1、柔性制造系统柔性制造系统Flexible Manufacturing System柔性制造系统产生的历史背景柔性制造系统产生的历史背景产品品种日益增多产品品种日益增多产品生命周期明显缩短产品生命周期明显缩短产品交货期缩短产品交货期缩短计算机技术及数控技术的发展（计算机技术及数控技术的发展（NC、CNC、FMC、DNC、CAD、CAM、ROBOT）柔性制造系统的优点柔性制造系统的优点利用率高利用率高降低主要设备成本降低主要设备成本降低直接人工成本降低直接人工成本减少在制品库存量及生产周期减少在制品库存量及生产周期能响应生产变化的需求能响应生产变化的需求产品质量高产品质量高设备、工艺、运行及流程、
2、产品柔性设备、工艺、运行及流程、产品柔性批量、扩展、生产力的柔性批量、扩展、生产力的柔性柔性制造系统的定义柔性制造系统的定义中国国家军用标准有关中国国家军用标准有关“武器装备柔性制造武器装备柔性制造系统术语系统术语”的定义的定义: FMS是由数控加工设备、物料运储装置是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，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。适用于多品种、中小批量生产。美国制造工程师协会的定义：美国
3、制造工程师协会的定义：使用计算机控制、柔性工作站和集成使用计算机控制、柔性工作站和集成物料运储装置来控制并完成零件族某一工物料运储装置来控制并完成零件族某一工序或一系列工序的一种集成制造系统。序或一系列工序的一种集成制造系统。直观的定义：柔性制造系统，至少有两台直观的定义：柔性制造系统，至少有两台机床，一套物料运储系统（从装载到卸载机床，一套物料运储系统（从装载到卸载具有高度自动化）和一套计算机控制系统具有高度自动化）和一套计算机控制系统所组成的制造系统，它采用简单地改变软所组成的制造系统，它采用简单地改变软件的方法便能制造出某些部件中的任何零件的方法便能制造出某些部件中的任何零件。件。柔性制
4、造系统的定义柔性制造系统的定义实例实例 Modern Time Lathe CNC、CNC1 FMC FMS1、FMS2、FMS3、FMS4 ABB-FLEXPICKER并联机床并联机床、并联机床并联机床1、并联机床并联机床2FMS组成组成从硬件形式看它由三部分组成从硬件形式看它由三部分组成两台以上数控机床或加工中心以及其它的两台以上数控机床或加工中心以及其它的加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。机、各种特种加工设备等。一套能自动装卸地运储系统，包括刀具的一套能自动装卸地运储系统，包括刀具的运储和工件原材料的运储。具体结构可采运储和工
5、件原材料的运储。具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等。器人、上下料托盘、交换工作站等。一套计算机控制系统。一套计算机控制系统。从软件内容看主要包括三部分从软件内容看主要包括三部分 FMS的运行控制的运行控制 FMS的质量保证的质量保证 FMS的数据管理和通信网络的数据管理和通信网络从从FMS的功能看的功能看能自动进行零件的批量生产能自动进行零件的批量生产简单地改变软件，便能制造出某一零件族的任何简单地改变软件，便能制造出某一零件族的任何零件零件物料的运输和存储必须是自动的（刀具、工装、物料的运输和存储必须是自动的（刀
6、具、工装、工件）工件）能解决多机条件下的混合比、且无须增加费用能解决多机条件下的混合比、且无须增加费用FMS组成组成FMS的组成FMS的加工系统的加工系统加工系统的作用：加工系统的作用：用于把原料转变为产品。用于把原料转变为产品。加工系统设备的类型、数量、尺寸决定加工系统设备的类型、数量、尺寸决定料所加工零件的类型、尺寸范围和批量。料所加工零件的类型、尺寸范围和批量。选择系统的原则：选择系统的原则：设备应满足零件加工对功率、加工尺寸设备应满足零件加工对功率、加工尺寸范围和精度的要求，考虑与储运系统的连范围和精度的要求，考虑与储运系统的连接接FMS对机床的要求及配置对机床的要求及配置要求：要求：
7、工序集中工序集中高柔性与高生产率高柔性与高生产率易于控制易于控制配置形式配置形式互替形式互替形式互补形式互补形式混合形式混合形式FMS的运储系统的运储系统任务：三方面任务：三方面原材料、半成品、成品运输和储存原材料、半成品、成品运输和储存刀具、夹具的运输和储存刀具、夹具的运输和储存托盘、辅助材料、废品和备件的运输托盘、辅助材料、废品和备件的运输和储存和储存工作方式：图工作方式：图7-2FMS的总体布局的总体布局随机布局原则随机布局原则功能原则功能原则模块式布置原则模块式布置原则加工单元布置原则加工单元布置原则根据加工阶段来分根据加工阶段来分FMS运储系统的组成运储系统的组成两头和中间两头和中间
8、两头人工干预两头人工干预中间用传送带、运输小车和搬运机器人中间用传送带、运输小车和搬运机器人基本形式基本形式串行工作方式串行工作方式直线移动、封闭循环直线移动、封闭循环随机工作方式随机工作方式直线往复、封闭循环和网络式直线往复、封闭循环和网络式自动导向小车（自动导向小车（AGV） Automatic Guided Vehicle FMS中使用中使用AGV的优点的优点较高的柔性较高的柔性实时监视和控制实时监视和控制安全可靠安全可靠维护方便维护方便导向方法：导向方法：有轨、有线（线导、光导）、遥控有轨、有线（线导、光导）、遥控 FMS的控制系统的控制系统 FMS的递阶控制结构的递阶控制结构在在CI
9、MS的五层（工厂层、车间层、单元的五层（工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层）递阶控制结构层、工作站层、设备层）递阶控制结构中，中，FMS覆盖其中的底三层。覆盖其中的底三层。设备级控制器设备级控制器工作站控制器工作站控制器单元控制器单元控制器FMS的运行控制的运行控制FMS的开放性体系结构的开放性体系结构空间开放性空间开放性时间开放性时间开放性单元控制器开放性体系结构的内涵：单元控制器开放性体系结构的内涵：在功能结构上具有柔性在功能结构上具有柔性在应用与实践过程中具有适应性在应用与实践过程中具有适应性开放性单元控制器的组成：开放性单元控制器的组成：核心功能服务核心功能服务通信服务通信服务信息服务信息服务前端服务前端服务动态重构单元控制器动态重构单元控制器传统的将设备资源固定在一个制造单元的传统的将设备资源固定在一个制造单元的资源组织模式存在以下问题：资源组织模式存在以下问题：资源利用率下降资源利用率下降形成瓶颈形成瓶颈导致辅助资源紧张导致辅助资源紧张动态可重构单元的特征：动态可重构单元的特征：独立工作站、数目不定、物理位置固独立工作站、数目不定、物理位置固定、单元重构软件、开放式结构定、单元重构软件、开放式结构SC LCC1 LCCiWC1 WC2 WCi 计算机网络支持下的单元重构SC-车间控制器LCC-逻辑单元控制器WC-工作站控制器
