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編者按:本論文主要從柔性制造系統(tǒng)(fms)的組成；柔性制造系統(tǒng)的分類(lèi)；柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)；FMS發(fā)展方向等進(jìn)行講述。包括了加工系統(tǒng)、物料系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、柔性制造單元(FMC)、柔性制造線(xiàn)(FML)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、設(shè)備利用率高、減少生產(chǎn)周期、具有維持生產(chǎn)的能力、生產(chǎn)具有柔性、產(chǎn)品質(zhì)量高、加工成本低、FMS仍將迅速發(fā)展、FMS系統(tǒng)性能不斷提高、從CIMS的高度考慮FMS規(guī)劃設(shè)計(jì)等。具體材料請(qǐng)見(jiàn)：

[摘要]本文根據(jù)柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生,對(duì)柔性制造系統(tǒng)的組成、分類(lèi)、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展方向等做了詳細(xì)闡述。

[關(guān)鍵詞]柔性制造系統(tǒng)(FMS)組成優(yōu)勢(shì)發(fā)展方向

70年代末80年代初,隨著計(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)的發(fā)展以及CAD/CAM技術(shù)、成組技術(shù)(GT)、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)的成熟,更加系統(tǒng)化、規(guī)?；娜嵝灾圃煜到y(tǒng)(FMS)就出現(xiàn)了。

所謂FMS,是一組數(shù)控機(jī)床和其他自動(dòng)化的工藝設(shè)備,由計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)和物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體,能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造系統(tǒng)的組成、分類(lèi)、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行闡述。

一、柔性制造系統(tǒng)(FMS)的組成

1.加工系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)采用的設(shè)備由待加工工件的類(lèi)別決定,主要有加工中心、車(chē)削中心或計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)車(chē)、銑、磨及齒輪加工機(jī)床等,用以自動(dòng)地完成多種工序的加工。

2.物料系統(tǒng)

物料系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)工件及工裝夾具的自動(dòng)供給和裝卸,以及完成工序間的自動(dòng)傳送、調(diào)運(yùn)和存貯工作,包括各種傳送帶、自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)、工業(yè)機(jī)器人及專(zhuān)用起吊運(yùn)送機(jī)等。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用以處理柔性制造系統(tǒng)的各種信息,輸出控制CNC機(jī)床和物料系統(tǒng)等自動(dòng)操作所需的信息。通常采用三級(jí)(設(shè)備級(jí)、工作站級(jí)、單元級(jí))分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),其中單元級(jí)控制系統(tǒng)(單元控制器)是柔性制造系統(tǒng)的核心。

4.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件用以確保柔性制造系統(tǒng)有效地適應(yīng)中小批量多品種生產(chǎn)的管理、控制及優(yōu)化工作,包括設(shè)計(jì)規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過(guò)程分析軟件、生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。

二、柔性制造系統(tǒng)的分類(lèi)

1.柔性制造單元(FMC)

FMC由單臺(tái)帶多托盤(pán)系統(tǒng)的加工中心或3臺(tái)以下的CNC機(jī)床組成,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC的柔性最高。

2.柔性制造線(xiàn)(FML)

柔性制造線(xiàn)FML是處于非柔性自動(dòng)線(xiàn)和FMS之間的生產(chǎn)線(xiàn),對(duì)物料系統(tǒng)的柔性要求低于FMS,但生產(chǎn)效率更高。

3.柔性制造系統(tǒng)(FMS)

FMS通常包括3臺(tái)以上的CNC機(jī)床(或加工中心),由集中的控制系統(tǒng)及物料系統(tǒng)連接起來(lái),可在不停機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的制造自動(dòng)化系統(tǒng)。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1.設(shè)備利用率高。由于采用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度,一旦有機(jī)床空閑,計(jì)算機(jī)便分配給該機(jī)床加工任務(wù)。在典型情況下,采用柔性制造系統(tǒng)中的一組機(jī)床所獲得的生產(chǎn)量是單機(jī)作業(yè)環(huán)境下同等數(shù)量機(jī)床生產(chǎn)量的3倍。

2.減少生產(chǎn)周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機(jī)床數(shù)和零件的裝卡次數(shù)。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)度也減少了周轉(zhuǎn)的時(shí)間。

3.具有維持生產(chǎn)的能力。當(dāng)柔性制造系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí),計(jì)算機(jī)可以繞過(guò)出現(xiàn)故障的機(jī)床,使生產(chǎn)得以繼續(xù)。

4.生產(chǎn)具有柔性?？梢皂憫?yīng)生產(chǎn)變化的需求,當(dāng)市場(chǎng)需求或設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí),在FMS的設(shè)計(jì)能力內(nèi),不需要系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的變化,系統(tǒng)具有制造不同產(chǎn)品的柔性。并且,對(duì)于臨時(shí)需要的備用零件可以隨時(shí)混合生產(chǎn),而不影響FMS的正常生產(chǎn)。

5.產(chǎn)品質(zhì)量高。FMS減少了卡具和機(jī)床的數(shù)量,并且卡具與機(jī)床匹配得當(dāng),從而保證了零件的一致性和產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和自動(dòng)補(bǔ)償裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,并采取相應(yīng)的有效措施,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

6.加工成本低。FMS的生產(chǎn)批量在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化,其生產(chǎn)成本是最低的。它除了一次性投資費(fèi)用較高外,其他各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)的生產(chǎn)方案。

四、FMS發(fā)展方向

1.FMS仍將迅速發(fā)展

FMS在20世紀(jì)80年代末就已進(jìn)入了實(shí)用階段,技術(shù)已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,因此隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇,無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都越來(lái)越重視柔性制造技術(shù)。

從機(jī)械制造行業(yè)來(lái)看,現(xiàn)在FMS不僅能完成機(jī)械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個(gè)制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品看,現(xiàn)在FMS已不再局限于汽車(chē)、車(chē)床、飛機(jī)、坦克、火炮、艦船等,還可用于計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、木制產(chǎn)品、化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。從生產(chǎn)批量來(lái)看,FMS已從中小批量應(yīng)用向單件和大批量生產(chǎn)方向發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)和系統(tǒng)(CIMS)日漸成為制造業(yè)的熱點(diǎn),很多專(zhuān)家學(xué)者紛紛預(yù)言CIMS是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。柔性制造系統(tǒng)作為CIMS的重要組成部分,必然會(huì)隨著CIMS的發(fā)展而發(fā)展。

2.FMS系統(tǒng)性能不斷提高

構(gòu)成FMS的各項(xiàng)技術(shù),如加工技術(shù)、運(yùn)儲(chǔ)技術(shù)、刀具管理技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)大大提高FMS系統(tǒng)的性能。在加工中采用噴水切削加工技術(shù)和激光加工技術(shù),并將許多加工能力很強(qiáng)的加工設(shè)備如立式、臥式鏜銑加工中心,高效萬(wàn)能車(chē)削中心等用于FMS系統(tǒng),大大提高了FMS的加工能力和柔性,提高了FMS的系統(tǒng)性能。AVG小車(chē)以及自動(dòng)存儲(chǔ)、提取系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用,為FMS提供了更加可靠的物流運(yùn)儲(chǔ)方法,同時(shí)也能縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)率。刀具管理技術(shù)的迅速發(fā)展,為及時(shí)而準(zhǔn)確地為機(jī)床提供適用刀具提供了保證。同時(shí)可以提高系統(tǒng)柔性、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率,降低刀具費(fèi)用,消除人為錯(cuò)誤,提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(zhǎng)無(wú)人操作時(shí)間。

3.從CIMS的高度考慮FMS規(guī)劃設(shè)計(jì)

盡管FMS本身是把加工、運(yùn)儲(chǔ)、控制、檢測(cè)等硬件集成在一起,構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。但從一個(gè)工廠(chǎng)的角度來(lái)講,它還只是一部分,不能設(shè)計(jì)出新的產(chǎn)品或設(shè)計(jì)速度慢,再?gòu)?qiáng)的加工能力也無(wú)用武之地。總之,只有站在工廠(chǎng)全面現(xiàn)代化的高度、站在CIMS的高度分析,考慮FMS的各種問(wèn)題并根據(jù)CIMS的總體考慮進(jìn)行FMS的規(guī)劃設(shè)計(jì),才能充分發(fā)揮FMS的作用,使整個(gè)工廠(chǎng)獲得最大效益,提高它在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。