一、柔性自動(dòng)化的興起

二、柔性制造系統(tǒng)的類(lèi)型與構(gòu)成

1. 柔性制造系統(tǒng)的類(lèi)型
   柔性制造是指在計(jì)算機(jī)支持下，能適應(yīng)加工對(duì)象變化的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)有以下三種類(lèi)型：

   1. 柔性制造單元
      柔性制造單元由一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)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(dòng)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(jiǎn)單，加工工時(shí)較長(zhǎng)，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(jī)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能在不停機(jī)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(dòng)生產(chǎn)線
      柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是把多臺(tái)可以調(diào)整的機(jī)床(多為專(zhuān)用機(jī)床)聯(lián)結(jié)起來(lái)，配以自動(dòng)運(yùn)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(dòng)生產(chǎn)線，在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動(dòng)生產(chǎn)線；柔性程度高的柔性自動(dòng)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(jī)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(dòng)加工系統(tǒng)
      自動(dòng)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(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)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(yùn)輸裝置構(gòu)成，如傳送帶、軌道一轉(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)主要的組成部分。
   3. 信息系統(tǒng)
      信息系統(tǒng)，指對(duì)加工和運(yùn)輸過(guò)程中所需各種信息收集、處理、反饋，并通過(guò)電子計(jì)算機(jī)或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等)，對(duì)機(jī)床或運(yùn)輸設(shè)備實(shí)行分級(jí)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(jì)算機(jī)進(jìn)行有效管理的必不可少的組成部分。它包括設(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1000～100,000件之間的中小批量生產(chǎn)。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點(diǎn)如下。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
• 第一，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)床在分散單機(jī)作業(yè)時(shí)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(duì)穩(wěn)定。自動(dòng)加工系統(tǒng)由一自或多臺(tái)機(jī)床組成，發(fā)生故障時(shí)，有降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過(guò)故障機(jī)床的能力。
• 第四，產(chǎn)品質(zhì)量高。零件在加工過(guò)程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工形式穩(wěn)定。
• 第五，運(yùn)行靈活。有些柔性制造系統(tǒng)的檢驗(yàn)、裝卡和維護(hù)工作可在第一班完成，第二、第三班可在無(wú)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(yùn)行過(guò)程中不可預(yù)料的問(wèn)題。
• 第六，產(chǎn)品應(yīng)變能力大。刀具、夾具及物料運(yùn)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(chǎng)需要。
柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)大致有兩個(gè)方面。一方面是與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷(xiāo)售的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，特別是管理層次自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。在這個(gè)大系統(tǒng)中，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個(gè)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(chǔ)存
人工裝卸工件人工
沒(méi)有刀具自動(dòng)輸送系統(tǒng)
適用零件品種少、加工時(shí)間較長(zhǎng)或批量較大的情況
更換加工任務(wù)，通常需要停機(jī)調(diào)整
  無(wú)軌輸送系統(tǒng)
工件緩沖儲(chǔ)存
人工裝卸工件具有單獨(dú)的刀具輸送系統(tǒng)
用機(jī)器人搬運(yùn)由交換刀具
由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)中央刀庫(kù)和機(jī)床刀庫(kù)之間的刀具交換
由不同的運(yùn)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(shí)間短、零件程序頻繁更換的情況
  工件和刀具共用一個(gè)輸送系統(tǒng)
人工分別在兩個(gè)工位裝卸工件和刀具
用將刀具輸送到機(jī)床，借助機(jī)械手在刀庫(kù)和刀盒之間交換，工件和刀具共用一個(gè)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(shí)間較長(zhǎng)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(jì)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(chē)輸送和有軌小車(chē)輸送；刀具的輸送和調(diào)換模塊，有刀具交換機(jī)器人和與工件共用輸送小車(chē)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(dòng)地完成不同要求的全部加工過(guò)程。圖1是典型模塊化柔性制造系統(tǒng)特征圖。由圖1可見(jiàn)，刀具的供給方式、工件的輸送存儲(chǔ)和交換方式，是影響系統(tǒng)復(fù)雜程度的最大因素。
2. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)
   據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1870～1970年的100年中，加工過(guò)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(jì)的效率僅提高了20%左右。顯然，后兩種的效率已成為進(jìn)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(chē)間制造過(guò)程的自動(dòng)化，而要全面實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷(xiāo)售的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，特別是管理層次工作的自動(dòng)化。這樣集成的一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
   CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動(dòng)化的廣度，它把系統(tǒng)的空間擴(kuò)展到市場(chǎng)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、檢驗(yàn)、銷(xiāo)售和為用戶眼務(wù)等全部過(guò)程；智能化的自動(dòng)化朝深度，不僅包含物料流的自動(dòng)化，而且還包括信息流的自動(dòng)化。
   
   圖2是CIMS的模型。決策層是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，通過(guò)管理信息系統(tǒng)掌握扔連接各部門(mén)的信息。虛框內(nèi)是產(chǎn)品制造過(guò)程的信息流。生產(chǎn)活動(dòng)的信息源來(lái)自生產(chǎn)對(duì)象——產(chǎn)品的訂貨。根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品功能的要求，CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))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(dòng)初始的信息源，所以，智能化的CAD系統(tǒng)是CIMS的基礎(chǔ)。CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì))系統(tǒng)不僅要編制工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)工夾量具，確定工時(shí)和工序費(fèi)用，還要與CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)連接，為數(shù)控機(jī)床提供工藝數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)計(jì)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(jì)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(jìn)行，必須相應(yīng)建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)集系統(tǒng)，以此構(gòu)成一個(gè)能反映生產(chǎn)過(guò)程真實(shí)情況的信息反饋系統(tǒng)。