柔性制造系统的应用与优势

柔性制造系统是指一组按次序排列的机器，由自动装卸及传送机器连接并经计算机系统集成一体，原材料和待加工零件在零件传输系统上装卸，零件在一台机器上加工完毕后传到下一台机器，每台机器接收操作指令，自动装卸所需工具，无须工人参与。FMS的初始投资很大，但单位成本低，产品质量高，柔性程度大。FMS具有如下市场竞争优势：在接收到订单后能及时和客户签单；可迅速扩大生产能力以满足用户高峰需求；具有快速引入新产品以满足需求的能力。这些能力均可归结到前述的产量柔性和产品柔性，而产品柔性往往更加重要，即生产系统可不用很大投入便能快速转向生产其他产品。随着产品和生产过程生命周期阶段的发展，生产系统会向高标准化产品、大量生产和生产线推进。这就存在一个问题，处于成熟期的产品需要花费高额投资达到大量的生产方式。一旦进入衰退期，原先高额投资建成的生产线由于柔性差，很可能会处于报废的困境。FMS为摆脱此困境开辟了新的途径，即设计的生产设备比较容易调整，一旦某种产品衰退，就转而生产其他产品。

“柔性”是指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务的适应性。FMS在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，主要由自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统、辅助设备、多层计算机控制系统等组成。

1）自动化加工设备

组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。这些加工设备都是计算机控制的，加工零件的改变一般只需要改变数控程序，因而具有很高的柔性。自动化加工设备是自动化制造系统最基本也是最重要的设备。

2）工件储运系统

FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘（工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等。工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。

3）刀具储运系统

FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。刀具库有中央刀库和机床刀库。刀具输送装置有不同形式的运输小车、机器人或机械手。刀具交换装置通常是指机床上的换刀机构，如换刀机械手。(www.xing528.com)

4）辅助设备

FMS可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备一般包括：①自动清洗工作站；②自动去毛刺设备；③自动测量设备；④集中切屑运输系统；⑤集中冷却润滑系统等。

5）多层计算机控制系统

FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、工作站控制级、设备控制级。图4-5是一个具有柔性装配功能的柔性制造系统。

图4-5　具有柔性装配功能的柔性制造系统

1—控制柜；2—手工工位；3—紧固机器人；4—装配机器人；5—双臂机器人；6—清洗站；7—立体仓库；8—车削加工中心；9—多坐标测量仪；10—镗铣加工中心；11—刀具预调站；12—装卸机器人；13—小件装配机器人；14—装夹站；15—自动导向小车（AGV）；16—控制区

图4-5的右部是加工系统，有一台镗铣加工中心10，一台车削加工中心8，多坐标测量仪9，立体仓库7及装夹站14。图4-5的左部是一个柔性装配系统，其中有一个装载机器人12、三个装夹具机器人3、4、13、一个双臂机器人5、一个手工工位2和传送带。柔性加工和柔性装配两个系统由一个自动导向小车15作为运输系统连接。测量设备也集成在控制区16范围内。