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1、柔性制造系统综述 摘要：柔性制造系统是至少由两台机床，一套物料运输系统和一台计算机控制系统组成的制造系统。作为一种高效率、高精度的制造系统，作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，将成为21世纪制造业的主要生产模式。关键词：柔性制造系统、构成、分类、优缺点、发展趋势正文：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是指在计算机支持下，能适应加工对象变化的制造系统，是至少由两台机床，一套物料运输系统（从装载到卸载都具有高度自动化）和一台计算机控制系统组成的制造系统。柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代生产管理技术于一体的先进制造技术。随着科技、

2、经济的发展和人民生活水平的提高，多品种、中小批量生产已成为机械制造业一个主要的发展趋势。FMS作为一种高效率、高精度的制造系统，作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，将成为21世纪制造业的主要生产模式。1、柔性制造系统一般由5个功能系统构成。（1）自动加工系统：一般由2台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元(FMC)以及其他的加工设备构成。它能按照主控计算机的指令自动加工各种零件，并能自动实现工件、刀具的交换。（2）自动物流系统：是在机床、装卸站、清洗站和检验站之间运送零件和刀具的传送系统。刀具传送主要是从系统外将预调好的刀具送入系统内的中央刀库，或从中央刀库将刀具送到机床的局部刀库；或

3、者从局部刀库将刀具换入中央刀库，从中央刀库或局部刀库中将磨损或破损的刀具送出系统。（3）自动仓库系统：由设置在搬运线始端或末端的自动仓库和设在搬运线内的缓冲站构成，用以存放毛坯、半成品和成品。自动化仓库系统的主要功能是根据主计算机系统的指令及时准确地发送和存储物料，随时提供各种物料的库存情况，与物料需求计划系统相互交换信息。（4）自动监视系统：由各种传感器检测和识别整个FMS及各分系统的运行状态，对系统进行故障诊断和处理，保证系统的正常运行。自动监视系统通过对生产线生产信息和设备状况信息的数据采集，并利用仿真技术实时反映生产线运行状况，实现对生产状况的实时监控，使在远离生产线的控制中心也能够得

4、到生产现场的实时数据，便于自动化生产线实现对生产实际情况的及时掌握、对生产线工作进展情况的动态调度、对生产设备运行情况的实时监测。（5）计算机控制系统：实现对FMS的运行控制、刀具管理、质量控制及数据管理和网络通信。主要进行加工过程控制，根据生产计划来控制和执行制造系统的任务，监控系统的运行。控制系统把整个控制任务尽可能分为相互独立的功能单元。FMS控制系统的一些基本的功能单元中最重要的有：任务(作业)的管理、作业计划、运行控制、工装资源管理、NC数据管理、物流控制、人机交互控制、工况数据采集等。2、柔性制造系统的分类：从机械加工的角度考虑，一般将各种名称的柔性自动化制造设备或设备群，按其加工

5、设备的规模、投资强度和用途划分为五个级别。（1）柔性制造模块FMM(Flexible Manufacturing Module)FMM是一台扩展了许多自动化功能(如托盘交换器、托盘库或料库、刀库、上下料机械手等)的数控加工设备，它是最小规模的柔性制造设备，相当于功能齐全的加工中心、车削中心或磨削中心等。（2）柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cel1)FMC一般由12台加工中心、工业机器人、数控(NC)机床及物料运输存贮设备构成。数控加工设备或FMM之间由小规模的工件自动输送装置进行连接，并由计算机对它们进行生产控制和管理，具有适应加工多品种产品的灵活性。可将其

6、视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物。其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用程度。（3）柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System)FMS通常包括4台或更多的数控加工设备（加工中心与切削中心等）、FMM或FMC，是规模更大的FMC或由FMC为子系统构成的系统。FMS的控制、管理功能也比FMC强，对数据管理与通信网络的要求更高。由集中的控制系统及物料系统连接起来，可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。(4)柔性制造生产线FML(Flexible Manuf

7、acturing Line)它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。它是以离散型生产中的FMS和连续性生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化。其特点是柔性较低、专用性较强、生产率较高、生产量较大，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中大批量生产。因此，可以说FML相当于专用FMS，对物料系统的柔性要求低于FMS，但生产效率更高。(5)柔性制造工厂FMF(Flexible Manufacturing Factory)FMF是以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围。配以自动化立体仓库，用计算机系统进行有机的

8、联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。实现全厂范围内生产管理过程、设计过程、制造过程和物料运储过程的全盘自动化，即实际自动化工厂(Factory Automation-FA)的目标。3、优缺点：柔性制造系统具有的优点是设备利用率高；缩短生产周期；具有维持生产的能力；生产具有柔性；产品质量高；加工成本低。柔性制造系统的缺点：柔性制造系统有投资高昂、建设周期长的缺点。4、发展趋势：从第一台柔性制造系统诞生到现在，已经过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制造系统的技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造系统技术已经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停

9、止的。具体有一下几个趋势：(1) 多功能。目前柔性制造系统主要集中于加工和装配的功能，未来它将完成焊接、铸造等多种功能。(2) 小型化，单元化。90年代开始，经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化柔性制造单元与出现，并得到了用户的广泛认可。(3) 模块化。模块化的柔性制造系统是指柔性制造系统与计算机辅助设计和辅助制造系统相结合，利用原有系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的、具有物料流和信息流的模块化柔性系统。(4) 从 CIMS( Computer Integrated Manufacturing System, CIMS )的高度考虑柔性制造系统的规划设计。将 CIM 哲理同柔性制造系统相结合，从一个工厂的角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化。参考文献：1宋永飞. 柔性制造系统的调度研究D.南京航空航天大学,2009.2张功. 柔性制造系统若干关键技术研究与实现D.上海交通大学,2009.3连海生. 柔性制造系统是制造业发展的趋势J. 科学时代,2007,01:84-85.