柔性制造系统综述

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

2、体的先进制造技术。随着科技、 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：般由2台以上的数控机床、加工中心或柔性工夹n站中央计算机物流拧制计算机信息传输网络n劲仓吊V加X 单冗1加工 单元加工P冗n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

3、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 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。

4、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

5、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)FM(

6、一般由 1 2 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

7、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 Manufacturing 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F

8、ML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联系，采用从订货、设 计、加工、装配、检验、运送至发货的完整 FMSo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

9、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。 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