机械制造论文：机械制造方式进展与运用

本文作者：孟惠、易斌 单位：河海大学常州校区

通过对制造软件的各个系统、相关的知识工程、机器人视觉、制造工人的相关技能以及人类专家的先进知识进行一定的集成和建模，使得智能机器可以在没有任何人为因素干预的条件下进行小批量生产，这就是制造业智能化技术的主要目的。机械制造的智能化技术能够使得产品在生产效率、产量、制造精度方面得到大量提高，使得生产的过程更加具有现代化，有效降低生产的成本，提高企业的经济效益。

机械制造智能化技术的具体应用实例分析

下面以机械制造智能化技术的具体应用实例———敏捷化智能制造执行系统为例，对智能化技术在机械制造系统中的应用作一详细论述。

制造执行系统英文简称MES，是面向车间生产层次管理的一个实时信息系统，是实现车间敏捷化的一项重要手段。概括起来讲，本系统具有如下特征：（1）虚拟性。制造设备从原则上来说，可以来源于不同的企业、不同的车间，它们在物理位置上可以是分布的，但是从逻辑上来说，可以组成一个共同的逻辑制造单元。（2）动态性。根据不同物理位置的资源，根据动态的外部环境，配置逻辑制造单元。（3）自治性。在生产管理方面，系统要具有很高的自主权，要具有异常突发事件的处理能力，实现自我调整。

系统的活动流程图如图1所示。由图1可以看出，MES系统使用来自ERP系统计划的工作派遣单和来自车间层的资源状态信息制定短期的制造计划，并分发工作单或加工指令给制造单元或设备进行加工。MES系统则根据这些信息对在制品（WorkinProgress，WIP）进行跟踪、控制加工过程，并根据车间发生的事件做出实时的响应。同时，ERP系统可以查询订单状态、WIP状态和其他性能数据以便做出符合实际的预测和决策。随着制造业智能化技术的不断发展，以及企业需求的不断提升，MES各个层次间的界限更加模糊，以使系统更加平稳高效运行。通过对MES系统的分析，我们发现，整个制造系统很好地利用了智能化信息技术，增加了系统的继承性、动态调节性以及实时响应性等等，很好地体现了系统的职能。

机械制造智能化技术的发展方向

机械制造智能化技术的发展趋势就是生产出质量高、效率高、柔性高、成本低、劳动力消耗低、规格全、品种多的产品。在未来，智能化的操作系统将呈现如下趋向：

近几年以来，自动化技术得到了不断的发展和应用，其生产的效率得到了很大提高，产品的质量不断得到保证。此外，越来越多的先进机械设备能够替代人类去进行危险的工作。在早期，机械制造业系统在很多情况下所针对的是那些比较简单的环境，其存在的主要目的是对调度任务进行有效实施，在规定期限内全面完成任务。而机械制造的自动化、智能化主要是指通过先进的计算机模型对人类智能行为进行模拟，实现人工智能和实时系统的有机结合。以确保其能够具有更现实、更实时的发展领域，更好的朝着智能行为、应用行为的方向进行发展。

所谓柔性主要是指制造系统应该具有一定的能力来应对生产条件所出现的各种变化，它与人员、系统方案、设备密切相关。其中系统方案中的柔性则主要是指对不同零件进行加工的自由程度。人员具有柔性是指企业的操作人员应能够确保加工任务的完成，并且在完成的时间和数量方面具备一定的变换能力。设备具有柔性主要是指在短时期内机床能够对新零件的各种加工能力进行有效适应。机械制造的智能化技术应朝着柔性化的趋势进行发展，在发展的过程中进行模块化的设计，增加功能的覆盖范围，增强其可裁剪性，从而对不同用户的需求进行满足。根据生产流程中出现的不同要求，对信息流和物料流进行有效的动态化调整，使得群控系统效能得到最大化的发挥。

机械制造业的智能化技术应该朝着工艺多轴化、复合化的方向发展，这样做的主要目的是使复合加工的能力不断加强，确保生产工序、生产环节、生产时间得到有效减少。比如，数控机床要想实现智能化的加工，就将工件在1台机床上进行1次装夹，然后通过进行自动换刀、转台、旋转主轴头等方式对多种工序进行完成，实现复合型的加工。

结语

在未来，随着技术的进步，更多的新技术也必将应用到机械制造系统当中，比如上述案例中的MES系统，目前已经有众多学者开始研究Agent在此系统中的应用，并且系统在自治性、柔性等多方面的性能都得到了极大提升，这也是未来的一种发展趋势。相信在不久的将来，制造业系统将达到一种“生物”智能化的程度，也将更好地服务于人类。