柔性制造系统
柔性制造系统
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柔性制造系统
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定义和组成
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目录
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特点和优势
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组成部分
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应用和发展趋势
柔性制造系统
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柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)是现代制造 业的重要组成部分，其特点在于灵活性和自动化
FMS能够根据市场需求快速调整生产模式，以适应产品种类的变化 和批量的变化
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应用和发展趋势
应用和发展趋势
柔性制造系统广泛应用于汽车、 航空航天、电子等制造业领域
ONE
未来的柔性制造系统将更加智能 化和自动化，同时也会更加环保
和可持续
THREE
TWO FOUR
随着技术的不断进步和市场需求 的不断变化，柔性制造系统也在 不断发展和改进
例如，通过使用人工智能和机器 学习技术，可以实现更加智能化 的生产过程控制和管理；通过使 用清洁能源和环保材料，可以实 现更加环保的生产过程；通过使 用可再生资源和循环利用技术， 可以实现更加可持续的生产模式
以下是关于柔性制造系统的详细介绍
1
定义和组成
定义和组成
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特点和优势
灵活性
柔性制造系统的最大 特点在于其灵活性。 这种系统可以适应不 同的产品需求和生产 环境，而且可以快速 地进行调整和改变。 由于其高度的灵活性 ，FMS已经成为多品 种、小批量生产环境 下的理想选择
特点和优势ຫໍສະໝຸດ 自动化特点和优势组成部分
中央控制系统
中央控制系统是柔性制造系统的核心。它负 责协调和控制所有组成部分的工作。中央控 制系统通常由计算机和软件组成，可以通过 网络进行远程监控和控制。通过使用中央控 制系统，可以实现对整个生产过程的实时监 控和管理。这有助于提高生产效率和质量， 同时也可以及时发现和解决生产过程中的问 题
机械制造中的柔性制造系统
机械制造中的柔性制造系统在当今高度竞争的制造业环境中，企业需要不断提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并快速响应市场的变化。
为了实现这些目标，柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）应运而生。
柔性制造系统是一种先进的制造技术，它将计算机技术、自动化技术和制造技术有机地结合起来，为机械制造企业提供了高度灵活和高效的生产解决方案。
一、柔性制造系统的定义和组成柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运系统和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。
它能够在不停机的情况下，根据生产任务的变化，自动调整加工工艺和生产流程，实现多品种、中小批量生产的高效化和自动化。
数控加工设备是柔性制造系统的核心，包括数控机床、加工中心等。
这些设备具有高精度、高效率和高自动化程度的特点，能够完成各种复杂零件的加工。
物料储运系统负责原材料、在制品和成品的存储和运输。
它通常包括自动化仓库、输送装置、搬运机器人等，能够实现物料的快速准确配送，保证生产的连续性。
计算机控制系统是柔性制造系统的大脑，它负责对整个生产过程进行监控、调度和管理。
通过计算机控制系统，操作人员可以实时掌握生产进度、设备状态和质量情况，并及时做出调整和决策。
二、柔性制造系统的特点1、高度灵活性柔性制造系统能够快速适应产品品种和生产批量的变化，无需对设备进行大规模的调整和改造。
它可以在同一生产线上同时生产多种不同的产品，大大提高了企业的市场响应能力。
2、高效率通过自动化的物料储运和加工过程，柔性制造系统能够减少生产中的等待时间和运输时间，提高设备的利用率和生产效率。
3、高质量由于采用了先进的数控加工设备和严格的质量控制手段，柔性制造系统能够保证产品的高精度和高质量，降低废品率和次品率。
4、可扩展性柔性制造系统可以根据企业的发展需求进行扩展和升级，增加新的设备和功能，以满足不断增长的生产需求。
三、柔性制造系统的工作原理在柔性制造系统中，计算机控制系统首先接收生产任务，并根据产品的工艺要求和设备的可用性，制定生产计划和调度方案。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造系统(FMS一一Flexible Manufact uring Syst em)是一个由计算机集中控制和管理的制造系统,具有多个半独立的工位和一个物料储存运输系统的体系,能自主地高效率地同时完成多品种中小批量零件的生产任务。
由上述定义,一般应包括以下要素:标准的数控机床或柔性制造单元。
我们又把具有自动上下料功能或具有多个工位, 具有加工型及装配型的数控机床,称之为“制造单元”,它是FMS中的基本制造单元。
一个在数控设备和装卡工位之间运送零件和刀具的传递系统。
一个发布指令,协调机床、工件和刀具传送装置的监控系统。
中央刀具库及其管理系统。
自动化仓库及其管理系统。
FMS是一个很复杂的系统,在目前的发展过程中,组合方案是多种多样的。
简单小型的FMS,只具备前三个要素,复杂的功能强的FMS,除具备上述五个要素外,还需要一些附属设备。
柔性制造系统的组成与功能系统的组成：(1)中央管理和控制计算机(2)物流控制装置(3)自动化仓库(4)无人输送台 (5)制造单元(6)中央刀具库(7)夹具站 (8)信息传输网络(9)随行工作台系统的功能：1)以成组技术为核心的对零件分析编组的功能。
2)以微型计算机为核心的编排作业计划的智能功能。
3)以加工中心为核心,自动换刀、换工件的加工功能。
4)以托盘和运输系统为核心的工件存放与运输功能。
5)以各种自动检测装置为核心的自动测量、定位与保护功能柔性制造系统的关键技术在进行柔性制造系统的设计、规划时,主要涉及以下几个关键技术,包括:柔性制造系统的监控和管理系统,柔性制造系统的物流系统,柔性制造系统的刀具传输和管理系统,柔性制造系统的联网技术,柔性制造系统的辅助系统设计等。
1.柔性制造系统的监控和管理系统2.柔性制造系统的物流系统3.柔性制造系统的刀具管理系统4.柔性制造系统的通信5.柔性制造系统的辅助系统FMS的辅助系统包括清洗工作站、切削液自动排放和集中回收处理及集中供液、气等设施组成。
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。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造是与“刚性”制造自动化相对应提出来的新概念，是以数值控制、计算机、信息处理、精密机械等技术为基础的先进制造技术。
柔性制造系统，即FMS。
柔性制造系统由主机（即数控机床）、物流系统（即毛坯、工件、刀具的存储、输送、交换系统）、控制整个系统运行的计算机系统三个基本部分组成。
对机械制造厂而言，其FMS由如下单元组合而成：加工设备、装配设备、检测设备、输送装置、交换装置、装卸站、保管设备、信息管理及控制装置、辅助设备。
柔性制造系统的分类：柔性制造单元(FMC) ，FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成,具有适应加工多品种产品的灵活性。
FMC的柔性最高。
柔性制造线(FML) ：柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线,对物料系统的柔性要求低于FMS,但生产效率更高。
柔性制造系统(FMS) ： FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心),由集中的控制系统及物料系统连接起来,可在不停机情况下实现多品种、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。
常见的FMS具有以下功能：自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务；自动交换工件和刀具的功能；自动输送工和刀具的功能；自动保管毛坯、工件、半成品、工具夹、模具的功能；自动监视功能（即刀具磨损、破损的监测），自动补偿，自诊断等；作业计划与调度。
柔性制造系统的基本功能包括自动加工功能(包括检验、清洗等)、自动搬运功能和将以上两者综合起来的综合软件功能。
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。
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。
fms是什么意思
FMS是什么意思柔性制造系统 (FMS) 是一种制造系统，它包含足够的灵活性以使系统能够对生产变化做出快速反应。
这种灵活性通常被认为分为两类。
首先是机器的灵活性。
这允许更改系统以生产新的产品类型并更改零件上使用的操作顺序。
第二是路由灵活性。
这包括使用多台机器对零件执行相同操作的能力以及系统吸收大规模变化的能力，例如体积、容量或能力。
大多数 FMS 系统由三个主要系统组成：优化零件流程的材料处理系统、控制材料运动的中央控制计算机和工作机器(通常是自动化 CNC 机器或机器人)。
在制造业中使用机器人有很多好处。
每个机器人单元都与一个材料处理系统相连，这使得将零件从一个机器人单元移动到另一个机器人单元变得容易。
在加工结束时，成品零件被送到自动检测单元，然后从 FMS 中取出。
FMS 的主要优势在于其在管理制造资源方面的高度灵活性，例如制造新产品的时间和精力。
柔性制造系统 (FMS) 是一种能够适应不断变化的需求的制造资产。
它允许根据需要生产不止一种类型的零件或“系列”零件。
有多种类型的柔性制造系统，每一种在制造业都有不同的应用。
柔性制造系统的类型FMS 可以分为以下任何一种：随机顺序 FMS：复杂的设置，允许生产复杂的设计专用 FMS：专门的系统，设计用于生产固定选择的零件装配：机器焊接、螺栓连接或以其他方式从其他零件连接和组装零件加工：加工零件以改变其形状、特征或外观单个机器单元 (SMC)柔性制造单元 (FMC)：包含 2-3 台机器柔性制造系统 (FMS)：包含 4 台以上机器柔性制造系统的构成柔性制造系统由生产“单元”组成，包括控制计算机、工作机器和物料处理系统。
如果没有物料处理或计算机控制系统，FMS将失去许多使其如此有用的灵活性。
三个主要模块对其功能至关重要：控制计算机、生产机器和物料处理系统。
控制计算机该模块控制系统，并允许操作员与其进行交互。
它还允许系统从生产一个零件快速切换到另一个零件。
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。
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。
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
柔性制造中心成立于2011年3月，占地面积约为288平方米，拥有实验设备33台套，资 产总额约850万，设备完好率为100%，实验开出率为100%（按教学大纲要求）。 柔性制造中心建成具有国内一流、全国高等院校领先、西南地区唯一具有工业级别的 柔性制造自动化小型生产线，不但能够较好地满足实验课程的需要，而且使学生能够掌握 学科前沿技术，开阔视野，在独立学院中具有极强的先进性和示范性，进一步突出工程训 练中心优越的实训条件和训练特色。
柔性制造系统 FMS
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）
2
系统类型 柔性制造是指在计算机支持下，能适应加工对象 变化的制造系统。柔性制造系统有以下三种类型： 1、柔性制造单元 2、柔性制造系统 3、柔性自动生产线
系统优点
1、设备利用率高。一组机床编入柔性制造系统后，产量比这组机床 在分散单机作业时的产量提高数倍。 2、在制品减少80%左右。 3、生产能力相对稳定。自动加工系统由一自或多台机床组成，发生 故障时，有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的 能力。 4、产品质量高。零件在加工过程中，装卸一次完成，加工精度嵩， 加工形式稳定。 5、运行灵活。有些柔性制造系统的检验、装卡和维护工作可在第一 班完成，第二、第三班可在无人照看下正常生产。在理想的柔性制造 系统中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通 等运行过程中不可预料的问题。 6、产品应变能力大。刀具、夹具及物料运输装置具有可调性，且系 统平面布置合理，便于增减设备，满足市场需成立于2011年3月，占地面积约为 288平方米，拥有实验设备33台套，资产总额约 850万，设备完好率为100%，实验开出率为 100%（按教学大纲要求）。 柔性制造中心建成具有国内一流、全国高等院校领 先、西南地区唯一具有工业级别的柔性制造自动 化小型生产线，不但能够较好地满足实验课程的 需要，而且使学生能够掌握学科前沿技术，开阔 视野，在独立学院中具有极强的先进性和示范性， 进一步突出工程训练中心优越的实训条件和训练 特色。
柔性制造系统
柔性制造系统是一种把自动化加工设备、物流自动化加工处理和信息流自动处理融为一体的智能化加工系统。
进入80年代之后，柔性制造系统得到迅速发展。
柔性制造系统由三个基本部分，如图1-10所示，各部分的组成作用简述如下：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。
2．物流子系统该系统由自动输送小车、各种输送机构、机器人、工件装卸站。
工件存储工位、刀具输入输出站、刀库等构成。
物流子系统在计算机的控制下自动完成刀具和工件的输送工作。
如图1-11中物流子系统由四个机器人、自动仓库、工件出入托盘站，机床前托盘站等五个和一辆自动搬运车组成。
3．信息流子系统由主计算机、分级计算机及其接口、外围设备和各种控制装置的硬件和软件组成。
信息流子系统的主要功能是实现各子系统之间的信息联系，对系统进行管理，确保系统的正常工作。
对一个复杂系统，只有通过计算机分级管理才能对系统进行更有成效的管理，保证在工作时各部分保持协调一致。
对FMS，计算机系统一般分为三级，第一级为主计算机，又称为管理计算机。
管理计算机根据调度作业命令或根据现场反馈信号（如故障、报警信号）运行“作业调度软件”，实现各种工况的作业调度计划，并对下一级计算机发出相应的控制指令，第二级为过程控制计算机，包括计算机群控（DNC）、刀具管理计算机和工件管理计算机，其作用是接受主计算机的指令，根据指令对下属设备实施具体管理。
第三级由各设备的控制计算机构成，实现具体的程序动作。
如图1-11中信息流子系统由中央管理计算机、物流控制计算机、单元控制计算机、各数控机床和机器人中的数控装置以及信息传送网络组成。
第五章_柔性制造系统
柔性DNC（Flexible Distributed Numerical
Control ）
DNC系统不仅用计算机来管理、调度和控制多台数控机床，
而且还与CAD/CAPP/CAM、物料输送和存贮、生产计划与控
制相结合，形成了柔性分布式数字控制（Flexible
Distributed Numerical Control：FDNC）系统（80’s）。
有轨小车、自动导向小车（Automated
Guided Vehicle, AGV）等。
物料管理功能
物料管理系统从物料进入系统，到最
终退出系统，能进行自动跟踪，保证
物料储运系统的正常运行。
3.2 FMS中的自动化物料传送设备
(1)传送带（Conveyer）
特点
控制简单、传送设备造价低；
具有连续输送的能力，单位时间
DNC发展过程
分布式数控（Distributed Numerical Control）
DNC系统实施分级控制，CNC计算机直接控制数控机床并
与DNC系统主机进行信息交互，DNC主机也可与其它计算机进
行信息的交互。DNC系统配置的这种发展，使DNC的含义由直
接数控变为分布式数控（Distributed Numerical Control ）
2.1 机械加工工作站
加工中心（Machining Center or
Production Center）
一般在柔性制造系统中主要的机械
加工设备是加工中心，常带有机附刀库，
可实现主轴和机附刀库的刀具交换；
同时，MC还带有自动托盘交换装置。
集成加工中心到FMS的基本条件
硬接口：
托盘自动交换装置（Automated Pallet
柔性制造系统介绍PPT
contents
目录
• 柔性制造系统概述 • 柔性制造系统的主要技术 • 柔性制造系统的应用场景 • 柔性制造系统的设计与实施 • 柔性制造系统的未来发展趋势 • 柔性制造系统案例分享
01
柔性制造系统概述
定义与特点
定义：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System。FMS）是一种综合性的制造系统。由多个柔 性制造单元组成
03
柔性制造系统的应用场景
汽车制造行业
汽车制造行业是柔性制造系统应用最广泛的领域之一。柔性 制造系统在汽车制造过程中可以实现高度自动化的生产，提 高生产效率，降低成本，并且可以适应不同车型的生产。
在汽车制造行业中，柔性制造系统主要应用于车身焊接、涂 装、总装等环节，通过自动化设备、机器人等实现高效、精 准的生产。
03
工业机器人技术的优势在于它可以适应不同的生产任务，并且能够替代人工执 行危险或者高强度的工作，降低工伤风险。
自动化物流技术
自动化物流技术是指通过自动化设备实现物料 运输、仓储和配送的技术。
在柔性制造系统中，自动化物流技术是实现生 产流程顺畅的关键，它能够快速、准确地传输 物料，提高生产效率。
自动化物流技术的优势在于它可以减少人力搬 运的需要，降低物料管理的复杂性，并且可以 优化库存管理。
更高的自动化程度
自动化设备
随着技术的不断发展，柔性制造系统将采用更多的自动化设 备，如机器人、自动化生产线等，以提高生产效率和质量。
智能化控制
通过引入人工智能、机器学习等技术，实现柔性制造系统的 智能化控制，提高生产过程的自适应性。
更广泛的应用领域
多元化产品
柔性制造系统的应用领域将越来越广泛，不仅局限于机械、电子等传统制造 领域，还将拓展到医疗、航空航天、新能源等领域。
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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。
6FMS应具备的一些特点：(1)FMS的硬件组成部分：两台以上的数控机床或加工中心以及其他的加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备；一套能自动装卸的运储系统，包括刀具的运储和工件原材料的运储，具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等；一套计算机控制系统(硬件)。
(2)FMS的软件组成部分：FMS的运行控制；FMS的质量保证；FMS的数据管理和通信网络。
(3)FMS的功能：能自动进行零件的批量生产；简单地改变软件，便能制造出某一零件族的任何零件；物料的运输和储存必须是自动的(包括刀具工装和工件)；能解决多台设备状态下零件的混合比，且无需额外增加费用。
78图1 典型的柔性制造系统示意图1-托盘交换站2-自动向导小车3-加工中心4-仓库进出站5-堆垛机6-自动化仓库9图2 自动化生产线(FMF 主轴法兰生产线)10图3 FMS 的工作原理(1) 主计算机用于企业生产计划、原材料购入、机算机辅助设计、人力资源管理，客户管理等，并对下一级控制计算机进行管理与控制。
(2) 控制计算机用于对整个FMS实施控制，包括对制造单元，对物流系统进行控制。
(3) 计算机网络用于整个FMS中各制造单元、物流系统的信息通信。
(4) 制造单元FMS的核心单元、由数控机床、机器人等组成。
(5) 工具夹具站集中管理工具和夹具的站点。
11(6) 自动化仓库用于毛坯、半成品及成品的自动存储与调度。
(7) 无人输送小车它是联接各个加工机床和自动化仓库之间的输送工具，完成零件的搬运和出入库等作业。
(8) 随行工作台站它是在无人输送小车和制造单元之间传递零件的载体，用于暂存毛坯或已加工零件。
12(II)FMS的类型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，产生了三种类型的FMS，即配备互补机床的FMS 、配备互相替换机床的FMS 和混合式的FMS 。
1314(1)配备互补机床的FMS ：通过物料运储系统将数台NC 机床连接起来，不同机床的工艺能力可以互补，工件通过安装站进入系统，然后在计算机控制下从一台机床到另一台机床，按顺序加工。
工件通过系统的路径是固定的。
这种类型的FMS 是非常经济的，生产率较高。
从系统的输入和输出的角度看，互补机床是串联环节，它减少了系统的可靠性，即当一台机床发生故障时，全系统将瘫痪。
图4 配备互补机床的FMS15(2)配备互相替换机床的FMS ：纳入系统的机床是可以互相替换的，工件可以被送到适合加工它的任何一台加工中心上。
计算机的存贮器存有每台机床的工作情况，可以对机床分配加工零件。
一台加工中心可以完成部分或全部加工工序。
从系统的输入和输出看，它们是并联环节，因而增加了系统的可靠性，即当某一台机床发生故障时，系统仍能正常工作。
图5 配备互相替换机床的FMS16(3)混合式的FMS ：这类FMS 是互补式FMS 和替换式FMS 的综合，即FMS 中有一些机床按替换式布置，而另一些机床按互补式安排，以发挥各自的优点。
大多数FMS 采用这种形式。
图6 混合式的FMS(III)FMS的特点有了数控机床就能解决中小批量零件的加工，为什么还要FMS呢？实际上，一个普通零件逗留在工厂的全部时间中，近95%是在等待，2%用于装卸，只有3%的时间用于实际加工。
等待时间包括设备故障、劳动力管理不善、定位、换刀测量和安装、停机及其他等待时间。
所以发挥数控机床的效率是FMS的设计目标。
17FMS有以下特点：(1)机床能够连续24小时运行机床日班，工人给设备提供毛坯和必要的维护，操作人员通过计算机进行调度和监控。
在夜班，由计算机独立监控加工情况。
(2)减少直接劳动工人数在FMS中，加工、换刀、装夹、测量和物料搬运，全部由计算机自动控制，工人只需要观察运行情况。
(3)缩短生产周期这是由于计算机能进行生产计划、调度和机床监控，提高了生产率。
18(4)减少在制品库存量FMS采用的是流水线加工原理，因此在制品的中间存储缓冲站可减少到最少。
(5)减少刀具和夹具在FMS生产的零件品种较多，所用的是通用刀具和夹具。
(6)柔性高FMS通过编程能运用于多品种、中小批量生产，柔性好，性能价格比高。
194.4.2 FMS的加工系统1. 加工系统的功能及要求(1)加工系统的作用加工系统担任把原材料转化为最终产品的任务，是FMS的基石。
(2)加工设备选择的原则FMS中的加工设备应该是可靠的、自动化的、高效率的和高柔性的。
在选用时需要考虑到该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。
20(3)FMS对机床的要求由于FMS是高度自动化的制造系统，纳入FMS运行的机床必须具备三个特点，即工序集中、高柔性与高生产率和容易控制。
另外，FMS中的所有设备受到自身控制系统和FMS中央控制系统的调度、指挥，实现动态调度、资源共享、提高效率。
因此，FMS中所有设备的控制器必须建立标准接口和通讯协议，使各个生产设备、运储系统、控制系统等协调工作。
212. 典型加工设备(1)数控加工中心数控加工中心一般指铣削加工中心，是自身带有刀库和自动换刀装置的一种多工序数控机床。
工件经一次装夹后，能完成铣、镗、钻、铰、攻螺纹等多种工序的加工，并且具有多种选刀或换刀功能，从而使生产效率和自动化程度大大提高。
2223图7 卧式加工中心1-主轴头2-换刀机构和刀库3-立轴(Y 坐标) 4-立轴底座(Z 轴坐标) 5-工作台6-工作台底座(X 轴坐标)(2)铣削加工中心车削加工中心是一种高精度、高效率的数控机床，并配有刀库和自动换刀装置，主要用于回转形零件的复合加工。
车削加工中心按主轴的方向是水平或垂直分为卧式和立式两大类。
车削加工中心主要适用于回转形零件的复合加工。
2425图8 车削加工中心1-刀库2-回转刀架3-换刀机械手4-上下工件机器人5-工件存储站(3)主轴箱更换式机床根据加工零件的需要，通过更换装在主轴驱动单元上的单轴、多轴或多轴头，从而实现机床加工的柔性与生产率，这就是主轴箱更换式机床的设计思想。
主轴箱更换式机床以1~2台主轴驱动单元为中心，在其周围设有可供更换主轴箱的箱库。
根据加工需要将要更换的主轴箱从其箱库中自动地输送到驱动单元的位置上与驱动单元连接后进行加工。
2627图9 循环式输送主轴箱更换式机床1-主轴箱移出站2-主轴箱3-圆形工作站4-诊断和信息系统5-主操纵台6-CNC 控制装置7-托盘更换站8-主轴箱更换装置9-驱动装置图10 直线输送主轴箱更换式机床2829图11 鼓轮式更换主轴箱机床1-立柱2-多轴交换主轴箱3-工作台(拖板) 4-往复转动挡杆主轴箱更换式机床控制简单，机械结构复杂，工作效率高，主轴箱价格高，柔性稍差。
这种机床适合于大批量生产且品种变化不频繁的场合。
303. 自动上下料装置在FMS中，自动上下料装置是完成加工设备(加工中心、清洗机等)之间、加工设备与自动化仓库之间等的输送和搬运。
通常，工件用夹具安装在托盘上，托盘成为机床的工作台，更换工件则连同托盘一起更换。
托盘的式样多种多样，它充当工件和机床之间的接口。
在FMS中，所有机床必须接受同一形式的托盘。
若在同一系统中，使用不同厂家的机床，必须设计统一标准的接口，以便托盘交换。
自动上下料装置通常有托盘交换器、多托盘库运载交换器、机器人等。
3132(1)托盘交换器--回转式托盘交换器图12 回转托盘交换器1-托盘2-托盘固定装置3-用于托盘装卸的回转工作台33图13往复式托盘交换器--往复式托盘交换器。
34(2)工业机器人--固定式机器人；--移动式机器人。
图14 柔性制造系统实例1-铣床2-钻床3-吊车4-存储器5-输入6-输出7-操作台8-加工中心9-车床图15 移动式机器人实例354.4.3 FMS的零件运储系统一个零件从原材料到产品的整个生命周期中，只有相当少的一部分时间用于机床的切削加工，而大部分的时间用于零件的运输和储存。
所以合理选择零件运储系统是FMS达到高柔性和高生产率的关键。
在FMS中，零件储运系统包括自动运输和自动存储两方面的工作。
361. 零件的运输系统零件运输系统主要完成两类不同的任务：一类是零件毛坯、原材料由外界搬运进系统，以及将加工好的成品从系统中搬走；另一类是毛坯、原材料、半成品在FMS内部的搬运。
通常，前者需要人工干预，后者由运输系统自动完成。
零件在FMS内部的搬运主要采用以下三种运输工具：传送带、自动运输小车和搬运机器人。
传送带主要是从传统的机械式自动线发展而来得，在新设计的系统中用得越来越少。