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先進制造技術的發展方向

文章出處:濟南鑫浩焊接技術有限公司關鍵詞:變位機人氣: 發表時間:2018-10-20 14:07 字體大小:【

  當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面:

  (1)制造系統是一個復雜的大系統,為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力,必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果,探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義,而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統,以滿足制造系統新的要求。

  (2)為支持快速敏捷制造,幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面,在三維現實空間(3-RealSpace)中,都存在大量的幾何算法設計和分析等問題,特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題;在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面,存在C-空間(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理問題;在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題,其理論有待進一步突破,當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

  (3)在現代制造過程中,信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素,而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性,制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面,都還有待進一步突破。

  (4)各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具,在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中,受到越來越普遍的關注,有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在:智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。

  這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題,也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破,可以形成產品創新的基礎研究體系。

  二、現代機械工程的前沿科學

  不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集,經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望,從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。

  超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域,國內外已經做了大量的研究工作,但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究,但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。


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