柔性制造技術(shù)(FMT)
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1.1 基本概念
柔性制造技術(shù)(FMT)可以表述為兩個方面：一是系統(tǒng)適應(yīng)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：二是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力?？捎迷谟懈蓴_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。“柔性”是相對于“剛性”而言的。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)，優(yōu)點是生產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高，單件產(chǎn)品成本低。但只能加工一種或幾種相類似的零件，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代逐漸被適應(yīng)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。在現(xiàn)實社會中，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種類型。
近20年來．世界市場從相對穩(wěn)定型轉(zhuǎn)向動態(tài)多變型。市場的需求和企業(yè)產(chǎn)品特點表現(xiàn)為：市場的競爭日益激烈、市場需求的多變性和不可預(yù)測性、產(chǎn)品生命周期日益縮短、產(chǎn)品需求趨于顧客化。在這種動態(tài)競爭全球化的市場環(huán)境中，企業(yè)生存和可持續(xù)發(fā)展已成為必須首先考慮的問題，這迫使企業(yè)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)來替代傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，以期用最短的生產(chǎn)周期對市場需求變化作出響應(yīng)，并使包括廠房、設(shè)備及人力在內(nèi)的資源得到最有效地利用，達到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營能力整體優(yōu)化的目的。
FMT所采用的一些原理和技術(shù)途徑包含有非常先進的制造哲理和技術(shù)觀念。柔性制造系統(tǒng)(FMS)是能夠覆蓋上述3類制造系統(tǒng)基本原理和概念的一種制造系統(tǒng)。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。
1.2 柔性
柔性制造系統(tǒng)(FMS)必須以柔性制造設(shè)備，如托盤化CNC加工中心機床為基礎(chǔ)，而不能由沒有固有柔性(Flexibility)的設(shè)備，如專用機床來構(gòu)成。一個柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)建成后運行時所能達到的柔性不僅取決于制造沒備或系統(tǒng)固有的柔性，還取決于用戶企業(yè)的制造能力、管理經(jīng)驗、企業(yè)文化和為滿足市場需求所采取的制造策略等岡素?；蛘哒f一個柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)還存在一種通過用戶方可實現(xiàn)的柔性。因此，對于某個確定的柔性制造設(shè)備或系統(tǒng)來說，其柔性是由其固有柔性和可實現(xiàn)柔性兩大部分組成的。
FMS的“柔性”是一個柔性制造設(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)在空間兼容性和時間兼容性兩個方面?？臻g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：時間兼容性是指要求制造系統(tǒng)有能力應(yīng)付短期、中期或長期內(nèi)可能發(fā)生的情況變化。
1.3 分類
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。凡是側(cè)重于柔性，并適應(yīng)于多品種、中小批量的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。按規(guī)模大小劃分為以下4種。
1.3.1 柔性制造系統(tǒng)(FMS)
FMS包含2臺以上具有自動刀具交換和自動工件托盤交換裝置的數(shù)控機床，以加工中心為核心設(shè)備。配有自動物料傳遞和管理系統(tǒng)，如有軌運輸小車或自動導(dǎo)引運輸小車，并在中央計算機統(tǒng)一控制和管理下，動態(tài)地平衡資源地有效利用，具有生產(chǎn)調(diào)度和對加工過程的實時監(jiān)控能力．可動態(tài)地實現(xiàn)多種零件族的自動加工。
1.3.2 柔性制造單元(FMC)
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，它由l～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(shè)備構(gòu)成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性，現(xiàn)已進入普及應(yīng)用階段。
1.3.3 柔性制造線(FML)
FML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(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機床，亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術(shù)已日臻成熟，現(xiàn)已進入實用化階段。
1.3.4 柔性制造工廠(FMF)
FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD／CAM，并使計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實際，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化。