自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在工業(yè)化國(guó)家中，柔性制造系統(tǒng)（FMS）作為邁向工廠自動(dòng)化的第一步，已獲得了實(shí)際的應(yīng)用。 柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品種零部件的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，它的應(yīng)用圓滿(mǎn)地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化和高柔性之 間的矛盾。


一般情況下，只有品種單一、批量大、設(shè)備專(zhuān)用、工藝穩(wěn)定、效率高的生產(chǎn)，才能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益；反之，多品種、小批量生產(chǎn)，設(shè)備的專(zhuān)用性低，在加 工形式相似的情況下，頻繁調(diào)整工夾具，工藝穩(wěn)定難度增大，生產(chǎn)效率勢(shì)必受到影響。為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下縮短 產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。

一、優(yōu)點(diǎn)


1、設(shè)備利用率高 一組機(jī)床編入柔性制造系統(tǒng)后，產(chǎn)量比這組機(jī)床分散單機(jī)作業(yè)時(shí)的產(chǎn)量提高數(shù)倍。


2、在制品減少 采用柔性自動(dòng)化系統(tǒng)可使在制品減少80%左右。


3、生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定


4、運(yùn)行靈活


5、產(chǎn)品應(yīng)變能力強(qiáng)

二、構(gòu)成


1、自動(dòng)加工系統(tǒng)


2、物流系統(tǒng) 物流系統(tǒng)指由多種運(yùn)輸裝置構(gòu)成，如傳說(shuō)帶、軌道、轉(zhuǎn)盤(pán)以及機(jī)械手等，完成工件、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng)，它是柔性制造系統(tǒng)的主要級(jí)成部分。


3、信息系統(tǒng)


4、軟件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效管理所必不可少的組成部分，包括設(shè)計(jì)、規(guī)劃、生產(chǎn)控制和系統(tǒng)監(jiān)督等軟件。柔性制造系統(tǒng)適合于年產(chǎn)量 1000~100000件之間的中小批量生產(chǎn)。

三、類(lèi)型


1、柔性制造單元（FMC） 柔性制造單元是在制造單元的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的具有柔性制造系統(tǒng)部分特點(diǎn)的一種單元。通常由1~3臺(tái)具有零件緩沖區(qū)、刀具換刀及托板自動(dòng)更換裝置的數(shù)控機(jī)床 或加工中心與工件儲(chǔ)存、運(yùn)輸裝置組成，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性和柔性，可以作為FMS的基本單元，也可將其視 一個(gè)規(guī)模最小的FMS，是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的產(chǎn)物。


2、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn) 柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)是把多臺(tái)可以調(diào)整的機(jī)床（多為專(zhuān)用機(jī)床）連接起來(lái)，配以動(dòng)運(yùn)送裝置組成的生產(chǎn)線(xiàn)。該生產(chǎn)線(xiàn)可以加工批量較大的不同規(guī)格零件。柔性程度低的柔 性自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)；柔性程度高的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)接近于小批量、多品種生產(chǎn)用的柔性制造系統(tǒng)。


3、柔性制造工廠（FMF） FMF是將多條FMS連接起來(lái)，配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了作業(yè) 柔性（CAD/CAM），并使用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化自動(dòng)化。

四、關(guān)鍵技術(shù)

1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)


2、模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開(kāi)發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能，可在控制過(guò)程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量做調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為 改善。


3、人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù) FMS中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)。


4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)，英文縮寫(xiě)為FMS。

FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對(duì)象確定工藝過(guò)程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制， 故能自動(dòng)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有“柔性”)，并能及時(shí)地改變產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴(kuò)大，可以包括毛坯制造、機(jī)械加工、裝配和質(zhì)量 檢驗(yàn)等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于沖壓和焊接的。

采用FMS的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果是：能按裝配作業(yè)配套需要，及時(shí)安排所需零件的加工，實(shí)現(xiàn)及時(shí)生產(chǎn)，從而減少毛坯和在制品的庫(kù)存量，及相應(yīng)的流動(dòng)資 金占用量，縮短生產(chǎn)周期；提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備數(shù)量和廠房面積；減少直接勞動(dòng)力，在少人看管條件下可實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)的連續(xù)“無(wú)人化生產(chǎn)”；提高產(chǎn) 品質(zhì)量的一致性。

1967年，英國(guó)莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設(shè)備是六臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無(wú) 人看管條件下，實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困難而未全部建成。

同年，美國(guó)的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I系統(tǒng)，它由八臺(tái)加工中心和兩臺(tái)多軸鉆床組成，工件被裝在托盤(pán)上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機(jī)床間傳送和進(jìn)行加工。這種柔性自動(dòng)化設(shè)備適于少品 種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)相似，所以也叫柔性自動(dòng)線(xiàn)。日本、前蘇聯(lián)、德國(guó)等也都在60年代末至70年代初，先后開(kāi)展了FMS的研 制工作。

1976年，日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元(簡(jiǎn)稱(chēng)FMC)，為發(fā)展FMS提供了重要的設(shè)備形式。柔性制造單元 (FMC)一般由1～2臺(tái)數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置組成，有獨(dú)立的工件儲(chǔ)存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，甚至自動(dòng)檢測(cè)工件，可實(shí)現(xiàn)有限工序的 連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生產(chǎn)應(yīng)用。

70年代末期，FMS在技術(shù)上和數(shù)量上都有較大發(fā)展，80年代初期已進(jìn)入實(shí)用階段，其中以由3～5臺(tái)設(shè)備組成的FMS為最多，但也有規(guī)模更龐大的 系統(tǒng)投入使用。

1982年，日本發(fā)那科公司建成自動(dòng)化電機(jī)加工車(chē)間，由60個(gè)柔性制造單元（包括50個(gè)工業(yè)機(jī)器人）和一個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)組成，另有兩臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)車(chē)傳 送毛坯和工件，此外還有一個(gè)無(wú)人化電機(jī)裝配車(chē)間，它們都能連續(xù)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。

這種自動(dòng)化和無(wú)人化車(chē)間，是向?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)集成的自動(dòng)化工廠邁出的重要一步。與此同時(shí)，還出現(xiàn)了若干僅具有FMS基本特征，但自動(dòng)化程度不很完善的 經(jīng)濟(jì)型FMS，使FMS的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)成就得到普及應(yīng)用。

典型的柔性制造系統(tǒng)由數(shù)字控制加工設(shè)備、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和信息控制系統(tǒng)組成。加工設(shè)備主要采用加工中心和數(shù)控車(chē)床，前者用于加工箱體類(lèi)和板類(lèi)零件， 后者則用于加工軸類(lèi)和盤(pán)類(lèi)零件。中、大批量少品種生產(chǎn)中所用的FMS，常采用可更換主軸箱的加工中心，以獲得更高的生產(chǎn)效率。

儲(chǔ)存和搬運(yùn)系統(tǒng)搬運(yùn)的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲(chǔ)存物料的方法有平面布置的托盤(pán)庫(kù)，也有儲(chǔ)存量較大的桁道式立體倉(cāng)庫(kù)。毛坯 一般先由工人裝入托盤(pán)上的夾具中，并儲(chǔ)存在自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)中的特定區(qū)域內(nèi)，然后由自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)根據(jù)物料管理計(jì)算機(jī)的指令送到指定的工位。固定軌道式臺(tái)車(chē)和傳送滾 道適用于按工藝順序排列設(shè)備的FMS，自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)車(chē)搬送物料的順序則與設(shè)備排列位置無(wú)關(guān)，具有較大靈活性。

工業(yè)機(jī)器人可在有限的范圍內(nèi)為1～4臺(tái)機(jī)床輸送和裝卸工件，對(duì)于較大的工件常利用托盤(pán)自動(dòng)交換裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)APC)來(lái)傳送，也可采用在軌道上行走的 機(jī)器人，同時(shí)完成工件的傳送和裝卸。磨損了的刀具可以逐個(gè)從刀庫(kù)中取出更換，也可由備用的子刀庫(kù)取代裝滿(mǎn)待換刀具的刀庫(kù)。車(chē)床卡盤(pán)的卡爪、特種夾具和專(zhuān)用 加工中心的主軸箱也可以自動(dòng)更換。切屑運(yùn)送和處理系統(tǒng)是保證 FMS連續(xù)正常工作的必要條件，一般根據(jù)切屑的形狀、排除量和處理要求來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案。

FMS信息控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成形式很多，但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。第一級(jí)為各個(gè)工藝設(shè)備的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)，實(shí)現(xiàn)各的口工過(guò)程的 控制；第二級(jí)為群控計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)把來(lái)自第三級(jí)計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)計(jì)劃和數(shù)控指令等信息，分配給第一級(jí)中有關(guān)設(shè)備的數(shù)控裝置，同時(shí)把它們的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息上報(bào)給上級(jí) 計(jì)算機(jī)；第三級(jí)是FMS的主計(jì)算機(jī)(控制計(jì)算機(jī))，其功能是制訂生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，實(shí)施FMS運(yùn)行狀態(tài)的管理，及各種數(shù)據(jù)的管理；第四級(jí)是全廠的管理計(jì)算機(jī)。

性能完善的軟件是實(shí)現(xiàn)FMS功能的基礎(chǔ)，除支持計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件外，數(shù)量更多的是根據(jù)使用要求和用戶(hù)經(jīng)驗(yàn)所發(fā)展的專(zhuān)門(mén)應(yīng)用軟件，大體上包括控 制軟件(控制機(jī)床、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、檢驗(yàn)裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計(jì)劃管理軟件(調(diào)度管理、質(zhì)量管理、庫(kù)存管理、工裝管理等)和數(shù)據(jù)管理軟件(仿真、檢索和各種數(shù) 據(jù)庫(kù))等。

為保證FMS的連續(xù)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，須對(duì)刀具和切削過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視，可能采用的方法有：測(cè)量機(jī)床主軸電機(jī)輸出的電流功率，或主軸的扭矩；利用傳感器拾取刀 具破裂的信號(hào)；利用接觸測(cè)頭直接測(cè)量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的變化；累積計(jì)算刀具的切削時(shí)間以進(jìn)行刀具壽命管理。此外，還可利用接觸測(cè)頭來(lái)測(cè)量機(jī) 床熱變形和工件安裝誤差，并據(jù)此對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。

柔性制造系統(tǒng)按機(jī)床與搬運(yùn)系統(tǒng)的相互關(guān)系可分為直線(xiàn)型、循環(huán)型、網(wǎng)絡(luò)型和單元型。加工工件品種少、柔性要求小的制造系統(tǒng)多采用直線(xiàn)布局，雖然加工 順序不能改變，但管理容易；單元型具有較大柔性，易于擴(kuò)展，但調(diào)度作業(yè)的程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。

柔性制造系統(tǒng)未來(lái)將向發(fā)展各種工藝內(nèi)容的柔性制造單元和小型FMS；完善FMS的自動(dòng)化功能；擴(kuò)大FMS完成的作業(yè)內(nèi)容，并與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔 助制造技術(shù)(CAD/CAM)相結(jié)合，向全盤(pán)自動(dòng)化工廠方向發(fā)展。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的FSM（柔性制造系统）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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