柔性制造技術(shù)目標(biāo)

通過柔性中心科研建設(shè)，使在大型天線系統(tǒng)研制中的計算機(jī)應(yīng)用能力和工藝加工水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際九十年代初水平，為重點(diǎn)研制任務(wù)的完成提供有力的保障。(1)基于柔性制造技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，通過配置先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)用以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代設(shè)計、制造和管理技術(shù)，建立一個具有行業(yè)特色的柔性制造中心。

(2)應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)天線系統(tǒng)關(guān)鍵零件的計算機(jī)輔助設(shè)計，逐步實(shí)現(xiàn)柔性中心設(shè)計過程的并行化。

(3)應(yīng)用現(xiàn)代信息管理技術(shù)和加工過程的計算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零件制造過程的柔性化。

(4)通過建立網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫云霄環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)中心運(yùn)行過程中的功能交互、信息集成和資源共享創(chuàng)造條件。

(5)提高本單位的綜合實(shí)力和現(xiàn)代化水平，提高對市場的應(yīng)變能力。

(6)柔性中心總體功能由工程設(shè)計系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理分系統(tǒng)、車間制造分系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)構(gòu)成。

①工程管理信息分系統(tǒng)(EMS)實(shí)現(xiàn)項目管理、技術(shù)狀態(tài)管理、庫存管理、生產(chǎn)計劃制訂、成本管理。

②質(zhì)量信息管理分系統(tǒng)(QMS)基于Intranet實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程質(zhì)量信息收集、分析、處理、反饋和質(zhì)量文檔管理。

③工程設(shè)計分系統(tǒng)(EDS)應(yīng)用基于PDM實(shí)現(xiàn)饋源關(guān)鍵零件CAD/CAPP/CAM集成設(shè)計等。

④車間制造分系統(tǒng)(WMS)實(shí)現(xiàn)天線關(guān)鍵零件的數(shù)控加工、數(shù)控設(shè)備的DNC、生產(chǎn)計劃調(diào)度等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫支撐環(huán)境(NET/DB)對EMS，EDS，WMS分系統(tǒng)的運(yùn)行提供集成環(huán)境，提供Intranet服務(wù)，支持柔性中心的信息集成。

系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等；

FMS運(yùn)行控制系統(tǒng)：動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實(shí)時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等。

1、計算機(jī)控制系統(tǒng)計算機(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)等自動操作所需的信息。通常采用三級(設(shè)備級、工作站級、單元級)分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)，其中單元級控制系統(tǒng)(單元控制器)是柔性制造系統(tǒng)的核心。

2、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)計規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過程分析軟件、生產(chǎn)過程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。

性能完善的軟件是實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)的功能的基礎(chǔ)，除支持計算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件外，更多數(shù)量的軟件是根據(jù)使用要求和用戶經(jīng)驗(yàn)所發(fā)展的專門應(yīng)用軟件，大體上包括控制軟件(控制機(jī)床、物料儲運(yùn)系統(tǒng)、檢驗(yàn)裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計劃管理軟件(調(diào)度管理、質(zhì)量管理、庫存管理、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)等 。

制造設(shè)備：數(shù)控加工設(shè)備（如加工中心）、測量機(jī)、清洗機(jī)等；

自動化儲運(yùn)設(shè)備：傳送帶、有軌小車、AGV、搬運(yùn)機(jī)器人、立體庫、中央托盤庫、

物料或刀具裝卸站、中央刀庫等；

計算機(jī)控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

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別決定，主要有加工中心、車削中心或計算機(jī)數(shù)控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機(jī)床等，用以自動地完成多種工序的加工。磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換，也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。

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供給和裝卸，以及完成工序間的自動傳送、調(diào)運(yùn)和存貯工作，包括各種傳送帶、自動導(dǎo)引小車、工業(yè)機(jī)器人及專用起吊運(yùn)送機(jī)等。儲存和搬運(yùn)系統(tǒng)搬運(yùn)的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的巷道式立體倉庫。

毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中，并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內(nèi)，然后由自動搬運(yùn)系統(tǒng)根據(jù)物料管理計算機(jī)的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設(shè)備的柔性制造系統(tǒng)，自動引導(dǎo)臺車搬送物料的順序則與設(shè)備排列位置無關(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臺機(jī)床輸送和裝卸工件，對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置(APC)來傳送，也可采用在軌道上行走的機(jī)器人，同時完成工件的傳送和裝卸。

采用柔性制造系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，主要有以下幾個方面：

設(shè)備利用率高

一組機(jī)床編入柔性制造系統(tǒng)后的產(chǎn)量，一般可達(dá)這組機(jī)床在單機(jī)作業(yè)時的三倍。柔性制造系統(tǒng)能獲得高效率的原因，一是計算機(jī)把每個零件都安排了加工機(jī)床，一俟機(jī)床空閑，即刻將零件送上加工，同時將相應(yīng)的數(shù)控加工程序輸入這臺機(jī)床。二是由于送上機(jī)床的零件早已裝卡在托盤上（裝卡工作是在單獨(dú)的裝卸站進(jìn)行），因而機(jī)床不用等待零件的裝卡。

減少設(shè)備投資

由于設(shè)備的利用率高，柔性制造系統(tǒng)能以較少的設(shè)備來完成同樣的工作量。把車間采用的多臺加工中心換成柔性制造系統(tǒng)，其投資一般可減少三分之二。

減少直接工時費(fèi)用

由于機(jī)床是在計算機(jī)控制下進(jìn)行工作，不需工人去操縱。唯一 用人的工位是裝卸站。這就減少了工時費(fèi)用。

減少了工序中在制品量

和一般加工相比，柔性制造系統(tǒng)在減少工序間零件庫存數(shù)量上有良好效果。有的減少了80%。這是因?yàn)榭s短了等待加工時間

改進(jìn)生產(chǎn)要求有快速應(yīng)變能力

柔性制造系統(tǒng)有其內(nèi)在的靈活性，能適應(yīng)由于市場需求變化和工程設(shè)計變更所出現(xiàn)的變動，進(jìn)行多品種生產(chǎn)。而且還能在不明顯打亂正常生產(chǎn)計劃的情況下，插入備件和急件制造任務(wù)。

維持生產(chǎn)的能力

許多柔性制造系統(tǒng)設(shè)計成具有當(dāng)一臺或幾臺機(jī)床發(fā)生故障時仍能降級運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。即采用了加工能力有沉余度的設(shè)計，并使物料傳送系統(tǒng)有自行繞過故障機(jī)床的能力，系統(tǒng)仍能維持生產(chǎn)。

產(chǎn)品質(zhì)量高

減少零件裝卡次數(shù)，一個零件可以少上幾種機(jī)床加工，設(shè)計更好的專用夾具，更加注意機(jī)床和零件的定位都有利于提高零件的質(zhì)量。

運(yùn)行的靈活性

運(yùn)行的靈活性是提高生產(chǎn)率的另一個因素。有些柔性制造系統(tǒng)能夠在無人照看的情況下進(jìn)行第二和第三班的生產(chǎn)。

產(chǎn)量的靈活性

車間平面布局規(guī)劃得合理，需要增加產(chǎn)量時，增加機(jī)床，以滿足擴(kuò)大生產(chǎn)能力的需要。

FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)

這是因?yàn)镕MC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟(jì)效益相接近，更適用于財力有限的中小型企業(yè)。國外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。

發(fā)展效率更高的FML

多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機(jī)等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關(guān)注。采用價格低廉的專用數(shù)控機(jī)床替代通用的加工中心將是FML的發(fā)展趨勢。

朝多功能方向發(fā)展

由單純加工型FMS進(jìn)一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。

計算機(jī)輔助設(shè)計

未來CAD技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計技術(shù)最新的一個突破是光敏立體成形技術(shù)，該項新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng)，將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。

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，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。

人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)

迄今，柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進(jìn)行推理，求解各類問題(如解釋、預(yù)測、診斷、查找故障、設(shè)計、計劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)獲得的知識相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強(qiáng)了柔性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在柔性制造業(yè)(尤其智能型)中起著日趨重要的關(guān)鍵性的作用。用于柔性制造中的各種技術(shù)，預(yù)計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。

預(yù)計到21世紀(jì)初，人工智能在柔性制造技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模將在比大4倍。智能制造技術(shù)(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵時能自動調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達(dá)到最佳工作狀態(tài)，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀(jì)的制造技術(shù)。對未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項技術(shù)是伴隨計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的，它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動控制領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分。

綜合控制系統(tǒng)

一種叫做MES精益制造管理系統(tǒng)的工具，集合軟件和人機(jī)界面設(shè)備(PLC觸摸屏)、PDA手機(jī)、條碼采集器、傳感器、I/O、DCS、RFID、LED生產(chǎn)看板等多類硬件的綜合智能化系統(tǒng)，由一組共享數(shù)據(jù)的程序所組成的、通過布置在生產(chǎn)現(xiàn)場的專用設(shè)備（PDA智能手機(jī)、LED生產(chǎn)看板、條碼采集器、PLC、傳感器、I/O、DCS、RFID、PC等硬件）對從原材料上線到成品入庫的生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集、控制和監(jiān)控的系統(tǒng)。 是通過控制包括物料、倉庫、設(shè)備、人員、品質(zhì)、工藝、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，我們提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如工藝排單、質(zhì)量控制、文檔管理、圖紙下發(fā)、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、制造物流等功能的方式。從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)時化的信息系統(tǒng)。精益制造系統(tǒng)實(shí)時接受來自ERP系統(tǒng)的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產(chǎn)方法、人員指令、制造指令等下達(dá)給人員、設(shè)備等控制層，再實(shí)時把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設(shè)備操作狀態(tài)與結(jié)果、庫存狀況、質(zhì)量狀況等動態(tài)地反饋給決策層

柔性制造定義

柔性制造系統(tǒng)(FMS)

關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有:

美國國家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動化。中央計算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會指出“柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。”而我國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！焙唵蔚卣f，F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng) 。

柔性制造組成

常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機(jī)床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來，可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，日本從1991年開始實(shí)施的“智能制造系統(tǒng)”(IMS)國際性開發(fā)項目，屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預(yù)計本世紀(jì)十年代后才會實(shí)現(xiàn)。

柔性制造FMC

FMC的問世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6～8年，F(xiàn)MC可視為一個規(guī)模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由1～2臺加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。

柔性制造FML

它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機(jī)床;亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術(shù)已日臻成熟，迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。

柔性制造FMF

FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實(shí)際，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。FMF是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進(jìn)的自動化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠柔性化及自動化。

1、能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質(zhì)量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理；

2、通過簡單的軟件系統(tǒng)變更，便能制造出某一零件族的多種零件；

3、自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運(yùn)輸和存儲過程；

4、能解決多機(jī)床下零件的混流加工，且無需增加額外費(fèi)用；

5、具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能，無需過多的人工介入，能做到無人加工。

1967年，英國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)備是六臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無人看管條件下，實(shí)現(xiàn)晝夜24小時連續(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，美國的懷特·森斯特蘭公司建成Omniline I系統(tǒng)，它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成，工件被裝在托盤上的夾具中，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。這種柔性自動化設(shè)備適于在少品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動生產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯(lián)、德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了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(簡稱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臺數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置組成，有獨(dú)立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，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，柔性制造系統(tǒng)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臺設(shè)備組成的柔性制造系統(tǒng)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)那科公司建成自動化電機(jī)加工車間，由60個柔性制造單元（包括50個工業(yè)機(jī)器人）和一個立體倉庫組成，另有兩臺自動引導(dǎo)臺車傳送毛坯和工件，此外還有一個無人化電機(jī)裝配車間，它們都能連續(xù)24小時運(yùn)轉(zhuǎn)。

這種自動化和無人化車間，是向?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時，還出現(xiàn)了若干僅具有柔性制造系統(tǒng)的基本特征，但自動化程度不很完善的經(jīng)濟(jì)型柔性制造系統(tǒng)FMS，使柔性制造系統(tǒng)FMS的設(shè)計思想和技術(shù)成果得到普及應(yīng)用。

迄今為止，全世界有大量的柔性制造系統(tǒng)投入了應(yīng)用，僅在日本就有175套完整的柔性制造系統(tǒng)。國際上以柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)的制成品已經(jīng)占到全部制成品生產(chǎn)的75%以上，而且比率還在增加。

柔性制造機(jī)器柔性

當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時，機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。

柔性制造工藝柔性

一是工藝流程不變時自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。

柔性制造產(chǎn)品柔性

一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后，系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后，對老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。

柔性制造維護(hù)柔性

采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。

柔性制造生產(chǎn)柔性

當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，這一點(diǎn)尤為重要。

柔性制造擴(kuò)展柔性

當(dāng)生產(chǎn)需要的時候，可以很容易地擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加模塊，構(gòu)成一個更大系統(tǒng)的能力。

柔性制造運(yùn)行柔性

利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品，換用不同工序加工的能力。

柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù) 。

(1) 機(jī)器柔性，系統(tǒng)的機(jī)器設(shè)備具有隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的能力；

(2) 工藝柔性，系統(tǒng)能夠根據(jù)加工對象的變化或原材料的變化而確定相應(yīng)的工藝流程；

(3) 產(chǎn)品柔性，產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后，系統(tǒng)不僅對老產(chǎn)品的有用特性有繼承能力和兼容能力，而且還具有迅速、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；

(4) 生產(chǎn)能力柔性，當(dāng)生產(chǎn)量改變時，系統(tǒng)能及時作出反應(yīng)而經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行；

(5) 維護(hù)柔性，系統(tǒng)能采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進(jìn)行；

(6) 擴(kuò)展柔性，當(dāng)生產(chǎn)需要的時候，可以很容易地擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加模塊，構(gòu)成一個更大的制造系統(tǒng) 。

柔性制造的模式其實(shí)廣泛存在，比如定制，這種以消費(fèi)者為導(dǎo)向的， 以需定產(chǎn)的方式對立的是傳統(tǒng)大規(guī)模量產(chǎn)的生產(chǎn)模式。在柔性制造中，考驗(yàn)的是生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的反應(yīng)速度。比如在電子商務(wù)領(lǐng)域興起的“C2B”“C2P2B”等模式體現(xiàn)的正是柔性制造的精髓所在。

柔性可以表述為兩個方面

一個方面是指生產(chǎn)能力的柔性反應(yīng)能力，也就是機(jī)器設(shè)備的小批量生產(chǎn)能力：

其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低。但價格相當(dāng)昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應(yīng)市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。

1、美國國家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動化。中央計算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。

2、國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會指出“柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。”

3、中國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。”

簡單地說，F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。

第二個方面，指的是供應(yīng)鏈的敏捷和精準(zhǔn)的反應(yīng)能力。

在柔性制造中，供應(yīng)鏈系統(tǒng)對單個需求做出生產(chǎn)配送的響應(yīng)。從傳統(tǒng)“以產(chǎn)定銷”的“產(chǎn)——供——銷——人——財——物”，轉(zhuǎn)變成“以銷定產(chǎn)”，生產(chǎn)的指令完全是由消費(fèi)者獨(dú)個觸發(fā)，其價值鏈展現(xiàn)為“人——財——產(chǎn)——物——銷“這種完全定向的具有明確個性特征的活動。

在這個過程中不僅對生產(chǎn)的機(jī)器提出了重大的挑戰(zhàn)，也對傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈提出了革命性的顛覆。在最近一次工信部對愛定客這家公司的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)鏈才是這家公司得以成功實(shí)踐柔性制造的核心競爭力。從傳統(tǒng)的大單出貨、大批生產(chǎn)、低毛利率的情況下，如何在保證品質(zhì)和反應(yīng)速度的情況下，又要有效地反應(yīng)消費(fèi)者的個體需求，另外還要有效控制成本？ 愛定客已經(jīng)總結(jié)出很好的解決方案，只有全價值鏈的完全掌握才能從根本上去解決單個生產(chǎn)的成本控制；愛定客提倡的就是“每個人都可以擁有自己的品牌”，因此在不斷改良生產(chǎn)工藝，優(yōu)化生產(chǎn)流程，在流程中提高人效，精準(zhǔn)化生產(chǎn)達(dá)到零庫存，以此來壓縮消費(fèi)者需要付出的庫存代價；真正的零庫存從根本上解決了隱形成本的問題，這就是愛定客的產(chǎn)品在維持高品質(zhì)的前提下還能保持非常有競爭力的價格秘密所在。

細(xì)胞生產(chǎn)方式

與傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式比較，細(xì)胞生產(chǎn)方式有兩個特點(diǎn)，一個是規(guī)模?。ㄉa(chǎn)線短，操作人員少），另一個是標(biāo)準(zhǔn)化之后的小生產(chǎn)細(xì)胞可以簡單復(fù)制。由于這兩個特點(diǎn)，細(xì)胞生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)：

（1）簡單應(yīng)對產(chǎn)量的變化，通過復(fù)制一個或以上的細(xì)胞就能夠滿足細(xì)胞生產(chǎn)能力整數(shù)倍的生產(chǎn)需求；

（2）減少場地占用，細(xì)胞是可以簡單復(fù)制的（細(xì)胞生產(chǎn)線可以在一天內(nèi)搭建完成），因此不需要的時候可以簡單拆除，節(jié)省場地；

（3）每一個細(xì)胞的作業(yè)人數(shù)少，降低了平衡工位間作業(yè)時間的難度，工位間作業(yè)時間差異小，生產(chǎn)效率高；

（4）通過合理組合員工，即由能力相當(dāng)?shù)膯T工組合成細(xì)胞，可以發(fā)揮員工最高的作業(yè)能力水平。如果能夠根據(jù)每一個細(xì)胞的產(chǎn)能給予相應(yīng)的獎勵，還有利于促成細(xì)胞間的良性競爭。細(xì)胞生產(chǎn)線的形式是多樣的，有O形，也有U形，有餐臺形，也有推車形等等。

一人生產(chǎn)方式

我們看到過這樣的情形，某產(chǎn)品的裝配時間總共不足10分鐘，但是它還是被安排在一條數(shù)十米長的流水線上，而裝配工作則由線上的數(shù)十人來完成，每個人的作業(yè)時間不過10、20秒。針對這樣一些作業(yè)時間相對較短、產(chǎn)量不大的產(chǎn)品，如果能夠打破常規(guī)（流水線生產(chǎn)），改由每一個員工單獨(dú)完成整個產(chǎn)品裝配任務(wù)的話，我們將獲得意想不到的效果。同時，由于工作績效（品質(zhì)、效率、成本）與員工個人直接相關(guān)，一人生產(chǎn)方式除了具有細(xì)胞生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)之外，還能夠大大地提高員工的品質(zhì)意識、成本意識和競爭意識，促進(jìn)員工成長。

一個流生產(chǎn)方式

一個流生產(chǎn)方式是這樣實(shí)現(xiàn)的，即取消機(jī)器間的臺車，并通過合理的工序安排和機(jī)器間滑板的設(shè)置讓產(chǎn)品在機(jī)器間單個流動起來。它的好處是，（1）極大地減少了中間產(chǎn)品庫存，減少資金和場地的占用；（2）消除機(jī)器間的無謂搬運(yùn)，減少對搬運(yùn)工具的依賴；（3）當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生品質(zhì)問題時，可以及時將信息反饋到前部，避免造成大量中間產(chǎn)品的報廢。一個流生產(chǎn)方式不僅適用于機(jī)械加工，也適用于產(chǎn)品裝配的過程。

柔性設(shè)備的利用

一種叫做柔性管的產(chǎn)品（有塑膠的也有金屬的）開始受到青睞。許多企業(yè)都會外購標(biāo)準(zhǔn)流水線用作生產(chǎn)，卻逐步被自己拼裝的簡易柔性生產(chǎn)線取代。比較而言，柔性生產(chǎn)線首先可降低設(shè)備投資70-90%以上，其次，設(shè)備安裝不需要專業(yè)人員，一般員工即可快速地在一個周末完成安裝，第三，不需要時可以隨時拆除，提高場地利用效率。

臺車生產(chǎn)方式

我們經(jīng)常看到一個產(chǎn)品在制造過程中，從一條線上轉(zhuǎn)移到另一條線上，轉(zhuǎn)移工具就是臺車。著眼于搬動及轉(zhuǎn)移過程中的損耗，有人提出了臺車生產(chǎn)線，即在臺車上完成所有的裝配任務(wù)。

固定線和變動線方式

根據(jù)某產(chǎn)品產(chǎn)量的變動情況，設(shè)置兩類生產(chǎn)線，一類是滿足某一相對固定最的固定生產(chǎn)線，另一類是用來滿足變動部分的變動生產(chǎn)線。通常，傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備被用作固定線，而柔性設(shè)備或細(xì)胞生產(chǎn)方式等被用作變動生產(chǎn)線。為了徹底降低成本，在日本變動線往往招用勞務(wù)公司派遣的零時工（Part-Time）來應(yīng)對，不需要時可以隨時退回。

柔性制造總的趨勢是，生產(chǎn)線越來越短，越來越簡，設(shè)備投資越來越少；中間庫存越來越少，場地利用率越來越高，成本越來越低；生產(chǎn)周期越來越短，交貨速度越來越快；各類損耗越來越少，效率越來越高。可見，實(shí)現(xiàn)柔性制造可以大大地降低生產(chǎn)成本，強(qiáng)化企業(yè)的競爭力。既然柔性制造是一種全新的和高境界的制造理念，因此它值得我們以持續(xù)改善的精神去思考去創(chuàng)造 。

柔性生產(chǎn)線是把多臺可以調(diào)整的機(jī)床（多為專用機(jī)床）聯(lián)結(jié)起來，配以自動運(yùn)送裝置組成的生產(chǎn)線。它依靠計算機(jī)管理，并將多種生產(chǎn)模式結(jié)合，從而能夠減少生產(chǎn)成本做到物盡其用。

柔性制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢，是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。屆時，智能化機(jī)械與人之間將相互融合，柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂貨單至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全部活動。

柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動化的先進(jìn)模式已為國際上所公認(rèn)，可以這樣認(rèn)為：柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競爭全勝的智能制造技術(shù)。它作為當(dāng)今世界制造自動化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為21世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。實(shí)現(xiàn)了按端口、MAC地址、應(yīng)用等來劃分虛擬網(wǎng)絡(luò)，有效地控制了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的廣播流量和提高了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性 。

現(xiàn)實(shí)中存在許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)，有支持TCP/IP的，有遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的，每臺機(jī)器的對應(yīng)層協(xié)議都不同，對哪一層實(shí)施連接，需采用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。

通俗地講，第二層交換是指多口的交換集線路，即網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。其目的是替代傳統(tǒng)的集線器，提升網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬。主要應(yīng)用于局域網(wǎng)中。 在不同或相同類型的局域網(wǎng)之間采用橋接器(集線器)，從協(xié)議層上講屬于數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，但它們?nèi)匀皇蔷W(wǎng)絡(luò)連接的方法，因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)IMP本身沒有網(wǎng)絡(luò)層，只有在主機(jī)站點(diǎn)上才有網(wǎng)絡(luò)層或提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)的功能。 與橋接器不同，網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層一級工作。這樣就有了更大的靈活性。例如，在差別很大的網(wǎng)絡(luò)間翻譯地址等，但這也導(dǎo)致了網(wǎng)關(guān)的速度很慢，因此，網(wǎng)關(guān)一般都用于廣域網(wǎng)間的連接或局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)。隨著網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，100M高速以太網(wǎng)的出現(xiàn)，路由器在網(wǎng)段之間通信中造成的時延越來越成為網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)钠款i。第三層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了大規(guī)模局域網(wǎng)中各子網(wǎng)段之間網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)钠款i問題，取代了昂貴的路由器，成為一種實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的組網(wǎng)技術(shù)。

柔性制造系統(tǒng)的類型

柔性制造是指在計算機(jī)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：

柔性制造單元

柔性制造單元由一臺或數(shù)臺數(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。

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)由電子計算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制，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。

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(jī)床(多為專用機(jī)床)聯(lián)結(jié)起來，配以自動運(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)。

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：

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(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床等設(shè)備上加工的系統(tǒng)。

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。

信息系統(tǒng)

信息系統(tǒng)，指對加工和運(yùn)輸過程中所需各種信息收集、處理、反饋，并通過電子計算機(jī)或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等)，對機(jī)床或運(yùn)輸設(shè)備實(shí)行分級控制的系統(tǒng)。

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(jī)進(jìn)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)。

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、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點(diǎn)如下。

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)時的產(chǎn)量提高數(shù)倍。

第二，再制品減少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(jī)床組成，發(fā)生故障時，有降級運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機(jī)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(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(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，滿足市場需要。