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柔性制造系统的优势及发展趋势

柔性制造系统的优势及发展趋势 2011年12月04日 来源： 摘　要：主要介绍了柔性制造系统的产生、组成及在制造业中的优势，同时指出，柔性制造系统未来的发展趋势，对企业发展柔性制造系统具有指导意义。关　键　词：柔性制造系统;优势;发展趋势1　前　言20世纪60年代以来，随着生活水平的提高，用户对产品的需求向着多样化、新颖化的方向发展，传统的适用于大批量生产的自动线生产方式已不能满足企业的要求，企业必须寻找新的生产技术以适应多品种、中小批量的市场需求。同时，计算机技术的产生和发展，CAD/CAM、计算机数控、计算机网络等新技术新概念的出现以及自动控制理论、生产管理科学的发展也为新生产技术的产生奠定了技术基础。在这种情况下，柔性制造技术应运而生。图1显示了柔性制造技术和传统制造技术的应用范围。

图1　柔性制造技术的应用范围

柔性制造系统作为一种新的制造技术，在零件加工业以及与加工和装配相关的领域都得到了广泛的应用。2　柔性制造系统的组成虽然FMS的规模差别较大，功能不一，但都包含3个基本部分，加工系统、运储及管理系统和计算机控制系统。在此基础上，可以根据具体需求选择不同的辅助工具，如监控工作站、测量工作站等。FMS的组成见下表1。

表1　FMS的组成

3　柔性制造系统的优势应用柔性制造系统可以获得明显的制造优势：(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。4　柔性制造系统的发展趋势(1)FMS仍将迅速发展　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。FMS初期只是用于非回转体类零件的箱体类零件机械加工，通常用来完成钻、镗、铣及攻丝等工序。后来随着FMS技术的发展，FMS不仅能完成其他非回转体类零件的加工，还可完成回转体零件的车削、磨削、齿轮加工，甚至于拉削等工序。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，还可用于计算机、半导体、木制产品、服装、食品以及医药品和化工等产品生产。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。有关研究表明，凡是可采用数控和计算机控制的工序均可由FMS完成。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。(2)FMS系统配置朝FMC的方向发展　柔性制造单元FMC和FMS一样，都能够满足多品种、小批量的柔性制造需要，但FMC具有自己的优点。首先，FMC的规模小，投资少，技术综合性和复杂性低，规划、设计、论证和运行相对简单，易于实现，风险小，而且易于扩展，是向高级大型FMS发展的重要阶梯。因此，采用由FMC到FMS的规划，既可以减少一次投入的资金，使企业易于承受，又可以减小风险，易于成功，一旦成功就可以获得效益，为下一步扩展提供资金，同时也能培养人才、积累经验，便于掌握FMS的复杂技术，使FMS的实施更加稳妥。其次，现在的FMC已不再是简单或初级FMS的代名词，FMC不仅可以具有FMS所具有的加工、制造、运储、控制、协调功能，还可以具有监控、通讯、仿真、生产调度管理以至于人工智能等功能，在某一具体类型的加工中可以获得更大的柔性，提高生产率，增加产量，改进产品质量。(3)FMS系统性能不断提高　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，并将许多加工能力很强的加工设备如立式、卧式镗铣加工中心，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。(4)从CIMS的高度考虑FMS规划设计　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。参考文献：[1]　谭益智.柔性制造系统[M].北京：兵器工业出版，1995.[2]　张培忠.柔性制造系统[M].北京：机械工业出社，1996.[3]　颜永年.先进制造技术[M].北京：化学工业小版，2002.(end)

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