大連機床集團(dmtg)在2008年北京機床展覽會上展出的fmc8008柔性加工單元
柔性在工業(yè)生產(chǎn)制造中主要表現(xiàn)在兩個方面:一是生產(chǎn)制造系統(tǒng)適應外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量;二是生產(chǎn)制造系統(tǒng)適應內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾的情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量。
“柔性”是相對“剛性”而言的,傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的生產(chǎn),設備昂貴,只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。
柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術的總和,是技術密集型的技術群。它以工藝設計為先導,以數(shù)控技術為核心,是自動化地完成企業(yè)多品種、多批量的加工、制造、裝配、檢測等過程的*生產(chǎn)技術。它集自動化技術、信息技術和制作加工技術于一體,把以往工廠企業(yè)中相互孤立的工程設計、制造經(jīng)營管理等過程,在計算機及其軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下,構成一個覆蓋整個企業(yè)的有機系統(tǒng)。柔性制造設備可在無需大量追加投資的條件下提供連續(xù)采用新技術、新工藝的能力,也不需要專門的設施,就可生產(chǎn)出特殊的訂單產(chǎn)品。
研發(fā)和應用
我國的柔性制造技術發(fā)展的相對較晚,實際應用就更晚,到目前為止只有柔性制造線(fml)在汽車零件的批量加工中得到了較好的應用。
20世紀80年代末90年代初我國的部分機床廠家開始研究制造柔性制造系統(tǒng)fms,由多臺數(shù)控機床(加工中心)組成的多拖板、多主軸箱以及帶有刀具站的柔性制造系統(tǒng),可自動完成拖板的任意交換、主軸箱的交換以及通過刀具站自動調(diào)用刀具。
柔性制造單元在我國是zui近幾年才開始研制的,其結構是用一臺數(shù)控機床(加工中心)配多個拖板并自動完成拖板的任意交換。拖板的交換有多種形式,應用比較多的拖板交換形式有拖板固定式和拖板移動式,拖板固定式的拖板機構又分為兩個坐標運動和三個坐標運動,兩個坐標運動的交換機構只能完成線性布置的拖板交換,三個坐標運動的交換機構能完成空間布置的拖板庫交換,柔性制造系統(tǒng)fms的物料搬運系統(tǒng)多數(shù)應用這種拖板交換裝置。拖板移動式是拖板移動到上下料位置由相對固定的交換機構完成拖板的自動交換,只需在固定位置裝卸工件,這種結構除了具有柔性程度高還具有結構緊湊、成本低、使用性強等特點,因此該結構廣泛地應用于柔性制造單元。
大連機床集團(dmtg)研制的fmc系列柔性加工單元結構為拖板移動式,多個拖板通過變頻電機或伺服電機驅動做環(huán)行運動,通過系統(tǒng)控制完成拖板的選擇,再根據(jù)拖板的上下料關系分別進行拖板的上料和卸料。大連機床集團(dmtg)在ccmt 2008上展出的fmc8008柔性加工單元可廣泛應用于多品種中小批量的生產(chǎn),特別適合新產(chǎn)品試制,可以通過該柔性加工單元完成多種新產(chǎn)品零件的試制加工,在不需要很大投入的狀態(tài)下得到高精度的零件。在完成中小批量零件加工的情況下可以一次裝夾多個零件實現(xiàn)一人多機管理和一定程度的無人化生產(chǎn)。在現(xiàn)實的加工業(yè)除汽車、電子等行業(yè)為大批量加工外其他加工業(yè)多為中小批量,如機床、工程機械、軍工航天、船舶、塑料機械、農(nóng)業(yè)機械以及其制造業(yè),這些行業(yè)都非常實用于fmc的應用。
柔性制造線(fml)在我國的生產(chǎn)制造是在2000年后才開始的,其應用是在剛性生產(chǎn)線及自動線的基礎上發(fā)展的,是有多臺數(shù)控機床(加工中心)配置自動物流線或珩架機械手組成的。組成fml的數(shù)控機床大多數(shù)為單元式結構,工作臺為根據(jù)工序要求而配置。大連機床集團(dmtg)已經(jīng)成功地為汽車行業(yè)生產(chǎn)制造了多條柔性制造線。在實際生產(chǎn)過程中,還經(jīng)常出現(xiàn)柔性制造線中混入少量剛性機床組成剛柔結合的混合生產(chǎn)自動線,其中剛性機床主要是解決部分工序的工藝及節(jié)拍要求,這種柔性制造線往往能發(fā)揮出更好的效果。柔性制造線的控制分為單機控制和中央控制,單機控制是每臺機床都有一套獨立的控制系統(tǒng),單機之間只有簡單的互鎖關系。中央控制系統(tǒng)是通過中央計算機來控制每臺單機的,單機之間的互鎖關系非常緊密,每臺單機及物流線等全部信息都能通過中央控制系統(tǒng)來監(jiān)控。
柔性制造工廠(fmf)技術目前在我國還沒有得到應用,只有少數(shù)發(fā)達國家部分應用。
我國目前的制造業(yè)對柔性制造的需求趨于逐漸增長的態(tài)勢,主要原于快速發(fā)展的制造業(yè)、新產(chǎn)品、新工藝的需要以及大量外資加工業(yè)進入的需要,此外,中國勞動力價值的不斷提升也驅使企業(yè)經(jīng)營者購買可大量節(jié)省勞動力的柔性制造產(chǎn)品,其中以柔性制造單元和柔性制造線的需求居多。
作為現(xiàn)代生產(chǎn)方式的主流方向和共同基礎,柔性制造技術支撐企業(yè)滿足消費者個性化、多樣化需求,同時有效地降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟效益,全面提升制造能力。為縮小國內(nèi)企業(yè)與*制造水平差距,我們企業(yè)應積極引進和加速培養(yǎng)各類“柔性”人才、以優(yōu)化企業(yè)的知識和人才結構;依靠“系列化、標準化、通用化“實現(xiàn)批量生產(chǎn)條件下的產(chǎn)品差異化,以解決少量個性化需求與規(guī)模經(jīng)濟之間的矛盾;采取多渠道、多方式進行物流配送,以解決快速準確的物流配送與降低配送成本的矛盾;建立起強大有效的互動式信息溝通網(wǎng)絡,以迅速地了解消費者的真實需求;重構制造流程,提高產(chǎn)品制造速度和質(zhì)量,同時降低由此而提高的生產(chǎn)成本;轉變企業(yè)管理方式,實施柔性管理,保證柔性制造系統(tǒng)運行。