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柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
（作者未知） 2010/3/25
摘要 文章簡述了柔性、柔性制造技術(shù)的概念、分類、所涉及的關(guān)鍵技術(shù),以及發(fā)展應用趨勢,以促使人們對新的制造技術(shù)認識和重視。
隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產(chǎn)品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統(tǒng)的制造技術(shù)已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產(chǎn)品的需求。90年代后,由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控制設備的發(fā)展,制造業(yè)自動化進入一個嶄新的時代,技術(shù)日臻成熟。柔性制造技術(shù)已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點。
1基本概念
1 1柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統(tǒng)適應外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量;第二方面是系統(tǒng)適應內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現(xiàn)故障)情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量�！叭嵝浴笔窍鄬τ凇皠傂浴倍缘�,傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點是生產(chǎn)率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產(chǎn)品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi),生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括1)機器柔性當要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時,機器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。
2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應產(chǎn)品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3)產(chǎn)品柔性一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后,對老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4)維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進行的能力。
5)生產(chǎn)能力柔性當生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟地運行的能力。對于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點尤為重要。
6)擴展柔性當生產(chǎn)需要的時候,可以很容易地擴展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成一個更大系統(tǒng)的能力。
7)運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力。
1 2柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群,我們認為凡是側(cè)重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為:
1)柔性制造系統(tǒng)(ＦＭＳ)
關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多,權(quán)威性的定義有:
美國國家標準局把ＦＭＳ定義為:“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統(tǒng),柔性制造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會指出“柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設計時所考慮的產(chǎn)品族的限制�！� 而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng),它包括多個柔性制造單元,能根據(jù)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)�！� 簡單地說,ＦＭＳ是由若干數(shù)控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。 目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運系統(tǒng)連接起來,可在不停機的情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的ＦＭＳ是第一代ＦＭＳ,日本從1991年開始實施的“智能制造系統(tǒng)”(ＩＭＳ)國際性開發(fā)項目,屬于第二代ＦＭＳ;而真正完善的第二代ＦＭＳ預計本世紀十年代后才會實現(xiàn)。
2)柔性制造單元(ＦＭＣ)
ＦＭＣ的問世并在生產(chǎn)中使用約比ＦＭＳ晚6～8年,ＦＭＣ可視為一個規(guī)模最小的ＦＭＳ,是ＦＭＳ向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物,它是由1～2臺加工中心、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及物料運送存貯設備構(gòu)成,其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3)柔性制造線(ＦＭＬ)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種ＦＭＳ之間的生產(chǎn)線。其加工設備可以是通用的加工中心、ＣＮＣ機床;亦可采用專用機床或（未完，下一頁）
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