柔性制造系统FMS

柔性制造系统(FMS)

1．概述

1.1 柔性制造系统的发展

1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。

同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于在少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。

1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1～2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。

70年代末期，柔性制造系统在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3～5台设备组成的柔性制造系统为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。

1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。

这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有柔性制造系统的基本特征，但自动化程度不很完善的经济型柔性制造系统FMS，使柔性制造系统FMS的设计思想和技术成果得到普及应用。

迄今为止，全世界有大量的柔性制造系统投入了应用，仅在日本就有175套完整的柔性制造系统。国际上以柔性制造系统生产的制成品已经占到全部制成品生产的75%以上，而且比率还在增加。

1.2 柔性制造系统的定义

柔性制造系统（简称FMS）是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生

产的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。（依据：中华人民共和国国家军用标准－武器装备柔性制造系统术语）美国国家标准局(United States National Bureau of Standards)认为是：“由一个传输系统联系起来的一些设备（通常是具有换刀装置的加工中心）。传输装置把工件放在托盘或其它联接装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动。中央计算机控制机床和传输系统，可同时加工几种不同的工件”。

它的出现标志了机械制造行业进入了一个新的发展阶段，克服了原来机械生产线只适合于大批量生产的刚性特征，能够适应中小批量、多品种的柔性生产方式，而且将手工操作减少到最低，具有很高的自动化特征。随着社会对多品种、中小批量产品的认同，对短生产周期、低制造成本的需求增加，加上微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备技术的日益成熟，柔性制造技术得到了广泛的应用。

2．FMS的功能及优点

2.1 FMS的功能

（1）能自动控制和管理零件的加工过程，包括制造质量的自动控制、故障的自动诊断和处理、制造信息的自动采集和处理；

（2）通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零件；

（3）自动控制和管理物料（包括工件与刀具）的运输和存储过程；

（4）能解决多机床下零件的混流加工，且无需增加额外费用；

（5）具有优化的调度管理功能，无需过多的人工介入，能做到无人加工。

2.2 FMS的优点

采用柔性制造系统有许多优点，主要有以下几个方面：

1）设备利用率高

一组机床编入柔性制造系统后的产量，一般可达这组机床在单机作业时的三倍。柔性制造系统能获得高效率的原因，一是计算机把每个零件都安排了加工机床，一俟机床空闲，即刻将零件送上加工，同时将相应的数控加工程序输入这台机床。二是由于送上机床的零件早已装卡在托盘上（装卡工作是在单独的装卸站进行），因而机床不用等待零件的装卡。

2）减少设备投资

由于设备的利用率高，柔性制造系统能以较少的设备来完成同样的工作量。把车间采用的多台加工中心换成柔性制造系统，其投资一般可减少三分之二。3）减少直接工时费用

由于机床是在计算机控制下进行工作，不需工人去操纵。唯一用人的工位是装卸站。这就减少了工时费用。

4）减少了工序中在制品量，缩短了生产准备时间

和一般加工相比，柔性制造系统在减少工序间零件库存数量上有良好效果。有的减少了80%。这是因为缩短了等待加工时间

5）改进生产要求有快速应变能力

柔性制造系统有其内在的灵活性，能适应由于市场需求变化和工程设计变更所出现的变动，进行多品种生产。而且还能在不明显打乱正常生产计划的情况下，插入备件和急件制造任务。

6）维持生产的能力

许多柔性制造系统设计成具有当一台或几台机床发生故障时仍能降级运转的能力。即采用了加工能力有沉余度的设计，并使物料传送系统有自行绕过故障机床的能力，系统仍能维持生产。

7）产品质量高

减少零件装卡次数，一个零件可以少上几种机床加工，设计更好的专用夹具，更加注意机床和零件的定位都有利于提高零件的质量。

8）运行的灵活性

运行的灵活性是提高生产率的另一个因素。有些柔性制造系统能够在无人照看的情况下进行第二和第三班的生产。

9）产量的灵活性

车间平面布局规划得合理，需要增加产量时，增加机床，以满足扩大生产能力的需要。

2.3 FMS柔性的体现

(1)机床的柔性，系统中的机床通过配置相应的刀具、夹具、NC程序等，即可加

工给定零件族中的零件。生产需求发生变化时，系统可以方便地扩展、收缩或重构。

(2)加工柔性，以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力或在给定的一个工艺

规划下以不同的加工路线实现零件的加工（制造工作站间和加工功能间的互换和替代）。

(3)产品的柔性，能够经济和迅速地转变生产产品。

(4)零件流动路线柔性，系统在加工零件过程中出现局部故障时，能重新选择工

件路径并继续加工。

(5)产量柔性，运行系统适应不同产量并具有好的操作效益。

(6)扩展的柔性，能够在需要时容易地、模块化地扩展系统的可能性。

(7)操作柔性，能对每一种零件改变工序顺序。

(8)生产柔性，FMS能够生产各类零件。

(9)故障控制柔性，当系统中的设备出现故障时，制造系统对故障的处理能力。

3．FMS的分类

3.1 按系统的规模

（1）FMC

柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell）一般是由1~2台数控机床、加工中心、工业机器人及物料运输存贮设备等组成。数控加工设备间由小规模的工件自动运输装置连接，并由计算机对它们进行生产控制和管理，具有适应加工多品种产品的灵活性。可将其视为一个规模最小的FMS，系统对外设有接口，可与其它单元组成FMS。它是FMS向廉价化小型化方向发展的一种产物。FMC问世并应用于生产比FMS晚6～8年。其特点是实现单机柔性自动化，迄今已进入普及应用程度。

FMC有两大类：

加工中心配上托盘交换系统APC（Automatic Pallet Changer）

（3-1）具有托盘交换系统的FMC

数控机床配工业机器人

（3-2）由NC机床和ROBOT组成的FMC

（2）FMS

FMS通常包括4台或更多的数控加工设备（加工中心与切削中心等、FMM或FMC，是由FMC为子系统构成的系统。FMS的控制、管理功能也比FMC强，对数据管理与通信网络的要求更高。由集中的控制系统及物料系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。

（3）FML

柔性制造生产线（Flexible Manufacturing Line）是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。它是以离散型生产中的FMS和连续性生产过程中的分散型控制系统（DCS）为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，但柔性较低，专用性较强、生产率较高、生产量较大，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中批量生产。因此，可以说FML相当于专用FMS,对物料系统的柔性要求低于FMS，但生产效率更高。

（4）FMF

柔性制造工厂（Flexible Manufacturing Factory）是以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围。配以自动化立体仓库，用计算机系统进行有机的联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。实现全厂范围内的生产管理过程、设计过程、制造过程和物料运储过程的全盘自动化，即实现自动化工厂的目标。

3.2 按应用对象分类

（1）切削加工FMS

（2）钣金加工FMS

（3）焊接FMS

（4）柔性装配系统等

4．FMS的组成和结构

4.1 FMS的组成

柔性制造系统的主要组成：

（1）工作站

（2）物料传送系统

（3）计算机控制设备

（4）管理及控制软件

（5）其它重要单元

4.1.1 硬件系统

制造设备：数控加工设备（如加工中心）、测量机、清洗机等；

自动化储运设备：传送带、有轨小车、AGV、搬运机器人、立体库、中央托盘库、物料或刀具装卸站、中央刀库等；

计算机控制系统及网络通信系统。

简单介绍如下：

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、铣、磨及齿轮加工机床等,用以自动地完成多种工序的加工。磨损了的刀具可以逐个从刀库中取出更换，也可由备用的子刀库取代装满待换刀具的刀库。车床卡盘的卡爪、特种夹具和专用加工中心的主轴箱也可以自动更换。

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。储存和搬运系统搬运的物料有毛坯、工件、刀具、夹具、检具和切屑等；储存物料的方法有平面布置的托盘库，也有储存量较大的巷道式立体仓库。

毛坯一般先由工人装入托盘上的夹具中，并储存在自动仓库中的特定区域内，然后由自动搬运系统根据物料管理计算机的指令送到指定的工位。固定轨道式台车和传送滚道适用于按工艺顺序排列设备的柔性制造系统，自动引导台车搬送物料的顺序则与设备排列位置无关，具有较大灵活性。

工业机器人可在有限的范围内为1～4台机床输送和装卸工件，对于较大的工件常利用托盘自动交换装置(APC)来传送，也可采用在轨道上行走的机器人，同时完成工件的传送和装卸。

4.1.2 软件系统

系统支持软件：操作系统、网络操作系统、数据库管理系统等；

FMS运行控制系统：动态调度系统、实时故障诊断系统、生产准备系统，物料（工件和刀具）管理控制系统等。

简单介绍如下：

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。系统软件

系统软件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。

性能完善的软件是实现柔性制造系统的功能的基础，除支持计算机工作的系统软件外，更多数量的软件是根据使用要求和用户经验所发展的专门应用软件，大体上包括控制软件(控制机床、物料储运系统、检验装置和监视系统)、计划管理软件(调度管理、质量管理、库存管理、工装管理等)和数据管理软件(仿真、检索和各种数据库)等。

（4-1）FMS 的组成 工作站 物料传送系统 计算机控制系统 管理及控制软件 机械加工站（加工中心） 清洗机

测量机

装卸站

计算机 PLC

网络

作业计划、CAM 、CAPP 、仿真

生产准备

动态调度

监视及诊断

其它重要单元 传送带、有轨小车（RGV-Rail Guided Vehicle ）无轨小车（AGV Automated Guided Vehicle ）、机器人、自动化仓库等 缓冲区、夹具和托盘、冷却液和切屑处理系统

FMS 组成

4.2 FMS 控制系统组成

（4-2）FMS 控制系统组成 5．FMS 的运行与调度

5.1 FMS 递阶控制结构

FMS 通常都采用集中管理，分散控制的分级集散系统。

一般采用三级控制：

第一级为管理级；

第二级为系统控制级；

第三级为设备控制级。

如下图所示：

FMS 控制系统 硬件

软件 计算机

网络

外设

应用软件 系统支持软件 生产准备

动态调度

系统监视

系统诊断

操作系统 网络通信

数据库管理系

（5-1）FMS三级递阶控制结构

5.2 基于递阶控制结构的FMS调度和控制体系

（5-2）基于递阶控制结构FMS调度和控制体系

5.2.1 FMS管理级的主要功能

FMS作业计划编制与优化；

作业计划运行仿真；

计算机辅助工艺计划编制（CAPP）；

数控程序自动编制与刀具轨迹模拟。

5.2.2 FMS系统控制级的主要功能

（1）单元控制器

是FMS控制系统软件的核心，它在FMS运行管理中起着十分重要的作用。一个FMS性能的高低、功能的强弱在某种意义上取决于单元控制的功能。

单元控制器的基本功能包括：单元控制系统的通信管理、系统运行历史资料的管理、单元控制系统的总控管理、单元控制系统的起停控制、生产运行监控、作业计划的实时动态调度、系统资源的控制与管理、系统刀具、物料的配置管理与实时动态调度、系统故障的在线诊断与处理、数控程序的传送与管理。这些功能通常按照一定的生产控制逻辑和时序组成几个功能性的子系统来实现。

1）生产准备系统

2）动态调度系统

3）故障诊断与系统监控系统

（2）工作站控制器

1）刀具工作站控制系统；

2）物料工作站控制系统；

3）制造工作站控制系统。

如果FMS体系结构总中没有设置工作站级，工作站控制器的功能通常被分配到单元控制器上和（或）设备控制器上。

（3）设备级控制器

设备控制器通常是由设备制造商提供，运行在设备控制机上，如NC、CNC等。设备控制器的主要功能是对设备进行控制和管理，实现相应的功能，对于集成到FMS中的设备还必须实现FMS接口功能。

5.2.3 FMS单元控制器的控制与调度模型

(1)FMS单元控制器的数据关系

1)生产管理信息：生产作业计划、物料需求计划、能力需求计划。

2)生产工艺信息：工艺计划信息；数控加工程序。

3)系统设备状态信息：制造设备的状态信息；物料储运系统状态信息；刀具储运系统状态信息。

(2)FMS生产准备系统：获取生产作业计划、工艺计划与NC程序；刀具准备；工装与工件毛坯准备；系统配置与数据核对。

(3)FMS实时动态调度：单元控制器在系统加工过程中，依据系统当前的实时状态，对生产活动进行动态优化控制。

(4)FMS动态调度决策规则：工件的投入；工件选择设备；设备选择工件；传送设备选择；成品退出系统等。

(5)FMS实时监控系统

1）FMS生产过程监控：刀具状态监控；设备运行状态监控；工件加工状态监控；故障诊断与处理。

2）FMS生产过程质量监控：对FMS生产过程的质量监控主要是对在FMS中零件加工的质量进行实时的测量和控制。

6．FMS国内外著名产品介绍

（1）图示是南京航空航天大学CIMS工程研究中心在九十年代购置的一套柔性制造系统，它主要用于学生的教学和培训。这套系统经过了多次改造，现在能够正常的运行。主控计算机与单元控制器之间由RS485口进行通讯，用来传送数据和检查是否传送有误。另外也有总体检查，以防止信号内的噪声干扰。FMS系统配有托盘输送系统在自动制造单元之间进行毛坯和零件的传递。每个托盘有一个唯一的标识码，由装在托盘站的传感器进行检测，零件的差别意味着要改变加工过程。托盘码有奇偶检验位，防止识别错误，使得传送更为可靠。托盘站用于将零件从输送带送至加工单元。

这套FMS教学系统主要由以下设备组成：

1）自动化物料仓库（Automatic Storage and Retrieval System,AS/RS），它主要完成毛坯和成品的存储。

2）传送带（Conveyer），它是一个环形物料传送设备，具有缓冲的能力，把工件传送带各个工作站。

3）CNC车削中心（CNC Lathe），它完成工件的车削加工。

4）CNC铣削加工（CNC Mill），它完成工件的铣削加工。

5）机器人1（Robot1），它完成工件在自动化物料仓库与传送带之间的传递。

南京航空航天大学硕士学位论文

6）机器人2（Robot2），它完成工件在传送带、车削中心和铣削中心之间的传递。

7）设备控制计算机。在此计算机上安装了威达工控设计的工业控制卡，它对应每一个FMS设备都有相应的I/O点，与设备进行交互。并且，在此计算

机上还实现了一个针对此工业控制卡的OPC Server，对外提供了标准的

控制接口。

8）中央控制计算机。在FMS监控系统的支持下，实现对系统的管理、调度和控制。

（2）郑州纺织机械股份有限公司于1994 年引进日本村田钣金FMS 柔性加工系统，是我国引进的第一条真正意义上的钣金FMS 柔性加工系统。该生产线主要

有计算机CADP/CAM 编程系统、DATABAN K 数据库远程控制系统、108 工位立体仓库、C - 3000HYB 数控激光转塔复合冲床(40 工位、1 500 W 激光) 、SABER –9000直角剪床以及物流系统、分拣系统等组成。联线生产时最大加工板材规格2 500 mm ×1 250 mm ,最大加工板厚6. 3 mm。

（3）天津减速机厂用于机座加工的JCS－FMS－2，于1990年由重庆大学与北京机床研究所联合研制而成，并通过了863/CIMS专家组联合组织的鉴定。它在单元层计算机的控制管理下，自动完成静态、动态调度等十几项功能。

（4）1985年北京机床研究所从日本富士通引进JCS－FMS－1，用于旋转体加工；(5）国防科工委在长春兵器工业总公司55所的具有一定生产能力的武器装备柔性制造实验系统BQ－FMS；

（6）湖南江麓机械厂从德国WENER公司引进FFS－500－2；

（7）国防科工委在北京625所开发的BFEC－FMS.

7．FMS在企业中的应用

7.1 JCS-FMS-1

7.1.1 综述

北京机床研究所为了掌握当代机械制造的先进技术，为了发展伺服电机的生产，与日本发那科(Fanuc)公司合作建立了我国第一条柔性制造系统JCS-FMS-l，该系统于1985年10月初装调完成，已投入生产运行之中。

该系统用以生产直流伺服电机的轴类、法兰盘类、壳体类、刷架体类等14种零件，计划年产量为5000台以上。JCS-FMS-1是在Fanuc系统F系列的B型基础上结合具体生产要求而开发的，系统采用了五台国产数控机床以三个加工单元的形式组成。

7.1.2系统总体布置

（7-1）系统总体布置

TV 监控器 PS 1-3 机床前托盘站

CPU 计算机 ROBOT M1 工业机器人M1

PF 程序库 RC 1-4 工业机器人控制系统

PG 自动编程机 CCU1-3 单元控制器1-3

PMS 搬运管理装置 CIU1-5 单元接口1-5

MCP 搬运控制装置

全系统包括有CNC机床五台、工业机器人四台、线导式自动搬运车—台、平面仓库一个、工业监视机一台、摄像头五个以及包括中央管理系统在内的系统控制。

（1）机床与工业机器人布置

五台数控机床如下：

STAR—TURNl200数控车床沈阳第三机床厂生产

H160／1数控端面外圆磨床上海机床厂生产

CK7815数控车床长城机床厂生产

JCS-018立式加工中心北京机床研究所生产

XH754卧式加工中心青海第一机床厂生产

每台CNC机床均配以Fanuc6M(或6T)数控系统。

以上5台CNC机床采用直线排列，每台机床配有工件存放站（PS）。四台M1型工业机器人用以在机床上装卸工件，并在工件托盘存放站与机床之间传送工件。除二台加工中心共用一台工业机器人之外，其余每台机床配用一台工业机器人。五台CNC机床分成三个加工单元，由三个单元控制器进行控制。各单元的机床分配为上述的第(1)第(2)二台机床为一个单元、第(3)台机床为一个单元、第(4)第(5)二台机床为另一个单元。

（2）物料贮运系统

有线导引式自动搬运车，用以在平面仓库与机床前托盘存放站之间搬运工件。平面仓库选用有15个工件出入托盘站组成。

（3）监视摄像系统

由一台WV—72型工业监视器和五个WV—85型摄像头组成，监视部位有

M160／l的磨削实况，JCS—018加工实况和XH754加工实况，平面仓库和总体运行情况。

7.1.3 控制系统构成

（7-2）控制系统构成

全系统采用“集中管理、分散控制”方式，使系统扩展方便，个别加工单元发生故障，易于和全系统脱离排除故障。

整个系统是三级控制结构，第一级FMS中央管理系统，第二级为单元控制器，第三级为CNC与工业机器人控制装置等。

中央管理系统采用富士通FM-11AD2微型机，与第二级之间的通信采用光缆局域网。局域网络单元（LAN PC-J）采用PC-J型PLC。自动编程系统PG和程序文件存储器可通过局域网把零件程序送到各CNC.

物流控制系统包括搬运管理计算机，采用富士电机公司的PMS-200型。加工单元控制器采用PC-J型PLC。负责连接单元内各CNC与工业机器人，并对它们的自动运转进行协调与控制。各机床的CNC采用FANUC6系统。

该系统取得了良好的经济效益。用原来十分之一的设备与人员，产生了数倍的生产利润。

7.2 FMS的现状与在中小企业中的实现

FMS虽然是一种较新的有很大发展前景的生产系统，它的优越性是以多品种、中小批量生产和快速市场响应为前提的，但它也不是万能的。如果用FMS 加工大批量单一品种，则其效率比不上刚性自动生产线。FMS在20世纪80年代有过辉煌的历史，并在部分企业中取得成功，但总的来说，更多的企业未能取得预期的效果，甚至有些原来应用很成功的企业在20世纪90年代后也遇到困难，究其原因，主要有：

（1）盲目的前期投资，忽视市场容量，生产能力过剩，部分设备处于空闲状态，

不但没有充分发挥FMS的自身优势，而且造成前期的大量投资不能收回，形成亏损。

（2）过分依赖设备的先进性。追求高、新技术，忽视人在系统中的主观能动性。有知识的人员是企业中最宝贵的财富，而传统做法总是只追求设备的先进水平，追求企业硬件的柔性，而忽视人员的作用，甚至追求无人化。这样不但提高了FMS的成本，也造成设备柔性不能充分发挥。人的智能因素是任何先进设备无法替代的，只有人力因素的积极参与，才能保证整个系统的顺利运行和对外部环境变化的快速反应。那种片面追求“无人化”的运作模式是对FMS的曲解。为了保证人员的高素质，必须加强对人的后续教育与培训。

(3)片面追求高技术，忽视组织管理的跟进。高技术是企业不可少的硬件设备，的确可以带来生产过程的重大改变，甚至可能带来生产观念的巨大更新，对提高产品生产效率，提高产品质量有着不可估量的作用。但若没有相应的软件，绝对不可能充分发挥其效用。而与硬件相应的管理模式正是促使硬件设备充分发挥作用的软件平台，因此必须注重企业组织管理的跟进。旧的管理模式是多极的、金字塔型的结构，减慢了信息的传递速度，造成企业对外界反应的延迟。如果仍以旧的管理方式进行预测，组织生产，必然会由于决策的低水平和组织的慢反应、低柔性而导致设备柔性的不充分发挥，而不能实现整体柔性的提高，并且由于设备投入具有投资大、周期长的特点，相应地增加了系统的风险。

另一方面，我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备大多数是传统的机床，而且多数是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响到企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。由于近几年国内外数控系统的高速发展，使原来进口的高档数控系统已不再满足日新月异的产品需求，迫切需要更换最新的数控系统及软件。这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。就目前我国制造业的状况，在技术改造中：

（1）我国目前制造业的技术基础：大部分制造业的技术基础比较差，实施FMS 技术要求高，因此技术风险大；

（2）对人员的素质要求：FMS技术实施、操作、维护等对人员素质要求相对较高；

（3）从投资的角度：FMS投资高，风险大，很多企业难以承受，企业投入技术改造的资金相对不足。

所以，对于这些企业来讲，FMC或许是技术改造的更好的选择。FMC可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物。柔性制造单元适合多品种零件的加工，品种数一般为几十种。根据零件工时和组成FMC的机床数量，年产量从几千件到几万件，也可达十万件以上。而且当前柔性制造系统和柔性自动线日趋采用模块化组合方式，以FMC作为其基础模块，可以为柔性制造系统分段建设创造条件。为此，FMC在结构配置和控制等方面都趋于适应组成系统的需要。FMC的自动化程度虽略低于FMS，但其投资比FMS少得多而经济效益接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国内外众多厂家都将FMC列为发展的重点。

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（6）：161-162

先进制造技术名词解释及简答带答案

名词解释: 广义制造：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一序列相互联系的生产活动。 狭义制造：是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。 先进制造技术(A ＭT)：是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 制造系统：是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。 工业机器人:工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机,是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备； 柔性制造技术:是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。 柔性制造系统(F ＭＳ):由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的，通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。 绿色产品(G Ｐ）：绿色产品是指在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害,且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。 高速加工技术:是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率,并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。 制造业：是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。 计算机集成制造（C ＩM):借助于以计算机为核心的信息技术，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来,使企业内的各类功能得到整体优化。 计算机集成制造系统（CIMS):CIMS 是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。 广义制造自动化：产品设计、企业管理、加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节综合集成自动化。 柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 超精密切削加工：超精密切削加工主要指金刚石刀具超精密车削,主要用于加工铜、铝等非铁金属及其合金,以及光学玻璃、大理石和碳素纤维等非金属材料。 简答题： １. 简述柔性、ＦMS 的定义?柔性制造系统（ FMS ）由哪几部分组成?各部分都有什么功能?简述柔性制造系统( F ＭS)的工作过程?柔性制造系统的特点和适用范围是什么? 答：柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力,也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 FM Ｓ:柔性制造系统是由若干台数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成，并能根据制造任务或生产品种的变化迅速进行调整，以适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。 :＿＿ ＿ ＿ ＿＿

柔性制造系统FMS方案

柔性制造系统（FMS）方案 一、建设目标 采用工业标准的主流设备和器件，以真实工程零件为加工对象，构建一个企业型的高精度、高可靠性与高安全性的柔性制造生产、教学平台。 二、功能要求 1. 加工对象：以工程零件为加工对象，在该系统下能实现转向螺母的全自动加工，加工的零件符合图纸的各项精度指标要求。同时，该系统还能完成同类型5-6个真实零件的加工。 2. 操作模式：具有“联机/单机”两种操作模式，可单机训练也可整体控制。即系统中的每个加工执行单元（物流传输线、机器人、立体仓储、检测设备等）既能独立完成加工，利于学生的参与；又能联机自动加工，生产出合格的零件。 3. 软硬件接口：系统具备开放兼容的软硬件接口，在每个控制电控柜单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌的PLC 或单片机对系统进行控制与通讯。整套系统从软、硬件到结构都具有很强的开放性，便于扩展更多模块或外接外部工业设备。 4. 管理模式：采用数字化系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程当中的各种数字联接任务，具有现代化柔性制造加工系统的特征，可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工。 5. 硬件性能：核心元器件均采用进口知名品牌，如机器人、可编程控制器、变频器、视觉系统、传感器、气动原件、伺服电机、继电器、人机界面、滚珠丝杠、直线导轨等，以确保设备的高精度、可靠性与安全性。 系统可以最终实现从综合控制监控中心、加工装配自动线、检测分拣系统、到最终的整套物流循环系统功能。可将大型现代化制造自动化现场的技术应用与工程项目完整涵盖。

三、加工零件及技术要求 图1 零件图1

柔性制造自动化概述复习资料

柔性制造自动化概述复习资料

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柔性制造自动化概述复习资料 一、填空题: １、柔性制造系统的管理软件有、、、 、等功能。 2、作业规划软件中，、、、是作业计划制订的四个步骤。 3、按柔性制造系统承担的制造任务,可以把柔性制造系统分成、 、。 4、、、、、 是影响柔性制造系统布局的技术因素。 ５、精良生产的特征是、、 、、、。 6、柔性制造自动化系统开放的目的是突出子系统的特点、长期应付市场的急剧变化。 二、简答题: 1、简要指出柔性制造系统的基本组成、主要功能、适用范围。 ２、以机器人为核心设备的柔性装配系统，其控制系统有什么特色？试阐述其主要功能和实现方法。 ３、试说明人机协调的柔性装配系统的特点。 答：（1)由人和机器组成:装配系统有两个不可缺一的两个结构要素，即自动化机械设备和使该设备发挥作用的人；（2）人机互相学习:装配系统运行时,人和机器处于相互学习的状态。机器不断地把自身的运行状态和运行环境的变化告诉人,而人根据各种信息和自己的经验想出一些处理方法，在向机器学习的过程中进一步寻找处理方法,并把这些方法不断地传授给机器。(３)人机协调工作：在通信技术支持下,人机互相学习、共同进步，不断地提高自身的能力，协调一致地完成装配作业。

4、在柔性装配系统中，人与机器有何互补性？ 答:（1）生产效率:作业速度、工作持久性、故障,是影响装配效率的主要因素。机器能够以较高的作业速度持久地运行，但是会发生突发性的故障,从而使装配系统停止工作。与机器人完全不同,人不能保持恒定的工作速度，为了恢复体能需要工间休息,但是一般不会出现突发性的差错。(２)装配质量:能否专注工作，能否分析判断出有哪些因素决定装配的质量,这直接关系到装配的质量。机器能“专心致志”地工作，但是机器只能按照人们给出的模式来分析装配质量。与机器完全不同,人的注意力不能长时间的集中,但是人有能力对突发的质量事故进行综合判断。(３）对新产品的支持：柔性、智力、运算处理能力,直接影响新产品的开发与生产。机器只具备有限的柔性和一定的逻辑推理能力，但是具有高速准确的运算处理能力。与机器完全不同，人具有很高的柔性和卓越的思维预测能力，但是运算处理速度慢，并且容易产生差错。 ５、普通加工中心为什么不能满足柔性制造系统的要求? 答:作为单机使用的普通加工中心是在操作人员的管理下运行的,操作人员不仅要装夹和校正工件、输入数控程序、配备切削刀具，还要密切注视加工过程中的机床运行状态、刀具状态、加工质量状态。普通加工中心要求操作人员进行这类干预，因此，不适应柔性制造自动化系统的需要。 6、试简述车削中心的主要工艺特点。 答：（1)多轴数控加工。普通数控机床只有一个主轴、一个刀架,只有X轴和Z轴两个数控轴，只能完成X轴与Z轴联动的数控加工。对车削中心来说,它最少有X轴、Z轴、Ｃ轴三个数控轴，可以完成X轴、Z轴、C轴三轴联动的数控加工,以及X轴、Z轴、C轴任意两轴联动的数控加工。（2）加工综合化。除具备普通车床的车削功能外，车削中心还有很强的综合加工能力。车削中心的Z轴与Ｃ轴联动,可以铣削螺旋槽;X轴与C轴联动，可以铣削端面凸台；控制C轴,可以加工端面沟槽。此外,车削中心还能加工横孔、侧平面、偏心孔、横偏心孔等特殊表面。（3）加工节奏快。要加快制造节奏,只能使工序集中，尽量减少上下工件的次数。车削中心有很强的综合加工能力,能够以工序高度集中的特长来完成回转体零件的切削加工，因此，它拥有很快的加工节奏。 7、试说明多级分布式控制系统中各级控制系统的主要职能。 答：可以把多级分布式控制系统的层次结构分成四个控制级,即公司级、工厂级、车间级、设备级。公司级职能：位于公司级的中央计算机管理着整个公司的运营状态。在综合数据库的支持下,它收集并处理市场和销售的信息,制定中长期生产计划，收集并积累产品制造数据。工厂级的职能:位于工厂级的主计算机承担着一个工厂的计划管理工作，即(1）根据中央计算机制订的生产计划,制订制造资源计划,管理生产进度和交货日期；（2）向单元计算机下达日作业指令，从单元计算机采集制造进度和完成状态的数据；(3)保存CＡD/CAＭ系统生成的数控程序,或者把数控数据传送给单元计算机;（4）定期向中央计算机传送每日作业进度数据。车间级的职能：（1）接纳并管理制造命令;（2）编制作业调度计划;（3)统计设备的运行业绩;(４)与单元控制器一道监视并控制各设备的运行状态；（５）制造完成后向主计算机传送有关数据。设备级的职能：设备级被称为柔性制造自动化系统的“底层”,在各自控制装置的操纵下,位于底层的设备最终把产品制造计划变成现实的产品。 8、刀具预调采用什么设备?试简述刀具预调的步骤。 答：采用的设备:测量头、测量架、刀架。预调的步骤:（1)把刀具装夹在刀架主轴上;（2)

基于柔性制造系统的创新实训教学

收稿日期：2008-08-29 作者简介：庄焕伟（1981-），男，广东潮州人，广东技术师范学院工业中心助教。研究方向：机器人控制、电机运动控制。 广东技术师范学院学报 2008年第12期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．12，２００8 基于柔性制造系统的创新实训教学 庄焕伟 （广东技术师范学院工业中心，广东广州510665） 摘 要：本文介绍了广东技术师范学院工业实训中心利用柔性制造系统进行实训教学的模式，探讨了通过创 新实训，充分提高和培养学生的各种实际能力。 关键词：实训教学；综合素质；柔性制造系统中图分类号：G 424.31 文献标识码：A 文章编号：1672-402X （2008）12-0088-03 1引言 随着工业自动化技术的迅猛发展，现代自动生产加工系统中的控制和操作技术越来越复杂，往往综合了机械、气动、液压、传感器技术、PLC 及伺服驱动、数控技术、机器人技术、通信技术、柔性制造及计算机集成制造技术等多门学科；在传统的工程学科教学中，通常各门课程单独讲授，每门课程虽然都有相应的实验，但基本上是原理性的验证，一般都是某一特定知识点的实验，而且使用的设备一般是特定的实验平台，与实际工业生产用的设备有着较大的差异，致使学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合运用的，也致使学生在学习各门课程后，仍不具备有实际的综合工程应用能力，仍不能达到现代企业生产对人才的要求水平。 广东技术师范学院（以下简称学校）工业实训中心成立于2003年，是学校各系师生的实操训练中心和职业素质训导中心，工业中心按学科区域建设为艺术学部、工业工程学部、专业技术考证学部、信息技术学部、中文经管学部以及教育与外语学部等，已建有58个文理科实训室。学生在完成专业理论课程的学习后，再到工业中心参加专业相关项目的实训，通过实训，不仅能使得学生掌握一些专业领域的先进技术，增强学生对工厂、企业、公司等环境的深入了解，并熟悉对对口专业基本设备的操作、维护和保养，同时有利于使学生把所学的知识与工程实践结合起来，培养学生的综合工程应用能力，首先，满足现代化企业对人才的需求，其次，使学生走 上工作岗位后，能快速适应实际生产工作。 在柔性制造系统的实训教学中，我们进行创新的教学实践的尝试，围绕的中心思想是：充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创新能力，以科学的方法转换学生的思维方式，系统地提高他们结合工程实际进行综合分析问题和解决问题的能力，使他们养成科学作风和团队协作精神。在柔性制造系统的实训教学上，通过引导学生自行设计训练方案、自行编写加工程序、自行操作加工、自行检验，在较大程度上改变了老师讲授，学生被动接受的传统教学模式，取得了较好的教学效果。 2教学设备的组成和功能 柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing Sys -tem ）是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统；依各种生产要求的不同，柔性制造系统有各种不同的形式。学校工业中心微型自动生产线实训室的柔性制造系统的组成如图1所示。 图1实训设备系统组成

柔性制造系统的关键技术a

柔性制造系统的关键技术 柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、规模 按规模大小FMS可分为如下4类： 1.柔性制造单元(FMC) FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。 2.柔性制造系统(FMS) 通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。

3.柔性制造线(FML) 它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS 之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。 4.柔性制造工厂(FMF) FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。 二、柔性制造的关键技术 1.计算机辅助设计 未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形

柔性制造单元(FMC)

柔性制造单元（FMC）柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。通常由1至3台具有零件缓冲区、刀具换刀及托板自动更换装置的数控机床或加工中心与工件储存、运输装置组成，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性，可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物。柔性制造单元适合多品种零件的加工，品种数一般为几十种。根据零件工时和组成FMC的机床数量，年产量从几千件到几万件，也可达十万件以上。FMC的自动化程度虽略低于FMS，但其投资比FMS少得多而经济效益接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国内外众多厂家都将FMC列为发展的重点。 一、柔性制造单元的基本功能 1.自动化加工功能。在柔性制造单元中，有完成自动化加工的设备，如以车削为主的车削柔性制造单元，以钻、镗削为主的钻镗柔性制造单元等。同时辅以其他加工，如车削柔性单元中可以有端铣或钻削、攻螺纹加工等，这些自动化加工设备由计算机进行控制，自动完成加工。 2.物料传输、存储功能。这是柔性制造单元与单台NC或CNC机床的显著区别之一。柔性制造单元配备有运行物料存储容量所需的在制品库、物料传输装备和工件装卸交换装置，并有刀具库和换刀装置。

3.自动检验、监视等功能。它可以完成刀具检测、工件在线测量、刀具破损（折断）或磨损检测监视、机床保护监视等。 4.单元加工的其他功能。单元加工的其他功能包括清洗，检验，切屑处理等。 二、柔性制造单元的基本组成 1.由加工中心或加工中心数控机床（含CNC）混合组成的加工设备。加工回转体零件的车削单元的设备一般不超过4台，大多数加工非回转体零件的单元选用一台加工中心作为基本加工设备。 2.单元内部的自动化工件运输、交换和存储设备。具体随工件特点及其在单元内的输送方式而定，工件在单元内的输送方式有以下两种。 1）托板输送方式。适用于加工箱体或非回转体类零件的FMC。为便于工件输送及其在机床上夹固，工件（或工件及夹具）被装夹在托板上，工件的输送及其在机床上的夹紧都通过托板来实现。具体设备包括托板输送装置、托板存储库和托板自动交换装置。 2）直接输送方式。适用于加工回转体零件的FMC。工件直接由机器人或机械手搬运到数控车床、数控磨床或车削中心上被夹紧加工。机床邻近设有料台存储坯件或工件。若FMC需要与外部系统联系，则料台为托板交换台，工件连同托板由外部输送设备（如小车）输入单元或自单元输出。 3.信息流系统。该系统实现对于加工中信息的处理、存储和传输。托板存储库式FMC。

柔性制造系统

柔性制造系统 一、基本简介 简称,,,，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing Syste m)，英文缩写为FMS。 FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 [编辑本段] 二、主要功能和技术效果 FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS 的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。

采用FMS的主要技术经济效果是:能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期;提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 [编辑本段] 三、发展历史 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特?森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1,2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，FMS在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3,5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。 1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元(包括50个工业机器人)和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。

先进制造技术名词解释及简答带复习资料

名词解释： 广义制造：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一序列相互联系的生产活动。 狭义制造：是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。 先进制造技术（AMT ）：是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 制造系统：是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。 工业机器人：工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备； 柔性制造技术：是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。 柔性制造系统（FMS ）：由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的，通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。 绿色产品（GP ）：绿色产品是指在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。 高速加工技术：是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。 制造业：是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。 计算机集成制造（CIM ）：借助于以计算机为核心的信息技术，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来，使企业内的各类功能得到整体优化。 计算机集成制造系统（CIMS ）：CIMS 是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。 广义制造自动化：产品设计、企业管理、加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节综合集成自动化。 柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 超精密切削加工：超精密切削加工主要指金刚石刀具超精密车削，主要用于加工铜、铝等非铁金属及其合金，以及光学玻璃、大理石和碳素纤维等非金属材料。 简答题： 1. 简述柔性、FMS 的定义？柔性制造系统（ FMS ）由哪几部分组成？各部分都有什么功能？简述柔性制造系统（ FMS ）的工作过程？柔性制造系统的特点和适用范围是什么？ :＿＿ ＿ ＿ ＿＿

柔性制造系统简述

柔性制造系统简述 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。柔性制造系统(Flexible Manufacturing System —FMS)的雏形源于美国马尔罗西(MAL —ROSE)公司，该公司在1963 年制造了世界上第1 条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS 的概念是由英国莫林(MOLIN)公司最早正式提出，并在1965 年取得了发明专利。FMS 正式形成后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。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 FMS 的定义和组成 FMS 指在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上, 通过计算机软件科学, 把工厂生产活动中的自动化设备有机地集成起来, 打破设计和制造的界限, 取消图纸、工艺卡片, 使产品设计、生产相互结合而成的, 适用于中、小批量和较多品种生产的高柔性、高效率、高自动化程度的制造系统。下图是典型的FMS 示意图。 从从图中可以看出,FMS 一般由5个功能系统构成： (l)自动加工系统。一般由2台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元(FMC)以及其他的加工设备构成。 (2)自动物流系统。该系统包括运送工件、刀具、冷却润滑液等加工过程中所需“物资”的搬运装置以及装卸工作站。 (3)自动仓库系统。由设置在搬运线始端或末端的自动仓库和设在搬运线内的缓冲站构成,用以存放毛坯、半成品和成品。 (4)自动监视系统。由各种传感器检测和识别整个FMS 及各分系统的运行状态,对系统进行故障诊断和处理,保证系统的正常运行。

柔性制造系统

柔性制造系统释义 柔性制造系统的英文写作"Flexible Manufacturing System"简称FMS。它是使用计算机技术将物流和信息流有机地结合起来，从而使得加工系统从"刚性"过渡到"柔性"，即柔性加工、输送等，用干高效率地制造多品种、中小批量产品。在此让我们从我国兵工企业的生产状况入手，来理解柔性的真正含义。 我国的兵工企业，基本上是在立足于打全面战争的战略形势下建设起来的。兵工企业的军品生产，主要是采用大批量生产的刚性生产模式，特点是"一个产品一个厂一条生产线"。 生产某种枪的生产线，就只能生产这种枪，对于别的产品就无能为力了。这种自动生产线生产效率高，批量大，但只针对单一或少量品种产品，缺乏或根本没有柔性。随着国防战略的转移，单一军品订货大幅削减，多品种、少批量的新产品需求不断增加，同时企业需要面向市场开发民用产品。面对新情况，当初追求产量规模的兵工企业，这时就很不适应了。平战结合、寓军于民的柔性化改造和建设成了兵工企业的必由之路。 柔性制造系统是能够适应生产中小批量各种零件的自动化系统，它具有对产品品种和批量变化的自动响应能力。它通常以数控机床或加工中心、加工中心实质上是一台复合的数控机床，它复合了多台数控机床的功能，并带有刀库和自动换刀功能)为基本加工设备，由数控装置或计算机统一控制各加工系统的运行。柔性制造系统的特点主要体现在柔性和自动化上。 柔性主要表现在加工对象的灵活可变性。即可以很容易地在一定范围内从一种零件的加工更换为另一种零件的加工。柔性自动化加工是通过软件(零件加工程序)来控制机床进行加工的。更换另一种零件时，只需改变有关零件数控加工程序和少量夹具'甚至不必更换夹具)，一般不必对机床、设备进行人工调整。这显著地缩短了多品种生产中的设备调整和生产谁备时间。 按柔性自动化程度不同，可把柔性制造技术分为以下3类。 (l)单机数控加工。是指用一台数控机床或加工中心加工机械零件的方法，是柔性自动化加工中规模最小的一种基本方法。其柔性最强，但生产效率最低，适合多品种、极少批量或单件的加工。

柔性制造系统FMS教学内容

柔性制造系统F M S

柔性制造系统(FMS) 1．概述 1.1 柔性制造系统的发展 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于在少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1～2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，柔性制造系统在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3～5台设备组成的柔性制造系统为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。

1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单 元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。 这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有柔性制造系统的基本特征，但自动化程度不很完善的经济型柔性制造系统FMS，使柔性制造系统FMS的设计思想和技 术成果得到普及应用。 迄今为止，全世界有大量的柔性制造系统投入了应用，仅在日本就有175 套完整的柔性制造系统。国际上以柔性制造系统生产的制成品已经占到全部制成品生产的75%以上，而且比率还在增加。 1.2 柔性制造系统的定义 柔性制造系统（简称FMS）是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控 制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。（依据：中华人民共和国国家军用标准－武器装备柔性制造系统术语）美国国家标准局(United States National Bureau of Standards)认为是：“由一个传输系统联系起来的一些设备（通常是具有换刀装置的加工中心）。传输装置把工件放在托盘或其它联接装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动。中央计算机控制机床和传输系统，可同时加工几种不同的工件”。 它的出现标志了机械制造行业进入了一个新的发展阶段，克服了原来机械 生产线只适合于大批量生产的刚性特征，能够适应中小批量、多品种的柔性生

DLMPS-800A模块式柔性制造系统

DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统 技术文件 图片仅供参考，请以实物为准 一、设备概述： 现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖了产品设计、生产准备、制造执行等多方面内容，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向社会的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工系统的实验平台，更具有迫切性和现实意义。 1

DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种复杂技术、高度自动化系统，柔性制造技术更是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段，是先进制造技术的基础。 DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是一套完整，灵活、模块化，易扩展的教学系统，根据学生的实际水平研发并制造，从简单到复杂，从零部件到整机。采用铝合金结构件为系统的基本操作平台，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性加工系统，把实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器和现代化生产中的组态控制，工业总线，充分展示在该系统中。 DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是基于西门子工业自动化PLC控制系统的基础上开发而成的。该模块化柔性生产线，是针对高等教育及科研机构而开发的综合性的实训平台，适用于各类高等院校的机电一体化、自动化、网络化、系统化、先进制造业行业等专业的教学和从事相关专业的技术人员的综合应用，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实训教学活动进行专门设计，有机地融全了光、机、电、气、液于一体。该系统不仅可以作为自动化及网络的教学实训系统，还可以与子系统相配合组成网络化平台，并从中作为拓展使用。 传统的自动化教学系统大多是以单一模块设备为核心进行监测与控制的，这种模块可以完成一些简单的执行动作，但各模块之间缺乏复杂的连接和信息沟通，教师若想及时了解并指导每台设备的操作也存在一定困难，因此各台模块设备之间容易形成“自动化孤岛效应”。随着信息技术的不断发展，网络化的教学设备已经成为发展方向。同样，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习已经成为自动化教学非常重要的组成部分。DLMPS-800A模块式柔性生 2

柔性制造系统的定义

柔性制造系统的定义 制造是个需求启动的、包括给予信息、改变物性、实现增值的受控造物过程。获取最大的增值一直是制造技术所追求的目标。伴随着物质生活的丰富、市场竞争加剧、客观需求越来越多样化，限制了大量生产方式的发展，迫使制造业不得不朝低成本、高品质、高效率、多品种、中小批量自动化生产方向转变。另一方面，科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高，使制造业的上述转变在技术上成为可能。在需求和技术两者的促使下，出现柔性制造系统，并迅速在制造业中得到了广泛应用。柔性制造系统（Flexible Manufacturing System—FMS）的雏形源于美国马尔罗西（MALROSE）公司，该公司在1963年制造了世界上第一条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS的概念由英国莫林（MOLIM）公司最早正式提出，并在1965年取得了发明专利，1967年推出了名为“Molins System—24”（意为可24小时无人值守自动运行）的柔性制造系统，使FMS正式形成。此后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。 柔性制造系统的定义是科技名词定义。中文名称为：柔性制造系统；英文名称为：flexible manufacturing system，缩写为FMS。 柔性制造系统在成组技术的基础上，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其联接，统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统，它有统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备，能适应加工对象变换。 柔性制造系统有以下三种类型：柔性制造单元、柔性制造系统和柔性自动生产线。 柔性制造系统是由一台或若干台数控机床设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的加工单元，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。它是一种能迅速响应市场需求而相应调整生产品种的制造技术。柔性制造系统可以根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件，适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。 柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统，该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。 柔性自动生产线是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线在性能上接近大批量生产用的自动生产线，而柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产用的柔性制造系统。 由于FMS是一项工程应用技术，它的内部组成根据使用目的而异，客观上也难有一个统一的模式。直观地看，可以说FMS的基本组成与特征是：1）系统由计算机控制和管理；2）系统采用了NC控制为主的多台加工设备和其他生产设备；3）系统中的加工设备和生产设备通过物料输送装置连接。 FMS有两个主要特点，即柔性和自动化。FMS与传统的单一品种自动生产线，相对而言的，可称之为刚性自动生产线，如由机械式、液压式自动机床或组合机床等构成的自动生产线）的不同之处主要在于它具有柔性。有关专家认为，一个理想的FMS应具备8种柔性：（1）设备柔性指系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、族、品种变化时，加工设备所需刀、夹、铺具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程序的准备与调校时间等。（2）工艺柔性指系统能以多种方法加工某一族工件的能力。工艺柔性也称加工柔性或混流柔性，其衡量指标是系统不采用成批生产方式

柔性制造系统实验报告

AS1000创新型全自动立体仓库装置 柔性制造系统的发展功能原理介绍 （实验介绍） 班级: 工程080X 成绩： 实验者: 学号: 组别: 同组者: 指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11 天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室 一、实验目的： 1、了解柔性制造系统的功能原理及应用； 2、认识设备介绍准备工作和系统操作注意事项。 二、实验设备： 柔性制造系统设备一套。 三、实验步骤： 1、对照实验设备，讲解柔性制造系统的组成、功能原理； 2、介绍该实验系统； 3、运行该系统。 四、实验记录思考题：（报告） 1、柔性制造系统组成？ 2、运行准备工作？

3、系统运行步骤？

AS1000创新型全自动立体仓库装置 实验一立体仓库检测部分实验报告 班级: 工程 080X 成绩： 实验者: 学号: 组别: 同组者: 指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11 天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的： １、了解传感器的作用、主要特征、种类、原理于与应用。 二、实验设备： 柔性制造系统一套 三、实验步骤： 1、预备知识、介绍传感器原理； 2、介绍该实验单元组成、工作原理； 3、检测单元的运行步骤。 四、实验记录思考题： 1、传感器的定义、分类、特性、原理；

2、检测单元的运行步骤？

AS1000创新型全自动立体仓库装置 实验二立体仓库的上料单元实验报告 班级: 工程080X 成绩： 实验者: 学号: 组别: 同组者: 指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11 天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的： １、了解上料单元的结构组成； ２、掌握上料单元各元件的工作原理； ３、掌握上料单元的工作过程； ４、了解上料单元程序编排和接线等相关知识。 二、实验设备： 柔性制造系统上料单元一套 三、实验步骤： 1、上料单元结构及各元件工作原理； 2、上料单元工作过程； 3、上料单元的运行步骤。 四、实验记录思考题： １、上料单元有哪些元件组成？分别是什么型号？

柔性制造系统

柔性制造系统 摘要：本文旨在介绍柔性制造系统的组成，工作原理，优势以及其面临的困惑，并简单介绍它的发展情况和发展趋势，为以后进一步地学习打下基础。 关键词：柔性制造系统、FMS 引言：随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这一新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低生产成本，以获得更好的效益。柔性制造系统正是这种形势下应运而生的。 一、概述 柔性制造系统（英文全称为Flexible Manufacturing System,简称FMS）是由数控加工设备，物料贮运装置和计算机控制等系统等组成的自动化系统。它包括多个柔性制造单元（FMC），是一种集多种高新技术于一体的现代化制造系统。 二、FMS的一般组成 柔性制造系统是一个很复杂的系统，可概括为下列三部分： 1、加工系统。加工系统的功能是以任意自动化加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具通常由若干台对工件进行加工的数控机床和所使用的刀具构成。 2、物流系统。工件、工具流统称为物流，物流系统，即物料贮运系统，是柔性制造系统中一个重要组成部分。 物流系统一般由下列三部分组成： / 输送系统建立各加工设备之间的自动化联系。它与传统的自动生产线

或流水线不同，FMS的工件输送系统可以不按固定节拍，固定顺序运送 工件，甚至是几种工件混杂在一起输送。 贮存系统具有自动存取机能，用以调节加工节拍的差异，使用的是自 动化存储仓库。 操作系统建立加工系统和贮存系统之间的自动化联系。 3、信息系统。包括过程控制和过程监控个系统。过程控制系统进行加工系统及物流系统的自动控制；过程监控系统进行在状态数据自动采集和处理。 三、FMS的工作原理 FMS工作过程：柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和加工信息后，由其信息系统进行数据信息的处理，分配，并按照所给程序对物流系统工程进行控制。 物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息提供相应品种的毛坏，选出加工所需要的夹具。毛坏的随行夹具由输送系统送出。工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信息，自动识别和选择所装卸的工件及夹具，并将其安装在相应机床上。 机床的加工程识别装置根据送来的工件及加工程序编码，选择加工所需的加工程序，并进行检验。全部加工完毕后，由装卸及运输系统送入成品库，同时把加工质量、数量信息送到监视和记录装轩置，随行夹具被送回夹具库。 当需要改变加工产品时，只要改变传输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序，整个系统即能迅速、自动地按照新的要求来完成新产品的加工。 中央计算机控制着系统中物料的循环，执行进度安排、调度和传送协调等功能。它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息，以便让统作出控制决策。

柔性制造系统的应用现状

柔性制造系统的应用现状 专业：机械设计制造及其自动化班级：1092班 学号：12 姓名：唐林娜

摘要： 自20世纪五六十年代以来，一些工业发达的国家与地区，在达到了高度工业化水平以后，就开始了从工业社会向信息社会转化的时期。在20世纪70年代末80年代初出现了“柔性制造系统（FMS）。自1967年英国MODLINS公司建成第一条FMS 以来，随着社会对产品多样化、低制造成本及缩短制造周期等需求日益迫切，FMS 的发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通讯技术、机械与控制技术的发展，柔性制造技术日益成熟。随着全球化市场的形成与发展，各类生产企业进行大规模生产变革，具体实践了柔性制造的变革过程。我国目前的制造业对柔性制造的需求趋于逐渐增长的态势，主要源于快速发展的制造业、新产品、新工艺的需要以及大量外资加工业进入的需要，此外，中国劳动力价值的不断提升也驱使企业经营者购买可大量节省劳动力的柔性制造产品，其中以柔性制造单元和柔性制造线的需求居多。为缩小制造业作为现代生产方式的主流方向和共同基础，柔性制造技术支撑企业满足消费者个性化、多样化需求，同时有效地降低生产成本、提高企业经济效益，全面提升制造能力。本文具体以中联重科为例阐析柔性制造系统技术的应用现状。 关键词：柔性制造系统中联重科应用现状 正文： 柔性制造系统(FMS)指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、柔性制造系统的组成 典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统