2018柔性制造技术的发展与展望

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　　摘 要：柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的各过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个有机系统。通过分析柔性制造系统的关键技术和发展，展望了现代柔性制造系统的发展趋势，进而阐述了柔性制造系统的重要作用及其发展的深远意义。
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　　关键词：柔性制造系统 控制 发展
　　
　　柔性制造技术能把以往相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。其总趋势是：生产线越来越短，越来越简洁，设备投资越来越少；中间库存越来越少，场地利用率越来越高；生产周期越来越短，交货速度越来越快；各类损耗越来越少，效率越来越高。
　　一、柔性制造系统的定义
　　柔性制造系统是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量生产。
　　一般情况下，FMS应具备以下特点[1]：
　　（一）硬件组成（如图1）：两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备；一套能自动装卸的运输系统。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等；一套计算机控制系统及信息通信网络。
　　（二）软件组成：包含FMS的运行控制系统，FMS的质量保证系统， FMS的数据管理和通信网络系统。
　　（三）FMS必须具备的功能：能自动管理零件的生产过程，自动控制制造质量，自动进行故障诊断及处理，自动进行信息收集及传输；简单地改变软件或系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件；物料的运输和存储必须为自动。
　　二、柔性制造系统的类型
　　柔性自动化制造按其加工设备的规模、投资强度和用途划分为以下五个级别：
　　（一）柔性制造模块FMM，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。
　　（二）柔性制造单元FMC，FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成，即FMC包括2-3台数控加工设备或FMM。
　　（三）柔性制造系统FMS，是一个在中央计算机控制下由两台以上配有自动换刀及自动换工件托盘的数控机床与为之供应刀具和工件托盘的物料运送装置组成的制造系统。
　　（四）柔性制造生产线FML，由多台柔性加工设备及一套自动工件传送装置和控制管理计算机组成。
　　（五）柔性制造工厂FMF，FMF以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围，并通过计算机系统的有机联系。
　　（六）柔性装配系统FAS，由控制计算机、若干工业机器人、专用装配机及自动传送线和线间运载装置（包括AGV、滚道式传送器）组成。
　　三、柔性制造技术的发展与应用
　　柔性制造技术在70年代末开始走出实验室,成为一些先进企业生产线上的主力设备。到1985年，据欧洲经济委员会的统计，全世界已有349套FMS在运行。据国际应用系统研究所（ITASA）统计,到1988年全世界已拥有760套FMS[2]。据有关统计，20世纪末，已有2000套投入使用，美国、日本、前苏联、德国等发达国家先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作。
　　我国第一套FMS系统是由北京机床研究所于1985年十月开发的用于加工数控机床直流伺服电机中的主轴、端盖、法兰盘和壳体的JCS-FMS-1[3]。1985年后，国家机电部“七五”重点科技攻关项目的支持和国家863发展计划自动化领域的工作带动下，FMS得到了极大重视和发展，进入自行开发和国外进口的交叉阶段。
　　四、柔性制造系统的展望
　　柔性制造系统的发展方向将是：
　　（一）向小型化、单元化方向发展
　　FMS由大型复杂系统，向经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化，即向FMC或FMM方向发展，FMC、FMM的出现得到了用户的广泛认可。
　　（二）向模块化、集成化方向发展
　　FMS的软、硬件都向模块化方向发展。以模块化结构（比如将FMC、FMM作为FMS加工系统的基本模块）集成FMS、再以FMS作为制造自动化基本模块集成CIMS是一种基本趋势。
　　（三）FMS技术性能不断提高
　　计算机集成制造、敏捷制造、精良制造、虚拟制造等都是当今先进的制造理念，可以通过相互借鉴、优势互补来丰富FMS的内涵。
　　（四）应用范围逐步扩大
　　FMS完成的作业内容扩大，由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
　　五、结束语
　　当今，FMS已成为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，采用FMS所带来的主要技术经济效果有：能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期；提高设备的利用率，减少设各数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现连续“无人化生产”。这必将使FMS会成为未来机械制造的主要生产模式。
　　
　　参考文献：
　　[1]严隽薇.现在集成制造系统概论[M].清华大学出版社,2004.7:334-
　　 340.
　　[2]陈德道.数控技术及应用[M].北京:国防工业出版社,2009.
　　[3]潘卫军.现代桑性制造技术及其发展[J].装备制造技术,2007.12.