柔性制造技術(shù)及其發(fā)展近30年來(lái)，在制造自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，以柔性制造單元(FlexibleManufacturingCell,FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem,FMS)為代表的柔性制造技術(shù)(FlexibleManufacturingTechnology,FMT)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，用以實(shí)現(xiàn)高柔性、高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品制造，使企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力整體優(yōu)化，適應(yīng)產(chǎn)品更新和市場(chǎng)快速變化，保持企業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。1柔性制造技術(shù)(FTM)概念在制造業(yè)領(lǐng)域中，F(xiàn)MT概念的提出和實(shí)現(xiàn)，其技術(shù)觀點(diǎn)的變化、發(fā)展和進(jìn)步是近二三十年間人類(lèi)生活的現(xiàn)實(shí)社會(huì)產(chǎn)品制造業(yè)發(fā)展、進(jìn)步的實(shí)際需求推動(dòng)的結(jié)果。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，人們通常將用以生產(chǎn)產(chǎn)品的制造系統(tǒng)根據(jù)其一次投產(chǎn)的數(shù)量而分為大量、批量和單件生產(chǎn)3種類(lèi)型。制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期艱苦努力，開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造出與之相適應(yīng)的制造系統(tǒng)，以滿(mǎn)足社會(huì)化產(chǎn)品生產(chǎn)的需求。用于大量生產(chǎn)的制造系統(tǒng)的特點(diǎn)在于其“剛性自動(dòng)化”(RigidAutomation),或者說(shuō)具有一種不能變化的自動(dòng)化，加工設(shè)備有明顯的專(zhuān)用性特征。傳統(tǒng)的自動(dòng)生產(chǎn)線就是這種類(lèi)型制造系統(tǒng)的典型例子。自動(dòng)生產(chǎn)線是一種僅適合于單一品種產(chǎn)品大量生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，一旦產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)改變，生產(chǎn)線將不適應(yīng)，必須進(jìn)行改造，甚至整條生產(chǎn)線必須推倒重建，表現(xiàn)出極低的柔性。用于批量生產(chǎn)(典型每批10?10000件)的制造系統(tǒng)，其加工設(shè)備通常比大量生產(chǎn)時(shí)具有更強(qiáng)的通用性，同時(shí)必須有能力用各種不同的工具、不同的方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便于生產(chǎn)不同產(chǎn)品的一定范圍內(nèi)的多種不同零件。某些產(chǎn)品和零件市場(chǎng)需求量很小，適合用單件加工方法生產(chǎn)。對(duì)單件產(chǎn)品生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，采用專(zhuān)用的工、夾、量具顯然是不經(jīng)濟(jì)的，通常應(yīng)采用通用加工設(shè)備和工裝，配合一定量的手工加工。因此，單件產(chǎn)品生產(chǎn)的費(fèi)用較高，但它卻能滿(mǎn)足市場(chǎng)某些少數(shù)、愿付出更多費(fèi)用的顧客的需求。圖1所示是這3類(lèi)制造系統(tǒng)產(chǎn)品品種、設(shè)備專(zhuān)用程度和產(chǎn)量間的一般關(guān)系［1］。圖1典型的產(chǎn)品品種、設(shè)備專(zhuān)用程度與產(chǎn)量間的關(guān)系Fig.1Typicalrelationshipsbetweenproductvariety,

specialityoftheequipmentandtheoutputofproduct近20年來(lái)，世界市場(chǎng)情況發(fā)生了極大變化，從相對(duì)穩(wěn)定型轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)多變型，市場(chǎng)的需求和企業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)表現(xiàn)為：市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。一個(gè)企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)的占有率已成為判斷該企業(yè)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的最重要標(biāo)志。為及時(shí)占有市場(chǎng)，要求企業(yè)產(chǎn)品制造周期日益縮短。市場(chǎng)需求的多變性和不可預(yù)測(cè)性。傳統(tǒng)的制造業(yè)靠以市場(chǎng)預(yù)測(cè)和訂單為基礎(chǔ)組織企業(yè)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的方式越來(lái)越不能適應(yīng)多變和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求。產(chǎn)品生命周期日益縮短?，F(xiàn)今市場(chǎng)需求通常要求產(chǎn)品每三五年甚至更短時(shí)間就改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這要求企業(yè)具有應(yīng)付產(chǎn)品快速變革以及時(shí)響應(yīng)市場(chǎng)需求變化的能力。產(chǎn)品需求趨于顧客化。產(chǎn)品需求的顧客化促進(jìn)了市場(chǎng)從賣(mài)方市場(chǎng)轉(zhuǎn)向買(mǎi)方市場(chǎng)。只有滿(mǎn)足不同顧客的需求才能保持高的市場(chǎng)占有率。同時(shí)，產(chǎn)品需求趨于顧客化的市場(chǎng)特點(diǎn)導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)日趨個(gè)性化批量生產(chǎn)。顯然，在這種動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)全球化的市場(chǎng)環(huán)境中，企業(yè)面臨的形勢(shì)是十分嚴(yán)峻的，企業(yè)生存和可持續(xù)發(fā)展已成為必須首先考慮的問(wèn)題。傳統(tǒng)的高生產(chǎn)率、低柔性大產(chǎn)量制造系統(tǒng)已不能適應(yīng)這種多變市場(chǎng)的實(shí)際需求。這將迫使工業(yè)界努力尋找一種具有高柔性、高生產(chǎn)率、高質(zhì)量和低成本的產(chǎn)品零件加工制造系統(tǒng)。FMS就是在這種新市場(chǎng)需求推動(dòng)下產(chǎn)生的，以期用最短的生產(chǎn)周期對(duì)市場(chǎng)需求變化作出響應(yīng)，并使包括廠房、設(shè)備及人力在內(nèi)的資源得到最有效的利用，以達(dá)到使企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力整體優(yōu)化的目的。從某種意義上講，手工作坊式生產(chǎn)具有最高的“柔性”單項(xiàng)指標(biāo)。隨著自動(dòng)化水平的提高，生產(chǎn)率和設(shè)備專(zhuān)用性提高而柔性卻降低。傳統(tǒng)NC,CNC機(jī)床適用于多品種基本單件產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用，具有高的柔性和低的生產(chǎn)率。柔性加工中心機(jī)床適合于中等品種、小批量零件制造，具有較高的柔性和生產(chǎn)率。以托盤(pán)化CNC加工中心機(jī)床為核心設(shè)備，采用單元化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的FMC設(shè)備以及FMS適合于中少品種、中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。FMC設(shè)備若加以擴(kuò)展(增加托盤(pán)和機(jī)床數(shù)量)，便可實(shí)現(xiàn)中高批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。如將柔性加工中心機(jī)床或FMC技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)線上，則可構(gòu)成柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(FlexibleTransferLine,FTL)實(shí)現(xiàn)中少品種大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。FTL適合于2?10多個(gè)品種，生產(chǎn)率達(dá)5000?200000件/年的生產(chǎn)規(guī)模。FMS適用于多品種(10?50個(gè)品種)、中少批量(1000?30000件/年)生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)用。在20世紀(jì)由享利.福特首先在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用的加工生產(chǎn)線以及至今仍有應(yīng)用的自動(dòng)生產(chǎn)線(TransferLine,TL)則是具有高生產(chǎn)效率、適用于大量生產(chǎn)的制造系統(tǒng)。如果用FMC來(lái)構(gòu)成FTL，則其生產(chǎn)率能與TL相當(dāng)，甚至可高過(guò)剛性自動(dòng)生產(chǎn)線的水平［6］。FTL在柔性方面雖不及FMS高，然而其生產(chǎn)率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，是大批量生產(chǎn)的最佳模式。圖2所示是柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)的適用范圍［2］，該圖與上文列出的數(shù)據(jù)引自不同的文獻(xiàn)，存在較大的差別，供讀者參閱。圖2柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)的適用范圍Fig.2Scopeofapplicationforflexible

manufacturingequipmentorsystemFMT所采用的一些原理和技術(shù)途徑已完全不同于傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，它包含有非常革命的制造哲理和技術(shù)觀念。FMS系統(tǒng)并非如圖1所示的3類(lèi)制造系統(tǒng)意義上的某1類(lèi)系統(tǒng)，而是能夠覆蓋這3類(lèi)制造系統(tǒng)基本原理和概念的一種制造系統(tǒng)。實(shí)際上，目前FMS系統(tǒng)已被應(yīng)用于產(chǎn)品的大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和按次序的單件生產(chǎn)中，因而柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)正成為制造業(yè)領(lǐng)域中極為重要的主力制造設(shè)備。2柔性制造系統(tǒng)(FMS)的概念和特征FMS至今仍未有統(tǒng)一、明確、公認(rèn)的定義，不同的國(guó)家、企業(yè)、學(xué)者和用戶(hù)往往各有各的說(shuō)法，所強(qiáng)調(diào)的關(guān)鍵特征也各有差異。所以，確切地定義FMS要比具體地描述一個(gè)FMS困難得多。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局定義FMS為：由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)的一些設(shè)備(通常是具有自動(dòng)換刀裝置的加工中心機(jī)床)組成，傳輸裝置把工件放在托盤(pán)或其他聯(lián)接裝置上送到各加工設(shè)備，加工設(shè)備和傳輸系統(tǒng)在中央計(jì)算機(jī)控制下，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。日本國(guó)際貿(mào)易與工業(yè)部定義FMS為：由2臺(tái)或更多NC機(jī)床組成的系統(tǒng)，這些機(jī)床與自動(dòng)物料管理設(shè)備一一連接，在計(jì)算機(jī)或類(lèi)似設(shè)備控制下完成自動(dòng)加工或處理操作，從而可加工多個(gè)不同形狀和尺寸的工件。中國(guó)機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所1993年編寫(xiě)的《制造自動(dòng)化術(shù)語(yǔ)匯編》中，定義FMS為：將自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)從少品種大批量生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向多品種生產(chǎn)型的柔性化系統(tǒng)。FMS包括：(1)機(jī)械加工中心等加工作業(yè)機(jī)床；(2)加工對(duì)象的輔助作業(yè)工業(yè)機(jī)器人和托盤(pán)；(3)加工對(duì)象的搬運(yùn)作業(yè)工業(yè)機(jī)器人/傳送帶/無(wú)人搬運(yùn)車(chē)；(4)存貯工件的自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)；(5)上述作業(yè)用的各種自動(dòng)設(shè)備的管理和控制用計(jì)算機(jī)。還可以列舉出若干有關(guān)FMS的不同定義。但是，不管怎樣，對(duì)于一個(gè)制造系統(tǒng)而言，如果它是柔性的，就應(yīng)具備如下特點(diǎn)：有能力通過(guò)重新編制機(jī)床操作程序就能加工多種不同零件；有能力在已有的機(jī)床上提供零件加工所需求的全部工具；有能力實(shí)現(xiàn)工件在不同機(jī)床間的傳遞，并實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)加卸載。顯然，根據(jù)上述的FMS系統(tǒng)所應(yīng)具備的基本特征，可以認(rèn)為，F(xiàn)MS應(yīng)包含2臺(tái)以上具有自動(dòng)刀具交換和自動(dòng)工件托盤(pán)交換裝置的數(shù)控機(jī)床，以加工中心為核心設(shè)備，配有自動(dòng)物料傳遞和管理系統(tǒng)，如有軌運(yùn)輸小車(chē)或自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸小車(chē)，并在中央計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制和管理下，能動(dòng)態(tài)地平衡資源的有效利用，具有生產(chǎn)調(diào)度和對(duì)加工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，可動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)多種零件族的自動(dòng)加工。FMS的“柔性”FMS必須以柔性制造設(shè)備如托盤(pán)化CNC加工中心機(jī)床為基礎(chǔ)，而不能由沒(méi)有固有柔性(Flexibility)的設(shè)備如專(zhuān)用機(jī)床來(lái)構(gòu)成。在一個(gè)柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)建成后，運(yùn)行起來(lái)所能達(dá)到的柔性不僅取決于制造設(shè)備或系統(tǒng)固有的柔性，而且還取決于用戶(hù)企業(yè)的制造能力、管理經(jīng)驗(yàn)、企業(yè)文化和為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求所采取的制造策略等因素，或者說(shuō)一個(gè)柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)還存在有一種通過(guò)用戶(hù)方可實(shí)現(xiàn)的柔性。因而，對(duì)于某個(gè)確定的柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其柔性是由其固有柔性和可實(shí)現(xiàn)柔性?xún)纱蟛糠纸M成的。FMS的“柔性”是一個(gè)柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)付各種可能變化或新情況的“應(yīng)變”能力。FMS的這種應(yīng)變能力表現(xiàn)在空間兼容性和時(shí)間兼容性?xún)蓚€(gè)方面。所謂空間兼容性，是指要求制造系統(tǒng)適應(yīng)多種操作，有能力適應(yīng)多種不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)、尺寸的零件加工制造，表現(xiàn)出在一定加工制造寬度范圍內(nèi)的兼容性；所謂時(shí)間兼容性，是指要求制造系統(tǒng)有能力應(yīng)付短期、中期或長(zhǎng)期內(nèi)可能發(fā)生的情況變化，表現(xiàn)出在時(shí)間上的兼容性。已有不少學(xué)者對(duì)FMS的柔性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，其定義和測(cè)定方法各有不同。定量測(cè)定制造系統(tǒng)的柔性是很費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)的。通常應(yīng)考慮如下若干因素，或者說(shuō)存在如下若干項(xiàng)可用于評(píng)估或測(cè)定柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)的柔性的指標(biāo)［7?9］：機(jī)床柔性(MachineFlexibility)：構(gòu)成FMS的機(jī)床從一種工序加工轉(zhuǎn)向另一種工序加工的能力。該柔性主要取決于機(jī)床的刀庫(kù)容量。這是一種固有柔性，很難被用戶(hù)改變。路由柔性(RoutingFlexibility)：—個(gè)給定加工工藝規(guī)劃的零件在FMS系統(tǒng)中以不同加工路線實(shí)現(xiàn)柔性加工的能力。產(chǎn)量柔性(VolumeFlexibility)：經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不同產(chǎn)出水平的工作能力。物料管理柔性(MaterialHandlingFlexibility)：傳送和存放不同類(lèi)型和尺寸的工件的能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間兼容性方面的應(yīng)變能力。逐步投資柔性(IncrementalInvestmentFlexibility)：在需要時(shí)可增加或減少它的生產(chǎn)能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。(6)加工柔性(ToolingFlexibility):加工制造一種新零件或改進(jìn)零件的能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間和時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。持續(xù)進(jìn)步柔性(ContinuousImprovementFlexibility):適應(yīng)零件設(shè)計(jì)變化的生產(chǎn)能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。新零件項(xiàng)的柔性(NewItemIntroductionFlexibility)：引入新產(chǎn)品零件加工制造的能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間兼容性方面的應(yīng)變能力?；Q柔性(InterchangeFlexibility):在各加工站間和加工功能間的互換或替代能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間兼容性方面的應(yīng)變能力。產(chǎn)品組合柔性(FlexibilityforChangeinProductMix):適應(yīng)市場(chǎng)需求波動(dòng)而改變產(chǎn)品零件組合加工的能力。在制品控制柔性(FlexibilityforWork_in_ProcessControl):適應(yīng)為實(shí)施正常運(yùn)行所需的最少在制品數(shù)目的能力。操作控制柔性(FlexibilityforWorkforceControl):運(yùn)行柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)所需要人員的工作隊(duì)伍規(guī)模、技術(shù)水平和操作控制的能力。工序操作柔性(OperationFlexibility)：實(shí)現(xiàn)以不同的工序工藝順序加工某一零件的能力。工程下馬柔性度(ProjectAbandonmentFlexibility):原計(jì)劃建立的FMS須下馬時(shí)以最小損失調(diào)整到其他工程使用狀態(tài)的能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間和時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。故障控制柔性度(TroubleControlFlexibility):對(duì)故障停機(jī)的管理能力。重構(gòu)柔性度(ReconstitutingFlexibility):重新進(jìn)行調(diào)整，如移走設(shè)備作為他用，增加或更換某些部件以適應(yīng)市場(chǎng)需求出現(xiàn)低于或高于系統(tǒng)生產(chǎn)能力時(shí)的能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間和時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。軟件柔性度(SoftwareFlexibility)：在需要進(jìn)行如前所述的某種“應(yīng)變”的情況下，系統(tǒng)管理與控制軟件的適應(yīng)能力，體現(xiàn)了制造設(shè)備或系統(tǒng)空間和時(shí)間兼容性方面的應(yīng)變能力。FMS的優(yōu)缺點(diǎn)FMS由于與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，所以一經(jīng)問(wèn)世就引起了工業(yè)界的極大重視，各工業(yè)化國(guó)家有關(guān)部門(mén)紛紛投入極大的人力、物力和財(cái)力積極研究、開(kāi)發(fā)。FMS的優(yōu)點(diǎn)在許多技術(shù)文獻(xiàn)中已有詳細(xì)敘述，本文不再討論具體內(nèi)容，僅羅列其主要條目：高柔性制造能力；高設(shè)備利用率，典型的數(shù)據(jù)為75%?90%；減少設(shè)備費(fèi)用；減少占地面積，典型的可減少20%?50%；減少直接勞動(dòng)費(fèi)用，可節(jié)約30%?50%；減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，壓縮在制品數(shù)量，改善對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力；簡(jiǎn)化制造并提高經(jīng)營(yíng)控制能力；緩慢的系統(tǒng)衰變，即制造系統(tǒng)在意外情況下可降級(jí)運(yùn)行；高產(chǎn)品質(zhì)量；可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)制制造；高經(jīng)濟(jì)效益；允許分階段投資與運(yùn)行。盡管FMS有許多優(yōu)點(diǎn)，但是工業(yè)實(shí)踐業(yè)已證實(shí)發(fā)展FMS也有一些困難，或者說(shuō)還存在缺點(diǎn)。正是由于這些困難或缺點(diǎn)，使得許多企業(yè)對(duì)FMS缺乏信心，望而卻步，不敢做出采用這種新技術(shù)的決策；也正是由于這些難點(diǎn)，促進(jìn)了FMS技術(shù)觀點(diǎn)的變化與進(jìn)步。發(fā)展FMS的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：投資高昂。FMS價(jià)值昂貴，視FMS構(gòu)成規(guī)模的大小，一般需要500?7000萬(wàn)美元的投資，這還不包括支持FMS運(yùn)行環(huán)境建設(shè)的費(fèi)用。這對(duì)于財(cái)源有限的中小企業(yè)來(lái)說(shuō)是難以承受的，即使是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)承受能力較強(qiáng)的大公司和大企業(yè)，采用FMT也有很大的風(fēng)險(xiǎn)，決策者須有足夠的勇氣和膽略。周期長(zhǎng)。FMS系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，開(kāi)發(fā)、研制、調(diào)試一套FMS系統(tǒng)需要較長(zhǎng)的周期，從提出開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)的概念到具體實(shí)現(xiàn)，往往需要5?6年的時(shí)間，有時(shí)甚至更長(zhǎng)。若要完全滿(mǎn)足用戶(hù)的要求則需更長(zhǎng)的時(shí)間。典型的FMS，僅調(diào)試周期通常就需要半年，有的甚至一年后還不一定能完全正常運(yùn)行。調(diào)試一套大型FMS可能需要18個(gè)月，而使系統(tǒng)在良好的性能狀態(tài)下運(yùn)行可能再需要18個(gè)月。對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果一項(xiàng)新的技術(shù)投資在3?5年內(nèi)得不到良好的回報(bào)，往往會(huì)導(dǎo)致他們失去信心。高技術(shù)支持需求。企業(yè)建立FMS需要相當(dāng)高的物質(zhì)和技術(shù)知識(shí)支持，必須擁有熟悉這一領(lǐng)域的人才(領(lǐng)域?qū)＜液涂萍缄?duì)伍)，建成后維持系統(tǒng)正常運(yùn)行也需要一支具備高級(jí)技能的隊(duì)伍。有限的“柔性”。FMS盡管具有高柔性，但是這種柔性仍然限于特定的范圍。比如，加工箱體零件的FMS就不能用于加工旋轉(zhuǎn)體、沖壓件等。同樣是箱體零件的FMS,用于加工變速箱體零件的FMS就不一定適合于加工發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體。因此，一個(gè)FMS系統(tǒng)建成后,改變加工對(duì)象(一種固有柔性)是比較困難的。發(fā)展FMT的支撐條件為成功地應(yīng)用FMT，需要以下必不可少的支撐條件。技術(shù)培訓(xùn)。應(yīng)用FMT的用戶(hù)，需要建立一支自己的自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜液蛯?zhuān)業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍因而對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)是極為重要的。這種培訓(xùn)可以提高用戶(hù)自身解決所遇到的技術(shù)問(wèn)題的能力，減少對(duì)硬、軟件供應(yīng)商的依賴(lài)。實(shí)踐證明，幾乎所有的FMS采用者在建立FMS之前、之后都對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行了培訓(xùn)，與采用常規(guī)自動(dòng)化技術(shù)相比，所需培訓(xùn)的人員更多，每個(gè)人培訓(xùn)的次數(shù)和時(shí)間也更多。自動(dòng)化應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。企業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于成功應(yīng)用FMS是極為重要的。這種應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)是一種積累的過(guò)程。實(shí)踐表明，先前自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)對(duì)規(guī)劃發(fā)展FMS總體目標(biāo)，明確實(shí)際需求及成功實(shí)施都具有重要作用，大約60%?90%的FMS用戶(hù)在建立FMS之前就已有相當(dāng)豐富的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)的支持。在國(guó)營(yíng)企業(yè)中，成功應(yīng)用FMT的一個(gè)必要條件是得到上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)的有力支持。上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)支持的強(qiáng)弱對(duì)于縮短實(shí)施周期和回收期有著重大影響。實(shí)踐證明，幾乎沒(méi)有一個(gè)FMS項(xiàng)目不得到上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)的支持而能夠成功實(shí)施的。上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)級(jí)別越高，成功應(yīng)用FMT的可能性就越大，這與實(shí)施常規(guī)自動(dòng)化技術(shù)有很大的差別。工程主管者。發(fā)展FMT除需得到上級(jí)主管部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)支持外，還必須任命一位有權(quán)威的工程主管者(工程負(fù)責(zé)人)。這位工程主管者通常應(yīng)處于上級(jí)主管部門(mén)或工廠級(jí)主管人員的地位。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，大約75%的FMS項(xiàng)目實(shí)施中都有這樣的一位工程負(fù)責(zé)人，他清楚地了解所要實(shí)施的FMT的目標(biāo)和所采用的技術(shù)途徑，能夠?yàn)楣こ痰膶?shí)施爭(zhēng)取人力、物力、財(cái)力等保障條件，向有阻力的部門(mén)解釋并維護(hù)工程的目標(biāo)。供應(yīng)商。發(fā)展FMT，對(duì)于技術(shù)水平較低和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少的企業(yè)來(lái)說(shuō)，爭(zhēng)取軟、硬件供應(yīng)商的技術(shù)支持極為重要，即使是技術(shù)水平較高、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較豐富的用戶(hù)，這種支持也是必要的。工業(yè)實(shí)踐表明，大約有一半的FMS用戶(hù)在整個(gè)建立FMS期間都經(jīng)常與軟硬件供應(yīng)商聯(lián)系，并需得到他們的技術(shù)支援。有90%的FMS應(yīng)用者在選擇軟硬件供應(yīng)商時(shí)，都將供應(yīng)商的技術(shù)支援能力作為重要條件之一予以考慮。FMS與無(wú)人操作制造70年代初中期，技術(shù)名詞“FMS”多被當(dāng)成“無(wú)人操作制造”的同義詞，至今國(guó)內(nèi)仍有不少人持有這種觀點(diǎn)。實(shí)際上，這是對(duì)FMT的一種誤解。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于：世界上第一套FMS莫林系統(tǒng)24以具有無(wú)人操作的班次作為其運(yùn)行的一個(gè)基本特點(diǎn)，它對(duì)后來(lái)FMS的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響。在計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)概念提出的初期，一些學(xué)者、專(zhuān)家將建立“無(wú)人化工廠”，或無(wú)人操作制造的“黑盒子”制造車(chē)間作為實(shí)現(xiàn)CIMS的目標(biāo)之一，認(rèn)為這是發(fā)展工廠自動(dòng)化技術(shù)的方向和趨勢(shì)，并將FMS作為其基本構(gòu)成部分。由于日本廠商投入大量資金發(fā)展他們用于無(wú)人操作制造的“無(wú)人操作制造方法學(xué)(MUMPROJECT)”課題所造成的影響。由于FMT的眾多優(yōu)點(diǎn)尚未被人們?nèi)媪私猓蛘哒f(shuō)對(duì)FMT哲理與技術(shù)觀點(diǎn)尚未深刻理解，多數(shù)人的認(rèn)識(shí)只限于提高自動(dòng)化水平和生產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)之上。通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展CIMS和FMS的工業(yè)實(shí)踐，制造工程師們已看到先前技術(shù)觀點(diǎn)的片面性，認(rèn)識(shí)到僅僅實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的自動(dòng)化并不能使制造系統(tǒng)取得預(yù)期的“柔性”。FMS的有效運(yùn)行和柔性取決于人、管理和技術(shù)的有機(jī)綜合集成的程度；建立無(wú)人工廠是不現(xiàn)實(shí)的，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作制造是極為復(fù)雜和困難的。所以，在日本人從事MUM課題研究時(shí)，美國(guó)人卻在實(shí)現(xiàn)商品化FMS以用于實(shí)際的零件加工，他們并不追求無(wú)人操作制造，而是以有限的操作者管理盡可能多的加工設(shè)備和追求將所需的勞動(dòng)力減少到最低限度的技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)建立FMS[1]。盡管現(xiàn)今許多FMS能夠?qū)崿F(xiàn)在一定時(shí)間內(nèi)的無(wú)人操作運(yùn)行，但是幾乎沒(méi)有一個(gè)用戶(hù)將無(wú)人操作制造作為建立、發(fā)展FMS的最終目標(biāo)。這是因?yàn)楣I(yè)實(shí)踐已經(jīng)證明，幾乎所有現(xiàn)存的FMS都不是無(wú)人操作的，實(shí)際上,FMS在以下幾個(gè)方面仍然離不開(kāi)人工操作：加工零件在夾具上的安裝、隨行托盤(pán)的加卸載實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是極為困難的，即使有可能，其技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，投資也將是高昂的，而使用人工操作卻比較容易實(shí)現(xiàn)。刀具維護(hù)、準(zhǔn)備及組織。盡管已研究了各種刀具磨損、破損自動(dòng)檢測(cè)裝置，但是可靠的、有實(shí)用價(jià)值的檢測(cè)技術(shù)至今仍未完全過(guò)關(guān)，基本上仍靠人工。此外，刀具壽命的檢查也仍然基本上靠人工判定。盡管許多FMS配有集中式的切屑收集或排除裝置及冷卻液系統(tǒng)，然而一定數(shù)量的機(jī)床清理工作仍要靠人工來(lái)完成，不易防護(hù)的大型機(jī)床更是如此。實(shí)現(xiàn)切屑自動(dòng)化收集或排除的投資是相當(dāng)高的，其效果也并不完全令人滿(mǎn)意。系統(tǒng)故障排除仍須靠人的雙手和熟悉這些系統(tǒng)的人員來(lái)完成。若干輔助工序往往也須靠人工進(jìn)行，如清洗、打毛刺、變形矯正等。FMS通常還須配備系統(tǒng)操作員，以進(jìn)行初始化、準(zhǔn)備和運(yùn)行。系統(tǒng)突發(fā)故障的應(yīng)急處理仍然靠人工處理，計(jì)算機(jī)很難、或者說(shuō)幾乎不可能處理這種不可預(yù)料的突發(fā)事件。某些FMS系統(tǒng)在夜班實(shí)現(xiàn)4h或6h無(wú)人操作制造運(yùn)行，但通常仍需安排值班人員，以便解決、處理不可預(yù)見(jiàn)的突發(fā)事件，維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，有些學(xué)者認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作制造在經(jīng)濟(jì)上是否合算也還值得研究。為了實(shí)現(xiàn)夜間第3班4h或6h無(wú)人操作制造，通常必須：要求加工設(shè)備具有高度的自動(dòng)化、智能化水平，例如需增設(shè)刀具破損、磨損檢測(cè)裝置；要求設(shè)備控制系統(tǒng)具有更強(qiáng)的功能化特征，以便對(duì)加工過(guò)程中發(fā)生的故障實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷處理，確保工件和設(shè)備的安全運(yùn)行，這不但增加了系統(tǒng)的初始投資，且由于系統(tǒng)復(fù)雜程度增加而要求更多的預(yù)維護(hù)；要求預(yù)先準(zhǔn)備更多的工具、托盤(pán)，設(shè)置足夠數(shù)目的緩沖貯存站，這些投資也是相當(dāng)可觀的；要求零件加工編程人員具有更高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平、技巧。總的說(shuō)來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作運(yùn)行，表面上直接勞動(dòng)力費(fèi)用大大減少了，然而其他間接勞動(dòng)力費(fèi)用及設(shè)備費(fèi)用卻大大增加了，其綜合成本未必能夠降低。FMT的發(fā)展現(xiàn)狀與展望近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，F(xiàn)MT的出現(xiàn)、發(fā)展、進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)械加工行業(yè)及工廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，并開(kāi)創(chuàng)了工廠自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域，大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)（CIMT）的發(fā)展和應(yīng)用。從60年代到80年代這短短的20年間，世界范圍內(nèi)的FMS獲得了約15%的年增長(zhǎng)率的快速發(fā)展和應(yīng)用，見(jiàn)表1。表1世界范圍FMS的發(fā)展和應(yīng)用增長(zhǎng)年份（年）197419781981198419851986198819902000資料來(lái)源FMS/套173887157德國(guó)人馬丁調(diào)查349歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)統(tǒng)計(jì)4001500美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)340100012002500?3500IIASA研究報(bào)告在FMS領(lǐng)域，美國(guó)、西歐和日本居世界之首。美國(guó)是發(fā)展FMS最早的國(guó)家，多數(shù)由自動(dòng)生產(chǎn)線改建，用數(shù)控加工中心機(jī)床代替組合機(jī)床并加上計(jì)算機(jī)控制，其規(guī)模一般較大（9?10臺(tái)），平均投資1500萬(wàn)美元，加工3?150種零件，年產(chǎn)量為2000件?10萬(wàn)件。在美國(guó)，特別是FMC得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，據(jù)美國(guó)“TheCIMSReport”報(bào)道，到90年代，F(xiàn)MC已超過(guò)了1萬(wàn)套，見(jiàn)表2。表2美國(guó)FMC的發(fā)展和應(yīng)用增長(zhǎng)年份/年19841985198819891992FMC/套52510805760810010000以上日本是發(fā)展FMS較晚的國(guó)家。1992年日本調(diào)查了涉及10個(gè)行業(yè)的12073家企業(yè)，金切機(jī)床總數(shù)為719626臺(tái)，數(shù)控化率20.8%（1987年為10.9%），金屬成形機(jī)床總數(shù)為283242臺(tái)，數(shù)控化率4.3%。FMS系統(tǒng)（金切和金屬成形，含F(xiàn)TL）2194套，其中役齡在3年以下的704套；3?4年的523套；5?9年的508套?？梢钥闯?，約有80%的FMS役齡不超過(guò)10年。FMC的總數(shù)為11506套，其中11066套用于金切單元，440套用于金屬成形單元。從FMC和FMS的役齡看，5年以下的FMC占55.5%，F(xiàn)MC占61%；役齡5?9年的FMC占32.2%，F(xiàn)MS占25%。據(jù)報(bào)道，日本從1984?1989年發(fā)展FMC，以每年1000?1500套的數(shù)量增加，而發(fā)展FMS則是在90年代才逐漸開(kāi)始的。德國(guó)發(fā)展FMS的情況與美國(guó)、日本有所不同，主要用于中小規(guī)模企業(yè)，F(xiàn)MS規(guī)模較小（4?6臺(tái)機(jī)床），具有較高的柔性，加工零件種類(lèi)為50?250種。意大利、英國(guó)、獨(dú)聯(lián)體以及其他一些東歐國(guó)家也都發(fā)展了自己的FMS，其水平也相當(dāng)高。我國(guó)發(fā)展與應(yīng)用FMC，F(xiàn)MS系統(tǒng)均較晚，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，至1995年才建成約34套FMS，其中28套已用于生產(chǎn)（5套用于板材加工)，F(xiàn)MC的應(yīng)用也極為有限，與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距甚大。從規(guī)模上看，F(xiàn)MS以4?6臺(tái)機(jī)床組成的為最多，一般不多于10臺(tái)；從批量上看，以10?50，50?1000件為最多；年產(chǎn)量以3000?30000件為最多。進(jìn)入90年代后，盡管發(fā)展FMS遇到了一些困難，且由于機(jī)床制造業(yè)出現(xiàn)了世界性的滑坡，影響了FMC，F(xiàn)MS的發(fā)展和應(yīng)用速度。但工業(yè)界經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，已超越了早期FMS技術(shù)概念的約束，不再盲目追求實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的全盤(pán)自動(dòng)化，更加注重信息集成和人在CIMS和FMS中的積極作用。認(rèn)識(shí)到對(duì)FMS而言，如果系統(tǒng)規(guī)模小些，并允許人更多的能動(dòng)介入，系統(tǒng)運(yùn)行往往會(huì)更有成效。現(xiàn)在，F(xiàn)MT已朝著更加正確的方向發(fā)展，并開(kāi)發(fā)了新的柔性制造設(shè)備，如使高性能柔性加工中心構(gòu)成的FMC,FTL得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，工業(yè)界已更加注重FMT與集成化CAD/CAPP/CAM,工廠或車(chē)間生產(chǎn)控制和管理系統(tǒng)PCMS相集成，以達(dá)到使企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力整體優(yōu)化的目的，適應(yīng)動(dòng)態(tài)多變型市場(chǎng)的需求。當(dāng)今，“柔性”、“敏捷”、“智能”和“集成”乃是制造設(shè)備和系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。FMT仍在繼續(xù)發(fā)展之中，并將更趨成熟和實(shí)用。FMS的構(gòu)成和應(yīng)用形式將更加靈活和多樣化，為越來(lái)越多的企業(yè)所接受。小型FMS在吸取了FMS應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后近幾年來(lái)獲得了迅速發(fā)展，其總體結(jié)構(gòu)通常采用模塊化、通用化、硬軟件功能兼容和可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)技術(shù)。這些模塊具有