柔性制造系统 互动百科
柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）
柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）柔性自动化的兴起随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。
这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。
因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。
众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。
为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。
自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，70年代初柔性自动化进入了生产实用阶段。
几十年来，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，使柔性自动化得到了迅速发展。
柔性制造系统的概念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，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，并能及时地改变产品以满足市场需求。
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，包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。
它具有设备利用率高、生产能力相对稳定、产品质量高、运行灵活和产品应变能力大的优点。
柔性制造系统
第四章制造自动化技术主要内容：1. 概述2. 数控加工技术3. 工业机器人技术4. 柔性制造系统14.4 柔性制造系统(FMS)4.4.1 概述1. FMS的产生CNC、CAD/CAM/CAPP、机器人技术等新技术的出现，对刚性自动生产线产生了冲击。
所谓刚性自动线，即物流设备和加工工艺是相对固定的，它只能加工一个零件，或加工几个相类似的零件。
如需改变加工产品的品种，刚性自动线必须做较大的改动，在投资时间方面的耗资很大，难以满足市场化的需求。
但是刚性自动线的设备利用率高，生产率高。
结合刚性自动线和机电一体化、数控技术的特点，20世纪60年代，英国Molins公司的David Williamson提出了“柔性制造系统”的概念。
2柔性制造技术(flexible manufacturing technology, FMT)是为了适应多品种、中小批量生产而诞生的一项制造自动化技术。
所谓柔性是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也就是指制造系统能够适应产品变化的能力。
FMS是先进制造技术的一部分。
据统计，1985年投入运行的FMS有500多套，1988年800套，1990年1000套，目前约有3000多套FMS正在运行。
我国1984年开始研制FMS，1986年从日本引进第一套FMS。
32. FMS的定义、组成和类型(I)FMS的定义和组成“中华人民共和国国家军用标准”有关“武器装备柔性制造系统术语”的定义：FMS是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统。
它包括柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中等批量生产。
4美国制造工程师协会(计算机辅助系统和应用分会)的定义：FMS是使用计算机控制柔性工作站和集成物料运储装置来控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一种集成制造系统。
5国内给出的定义：柔性制造系统是由数控加工设备、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，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量生产。
计算机集成制造技术-柔性制造系统
FMS的配置与投资
系统成本：USD 1797195.00 （从表3-5中扣除C项）
确定FMS总经济效益计算项目
直接劳动工时费 调整工时费 间接劳动费用 生产准备费 场地费 生产维持费 库存费 工装夹具费用 废品损失费用
1、直接劳动工时费计算
现有生产系统的直接劳动需求
2、调整工时费
3、间接劳动费用
4、生产准备费
5、场地费用
6、生产维持费
7、库存费用
8、工装夹具费用
9、废品损失费用
FMS年成本节省总值
投资回收率ROR (Rate of Recycle)
ROR = P/C
式中 P – 平均年盈利; C – 第一次投资成本。
FMS的组成
通常由四大部分组成： 加工单元； 自动物料运输及管理系统； 计算机控制与管理装置； 辅助工作站。
FMS的加工单元
加工单元是FMS的主体，用以进行零件 的机械加工。
加工单元的机床必须具备的条件：
①具有CNC计算机数控装置，并且有能与计 算机直接通信的DNC接口装置；
②具有自动工件托盘交换装置(APC)及自动 刀具交换装置(ATC)；
I、C、O、M码
I — 输入 C — 控制 O — 输出 M — 机制
AMS系统结构
AMS厂房平面布置图
ห้องสมุดไป่ตู้
FMS的技术经济效益核算项目
FMS总投资 FMS总经济效益 投资回收率 综合评介结论
FMS总投资
示例的系统目标： 建立新的FMS系统，用以代替现行的由两
条传统生产线组成的生产系统，生产箱体零 件，年产量为19000件。
柔性制造系统(FMS)资料
(3)产品交货期的缩短。缩短从订货到交货的周期是赢得竞争的重要手 段。有资料显示美国A与B公司交货期最少可缩短为几十个小时。
第七章 柔性制造系统(FMS)
二、从科学技术的发展条件来看： 应用柔性制造系统可获得明显效益，这主要是由于以下8方面的因素： (1)利用率高。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
第七章 柔性制造系统(FMS)
2.选择系统的原则： 纳入FMS运行的机床，应当是可靠、自动化、高效率的加工
设备。在选择时，要考虑到该FMS加工零件的尺寸范围、经 济效益、零件的工艺性、加工精度和材料，等等。换言之， FMS的加工能力完全是由其所包含的机床来确定的。现在， 加工棱体类零件的FMS技术比加工回转体零件的更成熟。对 于棱体类零件，机床的选择通常都在各种牌号的立式和卧式 加工中心以及专用机床(如可换主轴箱的、转位主轴箱的)之 中进行。
机床的另一个特点是高柔性高生产率。为了满足生产柔性化和高生产率要求，近年来在 机床结构设计上形成两个发展趋向：柔性化组合机床和模块化加工中心。所谓柔性化组合 机床又称可调式机床，如自动更换主轴箱机床和转塔主轴箱机床。这就是把过去适合大批 量生产的机床进行柔性化。模块化加工中心就是把加工中心也设计成由若干通用部件、标 准模块组成，根据加工对象的不同要求组合成不同的加工中心。
(2)降低主要设备成本。由于主要设备利用率高，因而在加工同样数目的零件 时，系统所需的机床数目少于单机情况下的机床数目。通常加工中心的减少量 是3∶1的比例。
柔性制造系统
柔性制造系统随着机电一体化技术的发展，传统的机械技术与新兴的微电子技术相结合，出现了很多现代化的加工设备和手段，特别是数控机床和加工中心的迅速普及和多功能化，为改变中小批量生产的落后状况提供了可能。
柔性制造系统(FMS)便是在这样的背景下产生和发展起来的。
所谓柔性制造系统是利用计算机控制系统和物料输送系统，把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。
它在加工完一定批量的某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向另一种工件转换。
它的主要特点是包括以下几方面。
(1)高柔性。
能在不停机调整的情况下，实现多种不同工艺要求的零件加工。
(2)高效率。
能采用合理的切削用量实现高效加工，同时使辅助时间和准备终结时间减小到最低程度。
(3)高度自动化。
自动更换工件、刀具、夹具，实现自动装夹和输送，自动监测加工过程，有很强的系统软件功能。
柔性制造系统的组成柔性制造系统由加工系统、物流系统、信息流系统三部分组成。
1.加工系统加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具。
通常由若干台加工零件的CNC机床或CNC板材加工设备以及操纵这种机床要使用的刀具所构成。
在加工较复杂零件的FMS加工系统中，由于机床上机载刀库能提供的刀具数目有限，除尽可能使产品设计标准化，以便使用通用刀具和减少专用刀具的数量外，必要时还需要在加工系统中设置机外自动刀库以补充机载刀库容量的不足。
2.物流系统FMS中的物流系统与传统的自动线或流水线有很大的差别，整个工件输送系统的工作状态是可以进行随机调度的，而且都设置有储料库以调节各工位上加工时间的差异。
物流系统包含工件的输送和储存两个方面。
工件输送包括工件从系统外部送入系统和工件在系统内部的传送两部分，目前，大多数工件送入系统和夹具上装夹工件仍由人工操作，系统中设置装卸工位，较重的工件可用各种起重设备或机器人搬运。
工件输送系统按所用运输工具可分成为自动输送车、轨道传送系统、带式传送系统和机器人传送系统四类。
机械制造产业的柔性制造系统工作原理
机械制造产业的柔性制造系统工作原理柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是机械制造产业中一种先进的生产组织方式，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
本文将介绍柔性制造系统的工作原理，并探讨其在机械制造产业中的应用。
一、柔性制造系统的定义及特点柔性制造系统是由多个数控机床、自动化设备、机器人、输送设备、仓储设备、计算机及网络组成的集成自动化生产系统。
其具有以下特点：1. 高度集成：柔性制造系统通过网络和计算机技术将各种设备和系统紧密连接，实现设备之间的信息交互和协调运作。
2. 多样化生产：柔性制造系统能够自动完成各种工艺流程，实现小批量、多样化、高效率的生产方式。
3. 自适应能力强：柔性制造系统能够根据产品的设计要求和市场需求，自主地进行工艺调整和流程变化，提高生产适应性和灵活性。
4. 高度自动化：柔性制造系统中各设备均具备高度自动化水平，能够自主完成各种操作，减少人工干预。
二、柔性制造系统的工作原理柔性制造系统基于计算机控制和信息技术，通过物流系统和信息系统的协同配合，实现生产过程的自动化、高效化和灵活化。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 自动化生产设备在柔性制造系统中，多个数控机床、自动化设备和机器人等设备通过网络连接，在计算机的控制下实现各种生产操作。
这些设备能够自动切换和调整工作状态，以满足生产任务和要求。
2. 信息管理系统柔性制造系统依赖于信息管理系统，通过传感器、计算机及网络等技术，实现对生产过程的监控和管理。
信息管理系统能够实时采集、处理和传输各种数据，进行生产计划的编制、设备调度的优化以及生产状态的监控。
3. 物流系统柔性制造系统的物流系统负责物料和零部件的输送和仓储管理，以确保生产过程的连续性和高效性。
物流系统通过输送设备、仓储系统和自动导引车等工具，将物料从一个工序转移到另一个工序，减少了物料的运输时间和人工干预。
柔性制造系统(FMS)
柔性制造系统由三个基本部分，如图所示，各部分的组成作用简 述如下：
FMS的构成
1．加工子系统
根据工件的工艺要求，加工子系统差别很大。如图1-11是一个FMS组成 实例。加工子系统由数控车床（单元1）、数控端面外圆磨床（单元2）、 数控车床（单元3）、立式加工中心（单元4）、卧式加工中心（单元5） 组成，五个加工单元配有四台工业机器人，单元2还配有中心孔清洗机。 该系统可以加工伺服电机的轴类、法兰盘类、支架体类、壳体类共14种 零件。
(8) 生产柔性 系统适应生产对象变换的范围和综合能力。其衡量指标是前述7项柔性 的总和。 FMS正是将“柔性”和“自动”两者相乘，以其实现下述的倍增效果: 适应市场需求，以利于多品种、中小批量生产;提高机床利用率，缩减辅 助时间，以利于降低生产成本;缩短生产周期，减少库存量，以利于提高 市场响应能力;提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、 改善生产环境。FMS是有一个由计算机集成管理和控制的、用于高效率 地制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。它具有:多个标准的制 造单元，具有自动上下料功能的数控机床;一套物料存储运输系统，可以 在机床的装夹工位之间运送工件和刀具。FMS是一套可编程的制造系统， 含有自动物料输送设备，能在计算机的支持下实现信息集成和物流集成， 它可同时加工具有相似形体特征和加工工艺的多种零件;能自动更换刀具 和工件;能方便地上网，容易与其它系统集成;能进行动态调度，局部故障 时，可动态重组物流路径。目前FMS规模趋于小型化、低成本，演变成 柔性制造单元FMC，它可能只有一台加工中心，但具有独立自动加工能 力。有的FMC具有自动传送和监控管理的功能，有的FMC还可以实现24 小时无人运转。用于装备的FMS称为柔性装备系统。
如果想要获得其他品种的产品，则必须对其结构进行大调整，重新配置 系统内各要素，其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上 下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品， 难以应付多品种中小批量的生产。
柔性制造系统
柔性制造系统中文名称：柔性制造系统英文名称：flexible manufacturing system;FMS定义：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。
应用学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；自动化制造系统（三级学科）柔性：指快速、低成本地从提供一种产品或服务转换为提供另一种产品或服务的能力。
柔性主要包括：●机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
●工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
●产品柔性一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
●维护柔性采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。
●生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。
对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。
●扩展柔性当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。
●运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。
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 System)，英文缩写为FMS。
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。
1967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。
柔性制造中的名词解释
柔性制造中的名词解释作为制造业的一个重要发展趋势，柔性制造在如今的工业领域扮演着至关重要的角色。
柔性制造的出现和不断发展，归功于科技的进步和经济全球化的趋势。
本文将探讨柔性制造中一些重要的名词解释，帮助读者更好地了解这个领域。
1. 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）柔性制造系统是一种高度自动化的生产系统，它能够以最大效率和最小成本完成多种不同产品的制造。
FMS由多台机器、传送装置和计算机控制系统组成，在生产过程中能够根据需求迅速调整和重新配置。
这样的系统具备减少生产成本、提高生产效率和产品质量的优势。
2. 数字化制造（Digital Manufacturing）数字化制造是一种运用数字技术和虚拟仿真技术来改进生产过程的方法。
通过数字化建模、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等技术，制造企业可以在产品设计阶段就进行系统、全面的仿真和优化。
数字化制造的目标是提高制造效率、降低错误率，并减少产品的开发周期。
3. 人机协作（Human-Robot Collaboration）人机协作指的是人与机器人之间的合作关系。
在柔性制造中，机器人被广泛应用于自动化生产线上，但在某些情况下，人与机器人之间需要进行协作。
人机协作可以使生产过程更加灵活和高效，员工可以与机器人共同完成生产任务，提高生产效率，并保证人员的安全。
4. 智能制造（Intelligent Manufacturing）智能制造是指运用先进的信息技术和自动化控制技术，以提高制造过程的自动化程度和智能化水平的制造方式。
通过传感器、无线通信、大数据分析等技术，智能制造搜集和分析生产数据，实现生产过程的实时监控和优化。
智能制造能够提高制造效率、降低成本，同时为制造企业提供决策支持和资源优化。
5.物联网（Internet of Things, IoT）物联网是指通过互联网连接和互相通信的各种设备的网络。
柔性制造系统 (FMS) 和计算机集成制造系统 (CIMS)
图 8-2 柔性制造系统的组成
图8-3 控制装置之间的关系
图 8-4柔性制造系统基本组成部分关系图
三、柔性制造系统举例 1. 大隈铁工的 OKUMA FMS LMG 系统
图8-5 大隈铁工的 OKUMA FMS LMG 系统构成
图8-6 OKUMA FMS LMG 系统控制系统框图
2．美国麦道公司的FMS
图8-11 CIMS 实验工程制造系统平面布置图
图8-12 CIMS实验工程制造系统流程原理图
图8-13 CIMS实验工程系统结构
2.成都飞机工业公司CIMS应用工程 (1)管理信息分系统 (2)质量信息分系统 (3)工程信息分系统 (CAD/CAM) (4)车间自动化分系统 (5)计算机数据库支持分系统 (6)计算机网络支持分系统
第八章 柔性制造系统 (FMS) 和计算机集成制造系统 (CIMS)
第一节 柔性制造系统 (FMS)
一、柔性制造系统的基本概念 1. 柔性制造系统的定义及适用范围 2. 柔性制造系统的功能 3. 柔性制造系统类型
图8-1 柔性制造系统的适用范围
二、柔性制造系统的组成和结构 1. 加工系统 2. 物料（流）系统 3. 能量系统
第二节 计算机集成制造系统（CIMS）
一、 CIMS 的涵义 二、 CIMS 的构成 1.管理信息分系统 (MIS) 2.技术信息分系统 (TIS) 3.制造自动化分系统 (MAS) 4.计算机辅助质量保系统 (CAQ) 5.数据管理分系统 (DAS) 6. 网络分系统 (NSE)
图 8-9 CIMS 系工程体系结构
三、分级控制结构 1.工厂级控制系统 (1) 生产管理 (2) 信息管理 (3) 制造工程 2.车间级控制系统 3.单元级控制系统 (1)排队管理模块 (2)调度模块 (3)分配模块 4.工作站级控制系统 5.设备级控制系统
柔性制造系统
柔性制造系统flexible manufacturing system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的，能适应加工对象变换的自动化的机械制造系统。
英文缩写FMS。
系统兼有加工制造和部分生产管理的功能，能缩短生产周期，减少劳动力，提高设备的利用率和产品质量的一致性。
1967年，英国莫林斯公司首次根据D.T.N.威廉森提出的FMS基本概念研制“系统24”，主要设备是6台模块化结构的多工序数字控制机床。
同年美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I系统，由8台加工中心和2台多轴钻床组成。
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，为发展柔性制造系统提供了重要的设备形式。
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1个立体仓库组成，另有2台传送毛坯机工件的自动引导台车和1个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。
柔性制造系统一般由数字控制加工设备（如加工中心和数控车床等）、物料（如毛坯、工件、刀具、夹具、量检具、切屑等）贮运系统和信息控制系统（如各种专用计算机和专门应用软件)、监视测量系统等组成。
图片根据机床和搬运系统的相互关系，柔性制造系统有直线型、循环型、网络型和单元型等布局形式。
其中直线型加工顺序不能改变，易于管理，多用于加工工件品种少、柔性要求小的制造系统。
单元型柔性较大，易于扩展，但调度作业的程序设计比较复杂。
柔性制造系统(FMS)柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。
柔性制造技术是技术密集型的技术群，凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的加工技术都属于柔性制造技术。
那么什么是柔性呢？柔性可以表述为两个方面。
第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。
2.4柔性制造系统(FMS)
2
柔性制造系统
FMS的制造优势主要有： FMS的制造优势主要有： 的制造优势主要有 设备利用率高 减少生产周期 具有维持生产的能力 生产具有柔性 产品质量高 加工成本低
3
柔性制造系统
FMS的组成： FMS的组成： 的组成 1、加工系统 2、物组成 FMS的组成
柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统（FMS）
1
柔性制造系统
FMS是由数控加工设备， FMS是由数控加工设备，物料运储装置和计 是由数控加工设备 算机控制系统等组成的自动化制造系统，能根据 算机控制系统等组成的自动化制造系统， 制造任务或生产环境的变化迅速进行调整， 制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用 于多品种，小批量产品的生产。 于多品种，小批量产品的生产。
5
柔性制造系统
FMS的分类： FMS的分类： 的分类 1、柔性制造单元 2、柔性制造系统 3、柔性制造线 4、柔性制造工厂
6
柔性制造系统
FMS的发展趋势： FMS的发展趋势： 的发展趋势 FMS小型化 FMS小型化 开发经济性FMS 开发经济性FMS 向模块化和标准化发展 向功能复杂化发展 采用模拟仿真技术
7
柔性制造系统(FMS)
为了实现制造系统的柔性, FMS必须包括下列组成部分。
（一）加工系统 自动加工系统，指以成组技术为基础，把外形尺寸（形状不必完 全一致）、重量大致相似，材料相同，工艺相似的零件集中在一台或 数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。 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。 （二）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，它是柔性制造系统主要的组成部分。
3、什么是柔性
柔性可以表述为两个方面。
第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求 的程度来衡量； 第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故 障）情况下，这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比 可以用来衡量柔性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、柔性主要包括：
●机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化 而加工不同零件的难易程度。 ●工艺柔性：一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力； 二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。 ●产品柔性：一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速 地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力 和兼容能力。 ●维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能 力。 ●生产能力柔性：当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于 根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。 ●扩展柔性：当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加 模块，构成一个更大系统的能力。 ●运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的 能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。
柔性制造系统
3.6工业机器人的技术参数
3.7工业机器人的应用
先进制造技术
3.工业机器人
3.1 机器人的概念 单击此处编辑母版标题样式
美国机器人协会(RIA)
ISO
机器人是一 • Click to add Text
种自动的、位置 • Click to add Text 可控的、具有编 • Click to add Text 程能力的多功能 操作机。
仓库管理
先进制造技术
2.4
FMS的刀具管理系统
1 刀具管理系统的职能 单击此处编辑母版标题样式
负责刀具的运输、存储和管理，适时地向加工单元提 供所需的刀具，监控刀具的使用以及取走已报废或寿命已 耗尽的刀具。
先进制造技术
2.4
FMS的刀具管理系统
2 刀具管理系统的组成及运作 单击此处编辑母版标题样式
3、自动上下料装置
往复式 回转式
先进制造技术
2.3
物料运输系统
单击此处编辑母版标题样式
2.3.1 物料运储系统
2.3.2 刀具管理系统
先进制造技术
2.3.1 物料运储系统
作用 单击此处编辑母版标题样式
在加工系统之间及内部的物料自动搬运及控制、自动 装卸及存储。 有轨运输车
自动小车
无轨运输车
物料输送系统 物 料 运 储 系 统 物料存储系统
先进制造技术
1.3
柔性制造系统的发展
20 世 纪 60 年 代 ， 工 程 师 大 卫 · 威 廉 逊 (David 单击此处编辑母版标题样式
Williamson) 提出 FMS, 并安装了第一套 FMS 。在计 算机控制下，每天进行 16 小时的无人化加工，简 称为“24系统”。 1967年由英国莫林斯公司将其公诸于世。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造系统(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。
智能制造技术10-柔性制造系统fms
02 柔性制造系统(FMS)概述
FMS的定义与特点
定义
柔性制造系统(FMS)是一种高度自动化的 制造系统，能够快速、高效地生产多种中 小批量、多品种、结构复杂的产品。
降低成本
通过批量生产，降低单位产品的成本。
高度自动化
采用计算机控制技术，实现制造过程的自 动化和智能化。
高效率
通过优化生产流程，减少生产环节，提高 生产效率。
航空航天制造
FMS可以应用于航空航天制造环节，实现复杂部 件的自动化生产和检测，提高生产效率。
3
食品加工
FMS可以应用于食品加工环节，实现自动化生产 线和包装线，提高生产效率和卫生质量。
06 未来智能制造技术的发展 趋势与展望
人工智能与机器学习在智能制造中的应用
自动化决策
01
利用机器学习算法对生产数据进行实时分析，自动调整生产参
数据分析与优化技术
数据挖掘
利用数据挖掘技术，发现数据中的模式和规律， 为生产决策提供支持。
仿真优化
通过仿真技术，对生产过程进行模拟和优化，提 高生产效率和降低成本。
实时优化
利用实时优化技术，对生产过程进行在线优化， 提高生产过程的稳定性和可靠性。
04 FMS的优点与挑战
FMS的优点
高灵活性
FMS能够快速适应不同类 型和数量的产品生产，满
FMS的主要特点
可快速调整生产过程，适应多品种、小批量生产需求；具有高自动化、高柔性、 高生产效率等优势。
背景介绍
随着市场需求多样化、个性化的发展 ，传统制造模式难以满足快速变化的 市场需求。
FM强企 业竞争力等方面具有重要作用，成为 制造业转型升级的重要方向。
灵活性
能够适应市场需求变化，快速调整生产工 艺和产品结构。
柔性制造系统
柔性制造系统（FMS）一、概述1.发展历史1967年美国Molins公司制造首条FMS即System-24以及1970年美国K&T公司推出的飞机和拖拉机零件的多品种，小批量生产的自动线被人们公认为是世界上FMS的起源。
FMS 的出现解决了在离散型工业生产中一直试图解决而未能解决的经常变换品种的中小批量生产自动化的问题。
20多年来，FMT及FMS受到世界各国广泛重视，发展迅速并日趋成熟。
79年代后期到80年代是FMS在世界上蓬勃发展的时期，1982年美国芝加哥国际机床展览会和日本11界大阪国际机床展鉴会充分说明了FMS已从试验阶段进入实用阶段并已开始商品化。
美国、日本等工业发达国家都先后推出了一些大型的FMS的发展计划，耗资往往为几千万乃至上亿元，与此同时，考虑到企业的经济承受能力及投资风险性，也推出不少小型、经济型的FMS。
70年代后期FMS及以后的独立制造的岛、P-FMS的出现，使企业的柔性化找到了一条经济、实用又可留有发展余地的道路。
同时FMS的概念也已向其他生产领域移植，如从机械加工扩展到钣金、冲压、电火花加工、焊接、铸造等领域，从机械加工业扩展到服装。
食品等行业等等。
FMS是数控机床或设备自动化的延伸，FMS的一般定义可以用以下三方面来概括：FMS是一个计算机控制的生产系统；系统采用半独立的NC机床；这些机床通过物料输送系统连成一体。
其中，数控机床提供了灵活的加工工艺，物料输送系统将数控机床互相联系起来，计算机则不断对设备的动作进行监控，同时提供控制作用并进行工程记录，计算机还可通过仿真来预示系统各部件的行为，并提供必要的准确的量测。
FMS的基本组成随侍加工工件及其他条件而变化，但是系统的扩展必须以模块结构为基础。
用于切削加工的FMS主要由四部分组成：若干台数控机床、物料搬运系统、计算机控制系统、系统软件。
FMS的柔性可以从几方面评价，如图生产柔性工艺柔性设备柔性工序柔性生产柔性流程柔性批量柔性扩张柔性柔性制造自动化技术包含FMS的四个基本部分中的自动化技术，及自动化的加工设备、自动化的刀具系统。
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。
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。
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柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。
是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。
柔性制造- 概述柔性制造概述柔性柔性可以表述为两个方面。
第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。
“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。
其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。
但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。
随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。
柔性已占有相当重要的位置。
柔性制造- 基本概念柔性制造概念1、美国国家标准局把ＦＭＳ定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。
中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。
2、国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。
”3、中国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。
”简单地说,ＦＭＳ是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的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。
柔性制造- 发展柔性制造发展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。
柔性制造- 组成结构柔性制造结构常见的组成通常包括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。
目前反映工厂整体水平的ＦＭＳ是第一代ＦＭＳ,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(ＩＭＳ)国际性开发项目,属于第二代ＦＭＳ;而真正完善的第二代ＦＭＳ预计本世纪十年代后才会实现。
ＦＭＣ的问世并在生产中使用约比ＦＭＳ晚6～8年,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的一种产物,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,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。
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,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的一种产物,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,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。
迄今已进入普及应用阶段。
2、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。
3、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。
[1]柔性制造- 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。
柔性制造- 优点柔性制造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。
柔性制造- 硬件系统柔性制造硬件制造设备：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。
1、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。
2、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。
柔性制造- 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。
1、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。