柔性制造系统是制造业发展的趋势

科学时代・２００７年第０１期 ８４

科学时代

ＫＥＸＵＥＳＨＩＤＡＩ

近年来，柔性制造系统作为一种现代化工业生产和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，可以这样认为：柔性制造系统是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造系统。柔性制造系统作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为２１世纪制造业的主要生产模式。

柔性制造系统的产生和概念：

柔性制造系统（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓ—ｔｅｍ—　—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。

“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，柔性制造系统正是适应了这一市场需求，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。

柔性制造系统的特点和分类

ＦＭＳ有２个主要特点：柔性和自动化。一个理想的ＦＭＳ应具备８种柔性：设备柔性、工艺柔性、产品柔性、工序柔性、运行柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。ＦＭＳ将“柔性”和“自动”两者结合。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柔性制造系统是制造业发展的趋势

文／连海生

［摘　要］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。近年来，柔性制造系统作为一种现代化工业生产和工厂自动化的先进模式已为国际所公认，本文主要介绍了柔性制造系统的概念、特点、分类、及在制造业中的优势，同时指出，柔性制造系统在未来制造业中发展趋势，对企业发展柔性制造系统具有指导意义。

［关键词］柔性制造系统；发展趋势

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。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。

柔性制造系统优势：

柔性制造系统作为一种新兴的制造方式和传统的制造方式比有明显的优势。

（１）生产周期减少　由于零件集中在加工中心上加工，减少了机床数和零件的装卡次数。采用计算机进行有效的调度也减少了周转的时间。

（２）设备利用率高　由于采用计算机对生产进行调度，一旦有机床空闲，计算机便分配给该机床加工任务。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量是单机作业环境下同等数量机床生产量的３倍。

　（３）生产具有柔性　当市场需求或设计发生变化时，在ＦＭＳ的设计能力内，不需要系统硬件结构的变化，系统具有制造不同产品的柔性。并且，对于临时需要的备用零件可以

科技之光 ＫＥＪＩＺＨＩＧＵＡＮＧ

随时混合生产，而不影响ＦＭＳ的正常生产。

（４）加工成本低　ＦＭＳ的生产批量在相当大的范围内变化，其生产成本是最低的。它除了一次性投资费用较高外，其他各项指标均优于常规的生产方案。

（５）产品质量高　ＦＭＳ减少了卡具和机床的数量，并且卡具与机床匹配得当，从而保证了零件的一致性和产品的质量。同时自动检测设备和自动补偿装置可以及时发现质量问题，并采取相应的有效措施，保证了产品的质量。

柔性制造系统的发展趋势

伴随随着社会需求的多样化，产品设计和制造也向着多样化方向发展，成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争力的４个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批量的规模生产才能取得上述４个方面的统一。但在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心、用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短。传统的制造手段已经不能适应时代的要求，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、三维建模技术、虚拟现实技术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。以致于能经济地生产出小批量产品，适应市场不断变化的需求。ＦＭＳ作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，将成为２１世纪制造业的主要生产模式。

结语：柔性制造系统作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，发展我国的柔性制造系统将为我国在２１世纪制造业的发展起到不可限量的作用。

参考文献：

［１］侯文皓　马东彦　陈锋　张志英　董明：多单元柔性制造系统的人机比建模与仿真 工业工程与管理　２００５年第６期

［２］

《高效柔性制造技术的现状与发展》 信息资讯［３］郭聚东 张红鸽 张　蕊：为企业打造适合自己的柔性制造系统

［４］屈　平 ：柔性制造：未来大趋势 精密制造与自动化

［５］盛伯浩　唐　华：高效柔性制造技术的新进展

［６］柔性制造系统的优势及发展趋势 河北科技大学郭聚东　钱惠芬

［７］孙天法：柔性制造战略

［８］舒捍刚　郑光枢：于柔性制造技术的塑壳断路器工艺装备的设计与应用

［９］魏广宽：柔性制造环境中的ＥＭＳ

［１０］陈　畅　李辉　洪　涛：柔性制造企业ＢＯＭ管理方案设计与优化

［１１］白传悦：柔性制造系统中刀具的监控

［１２］徐杜等：柔性制造系统的原理与实践　，机械工业出版社，２００１年版。

［１３］张培忠：柔性制造系统，机械工业出版社，１９９７年版。

［１４］吴季良：柔性制造系统实例　，机械工业出版社，１９８９年版。

［１５］古田勇二：《柔性制造系统》，机械工业出版社，１９８７年版。

v作者单位／　河北田野汽车集团

单位长的整次数及余数；然后确定写硬盘扇区的起始位置，进入循环读文件写硬盘扇区完成整数次退出，读文件的余数字节并写对应硬盘的扇区；类推第二个第三个文件的读写过程同第一个文件．注意起始位置与簇相关。

３．２写文件分配表

根据分区引导程序及ＢＰＢ表等相关数据可计算文件分配表的起始扇区号。

第一个文件分配表的起始扇区号＝＋每道扇区数＋　ｗｏｒｄ［０Ｅ］

３．３写目录项

根据分区引导程序及ＢＰＢ表等相关数据可计算首目录项的起始扇区号。

首目录项（第一个占０２簇号）的起始扇区号

＝每道扇区数＋　ｗｏｒｄ［０Ｅ］＋　Ｂｙｔｅ［１０］＊　ｄｏｕｂｌｅ　ｗｏｒｄ　［２４］

然后，将最基本的三个文件的目录项（８．３格式）写到对应的ＦＤＴ第一个扇区中。

３．４确定起始簇号及自由簇数

在Ｗｉｎｄｏｗｓ９８　操作系统，安装完成后，它将硬盘空间起始簇号及剩余簇数写到分区引导扇区的第二个扇区中；这样一来显示的硬盘空间剩余数才准确无误。

４　一体化程序的建立

根据以上分析，采用直接ＤＥＢＵＧ下汇编语言编程，建立实现快速分区格式化及直接写操作系统的程序。

采用的主要技术：基本ＩＮＴ　１３Ｈ　８号：测硬盘参数；扩展ＩＮＴ　１３Ｈ，　４８Ｈ号：测大硬盘参数（容量）；扩展ＩＮＴ　１３Ｈ，４２Ｈ号：读硬盘；扩展ＩＮＴ，１３Ｈ，　４３Ｈ：写硬盘；ＩＮＴ　２１Ｈ，３ＤＨ，３ＦＨ，４２Ｈ等调用。

程序框图及程序略。

参考文献：

［１］　孙维连．ＤＥＢＵＧ与软件维修技术．哈尔滨．哈尔滨工程大学出版社．２００５．１

［２］　高云庆．硬盘保护技术手册［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，１９９６．３：１３

［３］　孙维连．ＴＣ２．０读写大容量硬盘扇区的新技术［Ｊ］．佳木斯大学学报（自然科学版）．２００４．４：５６５

注：黑龙江教育厅科学技术研究项目资助１１５１１４１０

v作者单位／　黑龙江省佳木斯大学

上接８３页

８５ 科学时代・２００７年第０１期