一、柔性自動化的興起

二、柔性制造系統的類型與構成

1. 柔性制造系統的類型
   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。柔性制造系統有以下三種類型：

   1. 柔性制造單元
      柔性制造單元由一臺或數臺數控機床或加工中心構成的加工單元。該單元根據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。
   2. 柔性制造系統
      柔性制造系統是以數控機床或加工中心為基礎，配以物料傳送裝置組成的生產系統。該系統由電子計算機實現自動控制，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。
   3. 柔性自動生產線
      柔性自動生產線是把多臺可以調整的機床(多為專用機床)聯結起來，配以自動運送裝置組成的生產線。該生產線可以加工批量較大的不同規格零件。柔性程度低的柔性自動生產線，在性能上接近大批量生產用的自動生產線；柔性程度高的柔性自動生產線，則接近于小批量、多品種生產用的柔性制造系統。
2. 柔性制造系統的構成
   就機械制造業的柔性制造系統而言，其基本組成部分有：

   1. 自動加工系統
      自動加工系統，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臺數控機床或專用機床等設備上加工的系統。
   2. 物流系統
      物流系統，指由多種運輸裝置構成，如傳送帶、軌道一轉盤以及機械手等，完成工件、刀具等的供給與傳送的系統，它是柔性制造系統主要的組成部分。
   3. 信息系統
      信息系統，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。
   4. 軟件系統
      軟件系統，指保證柔性制造系統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、規劃、生產控制和系統監督等軟件。柔性制造系統適合于年產量1000～100,000件之間的中小批量生產。

三、柔性制造系統的優點與發展趨勢

柔性制造系統的優點
柔性制造系統是一種技術復雜、高度自動化的系統，它將微電子學、計算機和系統工程等技術有機地結合起來，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。具體優點如下。 #p#分頁標題#e#
• 第一，設備利用率高。一組機床編入柔性制造系統后，產量比這組機床在分散單機作業時的產量提高數倍。
• 第二，在制品減少80%左右。
• 第三，生產能力相對穩定。自動加工系統由一自或多臺機床組成，發生故障時，有降級運轉的能力，物料傳送系統也有自行繞過故障機床的能力。
• 第四，產品質量高。零件在加工過程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工形式穩定。
• 第五，運行靈活。有些柔性制造系統的檢驗、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。在理想的柔性制造系統中，其監控系統還能處理諸如刀具的磨損調換、物流的堵塞疏通等運行過程中不可預料的問題。
• 第六，產品應變能力大。刀具、夾具及物料運輸裝置具有可調性，且系統平面布置合理，便于增減設備，滿足市場需要。
柔性制造系統的發展趨勢
柔性制造系統的發展趨勢大致有兩個方面。一方面是與計算機輔助設計扣輔助制造系統相結合，利用原有產品系列的典型工藝資料，組合設計不同模塊，構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。另一方面是實現從產品決策、產品設計、生產到銷售的整個生產過程自動化，特別是管理層次自動化的計算機集成制造系統。在這個大系統中，柔性制造系統只是它的一個組成部分。 系統方案和布局工件流刀具流系統的技術特征  有軌輸送系統
工件緩沖儲存
人工裝卸工件人工
沒有刀具自動輸送系統
適用零件品種少、加工時間較長或批量較大的情況
更換加工任務，通常需要停機調整
  無軌輸送系統
工件緩沖儲存
人工裝卸工件具有單獨的刀具輸送系統
用機器人搬運由交換刀具
由機器人實現中央刀庫和機床刀庫之間的刀具交換
由不同的運輸系統輸送工件和刀具，投資較大
適用零件品種多、刀具數量多、加工時間短、零件程序頻繁更換的情況
  工件和刀具共用一個輸送系統
人工分別在兩個工位裝卸工件和刀具
用將刀具輸送到機床，借助機械手在刀庫和刀盒之間交換，工件和刀具共用一個輸送系統
適用于零件和刀具品種數量中等，零件加工時間較長的情況
1. 模塊化的柔性制造系統
   為了保證系統工作的可靠性和經濟性，可將其主要組成部分標準化和模塊化。加工件的輸送模塊，有感應線導軌小車輸送和有軌小車輸送；刀具的輸送和調換模塊，有刀具交換機器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等。利用不同的模塊組合，構成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統，自動地完成不同要求的全部加工過程。圖1是典型模塊化柔性制造系統特征圖。由圖1可見，刀具的供給方式、工件的輸送存儲和交換方式，是影響系統復雜程度的最大因素。
2. 計算機集成制造系統
   據統計，從1870～1970年的100年中，加工過程的效率提高了2000%，而生產管理的效率只提高了80%，產品設計的效率僅提高了20%左右。顯然，后兩種的效率已成為進一步發展生產的制約因素。因此，制造技術的發展就不能局限在車間制造過程的自動化，而要全面實現從生產決策、產品設計到銷售的整個生產過程的自動化，特別是管理層次工作的自動化。這樣集成的一個完整的生產系統就是計算機集成制造系統(CIMS)。 #p#分頁標題#e#
   CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動化的廣度，它把系統的空間擴展到市場、產品設計、加工制造、檢驗、銷售和為用戶眼務等全部過程；智能化的自動化朝深度，不僅包含物料流的自動化，而且還包括信息流的自動化。
   
   圖2是CIMS的模型。決策層是企業的領導機構，通過管理信息系統掌握扔連接各部門的信息。虛框內是產品制造過程的信息流。生產活動的信息源來自生產對象——產品的訂貨。根據用戶對產品功能的要求，CAD(計算機輔助設計)系統提供有關產品的全部信息和數據。產品原始數據是企業生產活動初始的信息源，所以，智能化的CAD系統是CIMS的基礎。CAPP(計算機輔助工藝過程設計)系統不僅要編制工藝規程，設計工夾量具，確定工時和工序費用，還要與CAM(計算機輔助制造)系統連接，為數控機床提供工藝數據，為生產計劃、作業調度、質量管理和成本核算提供數據，井將諸如制造可能性和成本等信息反饋至CAD系統，生產計劃與控制系統是全廠的生產指揮樞紐。為使生產有條不紊地進行，必須相應建立生產數據來集系統，以此構成一個能反映生產過程真實情況的信息反饋系統。