1、Manufacturing,Systerm,Flexible,柔性制造系統(tǒng),1,FMS柔性制造系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)（Flexible anufacturing Systerm）是由由數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等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(wù)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)。,2,典型的柔性制造系統(tǒng),3,柔性制造系統(tǒng)的組成,柔性制造系統(tǒng)，至少有兩臺機床，一套物流運輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動化）和一套控制系統(tǒng)的計算機所組成的制造系統(tǒng)，它采用簡單的改變軟件的方法便能制造出某些部件中得任何零件。 從硬件的形式看由三部分組成 兩臺

2、以上數(shù)控機床或加工中心以及其他的加工設(shè)備，包括測量機，清洗機，動平衡機，各種特種加工設(shè)備，等等。,4,一套能自動裝卸的運儲系統(tǒng)，包括道具的運儲和工件原材料的運儲。具體結(jié)構(gòu)可采用傳送帶、有軌小車、無軌小車、搬運機器人、上下料托盤、交換工作站、等等。 一套計算機控制系統(tǒng)。 從軟件內(nèi)容看主要包括三部分 FMS的運行控制 FMS的質(zhì)量保證 FMS的數(shù)據(jù)管理和通訊網(wǎng)絡(luò),5,柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點,柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計算機和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點如下。 1、設(shè)備利用率高。一組機床編入柔性制造系統(tǒng)后

3、，產(chǎn)量比這組機床在分散單機作業(yè)時的產(chǎn)量提高數(shù)倍。 2、在制品減少80%左右。,6,3、生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定。自動加工系統(tǒng)由一自或多臺機床組成，發(fā)生故障時，有降級運轉(zhuǎn)的能力，物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機床的能力。 4、產(chǎn)品質(zhì)量高。零件在加工過程中，裝卸一次完成，加工精度嵩，加工形式穩(wěn)定。,7,5、運行靈活。有些柔性制造系統(tǒng)的檢驗、裝卡和維護工作可在第一班完成，第二、第三班可在無人照看下正常生產(chǎn)。在理想的柔性制造系統(tǒng)中，其監(jiān)控系統(tǒng)還能處理諸如刀具的磨損調(diào)換、物流的堵塞疏通等運行過程中不可預(yù)料的問題。 6、產(chǎn)品應(yīng)變能力大。刀具、夾具及物料運輸裝置具有可調(diào)性，且系統(tǒng)平面布置合理，便于增減設(shè)備，滿足市場需

4、要。,8,7、經(jīng)濟效果顯著。采用FMS的主要技術(shù)經(jīng)濟效果是：能按裝配作業(yè)配套需要，及時安排所需零件的加工，實現(xiàn)及時生產(chǎn)，從而減少毛坯和在制品的庫存量，及相應(yīng)的流動資金占用量，縮短生產(chǎn)周期；提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備數(shù)量和廠房面積；減少直接勞動力，在少人看管條件下可實現(xiàn)晝夜24小時的連續(xù)“無人化生產(chǎn)”；提高產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。,9,柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程,1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉生提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設(shè)備是六臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機床，目標是在無人看管條件下，實現(xiàn)晝夜24小時連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟和技術(shù)上的困難而未全部建成。 1967年，美國的懷特森斯

5、特蘭公司建成Omniline系統(tǒng)，它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機床間傳送和進,10,行加工。這種柔性自動化設(shè)備適于少品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動生產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯(lián)、德國等也都先后開展了FMS的研制工作。 1976年，日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元(簡稱FMC)，為發(fā)展FMS提供了重要的設(shè)備形式。柔性制造單元(FMC)一般由12臺數(shù)控機床與物料傳送裝置組成，有獨立的工件儲存,11,站和單元控制系統(tǒng)，能在機床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，可實現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適

6、于多品種小批量生產(chǎn)應(yīng)用。 隨著時間的推移，F(xiàn)MS在技術(shù)上和數(shù)量上都有較大發(fā)展，實用階段，以由35臺設(shè)備組成的FMS為最多，但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用。 1982年，日本發(fā)那科公司建成自動化電機加工車間，由60個柔性制造單元（包括50個工業(yè)機器人）和一個立體倉庫組成，另有兩臺自動引導(dǎo)臺車傳送毛坯和工件，此外還有一個無人化電機裝配車間，它們都能連續(xù)24小時運轉(zhuǎn)。,12,這種自動化和無人化車間，是向?qū)崿F(xiàn)計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時，還出現(xiàn)了若干僅具有FMS基本特征，但自動化程度不很完善的經(jīng)濟型FMS，使FMS的設(shè)計思想和技術(shù)成就得到普及應(yīng)用。,13,FMS在加工回 轉(zhuǎn)體類零件中

7、得 應(yīng)用。 加工對象為軸、盤類零件。,柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用,14,加工系統(tǒng)以5臺國產(chǎn)數(shù)控機床為基礎(chǔ)的模塊(CNC車床2臺，數(shù)控磨床1臺，立式和臥式加工中心各1臺）與4臺搬運型工業(yè)機器人結(jié)合構(gòu)成的加工單元。 物流系統(tǒng)采用自動認址感應(yīng)式無軌小車，機床前設(shè)有托板站，系統(tǒng)設(shè)有平面托板存儲庫。 控制系統(tǒng),15,中央管理系統(tǒng)：總體管理和決策控制。由主計算機通過光纜與各單元、物流系統(tǒng)，控制機和自動編程等聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)。 單元控制裝置：單元生產(chǎn)過程控制。 搬運控制和管理裝置：物流控制。 計算機數(shù)控：切削加工控制。 其他：中心孔清理和工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng)等裝置。,16,FMS在箱體加工中得應(yīng)用,加工對象為箱體類零件。 加工

8、系統(tǒng)由3臺立式數(shù)控機床和7臺加工中心結(jié)合構(gòu)成的加工單元。,17,物流系統(tǒng)采用無軌導(dǎo)向小車自動完成零件的運送。 控制系統(tǒng) 中央管理系統(tǒng)：總體管理和決策控制。由主計算機通過光纜與各單元、物流系統(tǒng)，控制機和自動編程等聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)。 單元控制裝置：單元生產(chǎn)過程控制。 搬運控制和管理裝置：物流控制。 計算機數(shù)控：切削加工控制。 其他：托盤庫和裝卸站。零件的識別采用托盤庫里托盤編碼方式識讀。,18,在裝卸站由人工完成零件裝卸，采用無軌導(dǎo)向小車自動完成零件的運送。零件加工切削由地下冷卻液系統(tǒng)集中處理，冷卻液可循環(huán)利用。機床主軸和機床刀庫之間自動換刀，機床刀庫和外界換刀、測量和檢驗都是在每道工序加工完成后由人

9、工進行。采用本系統(tǒng)后，獲得的主要效益是提高機床的利用率50%，縮短生產(chǎn)周期35%，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。,19,案例,柔性制造系統(tǒng)在發(fā)動機生產(chǎn)中的應(yīng)用 奇瑞公司的發(fā)動機二廠是根據(jù)汽車制造業(yè)多品種、柔性化生產(chǎn)需求而建造的一個具有國際領(lǐng)先水平的現(xiàn)代化柔性工廠，該工廠在產(chǎn)品設(shè)計時就采用同步工程并充分預(yù)留后期產(chǎn)品的共用性，以便根據(jù)市場及產(chǎn)品需求，在生產(chǎn)線上共線生產(chǎn)多個品種。,20,當前，車型的市場壽命周期越來越短，小批量、多品種生產(chǎn)成為各大汽車廠商的追求目標。與此相適應(yīng)，發(fā)動機的生產(chǎn)制造模式也必須適應(yīng)多品種、不同批量的市場需求。由于市場需求的多樣性，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期加快，促使許多發(fā)

10、動機企業(yè)先后引進了以加工中心為主體的柔性生產(chǎn)線柔性制造系統(tǒng)（FMS）。它能夠根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)環(huán)境變化迅速進行調(diào)整，適應(yīng)多品種、中小批量的生產(chǎn)需求。,21,奇瑞公司的發(fā)動機二廠是根據(jù)汽車制造業(yè)多品種、柔性化生產(chǎn)的需求而建造的一個具有國際領(lǐng)先水平的現(xiàn)代化柔性工廠。該工廠在產(chǎn)品設(shè)計時就采用同步工程并充分預(yù)留后期產(chǎn)品的共用性，以便根據(jù)市場及產(chǎn)品需求，在生產(chǎn)線上共線生產(chǎn)多個品種。 舉例來說，凸輪軸生產(chǎn)線內(nèi)的機床選用了Siemens 840D、FANUC18i這些目前頂尖的系統(tǒng)來實現(xiàn)FMS的自動控制；通過奇瑞的技術(shù)人員與機床、控制系統(tǒng)開發(fā)商的共同研究，在原有平臺上新擴展和開發(fā)了多種控制功能和軟件。,22

11、,例如端面加工單元，其控制系統(tǒng)為Siemens 840D，為了配合多品種生產(chǎn)所需的大容量刀具存儲單元以及高速切削中的刀具壽命管理，Siemens數(shù)控系統(tǒng)中增加了ARTIS刀具檢測軟件，在切削過程中檢測主軸電機扭矩的變化，通過仿真及對比來監(jiān)控刀具狀態(tài)，確保加工的可靠性及穩(wěn)定性。同時，生產(chǎn)線的自動控制系統(tǒng)還擴展了主動檢測功能，在切削過程中實時對加工尺寸進行檢測，并將數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)，隨機修正切削參數(shù)，以保證加工精度。,23,凸輪軸生產(chǎn)線,24,我國FMS柔性制造系統(tǒng)研發(fā)取得重大突破,為適應(yīng)市場發(fā)展，沈機集團昆明機床股份有限公司（以下簡稱昆機）結(jié)合用戶需求，通過承擔省重點產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新工程項目“FMS柔

12、性制造系統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)”（以下簡稱FMS項目），成功開發(fā)出FMS1000型和FMS1600型兩種規(guī)格的柔性制造系統(tǒng)。 FMS1600型柔性制造系統(tǒng)經(jīng)機械工業(yè)機床產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心（昆明）檢測，主機精度優(yōu)于國家標準?？蓾M足大、中型精密箱體類、盤套類、板類等多品種復(fù)雜零件的單件或批量生產(chǎn)制造，在工件一次裝夾后，可完成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲和輪廓、空間曲面的加工。,25,柔性生產(chǎn)線圖1 FMS項目實施期間，昆機實現(xiàn)柔性線FMS1600型一套、FMS1600型三臺單機和FMS1000型五臺主機的銷售，實現(xiàn)FMS主機及其模塊化變形產(chǎn)品雙工位精密臥式加工中心共25臺銷售，累計實現(xiàn)銷售收入1.2245億元，利潤3

13、049萬元，稅收975.68萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益。,26,22010年12月30日，F(xiàn)MS項目進行科技成果鑒定，鑒定委員會認為“該柔性制造系統(tǒng)技術(shù)先進、功能齊全完備、運行可靠穩(wěn)定，是國內(nèi)規(guī)格最大、精度最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的FMS柔性制造系統(tǒng)。項目的研發(fā)成功，使我國在大、重型精密柔性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)了重大突破，縮短了與國外產(chǎn)品的差距，可替代同類產(chǎn)品的進口，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。該柔性系統(tǒng)技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進”。 柔性生產(chǎn)線圖,27,發(fā)展趨勢,柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢大致有兩個方面。一方面是與計算機輔助設(shè)計扣輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料，組合設(shè)計不同模塊

14、，構(gòu)成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)。另一方面是實現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到銷售的整個生產(chǎn)過程自動化，特別是管理層次自動化的計算機集成制造系統(tǒng)。在這個大系統(tǒng)中，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個組成部分。,28,1、模塊化的柔性制造系統(tǒng) 為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟性，可將其主要組成部分標準化和模塊化。加工件的輸送模塊，有感應(yīng)線導(dǎo)軌小車輸送和有軌小車輸送；刀具的輸送和調(diào)換模塊，有刀具交換機器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等。利用不同的模塊組合，構(gòu)成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統(tǒng)，自動地完成不同要求的全部加工過程。圖1是典型模塊化柔性制造系統(tǒng)特征圖。由圖1可見，刀

15、具的供給方式、工件的輸送存儲和交換方式，是影響系統(tǒng)復(fù)雜程度的最大因素。,29,2、計算機集成制造系統(tǒng) 從18701970年的100年中，加工過程的效率提高了2000%，而生產(chǎn)管理的效率只提高了80%，產(chǎn)品設(shè)計的效率僅提高了20%左右。顯然，后兩種的效率已成為進一步發(fā)展生產(chǎn)的制約因素。因此，制造技術(shù)的發(fā)展就不能局限在車間制造過程的自動化，而要全面實現(xiàn)從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計到銷售的整個生產(chǎn)過程的自動化，特別是管理層次工作的自動化。這樣集成的一個完整的生產(chǎn)系統(tǒng)就是計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。 CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動化的廣度，它把系統(tǒng)的空間擴展到市場、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、檢驗、銷售和為用戶眼務(wù)等全部過程；智能化的自動化朝深度，不僅包含物料流的自動化，而且還包括信息流的自動化。,30,3、決策 圖2是CIMS的模型。決策層是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，通過管理信息系統(tǒng)掌握扔連接各部門的信息。生產(chǎn)活動的信息源來自生產(chǎn)對象產(chǎn)品的訂貨。根據(jù)用戶對產(chǎn)品功能的要求，CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)提供有關(guān)產(chǎn)品的全部信息和數(shù)據(jù)。產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)是企