柔性制造技术(FMT)
作者: 来源: 文字大小:[大][中][小]
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。一个柔性制造设备或系统建成后运行时所能达到的柔性不仅取决于制造没备或系统固有的柔性，还取决于用户企业的制造能力、管理经验、企业文化和为满足市场需求所采取的制造策略等冈素。或者说一个柔性制造设备或系统还存在一种通过用户方可实现的柔性。因此，对于某个确定的柔性制造设备或系统来说，其柔性是由其固有柔性和可实现柔性两大部分组成的。
FMS的“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。FMS的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。
1.3 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。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。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，现已进入实用化阶段。
1.3.4 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。FMF将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。