現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成

1、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代 管理等方面的成果 ,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使 用、服務(wù)的制造全過(guò)程 ,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn) ,并取得理想 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn) :從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變 ,使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要 ;從 強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變 ,使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā) 揮 ;從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 ,減少層次和中間環(huán)節(jié) ;從傳統(tǒng) 的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變 ,縮短工作周期 ,提高工作質(zhì)

2、量 ;從按照功能劃分 部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。在先進(jìn)制造技術(shù)中 , 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上 ,繼續(xù)推動(dòng)并行 工程、虛擬制造、敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進(jìn)行,并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)思想 ,將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用 ,由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為 先進(jìn)制造技術(shù)的核心 ,具體說(shuō)明如下 :1、并行工程 (C E -C o n c u r r e n t Engineering并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程 (包括制造過(guò)程和支持過(guò)程 的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成 到

3、產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素 ,包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。為了達(dá)到并行的 目的 ,必須建立高度集成的主模型 ,通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作 ;為了達(dá)到 產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功 ,減少反復(fù) ,它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù) ;主模型的建立、局部 仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中 ,可以說(shuō)并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的 誕生創(chuàng)造了條件 ,虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的 ,并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就 是虛擬制造技術(shù)。同時(shí) ,并行工程是在 C A D 、C A M 、C A P P 等技術(shù)支持下 ,將 原來(lái)分別進(jìn)行的工作在時(shí)間和空間上交叉、重疊 ,充分利用了原有技術(shù) ,并吸收了當(dāng) 前迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技

4、術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)秀成果 ,使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基 礎(chǔ)。由于并行工程所處的基礎(chǔ)性地位及我國(guó)研究工作的不足,就決定了必須將它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)及發(fā)展探討武書彥 鄭州牧業(yè)工程高等專科學(xué)校江道節(jié) 河南中原總機(jī)廠石油設(shè)備有限公司性研究工作不斷深入地進(jìn)行。2、虛擬制造 (V M -V i r t u a l Manufacturing虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、 信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真 ,以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題 ,在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前 就采取預(yù)防措施 ,從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功 ,來(lái)達(dá)到降低成本、縮短開發(fā)周期 ,增 強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)

5、力的目的。國(guó)內(nèi)的研究剛剛起步 ,主要集中在三個(gè)方面 :(1產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)、虛擬測(cè)試、虛擬裝配以及機(jī)床、模具的虛擬設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)等。其中清華大學(xué)利用美國(guó)國(guó)家儀器公司的 Labview 開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了鎖相電路 的虛擬 ,機(jī)械科學(xué)研究院采用 C 語(yǔ)言和 OpenGL 進(jìn)行編程初步實(shí)現(xiàn)了立體停車庫(kù)的 虛擬現(xiàn)實(shí)下的參數(shù)化設(shè)計(jì) ,可以直觀地進(jìn)行車庫(kù)的布局、設(shè)計(jì)、分析和運(yùn)動(dòng)模擬。(2產(chǎn)品虛擬制造技術(shù)主要包括材料熱加工工藝模擬、加工過(guò)程仿真、板材成型模擬、模具制造仿真 等。北京機(jī)床研究所、機(jī)械科學(xué)研究院、東北大學(xué)、上海交大和長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院等單 位也研制出一些這方面的仿真軟件。(3虛擬制造系

6、統(tǒng)主要包括虛擬制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)支持、開發(fā)策略等。其中提出了比較 成熟的思想并可能實(shí)現(xiàn)的是由上海同濟(jì)大學(xué)張曙教授提出的分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)和 西安交通大學(xué)謝友柏院士組建的異地網(wǎng)絡(luò)化研究中心。從以上的論述中可以看到國(guó)內(nèi)外研究水平差距是很大的 ,而且由于虛擬制造技 術(shù)既是并行工程的發(fā)展方向又是敏捷制造的核心 ,這就決定我們必須以它作為現(xiàn)代 集成制造系統(tǒng)的中心技術(shù) ,以帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的研究工作的進(jìn)行 ,并使它們協(xié)同一致順 利地發(fā)展。3、敏捷制造 (A M -A g i l eManufacturing敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ) ,選擇合作者組成虛擬公司 ,分工合作 ,為同 一目標(biāo)共同努力來(lái)增

7、強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力 ,對(duì)用戶需求作出快速反應(yīng) ,以滿足用戶的需 要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力 ,虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù) ,其核心是虛擬制造技術(shù) ,即 敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。4、綠色制造 (G M -G r e e n Manufacturing綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式,其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中,對(duì)環(huán)境的影響 （副作用最小 ,資源的使用效率最高。綠色制造的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真來(lái)達(dá)到 目的 ,即它是虛擬制造的一部分。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的觀點(diǎn)看 ,綠色制造是必然選擇 它將成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。從以

8、上的分析中我們可以看到 :各種先進(jìn)制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的 ,在 先進(jìn)制造技術(shù)這一大廈下 ,現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為它的核心 ,并隨著先進(jìn)制造技術(shù)的 不斷發(fā)展而發(fā)展 ,即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。其中:C1=10uF2=5uFCC3=10uFCe1=100uF Ce2=100uF C=6800uFRb11=33 KRb12=24KRc1=3.3KRb21=24KRc2=3.3KRe2=3.9KRe1=Re2=3.9K hfe1=h fe2=50 hie2=1.6K RL=1.5K W1=W2=100K2.1.3 上限頻率的理論值和測(cè)試值及誤差分析(1 理論計(jì)算接入 6800pF的

9、上限頻率求第一級(jí)的上限頻率 ,有關(guān)交流等效 電路如圖 2 所示。 其中:C高頻段由分布電容和 結(jié)電容等效的第一級(jí)輸出電容 ,C高頻段由分布電容和結(jié)電容等效的第二 級(jí)輸出電容 ,Ri2第二級(jí)交流輸入電阻,RL1第一級(jí)交流負(fù)載電阻。又 C>> C C>> C,C+C+CC由于外加電容為 6800PF,分布電容 影響已無(wú)關(guān)緊要。各級(jí)上限頻率基本上由 6800P F電容決定。求第一級(jí)上限頻率 : 求第二級(jí)的上限頻率 fh2 ,有關(guān)交流等 效電路見圖 2。由于 6800pF的影響 ,第一級(jí)和第二級(jí) 放大器的上限頻率相同。根據(jù)清華大學(xué)童詩(shī)白主編模擬電 子技術(shù)基礎(chǔ)第三版 ,23023

10、1 頁(yè),求 總的上限頻率 f h= fh1/ 1? 10? 643 fh1fh1?4 02 kHz(2 實(shí)際測(cè)試上限頻率為 14? 5kHz(3 誤差分析就測(cè)試值與理論值來(lái)看 ,誤差不大。誤差的主要原因是理論計(jì)算時(shí)忽略了分布 電容、結(jié)電容及三極管交流輸出電阻的影 響。2.2 在多級(jí)阻容耦合放大器中加入分 壓電路 ,提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度2.2.1 基本思路 測(cè)試放大器的通頻帶時(shí)必須要給放大 器輸入信號(hào) ,由于多級(jí)阻容耦合放大器 的放大倍數(shù)很高 ,所以 ,在保證輸出波 形不失真的前提下 ,必須要求輸入信號(hào)幅 度很小,正因?yàn)槿绱?,如果直接用信號(hào)發(fā) 生器輸入這樣小的信號(hào) ,就會(huì)發(fā)現(xiàn)電子管 毫伏表量出

11、的電壓不穩(wěn)定 ,即表針左右擺 動(dòng),這是由于信號(hào)發(fā)生器本身的噪聲以及 外來(lái)噪聲干擾所引起的。這時(shí)送入放大器 的信噪比很低 ,甚至信號(hào)會(huì)被噪聲淹沒 , 因而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試數(shù)據(jù) ,以至測(cè)試無(wú)法進(jìn) 行。為此 ,必須考慮提高放大器的信噪比。 2.2.2 具體做法 在放大器的輸入端增加一個(gè)電阻分壓 器就可提高信噪比 ,分壓器由 R1 和 R2組 成,如圖 3 所示。2.2.3 此方法的好處 因?yàn)榉謮浩鞯姆謮罕葹?100比 1,所以 若要求放大器輸入端送 1mV 的信號(hào) ,分壓 器的輸入端就要送 100mV 的信號(hào) ,這樣由 于信號(hào)發(fā)生器送的信號(hào)比無(wú)分壓器時(shí)提高 了 100 倍（真正送到放大器輸入端的信仍 為

12、 1mV,但噪聲衰減了 100 倍,使得送入 放大器輸入端信號(hào)的信噪比比沒加分壓器 時(shí)提高了 40dB,這樣既保證了輸入 1mV 信 號(hào)的要求 ,又使放大器輸入端噪聲小到不 足以干擾輸入信號(hào)的程度 ,從而使測(cè)試數(shù) 據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性有一定程度的提高。 3,結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)改進(jìn)多級(jí)阻容耦合放大器的測(cè)試 電路 ,不僅提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性 ,而 且使學(xué)生掌握了測(cè)試通頻帶的全過(guò)程。同 時(shí),也使學(xué)生對(duì)通頻帶從感性知識(shí)上升到 理性知識(shí) ,加深了對(duì)通頻帶的理解和記憶。 我國(guó)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的推動(dòng)下 ,先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展十分迅速 ,新思想、新概念層出不 窮,通過(guò)對(duì)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造

13、技術(shù)關(guān)系的分析 ,我們認(rèn)為在制定我國(guó)現(xiàn) 代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時(shí) ,應(yīng)該注重 以人為本的思想 ,運(yùn)用并行工程的哲理 , 使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā) 展,并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成 果,為先進(jìn)制造技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用起 到促進(jìn)的作用。針對(duì)上述實(shí)際情況 ,我們提出下列解 決方案(1 以企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn) ,以“甩 圖板”工程為契機(jī) ,大力普及 C A D 技術(shù), 幫助企業(yè)進(jìn)行人員培訓(xùn) ,提高企業(yè)人員的 素質(zhì) ,不斷提高企業(yè)的管理水平 ,在計(jì)算 機(jī)集成制造系統(tǒng)成功示范企業(yè)中及時(shí)推廣并 行工程 ,并適當(dāng)宣傳虛擬制造、敏捷制造 等思想和技術(shù) ,為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2 在政府方面 ,應(yīng)發(fā)揮政府的協(xié) 調(diào)職能,組織企業(yè)和科研部門進(jìn)行多方 面、多層次的合作 ,加強(qiáng)科研成果的應(yīng)用 推廣,而且應(yīng)組織多學(xué)科、跨地區(qū)的科研 力量共同攻關(guān) ;從宏觀上加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代集成 制造系統(tǒng)的指導(dǎo) ,集中大家的智慧制定出 符合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展計(jì)劃 ,并將計(jì)劃的執(zhí) 行落到實(shí)處。(3 在技術(shù)的先進(jìn)性方面 ,不要過(guò) 度追求世界領(lǐng)先 ,應(yīng)該根據(jù)企業(yè)實(shí)際要 求,解決實(shí)際問(wèn)題 ,力爭(zhēng)盡快創(chuàng)造效益 , 以此取得企業(yè)的支持并獲得資金上的幫助 以便形成良性循環(huán) ,促進(jìn)研究工作的進(jìn)一 步開展。(4針對(duì)我國(guó)科研力量分散的弱 點(diǎn),仿照分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的思想 ,利用計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò),開展合作研究 ,建立分布式網(wǎng) 絡(luò)化研究中心