7 柔性制造 正如对制造系统和先进的制造技术后来的讨论，介绍制造业系统术语的定义是十分有用的。制造业系统的定义是一系列把原料转换成较有用的形式，最后完成产品的， 能够使制造过程增值的系统。 在现代制造业的框架中，柔性是一个重要的特性。这意味一个制造系统是通用的 和广泛适应的, 同时也有较高的生产能力。一个柔性的制造系统是通用的，它能生产 多种零件。它具有适应性是因为它可以被很快地调整，生产完全不同的零件。 一个柔性制造系统是一部单独的或成组的，有自动化材料处理系统服侍的，被计 算机控制的，具有工具处理能力的机器。因为有工具处理能力和被计算机控制，这个 系统可以被不断地调整，制造广泛和多样的零件。这是它为什么叫做柔性制造业系统 的原因。 一个FMS 典型地包括: *比如有处理仪器，机器工具,集会安置,和机械手 *比如有材料处理设备，机械手，运送装置和 AGVs(自动化信息处理系统) *一个信息传输系统 *一个计算机控制系统 柔性制造是制造业向完全整合的目标迈进的一个重要的阶段。它包括自动化制造 程序的整合。在柔性制造过程中，自动化的制造机构和自动化材料处理系统经由一个 计算机网络被即时的沟通。这是在一个较小规模上的整合。 柔性制造对几个自动化制造概念的整合是实现完全整合的目标过程中所采取的 一个重要的步骤： *计算机对机器设备分别的数字控制(CNC) *制造系统的分布式数字控制 (DNC) *自动化材料处理系统 *成组技术 (零件的系列) 当这些自动化程序，机器和观念被引入一个整合的系统中的时候，FMS 就完成了。 人和计算机在FMS中扮演重要的角色。人类的劳动量当然要比用手工操作的制造系统 少。然而,人类仍然在FMS的操作中扮演着重要的角色。人类的工作包括下列各项: *仪器故障修理，维护和修理 *更换和调整工具 *载入和卸载系统 *数据输入 *部分计划的变更 8 *计划的发展 柔性制造系统设备，像所有的制造业的设备一样，一定会出现出错，故障,和崩 溃。当一个问题被发现的时候,修理它的人必须找出问题的来源，并提出纠正的方案。 人也承担着采取正确的措施修理那发生故障设备的任务。即使当所有的系统正在正常 地工作,周期的维护也是必需的。 人类的操作员有必要完成安装机器，变换工具,重装系统的工作。FMS工具处理能 力的减少不包括更换和调整工具，载入和卸载FMS。一但原材料被装入自动化的材料 处理系统,它将被系统以规定的方式移动。然而，最初是由人类的操作员把原材料装 入和把产品卸下材料处理系统的。 人也需要和计算机互动。人经由计算机控制FMS加工零件的程序。当FMS生产另外 类型的零部件的时候，人必须改变它的程序。人在FMS中扮演劳动量很少但仍然是至 关重要的角色。 FMS的所有标准都是由计算机提供的。FMS中单独的加工工具都是由CNC控制的。 而全面的系统是被DNC控制的。如同包括数据收集，系统监视，工具控制和信息交换 控制等其他功能一样，自动化的材料处理系统也是由计算机控制的。人机交互作用是 FMS柔性的关键。 1.柔性制造的历史发展 柔性制造在十九世纪六十年代中期出现在英国 Molins, Ltd公司。它发展 System24。System24是真正的FMS。然而,因为自动化，整合和计算机控制技术仍未发 展到可以完全的支持系统的阶段，所以从刚一着手开始，它的命运就已被注定。第一 个FMS超前于在它所在的时代。同样，它最后就像难以实现的东西一样被放弃。 柔性制造在六十年代和七十年代剩下的时间一直停留在理论和概念阶段。然而， 随着七十年代后期和八十年代早期，复杂的计算机控制技术的出现，柔性制造变成一 项可行的概念。美国的柔性制造最早的使用者主要是汽车，卡车和拖拉机制造业。 2.柔性制造的原理 在制造业中总是存在生产率和柔性之间的矛盾。一方面是流水线能够实现高的生 产率,但是柔性低。另一方面是独立的CNC机构能提供最大的柔性,但是生产率低。柔 性制造则在二者之间。制造业一直以来就有一个需求，就是一个系统有较高的生产率， 独立性，同时有柔性。 流水线以高的生产率能够产生大量的零件。流水线需要很多的设备,但是失去其 中的一部分能引起整个的流水线的停工，而且需要重新配置。这是它最为关键的缺点， 因为这意味着流水线在没有代价高昂的，长时间的关闭和重新装配的情况下，不能生 产不同的，即便是同一系列的零件。 传统的CNC设备已经用来小批量地生产在设计中有些微小差别的零件。 这是一种 很理想的设备，因为它们能被通过重新编程很快的适应较小的，甚至主要的设计变化, 9 然而作为独立的设备，它们不能以较高的生产率大批量的生产零件。 FMS比独立的CNC设备拥的更高的产量和生产率。它们的柔性还不能够与独立的 CNC设备相比，但是已经接近。柔性制造关于中间基本能力的显著特点是，大多数的 情况需要有足够的柔性被迅速的改造用来生产别的零件或产品的前提下，能以中间的 生产率生产中间数量的产品。柔性制造填补了制造业中的空白。 柔性制造是由它的基本能力为制造者提供许多的利益: * 可以制造相似的零件 * 随意更换零件 * 同时生产不同的零件 * 减少装备时间和交货期 * 有效率的机器用法 * 减少了直接的和间接的劳动费用 * 处理不同材料的能力 * 如果一部机器崩溃继续生产的能力 3 柔性制造系统的组成 FMS 有四个主要的组成部分: *机器工具 *控制系统 *原料搬运系统 *人类的操作(1)机器工具 柔性制造系统同任何其他的制造系统一样，使用相同类型的机器,是被自动控制 或用手操作。这些包括车床，磨床，钻床，插床,等等。这些典型的机器实际上被FMS 控制着，当系统需要哪个时就调用那个机器。一些FMS被设计成符合一种特性，能够 定义明确的需要。在这样情况下机器工具在系统中将会只是调用那些必需的为了计划 的操作。这样的系统成为被人们所关注的系统。 在一个工作环境设定中,或实际的应用中，应用之前不知道的任何设定或一定必然地 包含宽范围的可能性,至少能够控制或操作机器完成标准的制造。这样的系统成为知 名的普通用途的系统。 (2)控制系统 控制系统是FMS服侍控制许多的不同功能: *零配件程序表的仓储和分布 *工作流程的控制和监测 *生产管理当描述和谈论产量控制和工厂自动化在申请FMS和CIM(计算机集成制造)技术，投入许多计划和控制活动在等级制度的透视，与整体战略计划在上面和制造过程作 战指挥在底部的先进的制造系统是方便的。有这样一个等级模型的几名候选人。二个最重要公式化由NBS(标准全国局)现在叫的NIST(国家标准技术局)在美国(NBS模型)和由ISO(国际标准化组织)，提出控制水平定义的国际标准在先进的制造系统(ISO模型)的。NBS模型认可五个水平，即设施、商店、细胞、工作站和设备。ISO模型在他们的模型，即，企业、设施或者植物、部分或者区域，细胞，工作站，设备增加了层数并且包括六个水平。 这些等级模型主要使用了作为参照系在计算机集成制造系统的计划和实施的，但是他们为一般来说谈论生产规划和控制活动也是可适用的。因为这些包括常用某些的期限在文学和在商品的描述工厂自动化的，谈论制造业 控制水平的定义是相关的。 在图2.35阶式结构的例证根据ISO模型被提出。 它说明根本特征，即，每控制功能(在平实n)控制较小套作用在底层(水平n-1)。在不同的水平的典型的任务和责任是如下：企业控制包括企业的整体战略计划。这是产品投资组合计划、市场战略和分工在分裂之间的在企业中。制造业控制被执行在企业水平对企业的使命的成就负责; 它的计划展望期用几年被测量，并且不应该太经常改变。Facility控制对实施企业战略负责。 它包括这样作用象制造业和产品工程、信息管 理、生产管理和其他长期活动在控制和跑制造业设施。范围控制对资源分配和生产的协调负责在车间上的。这个控制水平在几个天或 星期之内天际典型地经营。 这个水平经常也题为“级的商店”，并且期限“车间控制” 包括下面范围控制和水平。 在美国文学，车间控制经常称“生产活动控制”，在FMS 控制软件将执行范围控制的弹性生产系统。范围控制对资源分配和生产的协调负责 在车间上的。这个控制水平在几个天或星期之内天际典型地经营。这个水平经常也题 为“级的商店”，并且期限“车间控制”包括下面范围控制和水平。在美国文学，车间 控制经常称“生产活动控制”，在FMS控制软件将执行范围控制的弹性生产系统。细胞控制对工作的方向负责通过在生产室之内的工作站。 这包括资源任务，做出 决定在工作发送，派遣工作对各自的工作站和监测工作和工作站的工作环境。工作站控制对任务的协调负责被执行在工作站执行工作被分配到工作站。这个作 用在毫秒之内的时间范围经营对几小时。Equipment水平体会任务的物理施行在机器的。关于机械工具，这个水平典型地将 是轴的地方机器控制器控制运动，纺锤速度，蓄冷剂，等等。
