现代集成制造系统的技术构成精.docx

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现代集成制造系统的技术构成精

现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

它具有如下一些特点:

从以技术为中心向以人为中心转变,使技术的发展更加符合人类社会的需要;从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变,使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥;从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变,减少层次和中间环节;从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变,缩短工作周期,提高工作质量;从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

在先进制造技术中,现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上,继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行,并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想,将它们进行推广应用,由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心,具体说明如下:

1、并行工程（CE-ConcurrentEngineering

并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程的系统方法。

它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户要求。

为了达到并行的目的,必须建立高度集成的主模型,通过它来实现不同部门人员的协同工作;为了达到产品的一次设计成功,减少反复,它在许多部分应用了仿真技术;主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中,可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件,虚拟制造技术将是以并行工程为基础的,并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。

同时,并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下,将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重叠,充分利用了原有技术,并吸收了当前迅速发展的计算机技术、网络技术的优秀成果,使其成为先进制造技术中的基础。

由于并行工程所处的基础性地位及我国研究工作的不足,就决定了必须将它作为现代集成制造系统的基础

现代集成制造系统技术及发展探讨

武书彦　　　郑州牧业工程高等专科学校

　　　　　　江道节　　　河南中原总机厂石油设备有限公司

性研究工作不断深入地进行。

2、虚拟制造（VM-VirtualManufacturing

虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产前就采取预防措施,从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成本、缩短开发周期,增强产品竞争力的目的。

国内的研究刚刚起步,主要集中在三个方面:

（1产品虚拟设计技术

主要包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。

其中清华大学利用美国国家仪器公司的Labview开发平台实现了锁相电路的虚拟,机械科学研究院采用C语言和OpenGL进行编程初步实现了立体停车库的虚拟现实下的参数化设计,可以直观地进行车库的布局、设计、分析和运动模拟。

（2产品虚拟制造技术

主要包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。

北京机床研究所、机械科学研究院、东北大学、上海交大和长沙铁道学院等单位也研制出一些这方面的仿真软件。

（3虚拟制造系统

主要包括虚拟制造技术的体系结构、技术支持、开发策略等。

其中提出了比较成熟的思想并可能实现的是由上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统和西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心。

从以上的论述中可以看到国内外研究水平差距是很大的,而且由于虚拟制造技术既是并行工程的发展方向又是敏捷制造的核心,这就决定我们必须以它作为现代集成制造系统的中心技术,以带动相关技术的研究工作的进行,并使它们协同一致顺利地发展。

3、敏捷制造（AM-Agile

Manufacturing

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础,选择合作者组成虚拟公司,分工合作,为同一目标共同努力来增强整体竞争能力,对用户需求作出快速反应,以满足用户的需要。

为了达到快速应变能力,虚拟企业的建立是关键技术,其核心是虚拟制造技术,即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。

4、绿色制造（GM-GreenManufacturing

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、使用到报废的整个产品生命周期中,对环境的影响（副作用最小,资源的使用效率最高。

绿色制造的实现可以通过计算机仿真来达到目的,即它是虚拟制造的一部分。

从可持续发展战略的观点看,绿色制造是必然选择,它将成为现代集成制造系统的一个重要的组成部分。

从以上的分析中我们可以看到:

各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉的,在先进制造技术这一大厦下,现代集成制造系统成为它的核心,并随着先进制造技术的不断发展而发展,即现代集成制造系统应该是一个动态的概念。

其中:

C

1

=10uF　　　　C

2

=5uF　　　　C

3

=10uF

C

e1

=100uF　　　C

e2

=100uF　C=6800uF

R

b11

=33　KΩ　　　Rb12=24KΩ

Rc1=3.3　KΩ　　Rb21=24　KΩ

Rc2=3.3　KΩ　　Re2=3.9　KΩ

Re

1

=Re

2

=3.9KΩ　　h

fe1

=h

fe2

=50

h

ie2

=1.6KΩ　　　　　　　R

L

=1.5KΩ

W

1

=W

2

=100KΩ

2.1.3　　上限频率的理论值和测试值及

误差分析

（1理论计算接入6800pF的上限频

率

求第一级的上限频率,有关交流等效

电路如图2所示。

其中:

C′——高频段由分布电容和

结电容等效的第一级输出电容,C′′—

—高频段由分布电容和结电容等效的第二

级输出电容,Ri

2

——第二级交流输入电

阻,R

L1

——第一级交流负载电阻。

又∵　C>>　C′　　C>>　C′′　,C+

C′+　C′′≈C

由于外加电容为6800PF,分布电容

影响已无关紧要。

各级上限频率基本上由

6800PF电容决定。

求第一级上限频率:

求第二级的上限频率fh2　,有关交流等

效电路见图2。

由于6800pF的影响,第一级和第二级

放大器的上限频率相同。

根据清华大学童诗白主编《模拟电

子技术基础》第三版,230￣231页,求

总的上限频率f

h

:

f

h

　=　fh

1

　/　1・1≈0・643　f

h1

∴　f

h

　≈14・02　kHz

（2实际测试上限频率为14・5kHz

（3误差分析

就测试值与理论值来看,误差不大。

误差的主要原因是理论计算时忽略了分布

电容、结电容及三极管交流输出电阻的影

响。

2.2　　在多级阻容耦合放大器中加入分

压电路,提高测试数据的准确度

2.2.1　　基本思路

测试放大器的通频带时必须要给放大

器输入信号,由于多级阻容耦合放大器

的放大倍数很高,所以,在保证输出波

形不失真的前提下,必须要求输入信号幅

度很小,正因为如此,如果直接用信号发

生器输入这样小的信号,就会发现电子管

毫伏表量出的电压不稳定,即表针左右摆

动,这是由于信号发生器本身的噪声以及

外来噪声干扰所引起的。

这时送入放大器

的信噪比很低,甚至信号会被噪声淹没,

因而无法准确测试数据,以至测试无法进

行。

为此,必须考虑提高放大器的信噪比。

2.2.2　　具体做法

在放大器的输入端增加一个电阻分压

器就可提高信噪比,分压器由R1和R2组

成,如图3所示。

2.2.3　　此方法的好处

因为分压器的分压比为100比1,所以

若要求放大器输入端送1mV的信号,分压

器的输入端就要送100mV的信号,这样由

于信号发生器送的信号比无分压器时提高

了100倍（真正送到放大器输入端的信仍

为1mV,但噪声衰减了100倍,使得送入

放大器输入端信号的信噪比比没加分压器

时提高了40dB,这样既保证了输入1mV信

号的要求,又使放大器输入端噪声小到不

足以干扰输入信号的程度,从而使测试数

据的准确性和稳定性有一定程度的提高。

3,结束语

通过改进多级阻容耦合放大器的测试

电路,不仅提高了测试数据的稳定性,而

且使学生掌握了测试通频带的全过程。

同

时,也使学生对通频带从感性知识上升到

理性知识,加深了对通频带的理解和记忆。

我国现代集成制造系统的发展策略

在市场竞争的推动下,先进制造技术

发展十分迅速,新思想、新概念层出不

穷,通过对现代集成制造系统与先进制造

技术关系的分析,我们认为在制定我国现

代集成制造系统的发展策略时,应该注重

以人为本的思想,运用并行工程的哲理,

使各种先进制造技术相互衔接、协调发

展,并不断吸收先进制造技术的成熟成

果,为先进制造技术在我国的广泛应用起

到促进的作用。

针对上述实际情况,我们提出下列解

决方案

（1以企业需求为出发点,以“甩

图板”工程为契机,大力普及CAD技术,

帮助企业进行人员培训,提高企业人员的

素质,不断提高企业的管理水平,在计算

机集成制造系统成功示范企业中及时推广并

行工程,并适当宣传虚拟制造、敏捷制造

等思想和技术,为企业的进一步发展提供

坚实的基础。

（2在政府方面,应发挥政府的协

调职能,组织企业和科研部门进行多方

面、多层次的合作,加强科研成果的应用

推广,而且应组织多学科、跨地区的科研

力量共同攻关;从宏观上加强对现代集成

制造系统的指导,集中大家的智慧制定出

符合我国国情的发展计划,并将计划的执

行落到实处。

（3在技术的先进性方面,不要过

度追求世界领先,应该根据企业实际要

求,解决实际问题,力争尽快创造效益,

以此取得企业的支持并获得资金上的帮助,

以便形成良性循环,促进研究工作的进一

步开展。

（4针对我国科研力量分散的弱

点,仿照分散网络化生产的思想,利用计

算机网络,开展合作研究,建立分布式网

络化研究中心,协调一致进行科技攻关。

综上所述,发展我国的现代集成制造

系统应该以企业的需求为动力,通过政府的

政策和计划的协调,继续深入开展并行工

程、虚拟制造、敏捷制造和绿色制造的研究

与应用,并利用分布式网络化研究中心,组

织各地区的科研力量集中突破与现代集成制

造系统密切相关的如STEP标准的应用、

CORBA规范的推广、企业过程重构理论的

研究等具有重大战略意义的理论研究工作,

逐步使现代集成制造系统成为我国制造业的

灵魂。