一、柔性自動化的興起

二、柔性制造系統(tǒng)的類型與構(gòu)成

1. 柔性制造系統(tǒng)的類型
   柔性制造是指在計算機支持下，能適應(yīng)加工對象變化的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)有以下三種類型：

   1. 柔性制造單元
      柔性制造單元由一臺或數(shù)臺數(shù)控機床或加工中心構(gòu)成的加工單元。該單元根據(jù)需要可以自動更換刀具和夾具，加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復(fù)雜，加工工序簡單，加工工時較長，批量小的零件。它有較大的設(shè)備柔性，但人員和加工柔性低。
   2. 柔性制造系統(tǒng)
      柔性制造系統(tǒng)是以數(shù)控機床或加工中心為基礎(chǔ)，配以物料傳送裝置組成的生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電子計算機實現(xiàn)自動控制，能在不停機的情況下，滿足多品種的加工。柔性制造系統(tǒng)適合加工形狀復(fù)雜，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料傳送柔性大，但人員柔性仍然較低。
   3. 柔性自動生產(chǎn)線
      柔性自動生產(chǎn)線是把多臺可以調(diào)整的機床(多為專用機床)聯(lián)結(jié)起來，配以自動運送裝置組成的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線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生產(chǎn)線，在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動生產(chǎn)線；柔性程度高的柔性自動生產(chǎn)線，則接近于小批量、多品種生產(chǎn)用的柔性制造系統(tǒng)。
2. 柔性制造系統(tǒng)的構(gòu)成
   就機械制造業(yè)的柔性制造系統(tǒng)而言，其基本組成部分有：

   1. 自動加工系統(tǒng)
      自動加工系統(tǒng)，指以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，把外形尺寸(形狀不必完全一致)、重量大致相似，材料相同，工藝相似的零件集中在一臺或數(shù)臺數(shù)控機床或?qū)Ｓ脵C床等設(shè)備上加工的系統(tǒng)。
   2. 物流系統(tǒng)
      物流系統(tǒng)，指由多種運輸裝置構(gòu)成，如傳送帶、軌道一轉(zhuǎn)盤以及機械手等，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)主要的組成部分。
   3. 信息系統(tǒng)
      信息系統(tǒng)，指對加工和運輸過程中所需各種信息收集、處理、反饋，并通過電子計算機或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等)，對機床或運輸設(shè)備實行分級控制的系統(tǒng)。
   4. 軟件系統(tǒng)
      軟件系統(tǒng)，指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計算機進行有效管理的必不可少的組成部分。它包括設(shè)計、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1000～100,000件之間的中小批量生產(chǎn)。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點與發(fā)展趨勢

柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點
柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計算機和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點如下。 #p#分頁標(biāo)題#e#
• 第一，設(shè)備利用率高。一組機床編入柔性制造系統(tǒng)后，產(chǎn)量比這組機床在分散單機作業(yè)時的產(chǎn)量提高數(shù)倍。
• 第二，在制品減少80%左右。
• 第三，生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定。自動加工系統(tǒng)由一自或多臺機床組成，發(fā)生故障時，有降級運轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機床的能力。
• 第四，產(chǎn)品質(zhì)量高。零件在加工過程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工形式穩(wěn)定。
• 第五，運行靈活。有些柔性制造系統(tǒng)的檢驗、裝卡和維護工作可在第一班完成，第二、第三班可在無人照看下正常生產(chǎn)。在理想的柔性制造系統(tǒng)中，其監(jiān)控系統(tǒng)還能處理諸如刀具的磨損調(diào)換、物流的堵塞疏通等運行過程中不可預(yù)料的問題。
• 第六，產(chǎn)品應(yīng)變能力大。刀具、夾具及物料運輸裝置具有可調(diào)性，且系統(tǒng)平面布置合理，便于增減設(shè)備，滿足市場需要。
柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢大致有兩個方面。一方面是與計算機輔助設(shè)計扣輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料，組合設(shè)計不同模塊，構(gòu)成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)。另一方面是實現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到銷售的整個生產(chǎn)過程自動化，特別是管理層次自動化的計算機集成制造系統(tǒng)。在這個大系統(tǒng)中，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個組成部分。 系統(tǒng)方案和布局工件流刀具流系統(tǒng)的技術(shù)特征  有軌輸送系統(tǒng)
工件緩沖儲存
人工裝卸工件人工
沒有刀具自動輸送系統(tǒng)
適用零件品種少、加工時間較長或批量較大的情況
更換加工任務(wù)，通常需要停機調(diào)整
  無軌輸送系統(tǒng)
工件緩沖儲存
人工裝卸工件具有單獨的刀具輸送系統(tǒng)
用機器人搬運由交換刀具
由機器人實現(xiàn)中央刀庫和機床刀庫之間的刀具交換
由不同的運輸系統(tǒng)輸送工件和刀具，投資較大
適用零件品種多、刀具數(shù)量多、加工時間短、零件程序頻繁更換的情況
  工件和刀具共用一個輸送系統(tǒng)
人工分別在兩個工位裝卸工件和刀具
用將刀具輸送到機床，借助機械手在刀庫和刀盒之間交換，工件和刀具共用一個輸送系統(tǒng)
適用于零件和刀具品種數(shù)量中等，零件加工時間較長的情況
1. 模塊化的柔性制造系統(tǒng)
   為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟性，可將其主要組成部分標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。加工件的輸送模塊，有感應(yīng)線導(dǎo)軌小車輸送和有軌小車輸送；刀具的輸送和調(diào)換模塊，有刀具交換機器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等。利用不同的模塊組合，構(gòu)成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統(tǒng)，自動地完成不同要求的全部加工過程。圖1是典型模塊化柔性制造系統(tǒng)特征圖。由圖1可見，刀具的供給方式、工件的輸送存儲和交換方式，是影響系統(tǒng)復(fù)雜程度的最大因素。
2. 計算機集成制造系統(tǒng)
   據(jù)統(tǒng)計，從1870～1970年的100年中，加工過程的效率提高了2000%，而生產(chǎn)管理的效率只提高了80%，產(chǎn)品設(shè)計的效率僅提高了20%左右。顯然，后兩種的效率已成為進一步發(fā)展生產(chǎn)的制約因素。因此，制造技術(shù)的發(fā)展就不能局限在車間制造過程的自動化，而要全面實現(xiàn)從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計到銷售的整個生產(chǎn)過程的自動化，特別是管理層次工作的自動化。這樣集成的一個完整的生產(chǎn)系統(tǒng)就是計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。 #p#分頁標(biāo)題#e#
   CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動化的廣度，它把系統(tǒng)的空間擴展到市場、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、檢驗、銷售和為用戶眼務(wù)等全部過程；智能化的自動化朝深度，不僅包含物料流的自動化，而且還包括信息流的自動化。
   
   圖2是CIMS的模型。決策層是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，通過管理信息系統(tǒng)掌握扔連接各部門的信息。虛框內(nèi)是產(chǎn)品制造過程的信息流。生產(chǎn)活動的信息源來自生產(chǎn)對象——產(chǎn)品的訂貨。根據(jù)用戶對產(chǎn)品功能的要求，CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)提供有關(guān)產(chǎn)品的全部信息和數(shù)據(jù)。產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)是企業(yè)生產(chǎn)活動初始的信息源，所以，智能化的CAD系統(tǒng)是CIMS的基礎(chǔ)。CAPP(計算機輔助工藝過程設(shè)計)系統(tǒng)不僅要編制工藝規(guī)程，設(shè)計工夾量具，確定工時和工序費用，還要與CAM(計算機輔助制造)系統(tǒng)連接，為數(shù)控機床提供工藝數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)計劃、作業(yè)調(diào)度、質(zhì)量管理和成本核算提供數(shù)據(jù)，井將諸如制造可能性和成本等信息反饋至CAD系統(tǒng)，生產(chǎn)計劃與控制系統(tǒng)是全廠的生產(chǎn)指揮樞紐。為使生產(chǎn)有條不紊地進行，必須相應(yīng)建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)來集系統(tǒng)，以此構(gòu)成一個能反映生產(chǎn)過程真實情況的信息反饋系統(tǒng)。