柔性制造柔性生產(chǎn)線

柔性生產(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。它依靠計算機管理，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。

細胞生產(chǎn)方式

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

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

（2）減少場地占用，細胞是可以簡單復制的（細胞生產(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?shù)膯T工組合成細胞，可以發(fā)揮員工最高的作業(yè)能力水平。如果能夠根據(jù)每一個細胞的產(chǎn)能給予相應的獎勵，還有利于促成細胞間的良性競爭。細胞生產(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完成整個產(chǎn)品裝配任務的話，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，一人生產(chǎn)方式除了具有細胞生產(chǎn)的優(yōu)點之外，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，促進員工成長。

一個流生產(chǎn)方式

一個流生產(chǎn)方式是這樣實現(xiàn)的，即取消機器間的臺車，并通過合理的工序安排和機器間滑板的設置讓產(chǎn)品在機器間單個流動起來。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）消除機器間的無謂搬運，減少對搬運工具的依賴；（3）當產(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)方式不僅適用于機械加工，也適用于產(chǎn)品裝配的過程。

柔性設備的利用

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)都會外購標準流水線用作生產(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)線首先可降低設備投資70-90%以上，其次，設備安裝不需要專業(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)?？吹揭粋€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。

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)設備被用作固定線，而柔性設備或細胞生產(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公司派遣的零時工（Part-Time）來應對，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?？梢?，實現(xiàn)柔性制造可以大大地降低生產(chǎn)成本，強化企業(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 。

通過柔性中心科研建設，使在大型天線系統(tǒng)研制中的計算機應用能力和工藝加工水平達到國內(nèi)領先、國際九十年代初水平，為重點研制任務的完成提供有力的保障。(1)基于柔性制造技術和系統(tǒng)集成技術，通過配置先進的數(shù)控加工設備和計算機系統(tǒng)，運用以計算機技術為核心的現(xiàn)代設計、制造和管理技術，建立一個具有行業(yè)特色的柔性制造中心。

(2)應用CAD/CAM技術，實現(xiàn)天線系統(tǒng)關鍵零件的計算機輔助設計，逐步實現(xiàn)柔性中心設計過程的并行化。

(3)應用現(xiàn)代信息管理技術和加工過程的計算機控制技術，實現(xiàn)關鍵零件制造過程的柔性化。

(4)通過建立網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫云霄環(huán)境，為實現(xiàn)中心運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力和現(xiàn)代化水平，提高對市場的應變能力。

(6)柔性中心總體功能由工程設計系統(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)實現(xiàn)項目管理、技術狀態(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工程設計分系統(tǒng)(EDS)應用基于PDM實現(xiàn)饋源關鍵零件CAD/CAPP/CAM集成設計等。

④車間制造分系統(tǒng)(WMS)實現(xiàn)天線關鍵零件的數(shù)控加工、數(shù)控設備的DNC、生產(chǎn)計劃調(diào)度等。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫支撐環(huán)境(NET/DB)對EMS，EDS，WMS分系統(tǒng)的運行提供集成環(huán)境，提供Intranet服務，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)絡操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等；

FMS運行控制系統(tǒng)：動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等。

1、計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)用以處理柔性制造系統(tǒng)的各種信息，輸出控制CNC機床和物料系統(tǒng)等自動操作所需的信息。通常采用三級(設備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統(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)有效地適應中小批量多品種生產(chǎn)的管理、控制及優(yōu)化工作，包括設計規(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現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)的功能的基礎，除支持計算機工作的系統(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)驗所發(fā)展的專門應用軟件，大體上包括控制軟件(控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(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 。

制造設備：數(shù)控加工設備（如加工中心）、測量機、清洗機等；

自動化儲運設備：傳送帶、有軌小車、AGV、搬運機器人、立體庫、中央托盤庫、

物料或刀具裝卸站、中央刀庫等；

計算機控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。

1、加工系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)采用的設備由待加工工件的類別決定，主要有加工中心、車削中心或計算機數(shù)控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等，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)運和存貯工作，包括各種傳送帶、自動導引小車、工業(yè)機器人及專用起吊運送機等。儲存和搬運系統(tǒng)搬運的物料有毛坯、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)，然后由自動搬運系統(tǒng)根據(jù)物料管理計算機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備的柔性制造系統(tǒng)，自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關，具有較大靈活性。

工業(yè)機器人可在有限的范圍內(nèi)為1～4臺機床輸送和裝卸工件，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，主要有以下幾個方面：

設備利用率高

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

減少設備投資

由于設備的利用率高，柔性制造系統(tǒng)能以較少的設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。

減少直接工時費用

由于機床是在計算機控制下進行工作，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%。這是因為縮短了等待加工時間

改進生產(chǎn)要求有快速應變能力

柔性制造系統(tǒng)有其內(nèi)在的靈活性，能適應由于市場需求變化和工程設計變更所出現(xiàn)的變動，進行多品種生產(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。

維持生產(chǎn)的能力

許多柔性制造系統(tǒng)設計成具有當一臺或幾臺機床發(fā)生故障時仍能降級運轉(zhuǎn)的能力。即采用了加工能力有沉余度的設計，并使物料傳送系統(tǒng)有自行繞過故障機床的能力，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床加工，設計更好的專用夾具，更加注意機床和零件的定位都有利于提高零件的質(zhì)量。

運行的靈活性

運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，增加機床，以滿足擴大生產(chǎn)能力的需要。

FMC將成為發(fā)展和應用的熱門技術

這是因為FMC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟效益相接近，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)如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數(shù)控機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進一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。

計算機輔助設計

未來CAD技術發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計算機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)的光敏樹脂液面進行光學掃描，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

模糊數(shù)學的實際應用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學習功能，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)絡的自學方法更引起人們極大的關注。

人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術

迄今，柔性制造技術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)則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監(jiān)視、修復、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(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))技術必將在柔性制造業(yè)(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。用于柔性制造中的各種技術，預計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。

預計到21世紀初，人工智能在柔性制造技術中的應用規(guī)模將在比大4倍。智能制造技術(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世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產(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)絡技術

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經(jīng)網(wǎng)絡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，集合軟件和人機界面設備(PLC觸摸屏)、PDA手機、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)場的專用設備（PDA智能手機、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)過程進行實時數(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、設備、人員、品質(zhì)、工藝、流程指令和設施在內(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、設備管理、制造物流等功能的方式。從而實現(xiàn)企業(yè)實時化的信息系統(tǒng)。精益制造系統(tǒng)實時接受來自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、制造指令等下達給人員、設備等控制層，再實時把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設備操作狀態(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)

關于柔性制造系統(tǒng)的定義很多，權威性的定義有:

美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統(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)設計時所考慮的產(chǎn)品族的限制?！倍覈鴩臆娪脴藴蕜t定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(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)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(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)控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(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)及物料搬運系統(tǒng)連接起來，可在不停機的情況下實現(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預計本世紀十年代后才會實現(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)機器人、數(shù)控機床及物料運送存貯設備構(gòu)成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。

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。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統(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，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。

柔性制造FMF

FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實際，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。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，其特點是實現(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）的運輸和存儲過程；

4、能解決多機床下零件的混流加工，且無需增加額外費用；

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”。其主要設備是六臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機床，目標是在無人看管條件下，實現(xiàn)晝夜24小時連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟和技術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)拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于在少品種、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提供了重要的設備形式。柔性制造單元(FMC)一般由1～2臺數(shù)控機床與物料傳送裝置組成，有獨立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng)，能在機床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，可實現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生產(chǎn)應用。

70年代末期，柔性制造系統(tǒng)在技術上和數(shù)量上都有較大發(fā)展，80年代初期已進入實用階段，其中以由3～5臺設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加工車間，由60個柔性制造單元（包括50個工業(yè)機器人）和一個立體倉庫組成，另有兩臺自動引導臺車傳送毛坯和工件，此外還有一個無人化電機裝配車間，它們都能連續(xù)24小時運轉(zhuǎn)。

這種自動化和無人化車間，是向?qū)崿F(xiàn)計算機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)濟型柔性制造系統(tǒng)FMS，使柔性制造系統(tǒng)FMS的設計思想和技術成果得到普及應用。

迄今為止，全世界有大量的柔性制造系統(tǒng)投入了應用，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。

柔性制造機器柔性

當要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時，機器隨產(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產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應產(chǎn)品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。

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。

柔性制造維護柔性

采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進行的能力。

柔性制造生產(chǎn)柔性

當生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟地運行的能力。對于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，這一點尤為重要。

柔性制造擴展柔性

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

柔性制造運行柔性

利用不同的機器、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。

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

(1) 機器柔性，系統(tǒng)的機器設備具有隨產(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)濟地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；

(4) 生產(chǎn)能力柔性，當生產(chǎn)量改變時，系統(tǒng)能及時作出反應而經(jīng)濟地運行；

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

(6) 擴展柔性，當生產(chǎn)需要的時候，可以很容易地擴展系統(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廣泛存在，比如定制，這種以消費者為導向的， 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，考驗的是生產(chǎn)線和供應鏈的反應速度。比如在電子商務領域興起的“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)能力的柔性反應能力，也就是機器設備的小批量生產(chǎn)能力：

其優(yōu)點是生產(chǎn)率很高，由于設備是固定的，所以設備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低。但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件，難以應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。柔性已占有相當重要的位置。

1、美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統(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)設計時所考慮的產(chǎn)品族的限制?！?

3、中國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(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)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(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)控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。

第二個方面，指的是供應鏈的敏捷和精準的反應能力。

在柔性制造中，供應鏈系統(tǒng)對單個需求做出生產(chǎn)配送的響應。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者獨個觸發(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)的機器提出了重大的挑戰(zhàn)，也對傳統(tǒng)的供應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)，供應鏈才是這家公司得以成功實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)和反應速度的情況下，又要有效地反應消費者的個體需求，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，精準化生產(chǎn)達到零庫存，以此來壓縮消費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。

柔性制造技術是實現(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“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認，可以這樣認為：柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發(fā)展的前沿科技，為未來機構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖，將成為21世紀機構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。實現(xiàn)了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網(wǎng)絡，有效地控制了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡的廣播流量和提高了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡的安全性 。

現(xiàn)實中存在許多不同類型的網(wǎng)絡，有支持TCP/IP的，有遵循OSI標準協(xié)議的，每臺機器的對應層協(xié)議都不同，對哪一層實施連接，需采用相應的網(wǎng)絡互聯(lián)設備。

通俗地講，第二層交換是指多口的交換集線路，即網(wǎng)絡交換機。其目的是替代傳統(tǒng)的集線器，提升網(wǎng)絡的有效帶寬。主要應用于局域網(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)鏈路層的設備，但它們?nèi)匀皇蔷W(wǎng)絡連接的方法，因為局域網(wǎng)IMP本身沒有網(wǎng)絡層，只有在主機站點上才有網(wǎng)絡層或提供網(wǎng)絡層服務的功能。 與橋接器不同，網(wǎng)關在網(wǎng)絡層一級工作。這樣就有了更大的靈活性。例如，在差別很大的網(wǎng)絡間翻譯地址等，但這也導致了網(wǎng)關的速度很慢，因此，網(wǎng)關一般都用于廣域網(wǎng)間的連接或局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)。隨著網(wǎng)絡的演進，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)絡信息傳輸?shù)钠款i。第三層交換技術的出現(xiàn)，解決了大規(guī)模局域網(wǎng)中各子網(wǎng)段之間網(wǎng)絡信息傳輸?shù)钠款i問題，取代了昂貴的路由器，成為一種實用、經(jīng)濟的組網(wǎng)技術。

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)控機床或加工中心為基礎，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)。

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：

自動加工系統(tǒng)

自動加工系統(tǒng)，指以成組技術為基礎，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床等設備上加工的系統(tǒng)。

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。

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)，對機床或運輸設備實行分級控制的系統(tǒng)。

軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)，指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計算機進行有效管理的必不可少的組成部分。它包括設計、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

柔性制造系統(tǒng)是一種技術復雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學、計算機和系統(tǒng)工程等技術有機地結(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。

第一，設備利用率高。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，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料的問題。

第六，產(chǎn)品應變能力大。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，便于增減設備，滿足市場需要。