刀具并完成多種加工工序的數控機床，即加工中心（MC）。相對數控機床來說，加工中心的自動化程度、加工精度、生產效率和通用性都又提高了一步。70年代初，計算機逐步代替了數控機床中的邏輯控制電子線路，實現了計算機數控（CNC）。不久，又出現了由計算機直接控制多臺機床的系統，即所謂的群控或直接數控（DNC）系統。70年代是數控技術大發展并達到普及的時期。我國1958年開始自制數控系統，研究數控技術，到80年代引進了國外先進的計算機數字控制裝置，使數控技術進入了實用階段。

2　工業機器人

　　60年代工業機器人問世，并在與電子計算機、微電子技術相互滲透中，獲得了飛速的發展。工業機器人實現了機械、微電子、信息技術的有機結合，是典型的機電一體化產品。

　　工業機器人是機器人的一種，它由手臂、腕、末端執行器、機身和控制裝置所組成，具有類似人的上肢運動和操作的功能。較高級的工業機器人裝有感覺裝置、電腦或者行走裝置，具有感覺、識別、判斷、決策和行走的功能。因此，又稱為智能機器人。應用工業機器人有許多益處：①提高文明生產水平。機器人把人從單調、繁重、惡劣環境下的勞動中解放出來；②節省人力。一臺機器人可以代替十幾名，甚至幾十名工人的工作，而且不用休息；③提高產品質量，降低成本。不論是簡單的還是復雜的工作，哪怕重復千萬次，機器人的工作仍然一樣精細，不會疲勞、厭煩、偷懶、違規違制，并且很少出差錯；④提高生產率；⑤易于改變產品品種。機器人是一種通用性好、靈活性強的自動化機器；⑥完成人難以完成的任務。機器人能在深海、嚴重災害和污染的環境下工作，并能從事超精密加工（加工精度要求為零點幾微米）和超潔凈加工等。使用工業機器人有如此多的好處，自然引起世界各國對它的重視。現在工業機器人在發達工業國家已得到廣泛的應用。例如，在汽車工業中，從運送原料到加工、焊接、噴漆、裝配檢驗，絕大部分工作都是由工業機器人來完成。其他部門也廣泛采用了工業機器人。工業機器人已成為自動化技術向智能化發展的骨干技術設備。

3　計算機輔助設計與制造

　　計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）是工業自動化向智能化發展中的另一關鍵性技術。

　　CAD/CAM是計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM）相結合而組成的計算機應用系統。所謂計算機輔助設計，就是由計算機來完成產品設計中的計算、分析、模擬、制圖、編制文件等工作。它是用計算機幫助設計人員進行設計的一種專門技術。

　　計算機輔助設計系統主要由計算機、輸入裝置、顯示裝置、快速繪圖機、數據庫以及程序軟件等組成。采用計算機輔助設計與制造除能提高產品質量、性能、價值之外，更主要的是，采用計算機輔助設計與制造技術開發新產品，成本和開發時間均可減少三分之一左右。對于現代產品的生產機制（多品種、中小批量生產）來說，計算機輔助設計與制造技術無論從生產體系結構、設計和制造信息處理模式等方面，都使傳統生產方式發生了革命性改變。

　　從工業機器人和計算機輔助設計與制造技術可以看出，微電子技術使工業自動化向智能化方向邁出了一大步，促使了制造業新的發展模式的不斷涌現。

　　盡管采用數控機床、工業機器人進行生產已具有柔性化生產的特點，但它們仍是“孤立的”自動化技術設備。為達到向自動化要質量、要效益的目的，人們把自動化加工設備、控制系統、計算機、軟件產品及管理系統各“孤島”組合起來，形成了完善的自動化生產系統或生產銷售系統（即生產模式）。當前制造業的一些新發展模式主要有柔性制造系統、計算機集成制造系統、準時生產制、并行工程等。這是自動化技術發展具有集成化特點的一種具體體現。

3.1　柔性制造系統

　　柔性制造系統（FMS）就是把若干臺數控加工系統、物料搬運系統及上下工件系統（回轉式托盤和工業機器人）、立體倉庫、優化調度管理（信息控制）系統集成起來，形成較完整的生產系統。柔性制造系統是以計算機為中心的自動完成加工、裝卸、運輸、管理的系統，它具有監視、修復、自動轉換加工產品品種的功能。柔性制造系統是制造業向現代自動化發展（計算機集成制造系統、智能制造系統、無人工廠）的基礎設備。

　　 柔性制造系統具有一定的柔性和靈活性，適合于多品種中小批量的生產。它可以縮短產品的制造周期，提高機床利用率（可達80%），減少在制品數量；可以把勞動力、機床數量、占地面積、生產成本減少到二分之一左右。

3.2　計算機集成制造系統

　　隨著世界市場向動態、多變型發展，競爭越來越激烈。制造業為在競爭中求生存、求發展，需要進一步縮短產品研制周期和交貨時間，提高產品質量，降低成本。為此，人們再一次接受了20年前由美國約瑟夫。哈林頓博士提出的計算機集成制造（CIM）概念，把它作為贏得競爭勝利的生產模式，組成了把市場、工程設計、制造、管理、銷售等活動都包括在內的計算機集成制造系統（CIMS）。

    它主要由（設計）、制造、管理等功能組成。管理主要是制訂生產計劃和物料需求計劃，進行生產能力平衡、財務和倉庫管理以及經營管理（包括市場預測，制訂長期發展戰略計劃等）。計算機集成制造系統的各功能部分又包含許多子系統，它們都是自動化的孤島。為使整個系統成為高效益、高柔性的智能化生產系統，這些子系統不能拼盤式地組合起來，而是用支持技術（數據庫、網絡、系統技術、人工智能等）實現信息集成，實現功能集成。信息集成是通過數據庫、網絡，把各自動化孤島接連起來，成為有機的統一的完整系統。功能集成是用系統技術、人工智能指導局部優化，使整個系統（企業、工廠）運行于最優工況。因此，集成是計算機集成制造系統的核心技術。

3.3　準時生產制

　　準時生產（JIT,也有人譯為恰逢其時生產，適時生產）和成組技術（GT）是適用于計算機集成制造系統的新技術。

　　準時生產是指在隨機得到定單的情況下，把產品所需的成千上萬個零件都排定順序，所有的加工件、外協件、外購件都按規定時刻出現在規定的加工或裝配工位上，按規定的時間生產出產品，并立即交貨。采用準時生產方式，生產車間（工廠）無中間倉庫（只有中間存儲器，用以存放很少、很小的儲備件），也沒有成品倉庫和堆積站，從而使生產周期短、成本低、資金周轉快，獲得多品種、高速度、高效率的生產。現在，成組技術僅在大量生產（如汽車、家電工業）中有所突破。在一般生產部門還沒有得到推廣。因為推行成組技術需要大量資料，而資料的實用性、使用的方便性以及保管等都需要很好解決，才能使這種技術在現代制造業生產中得到廣泛的應用。

3.4　并行工程（CE）

　　目前，在世界上十分活躍的、企業界十分稱道的并行工程也是一種制造新技術。并行工程是適用于計算機集成制造系統的另一種新技術。這是集成地、并行地設計產品及其相關過程（如制造過程）的一種系統方法。過去，采用順序工程方法設計，先進行需求分析，然后進行產品設計，再進行生產過程設計，最后得到原型產品。這種設計方法，信息是單向地依次傳遞。采用并行工程方法，則將各個工程設計過程與其后續過程并行進行設計，而且上下過程之間信息是雙向交流的，根據上、下過程的信息作出決策。這就是說，用并行工程方法，從一開始就要考慮產品整個生命周期中所有的因素，如用戶要求、概念形成、進度計劃、成本質量、報廢處理，等等。采用并行工程可以提高產品質量（減少廢品和返修品），降低成本（減少投標費用，降低設計、生產成本，減少庫存量），縮短研制周期，使產品性能更好。當然，不論并行工程多么優越，應用和推廣都必須進行充分的研究和實驗，否則將事倍功半。

　　近年來，國外又提出了精節生產的概念，這是一種靈活的生產系統，能以最小的投入，取得最大的產出，并且在花色品種和質量上使用戶滿意，在競爭中具有明顯優勢。它與并行工程等進一步結合將使生產技術向更高、更有效的方向發展。

作者信息：

    袁長軍   大慶市經貿委  

    摘自《工程機械師》