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摘要：随着社会的进步和生活水平的提高，一些传统制造技术已经满足不了市场对于多品种小批量，更具特色和符合客户个性化要求的产品的需求。在20世纪90年代以后，由于计算机技术、微电子技术、机械与控制设备、通信技术的发展，制造业已经进入到了一个崭新的时代，技术也日臻成熟。柔性制造技术逐渐成为了各个工业化国家制造自动化研发的重点。
关键词：柔性；制造技术；机械制造；自动化
中圖分类号：TU74
1基本概念
1.1柔性
柔性有两个方面的涵义。其一，是系统对于变化的外部环境的适应能力，可以用系统对于新产品要求的满足度来衡量；其二，是系统对于内部变动的适应能力，可以用有干扰（例如，机器出现了故障）的情况下，系统生产率和无干扰的情况下生产率的期望值相比较来衡量。“柔性”是相对“刚性”来说的，传统下的制造“刚性”生产主要实现的是单一品种大批量生产。
柔性包括：①机器柔性。当生产一系列的不同类型产品时，机器随着产品的变化加工不同的零件难易的程度。②工艺柔性。一是当工艺流程不改变时，系统自身适应产品或者原材料变化的能力；二是在制造系统的内部为了适应产品或者原材料的变化改变相应的工艺难易的程度。③产品柔性。其一，产品更新时或者完全转向后，系统可以经济迅速地制造新产品的能力；其二，产品更新之后，继承和兼容老产品的有用特性的能力。④维护柔性。应用多种多样的方式来查询并处理故障以保证生产能够正常运行的能力。⑤生产能力的柔性。当生产量发生改变时，系统也可经济运行的能力。⑥扩展柔性。当生产需要时，能够很容易扩展系统的结构，增加模块，从而构建一个更强大系统的能力。⑦运行柔性。利用不同材料、工艺流程、机器来生产一系列的产品的能力以及运用不同的工序来加工同样产品的能力。
1.2柔性制造技术
柔性制造技术指的是对于各种不同形状的加工对象而实现的程序化的柔性制造的各种技术总和。柔性制造技术是一个技术密集型技术群，凡是那些侧重于柔性的，适用于多品种的、中小批量的加工技术都是柔性制造技术。按规模的大小可以划分为：①柔性制造系统（FMS）。FMS是由若干的物料运贮装置、数控设备以及计算机控制系统等组成的能够依据制造任务与产品品种的变化迅速调整的自动化的制造系统。②柔性制造单元（FMC）。FMC的出现并应用于生产中约比FMS晚6～8年，FMC可看做是最小规模的FMS，是FMS廉价化、小型化发展的产物，由1～2台工业机器人、加工中心、物料运送存贮设备及数控机床组成，实现了单机的柔性化和自动化，能够加工多种产品。迄今为止已经普及应用了。③柔性制造线（FML）。它是处在单一的或者少品种大批量非柔性的自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。FML对于物料搬运系统柔性的要求要低于FMS，但是生产率更高。④柔性制造工厂（FMF）。FMF是连接多条FMS，再配以自动化的立体仓库，利用计算机系统来进行联系，运用从订货、设计、加工、装配、检验、运送到发货的一条完整的FMS。它包括CAD/CAM，并且使计（CIMS）投入到实际中，实现了生产系统的柔性化以及自动化，进而可以完成全厂范围内的生产管理。FMF是最高水平的自动化生产，是最先进的自动化技术。
2柔性制造所采取的关键技术
2.1 CAD
未来CAD技术的发展会引入到专家系统中，使之智能化，可以处理多种多样的复杂问题。在当前的设计技术中，一个最新的突破就是光敏立体成形技术，该技术直接运用CAD数据，通过在计算机控制之下的激光扫描系统，将三维的数字模型划分成了若干层的二维片状的图形，并且按照二维片状的图形来光学扫描池中的光敏树脂液面，液面一旦被扫描到就会变成固化的塑料，依此循环，逐层的扫描成形，并且自动粘合分层成形后的各片状的固化塑料，只需要确定数据，在数小时内就可以精确地制出原型。CAD有助于提升新产品以及新结构的开发速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学在实际的应用就是模糊控制器。最近新问世的高性能的模糊控制器拥有自学功能，可以在控制过程中不断地获取新信息并且自动调整控制量，大大改善系统性能，其中，基于人工神经网络的自学方法更是引起了人们的极大关注。
2.3人工智能、专家系统以及智能传感技术
迄今为止，柔性制造技术中的人工智能多是基于规则的专家系统。专家系统可以利用专家的知识以及推理的规则来推理，解决各种问题。由于专家系统可以结合各种事实以及经经验验证的理论和经过经验获取的知识，因此，专家系统增强了柔性制造工作的柔性。目前，在柔性制造中使用的各种技术，最有前途的就是人工智能。智能制造技术（IMT）可以把人工智能融到生产过程各环节，借助于模拟专家的智能性活动，可以取代或者延伸部分的脑力劳动。制造过程中，系统可以自动地监测运行的状态，受到外界的或者内部的激励时可以自动调节参数，以保持最佳的工作状态。所以IMT被称是21世纪的制造技术。对于未来的智能化柔性的制造技术有着重要意义的正急速发展的就是智能传感器技术。该技术伴随着计算机应用技术以及人工智能产生的，它让传感器有了“决策”功能。
2.4人工神经网络技术
人工神经网络（ANN）模拟了智能生物的神经网络来处理信息。因此，人工神经网络就是一种人工的智能工具。在自动控制的领域，神经网络将会和专家系统以及模糊控制系统相并列，是现代自动化系统中的一个部分。
3柔性制造技术的发展趋势
从第一台柔性制造系统诞生到现在，已过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制造技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造技术己经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停止的。具体有以下几个趋势：
3.1FMC将成为发展并应用的热门技术
这是因为对FMC的投资要比FMS少得多而且他们的经济效益很接近，更加适合财力拘束的中小型企业。国外许多厂家都把FMC看做发展之重。
3.2发展效率更高的FML
对于生产大批量多品种的生产型企业，例如，汽车工厂对于FML的需求受到了FMS制造工厂的重点关注。采用低价格的专用数控机床取代现有的通用加工中心是FML发展的趋势。
3.3多功能
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
3.4小型化，单元化
90年代初，可靠、经济、灵活性好、易管理的小型化、单元化的柔性制造单元开始出现和使用，已经被用户广泛认可。
3.5模块化
柔性制造技术的模块化指的是柔性制造系统和CAD与CAM相结合，利用原有的工艺资料，组合不同的模块，形成不同形式的、拥有信息流和物料流的模块化柔性系统。
3.6从CIMS的高度考虑柔性制造系统的规划设计
将CIM哲理和柔性制造系统结合起来，从工厂角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化。
4结论
柔性制造技术是实现未来工厂这一新颖概念模式，是影响制造企业未来发展前途的战略性举措。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。届时，智能化机械和人之间将互相融合，柔性地协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
参考文献：
[1] 张功.柔性制造系统若干关键技术研究与实现[D].硕士，上海交通大学.2009
[2] 张强等.浅谈柔性制造技术的现状及发展[J].技术与市场（上半月），2008
[3] 张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2004
[4] 汪小岚.企业柔性管理分析[D].硕士，青岛海洋大学.2004
[5] 马浩源等.浅谈自动化机械制造[J].商情，2011
[6] 吴立.关于柔性制造的研究[J].2010年中国人工智能学会只能检测与运动控制技术会议，2010
[7] 李洪全.三坐标测量技术在汽车制造业的应用[D].硕士，天津大学.2004
关键词：柔性；制造技术；机械制造；自动化
中圖分类号：TU74
1基本概念
1.1柔性
柔性有两个方面的涵义。其一，是系统对于变化的外部环境的适应能力，可以用系统对于新产品要求的满足度来衡量；其二，是系统对于内部变动的适应能力，可以用有干扰（例如，机器出现了故障）的情况下，系统生产率和无干扰的情况下生产率的期望值相比较来衡量。“柔性”是相对“刚性”来说的，传统下的制造“刚性”生产主要实现的是单一品种大批量生产。
柔性包括：①机器柔性。当生产一系列的不同类型产品时，机器随着产品的变化加工不同的零件难易的程度。②工艺柔性。一是当工艺流程不改变时，系统自身适应产品或者原材料变化的能力；二是在制造系统的内部为了适应产品或者原材料的变化改变相应的工艺难易的程度。③产品柔性。其一，产品更新时或者完全转向后，系统可以经济迅速地制造新产品的能力；其二，产品更新之后，继承和兼容老产品的有用特性的能力。④维护柔性。应用多种多样的方式来查询并处理故障以保证生产能够正常运行的能力。⑤生产能力的柔性。当生产量发生改变时，系统也可经济运行的能力。⑥扩展柔性。当生产需要时，能够很容易扩展系统的结构，增加模块，从而构建一个更强大系统的能力。⑦运行柔性。利用不同材料、工艺流程、机器来生产一系列的产品的能力以及运用不同的工序来加工同样产品的能力。
1.2柔性制造技术
柔性制造技术指的是对于各种不同形状的加工对象而实现的程序化的柔性制造的各种技术总和。柔性制造技术是一个技术密集型技术群，凡是那些侧重于柔性的，适用于多品种的、中小批量的加工技术都是柔性制造技术。按规模的大小可以划分为：①柔性制造系统（FMS）。FMS是由若干的物料运贮装置、数控设备以及计算机控制系统等组成的能够依据制造任务与产品品种的变化迅速调整的自动化的制造系统。②柔性制造单元（FMC）。FMC的出现并应用于生产中约比FMS晚6～8年，FMC可看做是最小规模的FMS，是FMS廉价化、小型化发展的产物，由1～2台工业机器人、加工中心、物料运送存贮设备及数控机床组成，实现了单机的柔性化和自动化，能够加工多种产品。迄今为止已经普及应用了。③柔性制造线（FML）。它是处在单一的或者少品种大批量非柔性的自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。FML对于物料搬运系统柔性的要求要低于FMS，但是生产率更高。④柔性制造工厂（FMF）。FMF是连接多条FMS，再配以自动化的立体仓库，利用计算机系统来进行联系，运用从订货、设计、加工、装配、检验、运送到发货的一条完整的FMS。它包括CAD/CAM，并且使计（CIMS）投入到实际中，实现了生产系统的柔性化以及自动化，进而可以完成全厂范围内的生产管理。FMF是最高水平的自动化生产，是最先进的自动化技术。
2柔性制造所采取的关键技术
2.1 CAD
未来CAD技术的发展会引入到专家系统中，使之智能化，可以处理多种多样的复杂问题。在当前的设计技术中，一个最新的突破就是光敏立体成形技术，该技术直接运用CAD数据，通过在计算机控制之下的激光扫描系统，将三维的数字模型划分成了若干层的二维片状的图形，并且按照二维片状的图形来光学扫描池中的光敏树脂液面，液面一旦被扫描到就会变成固化的塑料，依此循环，逐层的扫描成形，并且自动粘合分层成形后的各片状的固化塑料，只需要确定数据，在数小时内就可以精确地制出原型。CAD有助于提升新产品以及新结构的开发速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学在实际的应用就是模糊控制器。最近新问世的高性能的模糊控制器拥有自学功能，可以在控制过程中不断地获取新信息并且自动调整控制量，大大改善系统性能，其中，基于人工神经网络的自学方法更是引起了人们的极大关注。
2.3人工智能、专家系统以及智能传感技术
迄今为止，柔性制造技术中的人工智能多是基于规则的专家系统。专家系统可以利用专家的知识以及推理的规则来推理，解决各种问题。由于专家系统可以结合各种事实以及经经验验证的理论和经过经验获取的知识，因此，专家系统增强了柔性制造工作的柔性。目前，在柔性制造中使用的各种技术，最有前途的就是人工智能。智能制造技术（IMT）可以把人工智能融到生产过程各环节，借助于模拟专家的智能性活动，可以取代或者延伸部分的脑力劳动。制造过程中，系统可以自动地监测运行的状态，受到外界的或者内部的激励时可以自动调节参数，以保持最佳的工作状态。所以IMT被称是21世纪的制造技术。对于未来的智能化柔性的制造技术有着重要意义的正急速发展的就是智能传感器技术。该技术伴随着计算机应用技术以及人工智能产生的，它让传感器有了“决策”功能。
2.4人工神经网络技术
人工神经网络（ANN）模拟了智能生物的神经网络来处理信息。因此，人工神经网络就是一种人工的智能工具。在自动控制的领域，神经网络将会和专家系统以及模糊控制系统相并列，是现代自动化系统中的一个部分。
3柔性制造技术的发展趋势
从第一台柔性制造系统诞生到现在，已过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制造技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造技术己经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停止的。具体有以下几个趋势：
3.1FMC将成为发展并应用的热门技术
这是因为对FMC的投资要比FMS少得多而且他们的经济效益很接近，更加适合财力拘束的中小型企业。国外许多厂家都把FMC看做发展之重。
3.2发展效率更高的FML
对于生产大批量多品种的生产型企业，例如，汽车工厂对于FML的需求受到了FMS制造工厂的重点关注。采用低价格的专用数控机床取代现有的通用加工中心是FML发展的趋势。
3.3多功能
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
3.4小型化，单元化
90年代初，可靠、经济、灵活性好、易管理的小型化、单元化的柔性制造单元开始出现和使用，已经被用户广泛认可。
3.5模块化
柔性制造技术的模块化指的是柔性制造系统和CAD与CAM相结合，利用原有的工艺资料，组合不同的模块，形成不同形式的、拥有信息流和物料流的模块化柔性系统。
3.6从CIMS的高度考虑柔性制造系统的规划设计
将CIM哲理和柔性制造系统结合起来，从工厂角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化。
4结论
柔性制造技术是实现未来工厂这一新颖概念模式，是影响制造企业未来发展前途的战略性举措。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。届时，智能化机械和人之间将互相融合，柔性地协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
参考文献：
[1] 张功.柔性制造系统若干关键技术研究与实现[D].硕士，上海交通大学.2009
[2] 张强等.浅谈柔性制造技术的现状及发展[J].技术与市场（上半月），2008
[3] 张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2004
[4] 汪小岚.企业柔性管理分析[D].硕士，青岛海洋大学.2004
[5] 马浩源等.浅谈自动化机械制造[J].商情，2011
[6] 吴立.关于柔性制造的研究[J].2010年中国人工智能学会只能检测与运动控制技术会议，2010
[7] 李洪全.三坐标测量技术在汽车制造业的应用[D].硕士，天津大学.2004