一、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和特點(diǎn)

1、產(chǎn)生背景：

（1）市場(chǎng)變化導(dǎo)致中小批量、多品種生產(chǎn)方式成為需要。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇及顧客需求的多樣化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的以規(guī)模效應(yīng)帶動(dòng)成本降低的剛性生產(chǎn)線不再適應(yīng)市場(chǎng)的變化。

·剛性生產(chǎn)線忽略了可能增加的庫(kù)存而帶來(lái)的成本的增加；

·1973年石油危機(jī)，使大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)暴露。

（2）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了自動(dòng)化程度和制造水平的提高。

·NC、CNC、DNC

·CAD、CAM

·GT、CAPP

·ROBOT

2、柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的產(chǎn)生

·世界上公認(rèn)的第一條柔性制造系統(tǒng)是英國(guó)莫林（Molin）機(jī)床公司1967年建成的“Molin System-24”；

·20世紀(jì)70年代末和80年代初，計(jì)算機(jī)輔助管理物料自動(dòng)搬運(yùn)，刀具管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展以及CAD/CAM技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了更加系統(tǒng)化、規(guī)模更加擴(kuò)大的柔性制造系統(tǒng)。

·20世紀(jì)80年代末，F(xiàn)MS已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，并在世界范圍得到廣泛應(yīng)用。

3、我國(guó)FMS的研究狀況

我國(guó)采取引進(jìn)和開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方針，引進(jìn)箱體類零件、旋轉(zhuǎn)體件及鈑金件加工FMS的全部或部分硬件技術(shù)。

·1984是我國(guó)研制FMS的起步時(shí)間，比國(guó)外晚了17年。我國(guó)第一套FMS系統(tǒng)是由北京機(jī)床研究所于1985年10月開(kāi)發(fā)完成的（JCS-FMS-1），用于加工數(shù)控機(jī)床直流伺服電機(jī)中的主軸、端蓋、法蘭盤(pán)、殼體和刷架體等，它由5臺(tái)國(guó)產(chǎn)加工中心、日本富士電機(jī)公司的AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）及4臺(tái)日本產(chǎn)的機(jī)器人組成，其控制系統(tǒng)由FANUC提供，據(jù)分析它的投資回收期約為兩年半。

·1983年－1985年，在國(guó)家的支持下北京第一機(jī)床廠、湖南江麓機(jī)床廠、鄭州紡織機(jī)械廠、廣西柳州開(kāi)關(guān)廠等一些單位分別率先從德國(guó)、日本進(jìn)口了國(guó)內(nèi)第一批FMS。

·1985年后在國(guó)家機(jī)電部“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持和國(guó)家863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域的工作的帶動(dòng)下，F(xiàn)MS得到極大的重視和發(fā)展，進(jìn)入了自行開(kāi)發(fā)和部分進(jìn)口的交叉階段。

·1988年北京機(jī)床研究所為天津減速機(jī)廠提供的加工減速機(jī)機(jī)座的JCS-FMS-2系統(tǒng)是全部自行開(kāi)發(fā)和配套的，它標(biāo)志著我國(guó)已具有自主開(kāi)發(fā)FMS系統(tǒng)的實(shí)力。

·近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較雄厚的工廠（北京第一機(jī)床廠，上海第二紡織機(jī)械廠，天津減速機(jī)總廠，山西經(jīng)緯紡織機(jī)械廠等），為實(shí)施CIMS，又進(jìn)口了一些國(guó)外的FMS系統(tǒng)。

4、FMS的兩個(gè)主要特點(diǎn)：柔性和自動(dòng)化

·所謂柔性，是指制造系統(tǒng)（企業(yè)）對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。 ·可分為瞬時(shí)、短期和長(zhǎng)期柔性三種

5、FMS的其它特點(diǎn)：

（1）柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)；

（2）系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床工藝能力上是相互補(bǔ)充和相互替代的；

（3）可混流加工不同的零件；

（4）系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作；

（5）多層計(jì)算機(jī)控制，可以和上層計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；

（6）可進(jìn)行三班無(wú)人干預(yù)生產(chǎn)。

二、FMS的定義、組成和類型

1、FMS的定義

·根據(jù)“中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)”的定義，柔性制造系統(tǒng)（FMS）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。

· 美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)(SME)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會(huì)把柔性制造系統(tǒng)定義為“使用計(jì)算機(jī)、柔性加工單元和集成物料儲(chǔ)運(yùn)裝置完成零件族某一工序或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)”。

·更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)是至少由兩臺(tái)數(shù)控機(jī)床，一套物料運(yùn)輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動(dòng)化）和一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所組成的制造自動(dòng)化系統(tǒng)。它采用簡(jiǎn)單改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零件”。

·綜上所述，各種定義的描述方法雖然有所不同，但都反映了FMS應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

·硬件組成

1)兩臺(tái)以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心以及其他加工設(shè)備，包括測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、各種特種加工設(shè)備等；

2)一套能自動(dòng)裝卸的運(yùn)輸系統(tǒng)，包括刀具儲(chǔ)運(yùn)和工件及原材料儲(chǔ)運(yùn)。具體結(jié)構(gòu)可采用傳輸帶、有軌小車、無(wú)軌小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤(pán)站等；

3)一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。

·軟件組成

1)FMS的運(yùn)行控制系統(tǒng)；

2)FMS的質(zhì)量保證系統(tǒng)；

3)FMS的數(shù)據(jù)管理和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

·FMS必須具備的功能

1)能自動(dòng)管理零件的生產(chǎn)過(guò)程，自動(dòng)控制制造質(zhì)量，自動(dòng)進(jìn)行故障診斷及處理，自動(dòng)進(jìn)行信息收集及傳輸；

2)簡(jiǎn)單地改變軟件或系統(tǒng)參數(shù)，便能制造出某一零件族的多種零件；

3)物料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存必須為自動(dòng)(包括刀具等工裝和工件的自動(dòng)運(yùn)輸)；

4)能解決多機(jī)床條件下零件的混流加工，且無(wú)需額外增加費(fèi)用；

5)具有優(yōu)化調(diào)度管理功能，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人化或少人化加工。

2、FMS的組成（硬件）

典型的FMS主要有三個(gè)子系統(tǒng)組成：

·加工系統(tǒng)

·運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)

·計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

FMS的基本組成

3、FMS的類型

FMS適用于中小批量的生產(chǎn)，既要兼顧對(duì)生產(chǎn)率和柔性的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機(jī)床的負(fù)荷率。因此，就產(chǎn)生了三種類型的FMS：

4、不同類型的柔性制造設(shè)備

· 柔性制造模塊（FMM） 相當(dāng)于功能齊全的加工中心；

· 柔性制造單元（FMC） 小型FMS，由1-2臺(tái)機(jī)床組成，自動(dòng)更換刀具，自動(dòng)上下工件；

· 柔性制造系統(tǒng)（FMS） 控制與管理功能比FMC強(qiáng)，管理通信要求高；

· 柔性制造生產(chǎn)線（FML） 數(shù)控組合機(jī)床設(shè)備，專用性強(qiáng)、生產(chǎn)率高，相當(dāng)于數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線，用于少品種、中大批量生產(chǎn)，為專用FMS。

· 柔性制造工廠（FMF） 全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、加工制造和物料運(yùn)儲(chǔ)全盤(pán)自動(dòng)化。