现代制造系统第四章 柔性制造及系统基本原理
柔性制造系统
2、FH8800立体FMS柔性系统
系统由3台MAZAK公司生产的FH8800型卧式加工中 心，最大工作直径Φ1250mm，最大工作高度1250mm， 最大工件重量2200kg。主要担负中型箱体类零件的加工。 此类FMS被称为立体FMS。主轴箱加工线由1台MAZAK 公司生产的FH880卧式加工中心、10个交换托盘、1台清 洗机和1台自动上下料机器人组成，用于主轴箱等大中型 箱体类零件的加工，可以一次装夹10种不同零件进行加工， 真正实现了多品种单件自动化生产。机床配置了先进的 Mazatrol Fusion 640M数控系统，通过FMS控制中心与 工厂网络连接，可以实现24小时连续工作，16小时无人 运转。
3、控制与管理系统
FMS的控制与管理系统实质上是实现FMS加工过 程， 物料流动过程的控制、协调、调度、检测和管理的信息流 系统。它有计算机、工业控制器、可编程序控制器、通信 网络、数据库和相应的控制与管理软件等组成，是FMS的 神经中枢和命脉，也是各子系统之间的联系纽带。
四、柔性制造系统FMS的应用
组合机床加工方式
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工 位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置， 能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高 效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用 以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加 工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件 的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、 铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组 合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动， 也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的 外圆和端面加工。
柔性制造系统的构建与应用
柔性制造系统的构建与应用柔性制造系统是一种集成了多种自动化技术和软件系统的生产方式，它的目的是在不同的生产需求下实现灵活快速的生产，提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统的核心技术是数据通信和控制系统，这两个技术的发展使得柔性制造系统得以实现。
一、柔性制造系统的构建技术1. 自动化技术自动化技术是构建柔性制造系统的基础，包括传感器、执行器、机器视觉、机器人等技术。
传感器是获取生产环境信息的装置，通过传感器可以实现物料的自动化处理和产品的质量检验。
执行器包括液压、气动、电动等，它们负责生产过程中的运动和加工。
机器视觉是利用计算机技术完成对物体视觉的感知和理解，可以用于生产过程中的检测和测量。
机器人是最重要和最复杂的一类自动化设备，可以完成许多重复性和复杂工作，提高生产效率和质量。
2. 控制系统控制系统是柔性制造系统中最为关键的部分，控制系统的功能是控制生产过程中各个环节的运行，使整个生产过程实现自动化和灵活性。
控制系统包括硬件和软件两部分，硬件包括PLC、仪表、传感器等，软件包括控制程序、HMI等。
控制系统的设计需要考虑到生产过程的各项要素，包括生产工艺、设备的运行方式、物料流等。
3. 智能算法柔性制造系统需要处理的生产变量和外界环境都是不确定的，这就需要引入智能算法来实现优化控制和管理。
其中包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术。
这些算法不仅可以优化生产系统的运行，还可以实现智能化管理和决策。
二、柔性制造系统的应用柔性制造系统的应用领域非常广泛，涵盖了各行各业的生产制造领域。
下面针对几个行业进行介绍。
1. 汽车制造柔性制造系统在汽车制造领域的应用相对成熟，例如汽车装配线、涂装线等。
汽车装配线是一种高度自动化的生产方式，可以根据订单类型对生产流程进行组合，实现灵活生产。
涂装线是通过自动化技术和工艺控制技术实现油漆涂装过程的自动化。
这些柔性制造系统的应用使汽车制造业实现了高效率、高质量、低成本的生产。
现代制造系统第四章 柔性制造及系统基本原理
第一节 第二节 第三节 第四节
柔性制造及柔性制造系统 FMS工作站与FMC FMS的物流 FMS的控制
第一节 柔性制造及柔性制造系统
一、柔性制造系统产生的依据 二、柔性制造系统
1.柔性制造系统的定义
柔性制造系统的定义 • 美国国家标准局的定义：
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。 • 我国定义：
● 联机生产管理：在生产现场配置计算机终端与管理中心进行及时、 准确的通信，进行多品种小批量生产的动态管理
3.FMS的产生依据
20世纪60年代的工业统计表明：①机械产品生产中，大批大量 生产仅占10％左右，绝大部分为单件小批与成批生产；②在多品种 中小批量生产中，有效加工工件时间仅占机床可利用时间的6％， 二三班开工不足、节假日损失与装卸工件与调整时间分别损失44％、 34％～28％与16％。这表明，需要开发一种适应中小批量生产、挖 掘这些潜力、提高生产率与机床利用率、压缩单件生产时间和成本 的新型柔性制造系统。这就是FMS产生的背景。
(2) FMS国内外的发展状况
4、北京机床研究所、大连组合机床研究所等单位也在FMS的研究与开发 上取得了许多成果。
这些成果，对于缩短中国和世界发达国家在这一领域内的差距具有重要的 实际意义。
(2) FMS在企业中的应用效果
下表列出了日本三家公司采用柔性制造系统前后的经济效果比较。其中除初 投资较大外，其余各项指标都比采用柔性制造系统前要好。
(3)计算机仿真模型
基于计算机的离散仿真为FMS建模提供了最为柔性的方法。 可以利用它构造更为接近真实状况的复杂FMS工况。它也可用 于上述两类模型的仿真。
柔性制造技术PPT课件
2-11
传统的独立垂直生产体系
2018/9/11
现代制造技术
2-12
专 业 化 生 产 结 构 体 系
2018/9/11 现代制造技术 2-13
分类系统组成
码位 横向环节Ⅰ 分类环节 横向环节Ⅱ 特征项或特征信息 纵向环节 0 1 2… 纵向环节 0 1 2…
分 类 系 统
分类标志
粗分
细分 表示各分类环节的具体含义， 如结构形状、尺寸、材料等。
1) 棱柱体类（包括箱体形、平板形）
2) 回转体类（长轴形、盘套形）
对加工系统而言，通常用于加工棱柱体类工件的FMS由立、卧式加工中心， 数控组合机床（数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等） 和托盘交换器等构成；用于加工回转体类工件的FMS由数控车床、车削中心、数控 组合机床和上下料机械手或机器人及棒料输送装置等构成。
现代制造技术 2-21
2018/9/11
FMS 加工系统的配置
1 互替式（并联）
2 互补式（串联） 3.混合式（并串联） FMS的加工对象
当所选定零件组的全部工序可以被一种机床独 立完成时，FMS可以只配置数量足够的相同型号机 床，这些机床之间是可以相互代替的。
当所选定零件组的全部工序不能被一种机 床独立完成时，FMS需要配置几种不同型号的机 床，各自完成特定的工作，这些机床之间是互 相补充的，不能相互替代。
2018/9/11 现代制造技术 2-23
FMS 对机床的要求
1 工序集中 2 控制功能强、柔性好
3 具有通信接口
4 高刚度、高精度、高速度 5 其它要求
a) 使用经济性好 b) 操作性、可靠性、维修性好
c) 自保护性、自维护性好
第四节 柔性制造技术.ppt
第四节 柔性制造技术
一、柔性制造系统概述
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System—FMS）是集数控技术、计算机 技术、机器人技术及现代生产管理技术 为一体的现代制造技术。
FMS的发展
1967年英国Molins公司建成第一条FMS 70年代末80年代初，FMS商品化，从机加工
（3）扩展性 能方便地根据系统规模扩大输送范围和输 送量。
（4）灵活性 接受系统的指令，根据实际加工情况完成 不同路径、不同节拍、不同数量的输送工作。
（5）可靠性 平均无故障时间长。
（6）安全性 定位精度高，定位速度快。
FMS中常见的输送装置
a) 辊式
b) 链式 输送带
c) 带式
输送带典型输送线路
三、物流系统
物流系统一般由三个部分组成： （1）输送系统 （2）贮存系统 （3）操作系统
FMS物流系统对输送装置的要求
（1）通用性 能适合一定范围内不同输送对象的要求， 与物料存储装置、缓冲站和加工设备等的关联性好， 物料交接的可控制性和匹配性（如形状、尺寸、重量 和姿势等）好。
（2）变更性 能快速地、经济地变更运行轨迹，尽量增 大系统的柔性。
FMS的加工系统选择原则
⑤操作性、可靠性、维修性好。机床的操作、保养与 维修方便，使用寿命长。
⑥自保护性、自维护性好。如设有切削力过载保护、 功率过载保护、行程与工作区域限制等。有故障诊 断和预警功能。
⑦对环境的适应性与保护性好。对工作环境的温度、 湿度、噪声、粉尘等要求不高，噪声、振动小。
⑧其他。如技术资料齐全，机床上各种显示、标记等 清楚，机床外形、颜色美观且与系统协调。
有轨小车 a)地面轨道式 b)空间轨道式
02633现代制造系统自考笔记
02633现代制造系统自考笔记1制造系统工程基础1.1简述制造的概念：广义：包括制造企业的产品设计、材料选择、规划、制造生产、质量保证、管理和营销的一系列有内在联系的活动与运作。
狭义：指利用工具、装备或装置把原材料转换成产品/货物的生产。
1.2简述制造的基本特性及其重要性为人的生存与发展提供基本的物质资料；制造业为国家创造了财富；是不断造福人类和保障世界和平的保证。
1.320世纪的制造模式有哪些？各种模式的主要特征是什么？机械模式：是机械自动化的生产模式，是以机械论为主导，不承认个体的创造性和主动性。
生物模式：主张摒弃机械模式的泰勒制，实行目标管理，子提出目标和要求，注重实施者的自主性，对项目提供必要的资源，明确达到的目标和验收结果。
社会模式：就是主张从系统工程的观点研究人与人和部门与部门之间的交互作用，对他们执行集成系统管理，使企业形成“系统整体大于部分之和”的“相乘效果”。
自然科学—社会科学一体化模式：充分利用知识、信息与自然科学—社会科学最新成果，尊重人，充分发挥人的作用，实施小组与群体/工段/集团自组织、动态快速响应和不断改进与创新的人鱼自然和谐的模式。
1.4如何获取高的附加价值？知识、软件和各种服务同物质产品的有机结合1.5自动化的本质是什么？是指把机械、电子和计算机系统用于操作和控制生产的技术。
1.6现代制造面对的困难和出路何在？世界制造业面临的困难现有的产品饱和，制造生产能力大量闲置，不少产品供过于求；‘工业空洞’推动发达国家将中低技术产品和基础产业向发展中国家和地区转移；资源的滥用以引发人类继续生存下去的资源、能源和环境污染危机；职业吸引力迅速下降。
基于‘三高’的制造阻碍可持续发展（高物耗、高能耗、高污染）企业管理的不足制造技术的不足可持续发展从创新战略、技术、方法和系统多角度革新制造，走可持续发展的工业化和现代化道路1.7简述灵捷制造战略的核心革新管理和组织机构、柔性技术、掌握熟练技艺，有知识和创新能力的员工。
柔性制造系统介绍PPT
柔性制造单元 (FMC)
柔性自动生产线 (FML)
柔性制造系统 (FMS)
按规模大小柔性制造系统
柔性制造工厂 (FMF)
1、柔性制造单元
柔性制造单元(FMC)
FMC由1～2台数控机床 或加工中心构成的加工单 元，并具有不同形式的刀 具交换和工件的装卸、输 送及储存功能。除了机床 的数控装置外，通过一个 单元计算机进行程序管理 和外围设备的管理。 FMC适合加工形状复杂、 工序简单、工时较少、批 量小的零件。它有较大的 设备柔性,但人员和加工 柔性低。
2、柔性制造系统
3、柔性自动生产线
4、柔性制造工厂
六、柔性制造系统的发展趋势
柔性制造系统作为一种生产手段不断适应新 的需求、不断引入新的技术、不断向更高层 次发展随着FMS应用范围逐步扩大
发展 趋势
朝低成本 集成化 智能化
多功能化 环保化
小型单元化
模块化 高柔性 管理现代化
七、柔性制造系统的应用
做到无人加工
四、柔性制造系统的构成
构成
作用
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 自动加工系统
同,工艺相似零件集中在 1 台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统
指由多种运输装置构成,如传送带,机械手等,完成工件,刀具等的供给与传送 物流系统
的软件可帮助实
现产品产出的最大化，同时有效监测所有生产活 动。加工程序可通过以太网下载传到加工中心， 所有的NC程序可以存储到中央控制系统的硬盘 上，并由总控系统进行管理以取得最佳的结果。 控制系统还备有刀具和工件的信息文件，系统动 态进度表，外部交换工作台和刀具库管理以及远 程机床状况监测等功能，同时也允许对通用夹具 零件数据和生产订单进行管理。
现代机械制造技术
软件组成：
（1）FMS的运行控制系统 （2）FMS的质量保证系统 （3）FMS的数据管理和通信网络系统
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2、柔性制造系统的类型、应用
FMS适用于中小批量的生产，既要兼顾对生产率和柔性的要求，也要
考虑系统的可靠性和机床的负荷率。因此，就产生了三种类型的FMS：
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不同类型的柔性制造设备
柔性制造模块（FMM）相当于功能齐全的加工中心。
柔性制造单元（FMC）小型FMS，由1-2台机床组成，自动更换刀具， 自动上下工件。 柔性制造系统（FMS）控制与管理功能比FMC强，管理通信要求高。 柔性制造生产线（FML）数控组合机床设备，专用性强、生产率高， 相当于数控自动生产线，用于少品种、中大批量生产，为专用FMS。 柔性制造工厂（FMF）全企业范围生产管理、设计开发、加工制造和 物料运储全盘自动化。
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混合式FMS
这在一个FMS中包含不同类的机床，但每一类机床又都有多台机 床存在。
在实际使用中，很少有前两类FMS，通常采用两类的综合方式，
即在一个FMS中包含不同类的机床，但每一类机床又都有多台机床存
在。这样，不同类机床可相互互补加工能力，又可避免因单台设备 故障造成系统瘫痪。只是在系统控制上更加复杂一些。
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我国FMS的研究状况
我国采取引进和开发相结合的方针，引进箱体类零件、旋转体件及 钣金件加工FMS的全部或部分硬件技术。
• 1984是我国研制FMS的起步时间，比国外晚了17年。我国第一套FMS 系统是由北京机床研究所于1985年10月开发完成的（JCS-FMS-1）， 用于加工数控机床直流伺服电机中的主轴、端盖、法兰盘、壳体和 刷架体等，它由5台国产加工中心、日本富士电机公司的AGV（自动 导引车）及4台日本产的机器人组成，其控制系统由FANUC提供，据 分析它的投资回收期约为两年半。 • 1983年－1985年，在国家的支持下北京第一机床厂、湖南江麓机床 厂、郑州纺织机械厂、广西柳州开关厂等一些单位分别率先从德国、 日本进口了国内第一批FMS。
44 柔性制造技术
二、自动检测技术
自动检测内容 自动化传送和装卸被测件； 自动完成检测过程； 传送/装卸与检测过程全部自动化。
自动检测系统 多采用传感器/计算机反馈控制系统
自动检测传感技术 接触式传感器：检测尺寸、形状、相互位置 非接触式传感器（光学、非光学）：无接触变形，速度快
“十分之一” 与“三分之一”原则 十分之一原则：测量不准确度≤工件容差的1/10 三分之一原则：测量精密度≤工件许用精密度的1/3（用 标准差σ表示）
离线与在线检测 离线检测：过程稳定，超差风险小 在线/过程中检测：实时，瓶颈工序 在线/过程后检测：滞后时间短，应用较多
离线检测
物流控制计算机
文件库
自动编程机
单元级
单元控制机
单元控制机
单元控制机
设备级
CNC 车床
CNC 磨床
CNC 车床
立式 MC
卧式 MC
JCS-FMS-1控制级结构
FMS特点 ◆以GT为基础 —— 生产零件的品种由4至100种不等（20～30种居多） 生产零件的批量由40至2000件不等（50～200件居多） 大部分加工对象为相似零件（个别例外）
a）
b）
c）
d）
坐标测量机的结构形式
操作控制 手动控制：人工完成 计算机辅助手动控制：计算机完成数据处理和相关计算 计算机辅助电动控制：电机驱动测头，计算机完成数据 处理和相关计算 直接计算机控制：同CNC
编程方法 示教再现编程：似机器人编程 数控编程：离线
可完成测量项目
坐标测量机可完成的测量项目
5—机 器人 ；
6—加 工中 心控 制器 ；
7—车 床数 控装 置 ； 8—龙 门式 机械 手控 制器 ；
柔性制造的技术
输送装置（3）—— 无轨小车
2)无轨小车 ——自动导向小车（ —— ） 无轨小车是一种利用微机控制 的，能按照一定的程序自动沿规 定的引导路径行驶，并具有停车 选择装置、安全保护装置以及各 种移载装置的输送小车。
物流系统的监控主要完成以下功 能：
1)采集物流系统的状态数据。
加工系统中常用的加工设备
常见加工中心的分类 按工艺用途可分为镗铣加工中心、 车 削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹 加工中心及磨削加工中心等。 按主轴在加工时的空间位置可分为立 式加工中心、卧式加工中心、立卧两 用（也称万能、五面体、复合）加工 中心。
加工中心 （镗铣加工中 心） 卧式加工中心
镗铣加工中心与普通数控镗床和数控铣床的区别之处，主要在于它附有刀库和自动换 刀装置。
和处理，运行仿真及故障诊断等
柔 性 制 造 系 统 工 作 原 理
1 很强的柔性制造能力 2 设备利用率高 3 劳动生产率高 4 自动化程度高，产品质量稳定 5 经济效益高
柔性制造系统特点
柔性制造系统的类型
1 柔性制造单元（—— ） 由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形托盘输送装置或工业机器人组成。
2 柔性制造系统（） 它由两台或两台以上的数控机床或加工中
心或柔性制造单元所组成，配有工件自动上下 料装置（如托盘交换装置、机器人）、自动输 送装置、自动化仓库等，由计算机控制系统进 行加工控制、计划调度安排及工况监测。
244摩托车发动机汽缸加工自动线 3 柔性制造生产线（—— ）
将中的各机床按工艺过程布局，可以有生产节拍，但是可变的加工生产线，是刚性自动线与柔性制造 系统的一种结合。
对加工系统而言，通常用于加工棱柱体类工件的由立、卧式加工中心，数控组合机床（数控专用机床、可 换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等）和托盘交换器等构成；
柔性制造系统技术概述
柔性制造系统技术概述一、柔性制造系统的产生和特点1、产生背景：（1）市场变化导致中小批量、多品种生产方式成为需要。
市场竞争的加剧及顾客需求的多样化，导致传统的以规模效应带动成本降低的刚性生产线不再适应市场的变化。
·刚性生产线忽略了可能增加的库存而带来的成本的增加；·1973年石油危机，使大批量生产的缺点暴露。
（2）科学技术的进步推动了自动化程度和制造水平的提高。
·NC、CNC、DNC·CAD、CAM·GT、CAPP·ROBOT2、柔性自动化制造技术的产生·世界上公认的第一条柔性制造系统是英国莫林（Molin）机床公司1967年建成的“Molin System-24”；·20世纪70年代末和80年代初，计算机辅助管理物料自动搬运，刀具管理和计算机网络、数据库技术的发展以及CAD/CAM技术的成熟，出现了更加系统化、规模更加扩大的柔性制造系统。
·20世纪80年代末，FMS已经成为一项成熟的技术，并在世界范围得到广泛应用。
3、我国FMS的研究状况我国采取引进和开发相结合的方针，引进箱体类零件、旋转体件及钣金件加工FMS的全部或部分硬件技术。
·1984是我国研制FMS的起步时间，比国外晚了17年。
我国第一套FMS系统是由北京机床研究所于1985年10月开发完成的（JCS-FMS-1），用于加工数控机床直流伺服电机中的主轴、端盖、法兰盘、壳体和刷架体等，它由5台国产加工中心、日本富士电机公司的AGV （自动导引车）及4台日本产的机器人组成，其控制系统由FANUC提供，据分析它的投资回收期约为两年半。
·1983年－1985年，在国家的支持下北京第一机床厂、湖南江麓机床厂、郑州纺织机械厂、广西柳州开关厂等一些单位分别率先从德国、日本进口了国内第一批FMS。
·1985年后在国家机电部“七五”重点科技攻关项目的支持和国家863高技术发展计划自动化领域的工作的带动下，FMS得到极大的重视和发展，进入了自行开发和部分进口的交叉阶段。
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3.FMS的规划
在规划FMS中应考虑以下因素： (1)产量。 (2)加工流程／过程顺序的变动性。 (3)加工件的几何与物理特征。 (4)对人力与资源的需求。
4.FMS的技术分析
单元中设备的布置分析常常按以下四阶段进行： (1)依据流程数据拟定出进卡(From-To Chart)。 (2)确定每台机床设备的进／出比率。 (3)按进／出比率从低到高排列机床设备顺序，它就是该单元的最优布置 顺序。 (4)平衡各节点的进出量，确定总输出量和离线输出量，绘制流程图。
表4-1 多品种小批量生产的对策
方法
● 工业工程：优化系统的设计与运作，不断改进、创新 ● 成组技术：根据几何(形状、尺寸)和物理(工艺)相似性进行成组制造 ● 以零件为中心的生产方式：按市场预测预生产好零部件，按订单装 配，又称“模块化生产(Modular production)”
● 物料需求规划(MRP)：考虑零部件的通用性和替代性对物流进行时间 管理
用于FMS的定量分析模型有：
(1)确定性／静态模型。 (2)排队模型。 (3)计算机仿真模型。 (4)Petri网。 (5)极大代数模型。 (6)IDEF建模方法。
表4-2 出进卡(单位：件)
出(From)
进(To)单元机床号
单元机床号
1
2
3
4
1
0
5
0
25
2
30
0
0
15
3
10
40
0
0
4
10
0
0
0
表4-3 出、进总和表(单位：件)
第四章 柔性制造及系统基本原理
第一节 第二节 第三节 第四节
柔性制造及柔性制造系统 FMS工作站与FMC FMS的物流 FMS的控制
第一节 柔性制造及柔性制造系统
一、柔性制造系统产生的依据 二、柔性制造系统
1.柔性制造系统的定义
柔性制造系统的定义 • 美国国家标准局的定义：
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。 • 我国定义：
出(From)
进(To)单元机床号
单元机床号
1
2
3
4
1
0
5
0
25
2
30
0
0
15
3
10
40
0
0
4
10
0
0
0
● 批量进度计划：以周期性生产满足某一时期的产品需求 ● 模块式生产：按最优作业模块方案确定工艺流程，按合理的生产节 拍组织多品种装配
● 柔性自动化 ● 柔性生产
● 准时生产制(JIT)：执行“在需要的时刻、只按需要的量、生产需要 的产品”，以取消在制品库存。它按IE方法进行作业标准化，按U型布置 设备，使人成为多面手，缩短生产调整时间，尽可能压缩中间库存
二、柔性制造系统
1.FMS的组成 2.FMS系统的类型 3.FMS的规划 4.FMS的技术分析 5.FMS的应用 6.FMS示例
1.FMS的组成
图4-1 FMS的组成框图及功能特征
典型的柔性制造系统
图4-2 典型的柔性制造系统示意图1
典型的柔性制造系统
图4-3 典型的柔性制造系统示意图2
典型的柔性制造系统
2.FMS系统的类型
(4)按系统布局分类
•直线型
中央刀库
对刀仪
刀具I/O站 装卸站
FMS控制器
刀具机器人
加工中心A 物料小车
中央托盘区
图4-6 直线型FMS系统示意图
加工中心B
2.FMS系统的类型
•机器人型
图4-7 机器人型FMS系统示意图
2.FMS系统的类型
•环型
图4-8 环型FMS系统示意图
•条多品种柴油机零件的数控生产线。
• FMS的概念由英国MOLIN公司最早正式提出，并在965年取得了发明专 利，1967年FMS正式形成。
多品种小批量生产的特征、意义与对策
对策类别 概念主体型
计划主体型
实施主体型 控制主体型
图4-4 典型的柔性制造系统示意图3
典型的柔性制造系统
图4-5 典型的柔性制造系统示意图4
2.FMS系统的类型
(1)按制造的柔性分：①专用指令FMS。主要用于零件结构变化较小，几何形 状、工艺相同或相近的零件族加工，比较适于流水生产，可更多地利用高效 加工设备。②随机指令FMS。主要适于零件结构变化较大的零件族生产，柔 性大于专用指令的FMS，多采用通用型机床装备和精良的计算机控制系统。 (2)按数控技术水平分类：①柔性制造单元(FMC)；②直接数控(DNC)；③FMS。 (3)按应用对象分类 ：切削加工FMS 、钣金加工FMS 、焊接FMS 、柔性装配 系统等。
● 联机生产管理：在生产现场配置计算机终端与管理中心进行及时、 准确的通信，进行多品种小批量生产的动态管理
3.FMS的产生依据
20世纪60年代的工业统计表明：①机械产品生产中，大批大量 生产仅占10％左右，绝大部分为单件小批与成批生产；②在多品种 中小批量生产中，有效加工工件时间仅占机床可利用时间的6％， 二三班开工不足、节假日损失与装卸工件与调整时间分别损失44％、 34％～28％与16％。这表明，需要开发一种适应中小批量生产、挖 掘这些潜力、提高生产率与机床利用率、压缩单件生产时间和成本 的新型柔性制造系统。这就是FMS产生的背景。
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。
2.FMS的产生过程
• 1950s，美国MIT诞生了第一台三坐标数控铣床以后，机电一体化及数 控（NC）的概念出现了。
• 机电一体化技术进一步发展，出现了计算机数控（CN）、计算机直接 控制（又称群控）（DNC）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助 设计（CAD）、成组技术（GT）、计算机辅助工艺规程（CAPP）、 工业机器人技术（ROBOT）等新技术。
• 在这些新技术的基础上，为多品种、小批量生产的需要而兴起的柔性 自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体应用的柔性制 造系统（FMS）、柔性制造单元（FMC）和柔性制造自动线（FML） 等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）最具代表性。