80年代以來，在工業(yè)化國家中，柔性制造系統(tǒng)作為邁向工廠自動(dòng)化的第一步，己獲得了實(shí)際的應(yīng)用遵非。它的應(yīng)用，圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化和高柔性之間的矛盾哺挺。

　　一华媳、柔性自動(dòng)化的興起
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展被核，人類社會(huì)對產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短娇紊，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高使义，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對中小企業(yè)形成了威脅蟆导，而且也困擾著國有大中型企業(yè)。因?yàn)榫炻耍诖笈可a(chǎn)方式中蜕煌，柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。眾所周知诬留，只有品種單一斜纪、批量大、設(shè)備專用文兑、工藝穩(wěn)定盒刚、效率高，才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益绿贞；反之因块，多品種、小批量生產(chǎn)籍铁，設(shè)備的專用性低涡上，在加工形式相似的情況下，頻繁的調(diào)整工夾具拒名，工藝穩(wěn)定難度增大吩愧，生產(chǎn)效率勢必受到影響。為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率增显，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下慎瓮，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本伊丘，是終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡捧法，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。
　　自從1954年美國麻省理工學(xué)院第一臺(tái)數(shù)字控制銑床誕生后异瞭，70年代初柔性自動(dòng)化進(jìn)入了生產(chǎn)實(shí)用階段木锈。幾十年來，從單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用逐漸發(fā)展到加工中心结款、柔性制造單元肪才、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，使柔性自動(dòng)化得到了迅速發(fā)展昼薯。

　　二网访、柔性制造系統(tǒng)的類型與構(gòu)成

　　柔性制造系統(tǒng)的類型
　　柔性制造是指在計(jì)算機(jī)支持下悯歇，能適應(yīng)加工對象變化的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)有以下三種類型：
　　柔性制造單元
　　柔性制造單元由一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床或加工中心構(gòu)成的加工單元质法。該單元根據(jù)需要可以自動(dòng)更換刀具和夾具风捌，加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復(fù)雜妄迁，加工工序簡單寝蹈，加工工時(shí)較長，批量小的零件登淘。它有較大的設(shè)備柔性箫老，但人員和加工柔性低。
　　柔性制造系統(tǒng)
柔性制造系統(tǒng)是以數(shù)控機(jī)床或加工中心為基礎(chǔ)黔州，配以物料傳送裝置組成的生產(chǎn)系統(tǒng)耍鬓。該系統(tǒng)由電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能在不停機(jī)的情況下流妻，滿足多品種的加工牲蜀。柔性制造系統(tǒng)適合加工形狀復(fù)雜，加工工序多绅这，批量大的零件涣达。其加工和物料傳送柔性大，但人員柔性仍然較低证薇。
　　柔性自動(dòng)生產(chǎn)線
　　柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是把多臺(tái)可以調(diào)整的機(jī)床(多為專用機(jī)床)聯(lián)結(jié)起來峭判，配以自動(dòng)運(yùn)送裝置組成的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線可以加工批量較大的不同規(guī)格零件痹埠。柔性程度低的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線糠管，在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動(dòng)生產(chǎn)線；柔性程度高的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線仙尔，則接近于小批量罐葫、多品種生產(chǎn)用的柔性制造系統(tǒng)。

　　柔性制造系統(tǒng)的構(gòu)成
　　就機(jī)械制造業(yè)的柔性制造系統(tǒng)而言编撵，其基本構(gòu)成如下
　　自動(dòng)加工系統(tǒng)
　　自動(dòng)加工系統(tǒng)屋迄，指以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，把外形尺寸(形狀不必完全一致)易仍、重量大致相似答海，材料相同，工藝相似的零件集中在一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床等設(shè)備上加工的系統(tǒng)绵盔。
　　物流系統(tǒng)
　　物流系統(tǒng)壁万，指由多種運(yùn)輸裝置構(gòu)成，如傳送帶璃璧、軌道一轉(zhuǎn)盤以及機(jī)械手等荔鸵，完成工件刊愚、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng)，它是柔性制造系統(tǒng)主要的組成部分踩验。
　　信息系統(tǒng)
　　信息系統(tǒng)鸥诽，指對加工和運(yùn)輸過程中所需各種信息收集、處理箕憾、反饋牡借，并通過電子計(jì)算機(jī)或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等)袭异，對機(jī)床或運(yùn)輸設(shè)備實(shí)行分級控制的系統(tǒng)钠龙。
　　軟件系統(tǒng)
　　軟件系統(tǒng)，指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效管理的必不可少的組成部分扁远。它包括設(shè)計(jì)、規(guī)劃刻像、生產(chǎn)控制和系統(tǒng)監(jiān)督等軟件畅买。柔性制造系統(tǒng)適合于年產(chǎn)量1000～100,000件之間的中小批量生產(chǎn)。

　　三细睡、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與發(fā)展趨勢

　　柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
　　柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜谷羞、高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)簿馍、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來脯黎，理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點(diǎn)如下忆帐。
　　第一兵正，設(shè)備利用率高。一組機(jī)床編入柔性制造系統(tǒng)后梢纫，產(chǎn)量比這組機(jī)床在分散單機(jī)作業(yè)時(shí)的產(chǎn)量提高數(shù)倍窖硝。
　　第二，在制品減少80%左右汤浊。
　　第三邓晃，生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定。自動(dòng)加工系統(tǒng)由一自或多臺(tái)機(jī)床組成砚皆，發(fā)生故障時(shí)纤票，有降級運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機(jī)床的能力旦良。
　　第四猪攀，產(chǎn)品質(zhì)量高。零件在加工過程中侵俗，裝卸一次完成爱榕，加工精度嵩瓣喊，加工形式穩(wěn)定。
　　第五黔酥，運(yùn)行靈活藻三。有些柔性制造系統(tǒng)的檢驗(yàn)、裝卡和維護(hù)工作可在第一班完成跪者，第二棵帽、第三班可在無人照看下正常生產(chǎn)。在理想的柔性制造系統(tǒng)中渣玲，其監(jiān)控系統(tǒng)還能處理諸如刀具的磨損調(diào)換逗概、物流的堵塞疏通等運(yùn)行過程中不可預(yù)料的問題。
　　第六忘衍，產(chǎn)品應(yīng)變能力大逾苫。刀具、夾具及物料運(yùn)輸裝置具有可調(diào)性枚钓，且系統(tǒng)平面布置合理馅块，便于增減設(shè)備，滿足市場需要喳卫。

　　柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

系統(tǒng)方案和布局	工件流	刀具流	系統(tǒng)的技術(shù)特征
	有軌輸送系統(tǒng) 工件緩沖儲(chǔ)存 人工裝卸工件	人工	沒有刀具自動(dòng)輸送系統(tǒng) 適用零件品種少吨争、加工時(shí)間較長或批量較大的情況 更換加工任務(wù)，通常需要停機(jī)調(diào)整
	無軌輸送系統(tǒng) 工件緩沖儲(chǔ)存 人工裝卸工件	具有單獨(dú)的刀具輸送系統(tǒng) 用機(jī)器人搬運(yùn)由交換刀具	由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)中央刀庫和機(jī)床刀庫之間的刀具交換 由不同的運(yùn)輸系統(tǒng)輸送工件和刀具硫红，投資較大 適用零件品種多绊蚯、刀具數(shù)量多、加工時(shí)間短综姜、零件程序頻繁更換的情況
	工件和刀具共用一個(gè)輸送系統(tǒng) 人工分別在兩個(gè)工位裝卸工件和刀具		用將刀具輸送到機(jī)床箭堆，借助機(jī)械手在刀庫和刀盒之間交換，工件和刀具共用一個(gè)輸送系統(tǒng) 適用于零件和刀具品種數(shù)量中等挽钧，零件加工時(shí)間較長的情況

　　柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢大致有兩個(gè)方面痒跌。一方面是與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)扣輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料硬白，組合設(shè)計(jì)不同模塊牍猫，構(gòu)成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)。另一方面是實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品決策畴栖、產(chǎn)品設(shè)計(jì)随静、生產(chǎn)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，特別是管理層次自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)吗讶。在這個(gè)大系統(tǒng)中燎猛，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個(gè)組成部分。
　　模塊化的柔性制造系統(tǒng)
　　為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性照皆，可將其主要組成部分標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化重绷。加工件的輸送模塊沸停，有感應(yīng)線導(dǎo)軌小車輸送和有軌小車輸送；刀具的輸送和調(diào)換模塊昭卓，有刀具交換機(jī)器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等愤钾。利用不同的模塊組合，構(gòu)成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統(tǒng)候醒，自動(dòng)地完成不同要求的全部加工過程能颁。圖1是典型模塊化柔性制造系統(tǒng)特征圖。由圖1可見倒淫，刀具的供給方式伙菊、工件的輸送存儲(chǔ)和交換方式，是影響系統(tǒng)復(fù)雜程度的最大因素祭静。
　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)
　　據(jù)統(tǒng)計(jì)纷沽，從1870～1970年的100年中，加工過程的效率提高了2000%姻粱，而生產(chǎn)管理的效率只提高了80%讹唧，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率僅提高了20%左右。顯然辰诱，后兩種的效率已成為進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)的制約因素哩啼。因此莽裤，制造技術(shù)的發(fā)展就不能局限在車間制造過程的自動(dòng)化拱缆，而要全面實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化店烛，特別是管理層次工作的自動(dòng)化谢奕。這樣集成的一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。
　　CIMS的主要特征是集成化與智能化辱甫。集成化即自動(dòng)化的廣度遍送，它把系統(tǒng)的空間擴(kuò)展到市場、產(chǎn)品設(shè)計(jì)店诗、加工制造裹刮、檢驗(yàn)、銷售和為用戶眼務(wù)等全部過程庞瘸；智能化的自動(dòng)化朝深度捧弃，不僅包含物料流的自動(dòng)化，而且還包括信息流的自動(dòng)化擦囊。
　　圖2是CIMS的模型违霞。決策層是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，通過管理信息系統(tǒng)掌握扔連接各部門的信息瞬场。虛框內(nèi)是產(chǎn)品制造過程的信息流买鸽。生產(chǎn)活動(dòng)的信息源來自生產(chǎn)對象——產(chǎn)品的訂貨涧郊。根據(jù)用戶對產(chǎn)品功能的要求，CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))系統(tǒng)提供有關(guān)產(chǎn)品的全部信息和數(shù)據(jù)眼五。產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)初始的信息源妆艘，所以，智能化的CAD系統(tǒng)是CIMS的基礎(chǔ)弹砚。CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì))系統(tǒng)不僅要編制工藝規(guī)程双仍，設(shè)計(jì)工夾量具，確定工時(shí)和工序費(fèi)用虫棚，還要與CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)連接辽画，為數(shù)控機(jī)床提供工藝數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)計(jì)劃黔琢、作業(yè)調(diào)度阀恳、質(zhì)量管理和成本核算提供數(shù)據(jù)，井將諸如制造可能性和成本等信息反饋至CAD系統(tǒng)寻癌，生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)是全廠的生產(chǎn)指揮樞紐薇榨。為使生產(chǎn)有條不紊地進(jìn)行，必須相應(yīng)建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)來集系統(tǒng)绪封，以此構(gòu)成一個(gè)能反映生產(chǎn)過程真實(shí)情況的信息反饋系統(tǒng)魏颠。

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