柔性制造技术 工程类课件
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柔性制造系统技术PPT
特点：柔性好；适用于多品种中小批量生产
新技术：数控技术、计算机编程技术等
2020/4/10
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二、发展历程的第二种划分方法（五个阶段）
3、第三阶段（1965年－）：柔性制造，包括计算机直接 控制（DNC）、FMS和FMC。
特点：柔性、高效率；适用于多品种中小批量生产 ；
新技术：GT，DNC，FMS，监控技术……
管理、控制和优化。
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三、柔性自动化制造技术在功能上的含义
可 用 TQCSEF 模 型 来 描 述 柔 性 自 动 化 制 造
技术的目标。
•T（Time）——时间，加速新产品研制，缩短交货 期
•Q（Quality）——质量
•C（Cost） ——成本
•S（Service）——服务
•E（Environment）——环保
1、1936年美国通用汽车公司工作人员认为：在一个生产 过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化 ”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。
2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展为：用 机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按 照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。
1990年4月由日本倡导。 特点：集成日本的企业技术、欧共体的精密工
程技术、美国的系统技术等
以上介绍五个阶段，是国外发达国家的发展历程。我国 与国外发达国家相比，有所滞后，目前正在努力跟进。
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作业
1、柔性自动化制造技术的发展先后经历了哪 五个阶段？
（1）刚性自动化 （2）数控加工 （3）柔性制造 （4）计算机集成制造系统 （5）智能制造系统
1、第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性生产 线和自动单机。
柔性制造的技术
所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。
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；
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；
智能制造加工技术课件第5章 柔性制造技术
3）可换主轴箱式FMC
5.2.1 FMC设备布置
在精益生产环境中，任何单元或生产线布置均应当： 1) 使用最小空间； 2) 允许灵活的人员配备和产量； 3) 便于重新配置； 4) 采用无WIP（work in progress）的单件流； 5) 使可见度和交流达到最大程度。
生产设备的布置最为关键。设备布置有如下几种方式:
(1)柔性制造单元的基本功能 1）自动化加工功能 2）物料传输、存储功能 3）自动检验、监视等功能 4）单元加工的其他功能
（2）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 2）单元内部的自动化工件运输、交换和存储设备
3）信息流系统
（3）柔性制造单元的基本形式 1）环行托板库FMC 2）机器人搬运式FMC
堆跺机
图示为双柱式堆跺机是一种 可在自动立体仓库高层货架巷 道轨道上穿梭行走,并堆高层 货架的物料仓位存取物品的专 用起重设备。为刚性起见,通 常采用框架结构。堆跺机通常 由行走机构、升降机构、货台 与装卸托盘、框架、导向机构、 控制系统和安全保护装置等组 成。
自动化仓库的计算机控制
自动化仓库的含义包括仓库管理自动化和入库、出库的作业自动化。仓库管 理自动化包括对货箱、账目、货格及其他信息管理的自动化，入库、出库的作 业自动化包括货箱或物料的自动识别、自动认址、货格状态的自动检测以及堆 垛机动作的自动控制。
链 式
履 带 式
牵 引 式
地 面 有 轨
空 中 单 轨
自 导 式
搬 用 机 器 人
通 用 机 械 手
专 用 机 械 手
工件储运系统的组成设备
仓库 托 与运 盘
输车 交
的连 换
接装 装
5.2.1 FMC设备布置
在精益生产环境中，任何单元或生产线布置均应当： 1) 使用最小空间； 2) 允许灵活的人员配备和产量； 3) 便于重新配置； 4) 采用无WIP（work in progress）的单件流； 5) 使可见度和交流达到最大程度。
生产设备的布置最为关键。设备布置有如下几种方式:
(1)柔性制造单元的基本功能 1）自动化加工功能 2）物料传输、存储功能 3）自动检验、监视等功能 4）单元加工的其他功能
（2）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 2）单元内部的自动化工件运输、交换和存储设备
3）信息流系统
（3）柔性制造单元的基本形式 1）环行托板库FMC 2）机器人搬运式FMC
堆跺机
图示为双柱式堆跺机是一种 可在自动立体仓库高层货架巷 道轨道上穿梭行走,并堆高层 货架的物料仓位存取物品的专 用起重设备。为刚性起见,通 常采用框架结构。堆跺机通常 由行走机构、升降机构、货台 与装卸托盘、框架、导向机构、 控制系统和安全保护装置等组 成。
自动化仓库的计算机控制
自动化仓库的含义包括仓库管理自动化和入库、出库的作业自动化。仓库管 理自动化包括对货箱、账目、货格及其他信息管理的自动化，入库、出库的作 业自动化包括货箱或物料的自动识别、自动认址、货格状态的自动检测以及堆 垛机动作的自动控制。
链 式
履 带 式
牵 引 式
地 面 有 轨
空 中 单 轨
自 导 式
搬 用 机 器 人
通 用 机 械 手
专 用 机 械 手
工件储运系统的组成设备
仓库 托 与运 盘
输车 交
的连 换
接装 装
柔性制造系统技术 ppt课件
2.1.3 柔性自动化制造技术发展趋势
2.1.4 制造自动化技术涉及的相关内容
2.1.1 制造自动化技术的广义内涵
一、自动化概念的不断发展变化 自动化技术是人类在长期的生产活动中不断追 求的主要目标之一。
1、 1936年美国通用汽车公司工作人员认为：在一个生产 过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化 ”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。
2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展为：用 机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按 照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。
3、今天，柔性自动化制造技术是指：在广义制造过程中 的所有环节采用自动化技术，即对制造全过程进行优化规 划、组织、运作、协调、控制与管理，以实现优质、高效 、低耗、敏捷和绿色生产的目标，并取得社会经济效益。
特点：柔性好；适用于多品种中小批量生产 新技术：数控技术、计算机编程技术等
二、发展历程的第二种划分方法（五个阶段）
3、第三阶段（1965年－）：柔性制造，包括计算机直接 控制（DNC）、FMS和FMC。
特点：柔性、高效率；适用于多品种中小批量生产；
新技术：GT，DNC，FMS，监控技术……
4、第四阶段（1973－）：计算机集成制造系统CIMS CIMS在20世纪80年代以来发展迅速。 特点：强调系统性和集成性； 新技术：现代制造技术、管理技术、计算机技术、 自动化技术、信息技术、系统工程技术……
机械加工自动化
三种自动化形式比较
比较项目 刚性自动化 柔性自动化
综合自动化 减轻工人劳动强 减轻工人劳动强度， 除左外，提高设计 度，节省劳动力， 节省劳动力，保证加工 工作与管理工作效率 实现目标 保证加工质量，降 质量，降低生产成本， 和质量，提高对市场 低生产成本 缩短产品制造周期 的响应能力 控制对象 特点 物流 物流 物流，信息流 通过机、电、液 以硬件为基础，以软 不仅针对具体操作和 气等硬件控制方式 件为支持，改变程序即 工人的体力劳动，而且 实现，因而是刚性 可实现所需的转变，因 涉及脑力劳动以及设计、 的，变动困难 而是柔性的 经营管理等各方面 继电器程序控制 数控技术，计算机控 系统工程，信息技术， 技术，经典控制论 制，GT，现代控制论 计算机技术，管理技术
柔性制造技术37页PPT
5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
Байду номын сангаас
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
梦 境
柔性制造技术
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
4、守业的最好办法就是不断的发展。
44 柔性制造技术
冲压FMS
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 ；
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
第六章 柔性制造技术.
二、 FMS的基本组成及主要功能
1.FMS的的定义及基本组成 我国国家军用标准则定义：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。 国外有关专家进行的直观定义：柔性制造系统是至少两台 机床，一套物料运储装置和一套计算机控制系统组成的自
值守而自动运行。
6.2 FMS的自动加工系统
一、 自动加工系统的功能和机床配置
1. 加工系统的作用和机床设备的选用
1）加工系统在FMS中的作用:
加工系统担任把原材料转化为最终产品的任务，是实际完成 改变物性任务的执行系统. 加工系统是FMS最基本的组成部分，也是FMS中耗资最多的部分，
FMS的加工能力很大程度上是由它所包含的加工系统所决定的。
3、高刚度、高精度、高速度 选用切削能力强，加工质量稳定，生产效率高的机床。 4、自保护与自维护性好 应设有过载保护装置，设有行程与工作区域限制装置，导轨和
各相对运动件等无需润滑或能自动加注润滑，具有故障诊断和预警
功能。 5、使用经济性好 比如导轨油可回收，排屑处理快速、彻底，以延长刀具使 用寿命，节省运行费用，保证系统能安全、稳定、长时间无人
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。
第四节 柔性制造技术.ppt
第四章 制造自动化技术
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
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
《柔性制造技术》课件
典型的模型设计与协同 优化方案
介绍了基于系统动力学和遗 传算法的柔性制造技术模型 与协同优化方案。
推广与应用
推广的需求与难点
柔性制造技术的推广需要克服各种技术、管理和资 源方面的挑战。
典型应用案例分析
通过实际案例，探讨柔性制造技术在各个行业中的 应用和效果。
总结
1 柔性制造技术的优势与不足
虽然柔性制造技术在提高灵活性和效率方面 具有优势，但也存在成本和技术上的挑战。
从单一产品生产向多品种、小批量生产的转变，柔性制造技术经历了多个阶段。
宏观视角
国内外现状对比
比较国内外柔性制造技术的应用情况，探讨差距和 潜力。
未来趋势
预测柔性制造技术在未来的发展方向，包括自适应 制造系统等。
情境感知与智能调度
1
智能调度的目标
2
优化生产过程，提高资源利用率和生产
效率，同时念
通过感知和理解生产环境中的情境信息， 为智能调度提供基础。
典型的情境感知与智能调度方案
介绍了基于人工智能和大数据技术的情 境感知与智能调度方案。
模型设计与协同优化
设计的要求
柔性制造技术的模型应该具 备准确性、可靠性和实时性。
协同优化的原则
通过各个子系统之间的协同 和优化，提高整体生产效益 和响应能力。
2 发展前景和应对策略
展望未来，柔性制造技术将继续发展，需要 持续创新和合理应对挑战。
《柔性制造技术》PPT课 件
柔性制造技术在现代制造业中扮演着重要的角色。本课件将介绍柔性制造技 术的定义、发展历程以及未来趋势。
什么是柔性制造技术
概念
柔性制造技术是指通过自动化和智能化手段，实现生产系统具有灵活性和敏捷性。
柔性制造系统介绍PPT
机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术 日臻成熟，如今，FMS已成为各工业化国家机 械制造自动化的研制发展重点
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。
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。
柔性制造生产线课件
柔性制造单元（FMC） 柔性制造系统（FMS） 独立制造岛（AMI）
柔性制造生产线课件
柔性制造单元（FMC）
通常由1~2台加工中心构成，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，还有一个单元计 算机来进行程序的管理和外围设备的管理。FMS适合于小批量生产，加工形状比较复杂， 工序不多而加工时间较长的零件。
柔性制造生产线课件
柔性制造生产线课件
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柔性制造生产线课件
柔性制造生产线课件
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独立制造岛（AMI）
独立制造岛是以成组技术为基础，由若干 台数控机床和普通机床组成的制造系统，其特 点是将工艺技术装备、生产组织管理和制造过 程结合在一起，借助计算机进行工艺设计、数 控程序管理、作业计划编制和实时生产调度等。 其使用范围广，投资相对较少，各方面柔性较 高。
柔性制造生产线
与刚性自动化生产线相比，柔性制造生产 线工序相对集中、没有固定的生产节拍、物流 统一的路线，进行混流加工，实现在中、小批 量生产条件下接近大量生产中采用刚性自动线 所实现的高效率和低成本。柔性制造生产线一 般有如下3种形式：柔性制造单元、柔性制造 系统、独立制造岛。
柔性制造生产线课件
柔性制造生产线
柔性制造生产线课件
柔性制造生产线课件
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柔性制造系统（FMS）
由2台以上的加工中心，以及清洗、检测设 备组成，具有较完善的刀具和工件的输送和储存 系统，除调度管理计算机外，还配有过程控制计 算机和分布式数控终端等，形成多级控制系统组 成的局部网络。FMS适合于加工形状复杂、加工 工序繁多、并有一定批量的多种零件。
柔性制造生产线课件
柔性制造单元（FMC）
通常由1~2台加工中心构成，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，还有一个单元计 算机来进行程序的管理和外围设备的管理。FMS适合于小批量生产，加工形状比较复杂， 工序不多而加工时间较长的零件。
柔性制造生产线课件
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柔性制造生产线课件
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独立制造岛（AMI）
独立制造岛是以成组技术为基础，由若干 台数控机床和普通机床组成的制造系统，其特 点是将工艺技术装备、生产组织管理和制造过 程结合在一起，借助计算机进行工艺设计、数 控程序管理、作业计划编制和实时生产调度等。 其使用范围广，投资相对较少，各方面柔性较 高。
柔性制造生产线
与刚性自动化生产线相比，柔性制造生产 线工序相对集中、没有固定的生产节拍、物流 统一的路线，进行混流加工，实现在中、小批 量生产条件下接近大量生产中采用刚性自动线 所实现的高效率和低成本。柔性制造生产线一 般有如下3种形式：柔性制造单元、柔性制造 系统、独立制造岛。
柔性制造生产线课件
柔性制造生产线
柔性制造生产线课件
柔性制造生产线课件
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柔性制造系统（FMS）
由2台以上的加工中心，以及清洗、检测设 备组成，具有较完善的刀具和工件的输送和储存 系统，除调度管理计算机外，还配有过程控制计 算机和分布式数控终端等，形成多级控制系统组 成的局部网络。FMS适合于加工形状复杂、加工 工序繁多、并有一定批量的多种零件。
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2020/7/9
现代制造技术
2-14
分类系统的结构
横向分类环节——码位
I II III
N
I II III
N
0
0
.
.
0
.
.
纵 向 分
0 1
0 1
0 1
0
1
9
1
0
.
9
类2
2
2
2
.
0
环 节
3 .
3 .
3 .
3 .
9
.
1
. 9
...
特 征
.
.
.
项9
9
9
.
.
2
0
9
0
. .
1
9
9
.
独立环节分类系统——链式结构
大量的零件统计表明，在各种机械产品中：
1) 各类零件有基本固定的出现率，并相对稳定；
2) 同类零件存在形状结构上的相似性
→工艺方法也有相似性；
2020/7/9
现代制造技术
2-8
1 视检法
常用的零件分类成组方法
视检法是由有生产经验的人员通过对零件图纸仔细阅读 和判断，把具有某些特征属性的一些零件归结为一类。
2020/7/9
现代制造技术
2-2
柔性制造系统组成
柔性制造系统
加工系统
物流系统
控制与管理系统
加 辅检 工 助测 设 设设 备 备备
工刀 件具 流流
过 过过 程 程程 控 调监 制 度视
以任意顺序自 动加工多种工件， 自动更换工件和刀 具，增加功能后可 实现工件自动清洗 与测量等
满足可变节拍 生产的物料自动识 别、存储、输送和 交换的要求。增加 功能后可实现刀具 预调和管理等
(i=1,2,…,N)
2020/7/9
现代制造技术
2-5
柔性制造系统的类型
1 柔性制造单元（FMC——Flexible Manufacturing Cell）
FMC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（FMS）
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。
自动线 专用机床
生产率提高
零
件 批
100
量
10 小
柔性制造生产线
柔性制造系统 柔性制造单元
柔性增大
数控机床通用机床
0
2020/7/9
10
100
1000
少
零件品种数
多
现代制造技术
2-7
成组技术（GT — Group Technology)
成组技术应用于机械加工方面，是将多种零件按其 工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中 零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，大大减 少了生产准备时间，从而使小批量生产能获得接近于大 批量生产的经济效果。
2020/7/9
现代制造技术
2-12
2020/7/9
现代制造技术
专业 化生 产结 构体 系
2-13
分类码位系统组成 特征项或特征信息
分类环节
横向环节Ⅰ 横向环节Ⅱ
分
类
系
统
粗分
纵向环节 0 1 2… 纵向环节 0 1 2…
细分
分类标志
表示各分类环节的具体含义， 如结构形状、尺寸、材料等。
分类——使相似或相同的事物合在一起，使相异的事物分开。
加工系统和物 流系统的自动控制 和作业协调，在线 资料自动采集和处 理，运行仿真及故 障诊断等
2020/7/9
现代制造技术
2-3
2020/7/9
现代制造技术
柔 性 制 造 系 统 工 作 原 理
2-4
柔性制造系统特点
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
2 生产流程分析法（PFA——Production Flow Analysis）
生产流程分析法是以零件生产流程及生产设备明细表等 技术文件，通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相 近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。
3 编码分类法
先将待分类的各零件进行编码，即将零件的有关设计、 制造等方面的信息转译为代码（代码可以是数字元或数字元、 字母兼用），然后根据代码对零件进行分类。
.
0
0
9
. .
. .
关联环节分类系统——树式结构
9
9
——
2020/7/9
现代制造技术
2-15
分类系统的结构和容量
分类系统的容量是指系统纵向环节总数
设：N——横向环节总数， L——关联环节数
Z——每一横向环节所属的纵向环节数
则：链式结构 ＲL＝Ｚ＋Ｚ＋Ｚ＋˙˙˙＋Ｚ＝ＮＺ 树式结构 ＲS＝Ｚ＋Ｚ２＋Ｚ３＋˙˙˙＋ＺＮ＝ΣZ i
244FM摩托车发动机汽缸加工自动线
3 柔性制造生产线（FML——Flexible Manufacturing Line）
将FMS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。
2020/7/9
现代制造技术
2-6
10000
大 1000
柔性制造系统的适用范围
2-10
零件分类编码的作用
1 有利于设计、工艺的标准化 2 便于检索和重复利用已有的资料 3 有利于实现专业化生产企业按产品专业化生产体制
按零件专业化集中生产体制
4 有助于生产信息管理、使用的合理化
零件分类编码的直接目的是：
a)对零件分类分组
b)信息收集和检索
2020/7/9
现代制造技术
2-11
传统的独立垂直生产体系
柔性——指制造系统能够适应产品变化的能力
柔性制造系统（FMS）是由数控加工设备、物料运储 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环境的变 化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。(“中 华人民共和国国家军用标准”)
柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。
2020/7/9
现代制造技术
2-9
零件的代码
零件的分类编码
识别码
分类码
a)识别码是唯一 的，用来区别不同 零件；
b)识别码一般是 零件的件号或图号， 表示零件与产品的 隶属关系。
a) 分 类 码 对 每 个 零件不是唯一的；
b)分类码用来反 映零件的功能、结构、 工艺等信息。
2020/7/9
现代制造技术
柔性制造技术
主要内容： • 柔性制造系统的组成、原理 • 柔性制造系统的类型、应用 • 成组技术与零件分类编码 • FMS 加工系统的配置 • FMS 物流系统的组成 • FMS 控制管理系统简介
2020/7/9
现代制造技术
2-1
柔性制造技术和柔性制造系统
柔性制造技术（FMT——Flexible Manufacturing Technology） 是集数控技术、计算机技术、机器人技术、现代管理技 术为一体的现代制造技术，主要用于多品种小批量或变 批量生产。