机械电子工程柔性制造系统(FMS)产生背景综述

柔性制造系统(FMS)产生背景的综述摘要：随着经济的发展和消费水平的提高，人们更关注产品的不断更新和多样性，中小批量、多品种产品已成为机械制造业的一个重要特征；同时，科学技术的迅猛发展也推动了自动化程度和制造水平的提高。这两个因素即市场需求的牵引和科学技术的推动均促使了柔性制造系统的产生，本文即针对当今机械制造领域应用的柔性制造系统的产生背景进行综述。

关键字：柔性制造系统产生背景

一．引言

柔性制造系统是由若干CNC设备、物料运储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的变化而迅速进行调整的自动化制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。它包括多个柔性制造单元（FMC）,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、中小批量产品的生产。[1]

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就开始了从工业社会向信息社会转化的时期。这个时期的主要特征是数字计算机、遗传工程、光导纤维、激光、海洋开发等新技术的日益广泛深入的应用。估计在20世纪末到21世纪初出现这样一种新情况，现在已突破的和将要突破的新技术．会很快地应用于生产或社会，给社会生产力带来新的飞跃，并相应地对经济、社会带来新变化。对机械制造业来说，对它的发展影响最大的就是计算机的应用，随之出现了机电一体化新概念。如：机床数床(NC)、计算机数字控制(CNC)、计算机直接控制(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编制(CAPP)、计算机辅助图形设计(CAGD)、工业机器人(ROBOT)等新技术。

由于这些技术的综合应用，同时，国内外市场的激烈竞争也促使制造业以提高效率和生产率、降低生产成本和保障就是交货作为竞争策略。以刚性自动化为基础的制造系统不能适应市场竞争对多品种、中小批量产品的需求，只有一计算机技术和柔性制造技术相结合的柔性制造系统才能适应需求。[2]柔性制造系统是一种广义上的可编程的控制系统，它具有处理高布数据的能力，具有自动的物流，从而实现小批量、多品种、高效率的制造，以适应产品周期的动态变化。这种技术的出现，有多种内在的和外部的因素。但最根本的有两个，一是市场发展的需要；一是科学发展到一个新阶段，为新技术的出现提供了一种可能。[3]

二．市场的发展与变化促使传统生产方式变革

当前机械制造业面临着巨大的压力，必须以低的生产在成本、短的生产周期开发更多的新产品，以适应市场的多样性需求和全球范围内的激励竞争。本世纪初，通过采用自动机或刚性自动生产线来实现单一品种的大批量生产，以达到提高生产率，降低成本，提高产量，满足和扩大市场需求。进入60年代以后，世界市场发生很大的变化，用户对产品的需求千变万化，而且要求供货及时，这是市场的最新发展趋势。起初，这一趋势主要对产品装配领域有影响，往往用大批量生产出的相同零部件装配出有所变化的最终产品（如同一类型不同颜色的汽车），然而现在的用户却需要用不同的零部件形成真正有特色的产品。

随着经济的发展，生活水平的提高，最求多样化、新颖化成为社会风尚，对

消费品的要求更高，希望产品有自己的特色。目前，每个制造商都必须迎合顾客的需求去开发新产品和组织生产。激烈的竞争是传统的大规模生产环境发生了变化，要求对传统的零部件生产工艺加以改进。如汽车只在外观上不同远远不够，必须有实质的改型。

在激烈的竞争中，人们也认识到缩短从订货到交货的周期是赢得竞争的主要手段。而30年代到50年代建立的单品种生产自动线，它有固定的生产节拍，而且设计复杂，投资巨大。当产品的生命周期结束而必须生产其他品种时，对原有的制造系统的改造难度相当大，改造周期相当长，改造费用也相当昂贵。所以，这种刚性自动化生产线是无法满足不同顾客对产品的不同要求，也无法在激烈的市场竞争中占据优势。

市场要求产品的种类越来越多，而每种产品的批量越来越少，这就导致现代机械工业生产结构中多品种，中小批量生产类型的企业在数量上占据绝对优势地位。多品种中小批量生产在社会生产总量中所占的比重日益增大，世界机电产品中属于中小批量的产品种数有60年代占50%左右到80年代上升为85%，产值由占45%上升为75%。我国机械制造企业属中小批量生产的占企业总数的95%左右，它们绝大多数在传统的生产方式下，处于低效率、长周期、高成本的落后状态。

市场的变化与发展促使企业界寻求一条有效的途径，来解决多品种、中小批量生产自动化的问题。经过几十年的不懈努力，终于找到了解决这个问题的金钥匙——柔性制造系统（FMS）。[1]

三．科学技术的发展为传统生产方式的变革提供了可能

一种新的生产方式的出现，必须要有技术的发展作为基础和依托。对机械制造来说，影响最大的是电子计算机的出现及其飞速发展和广泛应用。50年代数字化技术子啊机床上开始应用，这就是所谓的数控机床。几乎与数控机床研制的同时，开始了自动控制编程的研制，以摆脱手工编程的落后状态。1954年，美国麻省理工学院完成了第一个用于零件数控编程的工具，起名为自动编程工具(APT)，从1965年起，美国又开始研制图形控制编程，1967年初步完成并投入使用，从而解决了APT语言编程存在的基本问题。70年代，随着处理机的应用，数控机床进一步迅速发展，出现了计算机数控机床，它是独立的自适应的自动化机床。有了计算机数控机床，又有了自动编程手段，使中小批量的外形复杂零件的自动化加工问题得以解决，提高了生产率和加工精度，缩短了生产准备周期，使机床趋于“柔性化”。

60年代初，美国首先研制出第一台工业机器人，为完善解决加工过程中物料搬运自动化，为解决单调、笨重、危险、有害和超过人能胜任的极限环境下作业自动化，特别是转配自动化提供了现实的可能性。

60年代末期开始研究的计算机辅助工艺过程设计，其基本功能在于工艺路线所设计、每道工序的详细设计、切削用量的选择、时间定额的制定等等。尽管由于零件形状的复杂性和加工技术的多样性，开发CAPP的技术难度相当大，然而目前已有一些系统投入应用。

70年代末，80年代初，计算机辅助管理，物料搬运，刀具管理，计算机网络，数据库的发展以及CAD/CAM技术的发展，更为FMS的发展提供了有力的支持。

与此同时，自动控制理论，制造工艺以及生产管理科学，也都有了日新月异的变化，这些都为FMS的发展提供了必要的环境。[1]

四．结论