柔性制造系统的关键技术a

柔性制造系统的关键技术及发展趋势概述了柔性制造技术的基本概念、优缺点、发展的支撑条件等，探讨了柔性制造技术发展的现状与趋势，并指出“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”乃是现今制造设备和系统的主要发展方向。

1 柔性制造技术(FMT)1.1 基本概念柔性制造技术(FMT)可以表述为两个方面：一是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量：二是系统适应内部变化的能力。

可用在有干扰情况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。

“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，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。

但只能加工一种或几种相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。

随着批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否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柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。

柔性制造技术是技术密集型的技术群。

凡是侧重于柔性，并适应于多品种、中小批量的加工技术都属于柔性制造技术。

按规模大小划分为以下4种。

1.3.1 柔性制造系统(FMS)FMS包含2台以上具有自动刀具交换和自动工件托盘交换装置的数控机床，以加工中心为核心设备。

配有自动物料传递和管理系统，如有轨运输小车或自动导引运输小车，并在中央计算机统一控制和管理下，动态地平衡资源地有效利用，具有生产调度和对加工过程的实时监控能力．可动态地实现多种零件族的自动加工。

1.3.2 柔性制造单元(FMC)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的一种产物，它由l～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，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性，现已进入普及应用阶段。

1.3.3 柔性制造线(FML)FML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。

柔性制造系统的关键技术柔性制造系统（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。

柔性制造系统的关键技术及发展趋势【摘要】柔性制造系统是一种灵活、高效的生产系统，在工业生产中具有重要意义。

本文首先介绍了柔性制造系统的重要性和定义，然后从智能控制技术、数据分析与人工智能技术、机器人技术、传感技术等方面分析了柔性制造系统的关键技术。

接着讨论了柔性制造系统的发展趋势，包括自主化和智能化、高度集成化与模块化、模块化制造与定制化制造的结合、网络化与数字化生产等。

最后探讨了柔性制造系统的未来发展方向、在工业生产中的应用前景以及对提升生产效率的意义。

通过本文的内容，读者可以更深入地了解柔性制造系统，并认识到其在现代工业生产中的重要性和发展前景。

【关键词】柔性制造系统, 关键技术, 发展趋势, 智能控制技术, 数据分析, 人工智能技术, 机器人技术, 传感技术, 自主化, 智能化, 高度集成化, 模块化, 定制化制造, 网络化, 数字化生产, 未来发展方向, 应用前景, 生产效率1. 引言1.1 柔性制造系统的重要性柔性制造系统是当今工业生产领域中备受关注的重要技术。

其重要性主要体现在以下几个方面：柔性制造系统可以提高生产效率和灵活性。

通过将传统的生产线转变为可调整、自适应的制造系统，可以更快速地适应市场需求的变化，实现生产计划的灵活调整，提高生产效率。

柔性制造系统有助于降低生产成本。

传统生产线需要大量的人力和设备投入，而柔性制造系统则可以通过智能化控制和优化配置，实现自动化生产，降低人力成本，减少资源浪费，从而降低生产成本。

柔性制造系统还可以提升产品质量和可靠性。

通过引入先进的智能控制技术和数据分析技术，可以实现对生产过程的精准监控和调整，从而确保产品质量和生产稳定性。

柔性制造系统的重要性在于其可以带来生产效率的提升、成本的降低、产品质量和可靠性的提升，为工业生产领域带来更大的竞争优势和发展空间。

随着技术的不断进步和应用的深入推广，柔性制造系统将在未来发挥越来越重要的作用。

1.2 柔性制造系统的定义柔性制造系统是一种能够根据不同生产要求灵活调整和适应的生产系统。

柔性制造系统（FMS）柔性制造系统( Flexible Manufacturing System, FMS)是由统一的控制系统和物料输送系统联接起来的一组加工设备,能在不停机的情况下实现多品种工件的加工,并且具有一定管理功能的制造系统。

作为当代最先进的制造系统之一, FMS集高效率、高精度、高柔性于一体,使多品种小批量生产的生产过程也像大量生产一样实现了自动化。

其柔性主要体现在两个方面:一是能在同一时间内加工不同种类零件的不同工序;一是能选择不同的工艺路线加工一种零件的一组工序。

由于上述工艺上的高柔性,使FMS的设备利用率大大提高。

有资料表明,一般数控机床的切削时间约占一个工作班时间的10～30% ,而柔性生产系统的切削时间所占比例能达到50～90% 。

FMS的技术功能和生产能力在系统设计之初已经确定和保证,但实际中能否充分发挥它的能力,确保柔性的真正实现,则取决于投产后的作业调度与安排。

只有合理地安排工艺作业顺序、制定计划,才能合理有效地使用FMS系统。

1. FMS的组成典型的FMS按其功能, 由数控加工系统、物流系统和信息流系统。

(1)数控加工系统。

数控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。

主要采用加工中心和数控车床，前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零件。

中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加工中心，以获得更高的生产效率。

加工系统的设备种类和数量取决于加工对象的工艺要求。

FMS的加工对象一般为回转体和非回转体两大类。

回转体类零件采用车削加工中心。

非回转体类零件比如箱体类、立方体类等则采用镗铣加工中心。

除此,一般还配备一定数量的数控机床或经过数控化改装的机床。

(2）物流系统在FMS中工件、工具流统称为物流系统，物流系统即物料贮运系统，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

一个工件从毛坯到成品的生产过程中，很大一部分时间都消耗于物料贮运系统中，合理的选择FMS的物料贮运系统，可以大大提高整个制造系统的柔性和效率。

柔性制造技术一、基本概念柔性制造技术可以表述为两个方面：一是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量：二是系统适应内部变化的能力。

“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，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。

但只能加工一种或几种相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。

随着批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否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的能力。

在现实社会中，人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。

二、柔性的概念“柔性”是一个柔性制造设备或系统应付各种可能变化或新情况的应变能力。

这种应变能力表现在空间兼容性和时间兼容性两个方面。

空间兼容性是指要求制造系统适应多种操作，有能力适应多种不同类型结构、尺寸的零件加工制造．表现出在一定加工制造宽度范围内的兼容性：时间兼容性是指要求制造系统有能力应付短期、中期或长期内可能发生的情况变化。

三、柔性制造系统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，是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。

FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。

四、柔性制造技术的分类柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。

智能制造中的柔性生产技术智能制造是指利用先进的信息技术、传感技术和自动控制技术，实现生产过程的智能化和自动化，以提高生产效率、质量和灵活性的一种制造方式。

在智能制造中，柔性生产技术是一项关键的技术，它可以使制造企业更加灵活、高效地响应市场需求。

一、柔性制造系统柔性制造系统是柔性生产技术的核心，它是一种能够满足不同产品、不同批量生产需求的生产系统。

柔性制造系统由多个灵活的生产单元组成，这些生产单元可以根据需要进行组合和调整，以适应不同的产品和生产任务。

柔性制造系统具有以下特点：1. 灵活性：柔性制造系统能够在不同的产品需求和生产任务之间进行快速切换，提高了生产线的灵活性和适应性。

2. 高效性：柔性制造系统通过自动化和集成化的生产方式，提高了生产效率和生产质量，减少了生产成本和资源浪费。

3. 可扩展性：柔性制造系统可以根据生产需求进行扩展和调整，以适应不同规模和产能的要求。

二、柔性生产设备柔性生产设备是柔性生产技术的重要组成部分，它包括智能机器人、自动化设备、传感器和控制系统等。

这些设备通过信息技术和自动化技术的应用，实现了生产过程的智能化和自动化。

1. 智能机器人：智能机器人是柔性生产设备中的关键技术，它可以根据预设的指令和程序，完成各种生产任务，如装配、搬运、焊接等。

智能机器人具有高度的灵活性和自主性，能够适应不同的生产环境和任务要求。

2. 自动化设备：自动化设备是柔性生产中不可或缺的设备，它可以代替人工完成繁重、危险和重复性较高的工作，提高了生产效率和工作质量。

3. 传感器和控制系统：传感器和控制系统是柔性生产设备的“大脑”，通过感知和控制生产过程中的各个参数和状态，实现生产过程的智能化和自动化。

传感器可以实时监测生产过程中的温度、压力、速度等参数，控制系统可以根据传感器的反馈信号，调整和控制设备的运行和工作状态。

三、柔性生产管理柔性生产管理是实现柔性生产的关键环节，它包括生产计划、调度和控制等方面。

柔性制造系统的工作原理柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System, FMS) 是指一种能够根据需求快速适应变化的制造系统。

它采用先进的技术和自动化设备，能够完成多样化的生产任务。

以下将详细介绍柔性制造系统的工作原理，并分点列出其关键要素。

1. 自动化设备：柔性制造系统主要依赖自动化设备来完成生产任务。

这些设备包括机械臂、传感器、计算机控制系统等。

它们能够自动完成工件的装卸、加工、检测等功能。

2. 工艺规划：柔性制造系统需要事先对生产工艺进行详细的规划和设计。

这包括确定工件的加工顺序、加工参数、工序之间的协调等。

这样可以确保生产过程的高效性和准确性。

3. 任务调度：在柔性制造系统中，任务调度起着重要的作用。

它是通过计算机系统来分配任务给不同的设备和工序，以实现生产过程的合理安排和优化。

任务调度还需要考虑设备的利用率、生产能力等因素。

4. 协调管理：柔性制造系统中的协调管理是指通过网络与各个部件和设备之间进行信息交流和协同工作。

它确保了系统的整体运作效率和一致性。

协调管理还能够及时响应生产环境的变化，调整生产计划和任务分配。

5. 反馈控制：柔性制造系统中的反馈控制是指通过传感器和监控设备实时采集生产数据，并通过计算机控制系统来调整生产过程。

这样可以保证产品质量的稳定性和一致性。

6. 灵活性：柔性制造系统的关键特点之一是其高度的灵活性。

它能够根据生产需求和市场变化快速调整生产任务和工艺流程。

这种灵活性使得柔性制造系统适应多样化、小批量生产的需求。

7. 节约成本：柔性制造系统的工作原理可以显著降低生产成本。

由于自动化设备的使用，人力资源的成本大大降低。

同时，柔性制造系统还能够减少生产过程中的浪费和资源消耗，提高生产效率。

8. 高效率：柔性制造系统利用自动化技术和先进的管理手段，能够实现生产过程的高效率。

它可以自动完成任务，减少人为因素的干扰。

同时，柔性制造系统还能够实现设备的高度利用率，提高生产率。

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。

概述了柔性制造技术的基本概念、优缺点、发展的支撑条件等，探讨了柔性制造技术发展的现状与趋势，并指出“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”乃是现今制造设备和系统的主要发展方向。

1 柔性制造技术(FMT)1.1 基本概念柔性制造技术(FMT)可以表述为两个方面：一是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量：二是系统适应内部变化的能力。

可用在有干扰情况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。

“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，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。

但只能加工一种或几种相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。

随着批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否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的能力。

在现实社会中，人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。

近20年来．世界市场从相对稳定型转向动态多变型。

市场的需求和企业产品特点表现为：市场的竞争日益激烈、市场需求的多变性和不可预测性、产品生命周期日益缩短、产品需求趋于顾客化。

在这种动态竞争全球化的市场环境中，企业生存和可持续发展已成为必须首先考虑的问题，这迫使企业努力寻找一种具有高柔性、高生产率、高质量和低成本的产品零件加工制造系统来替代传统制造系统，以期用最短的生产周期对市场需求变化作出响应，并使包括厂房、设备及人力在内的资源得到最有效地利用，达到企业生产经营能力整体优化的目的。

FMT所采用的一些原理和技术途径包含有非常先进的制造哲理和技术观念。

柔性制造系统(FMS)是能够覆盖上述3类制造系统基本原理和概念的一种制造系统。

柔性制造设备或系统正成为制造业领域中极为重要的主力制造设备。

1.2 柔性柔性制造系统(FMS)必须以柔性制造设备，如托盘化CNC加工中心机床为基础，而不能由没有固有柔性(Flexibility)的设备，如专用机床来构成。

柔性制造系统的设计和实现随着制造业的不断发展，工业生产方式也在不断改进。

传统的生产线模式因为生产过程不灵活，很难应对市场需求变化，生产效率低下等问题逐渐被淘汰。

柔性制造系统应运而生，它是一种高度灵活的制造方式，可以有效提高生产效率，降低生产成本，满足多变的市场需求。

本文将详细介绍柔性制造系统的设计和实现方法。

一、柔性制造系统的基本概念柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是指利用计算机控制和自动化技术，在相对较短的时间内生产多种不同型号、不同规格、不同批量的产品的一种生产系统。

柔性制造系统就是把各种设备和机器工具，通过工艺和计算机技术，组合成一个灵活的生产线系统。

它具有生产线自动化程度高、运行效率高、生产周期短、适应性强等优点。

二、柔性制造系统设计的基本步骤1、柔性制造系统的需求分析首先，我们需要根据生产的具体要求分析制造产品的特点、生产要求、规格、交付周期、市场需求等因素，确定出所需要的柔性制造系统的功能。

2、柔性制造系统的设计根据上述需求分析的结果，设计柔性制造系统所需要的各种设备和机器工具、自动化控制系统、计算机数据系统、布局和运行流程等，并建立各个部分之间的联络机制，形成整个柔性制造系统。

3、柔性制造系统的测试与调试在完成柔性制造系统的设计之后，为了确保其稳定性和正常运行，需要进行完善的测试和调试工作。

这样就能发现并解决柔性制造系统可能存在的故障和问题。

4、系统的实施与改进柔性制造系统的实施需要从学习系统的使用，到向生产线工作人员传递使用经验和知识。

同时，还需要根据企业生产情况和市场需求不断改进柔性制造系统，提高其运行效率和灵活性。

三、柔性制造系统的实现关键技术1、自动化控制技术柔性制造系统的自动化控制技术是关键技术之一。

自动化控制系统可以实现设备和生产线的自动化控制，能够适应多样化的生产流程和工况要求。

2、集成化计算机信息技术在柔性制造系统中，计算机信息技术是必不可少的。