柔性制造系统

能适应加工对象变换的自动化的机械制造系统。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。该系统可实现昼夜24 h连续“无人化生产”。世界上第1台柔性制造系统是英国的莫林斯公司1967年研制的，主要由6台模块化结构组成。20世纪80年代，该系统进入实用性阶段，其中以3～5台设备组成的FMS居多。典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统3部分组成。加工设备一般有加工中心和数控车床两种，物料储运由1～4台工业机器人完成，信息控制系统一般采用群控方式的递阶系统。

柔性制造系统Flexible Manufacturing System,FMS

又译灵活制造系统。将微电子技术与机械工程密切相结合的高度自动化的生产系统。它能比较迅速地适应产品设计的变化，在较短时间内生产出质量较高的产品，从而使批量较小的生产也有可能具有较好的经济效益。一般认为，第一套真正的FMS是由威廉逊(D.T.Williamson)在1962年为莫林(Molins)公司开发的，但在60年代它的发展极为有限，到60年代末全世界的FMS装置还不到10套。70年代后，随着微电子技术的突飞猛进，电子计算机得到广泛应用，因而由电子计算机、数控机床、自动运料设备等组成的FMS得到了空前的发展。1984年全世界的FMS装置已达到200套，主要应用于汽车制造业、航空工业等部门。但是在80年代后半期，FMS的发展并没有像预期的那样快。首先是由于其设备费用太高(每套装置要200～2000万美元)，有时在经济上不太合算。其次是整个系统是高度一体化的，任何单独部分的失灵都会造成整个系统停产。目前FMS制造部门的规模还比较小，如1987年美国各种类型的FMS销售额为8.5亿美元；根据日本机床工业会的调查，1990年日本的FMS的定货也只有225亿日元。但是可以预计，随着科技的发展和生产成本的降低，FMS的应用将会逐步得到扩大，因为它代表着工业生产的发展方向。

柔性制造系统

由中央计算机指挥、由一些数控机器和计算机控制的原材料加工处理设备联网组成、能够高效率地进行多品种和中小批量生产的系统。柔性制造系统于20世纪60年代末首先在美国企业中出现，70年代以来逐渐被世界各国的机械制造业应用。该系统以计算机控制下的自动化生产为特色，能够较好地利用各种先进的生产方式和设备(如机器人、灵活机器中心、元器件的自动插入机器、自动制导车、计算机辅助设计等)。其优点是： (1) 机器设备的利用率明显提高，一般为单机加工效率的3～5倍；(2) 节省人力，降低了相关成本；(3) 排除了人为误差，提高了产品的加工精度，使零部件的质量得到稳定控制；(4) 对生产的变换有快速应变能力，可以把不同品种的单个零件根据相似性集中起来，形成一定规模的批量生产。

柔性制造系统Flexible Manufacturing System

简称FMS，是在计算机的统一控制下，由自动装卸与运输系统将若干台数控机床或加工中心机床连接起来而组成的制造系统。它是综合应用了现代数控技术、计算机技术、自动化物料输送技术，由计算机管理和控制的集成制造系统。
图8-12为柔性制造系统的构成。FMS由加工系统、物料运输系统、控制系统三部分组成。加工系统是FMS的执行部分，是完成工件加工任务的主要手段，包括数控机床、加工中心、机械手、托板转换装置4个部分。前两部分完成生产加工任务，在目前柔性生产系统中，一般备有2～8台数控机床和加工中心；后两个部分起辅助作用。物料运输系统主要由工件及工具运输系统、铁屑处理系统、仓库储运系统3部分组成，承担对工件毛坯、半成品、成品、刀具、工夹具和铁屑废料等的存放、运输任务。计算机控制系统主要由加工控制系统、工件检测系统、故障诊断系统、仓库管理控制系统4部分组成，它们是FMS的大脑，指挥着FMS的全部活动。它根据上级生产系统的要求，及时对FMS的各个执行系统发出适当的指令，使各执行系统能准确、高效而又协调地进行工作。在FMS运行中，控制系统对系统运行状况实行监控，以保证加工的质量和正常运行。图8-13为计算机控制系统的基本结构。

图8-12 柔性制造系统的构成

FMS计算机主控制系统负责指挥和监控加工系统、工具系统、贮运系统、检验系统。在对加工系统的控制上与DNC计算机群控系统的关系为，群控系统负责具体加工过程的控制，此前的工件装夹、工具的齐备及加工完后的装卸等由主控制系统完成。主控制系统的核心是系统控制软件的数据库。系统控制软件包括系统管理、系统监视、质量控制软件等。数据库存放生产数据、资源数据、运行数据等。

图8-13 计算机控制系统的基本结构

柔性制造系统根据使用范围，可分为：(1)柔性制造系统，适合于中小批量生产。(2)柔性制造线，适合于中大批量生产，它由专门设计的三坐标动力部件和可换主轴箱的NC机床及部分加工中心机床组成，通常用滚动输送托盘，柔性较之柔性制造系统稍低一些。(3)柔性制造单元，用来加工一般零件的部分或全部工序的由工业机器人运行的几台加工机床或设备的组合制造单元。1967年英国建起了世界第一条FMS，到80年代初FMS进入实用阶段，现在发展较快，已从机械加工扩展到其他加工生产领域。我国在1988年也建成了JCS-FMS-1柔性制造系统。
FMS的柔性体现在七个方面：(1)产品的柔性，这个系统可以进行多品种生产，具有适应市场需求变化的能力；(2)机器的柔性，机器设有工具、夹具更换，工件定位，NC程序，在加工零件时系统具有调整变化的能力；(3)加工柔性，可以同时投入几种加工零件；(4)流程柔性，可以在加工中临时变更加工路径；(5)批量柔性，即在生产中能调节生产量的多少；(6)扩展柔性，可以根据实际需要进一步拓展生产能力；(7)企业柔性，系统内设备可以相互替代，改变作业程序。
FMS提高了生产系统的柔性，适宜多品种小批量生产。它的使用范围目前主要是机床、飞机、汽车、发动机等的零件生产。FMS还有以下优点：可提高机床、设备的利用率；操作者劳动强度大大降低；生产周期缩短；在制品的库存和积压减少；工夹具装卸时间大大减少。

柔性制造系统rouxing zhizao xitongflexible manufacturing system

由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等设备及子系统组成的自动化制造系统。它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。简称FMS。
FMS的发展始于1967年英国莫林24 (Molin-24)系统的开发，然而世界上首先将FMS研制成功并用于生产的国家是美国。由于美国、英国、德国和日本等先进工业国把解决多品种、中小批量生产中效率低、周期长、成本高以及质量差等问题的希望都寄予柔性制造系统，因而把开发应用FMS放在十分突出的地位，给予大力支持；许多企业也把FMS视为生存和竞争的主要手段，所以FMS的发展十分迅速。一些发展中国家和地区如中国、新加坡、韩国和台湾也积极发展FMS。
FMS发展具有以下特点：
❶数量上持续地高速增长，日本、美国和西欧等国FMS开发应用的平均年增长率在40%以上；
❷从应用范围看.已由加工非回转体零件发展到加工回转体零件，由机械加工扩展到钣金加工、锻造、焊接、装配、铸造、激光与电火花等特种加工、喷漆、热处理和注塑等；
❸从应用领域看，已由离散型工业向连续及半连续工业发展，FMS不再局限于汽车、机床、飞机和兵器等机械制造行业，已扩展到服装、制鞋、食品、木器、化工和火炸药等制造业；
❹从生产批量看，已从中小批量向单件和大批量生产方向发展；
❺从应用种类看，除了FMS，还有适用于中小企业及多品种、单件或小批量生产的柔性制造单元(FMC)，适用于品种比较少而批量比较大的生产所需要的柔性制造生产线(FML);
❻FMS应用水平不断提高，已由大公司迅速向量大面广的中小企业转移。
FMS在国防工业中的应用已取得了显著效果。如美国国防部与诺思罗普公司共同投资的、用来加工海军FA-18喷气式战斗机的174种燃油管接头和各种类似零件的柔性车削单元，它与传统加工设备相比，可使生产周期缩短75%，使每套接头(357件)的加工工时由235小时降至80小时，减少66%，而且还可减少生产辅助人员和节约工资支出。再如美国陆军部和雷卡明(Lycoming)公司共同实施的一项工厂现代化改造计划，采用FMS制造M-1坦克的AGT1500燃气轮发动机，建立了集成制造和信息系统，取得了显著效果，全部制造成本大幅度下降，机床数量减少一半，废品率下降85%，库存时间从25天减少到5天左右，并使陆军每年购买M1/M1A1主战坦克发动机的费用减少3000万美元。
中国FMS的发展已取得长足的进步，主要体现在：
❶掌握了复杂的FMS系统集成技术。长春FMS实验中心已于1991年10月建成了包括运控、仿真、网络通信、加工、有轨物料运送系统、机器人装卸刀具运送系统及检测监控系统等部分的FMS，在两年多的运行考验中，完成了14种零件的进线加工，零件加工合格率在95%以上。北京FMS实验中心在长春FMS实验系统的基础上进一步提高，增加了零件尺寸在线测量、故障诊断以及CAD/CAM接口，并采用了无轨自动导引车物料运送系统和小型立体仓库。该系统在1995年建成后可加工12种大、中型结构件；
❷单元技术发展迅速，已取得一批重要成果如运行控制及在线仿真系统、智能制造单元控制器、MiniMAP网、激光检测仪和刀具破损检测仪等，有些成果已达到国际先进水平，且已建立了四项关键技术网点；
❸研制的FMS种类增多，正在加速国产化和商品化工作；
❹FMS需求日益增多，应用已见成效。
在20世纪90年代，FMS也不会因为计算机集成制造系统(CIMS)的发展而停滞。美国未来技术预测公司(FTS.INC.)预测，FMS发展趋势是系统规模减小，重点发展标准单元；系统性能迅速提高，逐步向CIMS方向发展；FMS在军事工业的应用将占主导地位。