制造自动化技术的发展趋势

时间:2015-09-18 16:56 来源:自动控制网

近年来，制造自动化技术的研究发展迅速，其发展趋势可用“六化”简要描述。即制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
     1.制造全球化
     制造全球化的概念出于美、日、欧等工业发达国家的智能系统计划，并随着Internet技术的发展而逐渐发展起来的，制造全球化的研究和应用发展的非常迅速。制造全球化主要指市场的国际化、产品销售的全球网络化、产品设计和开发的国际合作化、产品制造的跨国化、制造企业在世界范围内的重组与集成等，如动态联盟公司，制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。全球制造的体系结构正在形成，并有逐渐发展和壮大趋势。
     2.制造敏捷化
     敏捷制造是一种面向21世纪的制造战略和现代制造模式，敏捷制造是对广义制造系统而言。制造环境和制造过程的敏捷性问题是敏捷制造的重要组成部分。敏捷化是制造环境和制造过程面向21世纪制造活动的必然趋势。制造环境和制造过程的敏捷化包括的内容很广，如：柔性：机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性等，重构能力：能实现快速重组重构，增强对新产品开发的快速响应能力。快速化的集成制造工艺：如快速原型制造技术，是一种CAD/CAM的集成制造工艺。
     3.制造网络化
     当前由于网络技术特别是Internet/Intranet技术的迅速发展，正在给企业制造活动带来新的变革，其影响的深度、广度和发展速度往往远超过人们的预测。基于网络的制造，包括以下几个方面：
     (1) 制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。
     (2) 制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。
     (3) 企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。
     (4) 通过网络，实现异地制造。
     总之，制造的网络化，特别是基于Internet/Intranet的制造已成为重要的发展趋势。
     4.制造虚拟化
     制造虚拟化主要指虚拟制造，又称拟实制造。虚拟制造(Virtual manufacturing)是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术和仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、人工现实技术和多媒体技术等多种高新技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。它将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟环境中，在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动和产品制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价。
     虚拟制造是实现敏捷制造的重要关键技术，对未来制造业的发展至关重要；虚拟制造的研究正越来越受到重视。
     5.制造智能化
     智能制造将是未来制造自动化发展的重要方向。所谓智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现制造过程的优化。
     6.绿色化
     环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主要问题。特别是环境问题。其恶化程度与日剧增，正在对人类社会的生存与发展造成严重威胁。近年来的研究和实践使人们认识到环境问题决非是孤立存在的，它和资源、人口两问题有着根本性的内在联系。特别是资源问题，它不仅涉及人类世界有限的资源如何利用，而且它又是产生环境问题的主要根源。于时，近年来，一个新的概念已经提出：最有效地利用资源和最低限度地产生废弃物，是当前世界上环境问题的治本之道。
     制造业量大面广，对环境的总体影响很大。可以说，制造业一方面是创造人类财富的支柱产业，但同时又是当前环境污染的主要源头。如何使制造业尽可能少地产生环境污染是当前环境问题研究的一个重要方面。进而产生了绿色制造(Green manufacturing)技术。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源效率最高。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现，或者说绿色制造是现代制造业的可持续发展模式。
     绿色制造涉及到产品的整个生命周期和多生命周期。对制造环境和制造过程而言，绿色制造主要涉及到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化及综合利用。绿色制造是目前和将来制造自动化系统应该予以充分考虑的一个重大问题。