目前,全球以計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)為主導(dǎo)方向的制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的時(shí)代,作為制造大國(guó),中國(guó)提升制造業(yè)技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵是新技術(shù)、新工藝的推廣和應(yīng)用。特別是,先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、信息、材料的現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的最新成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理及售后服務(wù)的制造全過(guò)程。
在此,本刊選取了5項(xiàng)先進(jìn)制造領(lǐng)域涉及面廣、應(yīng)用研究十分活躍的關(guān)鍵技術(shù)——柔性制造、虛擬制造、敏捷制造、工業(yè)機(jī)器人和綠色制造,分析介紹其最新的研究成果與應(yīng)用實(shí)例。
柔性制造
有關(guān)柔性制造的定義一直未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。不過(guò)無(wú)論如何,其主要特征是依靠有高度柔性的以計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備,來(lái)實(shí)現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)。其總趨勢(shì)是:生產(chǎn)線越來(lái)越短,越來(lái)越簡(jiǎn)潔,設(shè)備投資越來(lái)越少;中間庫(kù)存越來(lái)越少,場(chǎng)地利用率越來(lái)越高;生產(chǎn)周期越來(lái)越短,交貨速度越來(lái)越快;各類損耗越來(lái)越少,效率越來(lái)越高。
實(shí)現(xiàn)柔性制造可以大大降低生產(chǎn)成本,強(qiáng)化企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。為了在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展,企業(yè)就必須研究一些低成本并且能夠快速反應(yīng)的制造方法,柔性制造就是這些方法的總稱。因此,與其說(shuō)柔性制造是一種生產(chǎn)方式,不如說(shuō)柔性制造是一種制造理念。
20世紀(jì)60年代末至70年代初,美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后開(kāi)展了柔性制造技術(shù)以及裝備的研制工作。1976年,日本法納科公司展出的柔性制造單元為發(fā)展柔性制造提供了設(shè)備基礎(chǔ)。1980年代,隨著柔性制造技術(shù)的成熟,柔性制造得到了迅速發(fā)展,并主要應(yīng)用于飛機(jī)、汽車制造等。
以汽車制造業(yè)為例,依靠計(jì)算機(jī)、加工中心和數(shù)控機(jī)床組成的柔性自動(dòng)加工系統(tǒng),使從前的單一品種大批量的生產(chǎn)方式,轉(zhuǎn)向中小批量、多品種、適應(yīng)市場(chǎng)要求的精益生產(chǎn)方式,使汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平有了較大提高。
國(guó)外汽車工業(yè)中,主要汽車廠商如通用、福特、寶馬、奔馳等公司都采用了柔性制造系統(tǒng)。例如,日本汽車業(yè)在1970年代開(kāi)始大力發(fā)展柔性制造,到1987年已經(jīng)形成較大規(guī)模,擁有數(shù)控機(jī)床2萬(wàn)余臺(tái),柔性制造生產(chǎn)線21條。柔性制造為日本汽車工業(yè)生產(chǎn)率追上并超過(guò)美國(guó)創(chuàng)造了條件。
中國(guó)國(guó)內(nèi)汽車制造業(yè)也較早在一些工藝流程和產(chǎn)品制造中嘗試了柔性制造。如第一汽車集團(tuán)在焊裝車間等使用多種機(jī)器人,在生產(chǎn)工序上機(jī)械手以及其他自動(dòng)化設(shè)備不斷增多,一定程度上可實(shí)現(xiàn)多品種的混線生產(chǎn);上海通用汽車公司的柔性化生產(chǎn)線涵蓋了各大總成及整車等制造環(huán)節(jié),提高了產(chǎn)品換代速度。
隨著各類先進(jìn)加工技術(shù)的相繼問(wèn)世,柔性制造技術(shù)本身也在不斷完善和提高。如瑞士的一家公司采用由激光加工中心及CNC自動(dòng)車床和自動(dòng)磨床組成的柔性制造單元,該單元由于改用激光加工中心來(lái)代替原來(lái)的銑床,生產(chǎn)率提高了很多倍,而且產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好。各種相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步,促使柔性制造規(guī)模不斷擴(kuò)大,將給制造業(yè)帶來(lái)深刻的影響。
但需要指出的是,近30年的實(shí)踐證明,盡管柔性制造生產(chǎn)模式大大推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展,但由于受到各方因素的制約,它的實(shí)際效果距人們的期望值還相差甚遠(yuǎn)。