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1、机电传动控制（含PLC）柔性制造系统（FMS）论文柔性制造系统(FMS)摘要根据柔性制造系统的产生，对柔性制造系统的组成、分类、优势及发展方 向等做了详细阐述。关键词柔性制造系统(FMS)、组成、优势、发展方向正文 70年代末80年代初， 随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质 量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高， 传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且 也困扰着国有大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛 盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能 构成规模经济效益；反之，
2、多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式 相似的情况下，频繁的调整工夹具,工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。 为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短 产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性 自动化系统便应运而生。自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，70年代初柔性自动 化进入了生产实用阶段。几十年来，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、 柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，使柔性自动化得到了迅速 发展。下面就柔性制造系统的组成、分类、优势及发展趋势进行阐述。一、柔性制造系统(FMS)的
3、组成1. 加工系统 柔性制造系统采用的设备由待加工工件的类别决定，主要有加工中心、车削中心或计算机数控(CNC)车、铳、磨及齿轮加工机床等，用以自动地完成多种工序 的加工。2. 物料系统 物料系统用以实现工件及工装夹具的自动供给和装卸，以及完成工序间的自动传送、调运和存贮工作，包括各种传送带、自动导引小车、工业机器人及专用 起吊运送机等。3. 计算机控制系统计算机控制系统用以处理柔性制造系统的各种信息，输出控制CNC机床和物 料系统等自动操作所需的信息。通常采用三级(设备级、工作站级、单元级)分布 式计算机控制系统,其中单元级控制系统(单元控制器)是柔性制造系统的核心。4. 系统软件 系统软件
4、用以确保柔性制造系统有效地适应中小批量多品种生产的管理、控 制及优化工作,包括设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程调度软件、系 统管理和监控软件。二、柔性制造系统的分类1. 柔性制造单元(F MC)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，具有适应 加工多品种产品的灵活性。FMC的柔性最高。2. 柔性制造线(FML)柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线，对物料系统的柔 性要求低于FMS,但生产效率更高。3柔性制造系统(FMS)FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心)，由集中的控制系统及物料 系统连接起来，可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加
5、工管理。FMS是使 用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。三、柔性制造系统的优势柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机 和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高 柔性化之间的矛盾。具体优点如下。1. 设备利用率高。由于采用计算机对生产进行调度，一旦有机床空闲，计算机 便分配给该机床加工任务。在典型情况下，采用柔性制造系统中的一组机床所获 得的生产量是单机作业环境下同等数量机床生产量的3倍。2. 减少生产周期。由于零件集中在加工中心上加工，减少了机床数和零件的 装卡次数。采用计算机进行有效的调度也减少了周转的时间。3. 具有维持生产的
6、能力。当柔性制造系统中的一台或多台机床出现故障时， 计算机可以绕过出现故障的机床，使生产得以继续。4. 生产具有柔性。可以响应生产变化的需求，当市场需求或设计发生变化时， 在 FMS 的设计能力内，不需要系统硬件结构的变化，系统具有制造不同产品的柔 性。并且，对于临时需要的备用零件可以随时混合生产，而不影响 FMS 的正常生 产。5. 产品质量高。FMS减少了卡具和机床的数量，并且卡具与机床匹配得当，从 而保证了零件的一致性和产品的质量。同时自动检测设备和自动补偿装置可以及 时发现质量问题，并采取相应的有效措施，保证了产品的质量。6加工成本低。FMS的生产批量在相当大的范围内变化，其生产成本是
7、最低 的。它除了一次性投资费用较高外，其他各项指标均优于常规的生产方案。四、柔性制造系统的发展方向柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。一方面是与计算机辅助设计扣辅 助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构 成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。另一方面是实现从产 品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化 的计算机集成制造系统。在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。从机械制造行业来看，现在 FMS 不仅能完成机械加工，而且还能完成钣金加 工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电火花等特种加工以及喷漆、热处理、注
8、塑和橡胶模制等工作。从整个制造业所生产的产品看，现在FMS已不再局限于汽 车、车床、飞机、坦克、火炮、舰船等，还可用于计算机、半导体、木制产品、 化工等产品生产。从生产批量来看,FMS已从中小批量应用向单件和大批量生产 方向发展。随着计算机集成制造技术和系统(CIMS)日渐成为制造业的热点，很多专家学 者纷纷预言CIMS是制造业发展的必然趋势。柔性制造系统作为CIMS的重要组成 部分，必然会随着 CIMS 的发展而发展。构成FMS的各项技术,如加工技术、运储技术、刀具管理技术、控制技术以及 网络通信技术的迅速发展,毫无疑问会大大提高FMS系统的性能。在加工中采用 喷水切削加工技术和激光加工技术
9、，并将许多加工能力很强的加工设备如立式、 卧式镗铳加工中心，高效万能车削中心等用于FMS系统，大大提高了 FMS的加工能 力和柔性,提高了 FMS的系统性能。AVG小车以及自动存储、提取系统的发展和 应用，为FMS提供了更加可靠的物流运储方法，同时也能缩短生产周期，提高生产 率。刀具管理技术的迅速发展，为及时而准确地为机床提供适用刀具提供了保证。 同时可以提高系统柔性、生产率、设备利用率，降低刀具费用，消除人为错误，提 高产品质量，延长无人操作时间。尽管 FMS 本身是把加工、运储、控制、检测等硬件集成在一起，构成一个完 整的系统。但从一个工厂的角度来讲，它还只是一部分，不能设计出新的产品或设
10、 计速度慢,再强的加工能力也无用武之地。总之,只有站在工厂全面现代化的高 度、站在CIMS的高度分析，考虑FMS的各种问题并根据CIMS的总体考虑进行FMS 的规划设计,才能充分发挥FMS的作用，使整个工厂获得最大效益，提高它在市场 中的竞争能力。FMS在20世纪80年代末就已进入了实用阶段，技术已比较成熟。由于它在 解决多品种、中小批量生产上比传统的加工技术有明显的经济效益，因此随着国 际竞争的加剧，无论发达国家还是发展中国家都越来越重视柔性制造技术。 结语柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企 业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及软件的支撑 下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总提 高效率、高柔性，它适应多品种，中、小批生产，并进而赢得全胜的智能制造技 术。FMS的理念更被广泛地接受和认可，柔性的重要性也被充分的肯定。它作为 当今世界机械自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟 的蓝图，将成为21世纪机械制造业的主要生产模式，而且无论是中国，还是国 外，FMS 一定会得到不断完善和发展。
