柔性制造系统技术
柔性制造系统技术PPT
特点：柔性好；适用于多品种中小批量生产
新技术：数控技术、计算机编程技术等
2020/4/10
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二、发展历程的第二种划分方法（五个阶段）
3、第三阶段（1965年－）：柔性制造，包括计算机直接 控制（DNC）、FMS和FMC。
特点：柔性、高效率；适用于多品种中小批量生产 ；
新技术：GT，DNC，FMS，监控技术……
管理、控制和优化。
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三、柔性自动化制造技术在功能上的含义
可 用 TQCSEF 模 型 来 描 述 柔 性 自 动 化 制 造
技术的目标。
•T（Time）——时间，加速新产品研制，缩短交货 期
•Q（Quality）——质量
•C（Cost） ——成本
•S（Service）——服务
•E（Environment）——环保
1、1936年美国通用汽车公司工作人员认为：在一个生产 过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化 ”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。
2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展为：用 机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按 照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。
1990年4月由日本倡导。 特点：集成日本的企业技术、欧共体的精密工
程技术、美国的系统技术等
以上介绍五个阶段，是国外发达国家的发展历程。我国 与国外发达国家相比，有所滞后，目前正在努力跟进。
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作业
1、柔性自动化制造技术的发展先后经历了哪 五个阶段？
（1）刚性自动化 （2）数控加工 （3）柔性制造 （4）计算机集成制造系统 （5）智能制造系统
1、第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性生产 线和自动单机。
现代制造技术第6章 柔性制造技术
统所决定的。
第6章 柔性制造技术
目前，在 FMS 上加工的零件可分为两大类、一类为棱体类 零件、如箱体、框架等；另一类为回转体零件。表6-1 所示加 工单元机床配置。
表6-1加工单元机床配置
加工零件类型 箱体类 回转体类 箱体类+回转体类 特殊类 机床配置 CNC加工中心 CNC车削中心、 CNC磨床 CNC加工中心+CNC车削中心 专用CNC机床
1．加工系统的作用和机床设备的选用 FMS 是一个计算机化的自动制造系统，能以最少的人工干 预加工任一范围零件族的零件。在FMS中，用于把原料转变为 最后产品的机床设备与夹具、托盘和自动上下料机构等机床附 件一道共同构成了FMS的加工系统。加工系统是FMS最基本的 组成部分，FMS的加工能力很大程度上是由它所包含的加工系
形式（串并联）三种，其特征如图6-10所示。
第6章 柔性制造技术
机床配置形式与特征比较
特征
互替形式
互补形式
混合形式
简图
生产柔性
低
中
高
生产率
低
高
中
技术利用率
低
中
高
系统可靠性
高
低
中
投资强度比
高
低
中
图6-10 机床配置形式和特征比较
第6章 柔性制造技术
6.2.2 机床辅具及自动上下料装置
1． 机床夹具 在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。 FMS机床夹具的合理选用具有如下主要作用：易于保证加 工精度，并使一批工件的加工精度稳定；缩短辅助时间，提高 劳动生产率，降低生产成本；减轻工人操作强度，降低对工人 的技术要求；扩大机床的工艺范围，实现一机多能；减少生产 准备时间，缩短新产品试制周期。
柔性制造系统的关键技术及发展趋势
柔性制造系统的关键技术及发展趋势【摘要】柔性制造系统是一种灵活、高效的生产系统，在工业生产中具有重要意义。
本文首先介绍了柔性制造系统的重要性和定义，然后从智能控制技术、数据分析与人工智能技术、机器人技术、传感技术等方面分析了柔性制造系统的关键技术。
接着讨论了柔性制造系统的发展趋势，包括自主化和智能化、高度集成化与模块化、模块化制造与定制化制造的结合、网络化与数字化生产等。
最后探讨了柔性制造系统的未来发展方向、在工业生产中的应用前景以及对提升生产效率的意义。
通过本文的内容，读者可以更深入地了解柔性制造系统，并认识到其在现代工业生产中的重要性和发展前景。
【关键词】柔性制造系统, 关键技术, 发展趋势, 智能控制技术, 数据分析, 人工智能技术, 机器人技术, 传感技术, 自主化, 智能化, 高度集成化, 模块化, 定制化制造, 网络化, 数字化生产, 未来发展方向, 应用前景, 生产效率1. 引言1.1 柔性制造系统的重要性柔性制造系统是当今工业生产领域中备受关注的重要技术。
其重要性主要体现在以下几个方面：柔性制造系统可以提高生产效率和灵活性。
通过将传统的生产线转变为可调整、自适应的制造系统，可以更快速地适应市场需求的变化，实现生产计划的灵活调整，提高生产效率。
柔性制造系统有助于降低生产成本。
传统生产线需要大量的人力和设备投入，而柔性制造系统则可以通过智能化控制和优化配置，实现自动化生产，降低人力成本，减少资源浪费，从而降低生产成本。
柔性制造系统还可以提升产品质量和可靠性。
通过引入先进的智能控制技术和数据分析技术，可以实现对生产过程的精准监控和调整，从而确保产品质量和生产稳定性。
柔性制造系统的重要性在于其可以带来生产效率的提升、成本的降低、产品质量和可靠性的提升，为工业生产领域带来更大的竞争优势和发展空间。
随着技术的不断进步和应用的深入推广，柔性制造系统将在未来发挥越来越重要的作用。
1.2 柔性制造系统的定义柔性制造系统是一种能够根据不同生产要求灵活调整和适应的生产系统。
《智能制造加工技术》第5章 柔性制造技术
3. FMS的优点及效益
1、柔性制造能力强； 2、设备利用率高； 3、减少了设备成本与占地面积； 4、减少了直接生产工人，提高了劳动生产率； 5、减少了在制品数量，提高了对市场的反应能力； 6、产品质量得以提高； 7、FMS可以逐步地实现实施计划。
5.1.1 FMS的物料管理
物料的储运系统是柔性制造系统中的一个重要组成部分。一个工件从毛坯
堆跺机
图示为双柱式堆跺机是一种 可在自动立体仓库高层货架巷 道轨道上穿梭行走,并堆高层 货架的物料仓位存取物品的专 用起重设备。为刚性起见,通 常采用框架结构。堆跺机通常 由行走机构、升降机构、货台 与装卸托盘、框架、导向机构、 控制系统和安全保护装置等组 成。
自动化仓库的计算机控制
自动化仓库的含义包括仓库管理自动化和入库、出库的作业自动化。仓库管 理自动化包括对货箱、账目、货格及其他信息管理的自动化，入库、出库的作 业自动化包括货箱或物料的自动识别、自动认址、货格状态的自动检测以及堆 垛机动作的自动控制。
3、柔性制造系统（FMS）
包括2台以上的CNC、FMM或FMC组成，其控制与管理功能比 FMC强，规模比FMC大，对数据管理和通信网络要求高。
4、柔性制造生产线（FML）
其加工设备在采用通用数控机床的同时，更多地采用数控组合 机床，如数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机 床等，工件输送线多为单线、固定，柔性较低、专用性强、生产率 高，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中大批量生产、 可以说，FML相当于专用FMS。
3.FMS的发展状况 FMS是先进制造技术的一部分，在欧美、日本、俄罗斯 有较大的发展；
1985年世界各国已投入运行的FMS有500多套，88年近 800套，90年超过1000套，目前约共有4000多套FMS在 运行；
柔性制造系统的工作原理
柔性制造系统的工作原理
柔性制造系统的工作原理基于以下几个方面：
1. 自动化：柔性制造系统利用自动化技术，包括机器人、传感器、计算机控制等，实现生产过程的自动化操作。
这种自动化操作可以大大提高生产效率，并提供高质量的产品。
2. 机器交互：柔性制造系统将不同的机器设备和工作站连接起来，通过网络和通信技术实现彼此之间的交互。
这种交互可以促进信息的共享和流动，使得生产过程更加协调和高效。
3. 灵活性：柔性制造系统具有高度的灵活性，可以根据生产需求快速调整生产线的配置和布局。
例如，可以通过更换工装、调整程序等方式实现不同产品的生产，从而适应快速变化的市场需求。
4. 数据管理：柔性制造系统通过传感器和计算机控制系统收集和管理生产过程中产生的数据。
这些数据可以用于优化生产过程、提高产品质量、实现故障检测和预测等。
同时，数据的分析和处理也可以提供管理决策的支持。
综上所述，柔性制造系统的工作原理主要包括自动化、机器交互、灵活性和数据管理等方面。
通过这些原理的应用，柔性制造系统可以提供高效、灵活和智能化的生产方案。
柔性制造系统的关键技术及发展趋势
柔性制造系统的关键技术及发展趋势【摘要】柔性制造系统是指能够灵活应对不同生产需求的生产系统。
本文首先介绍了柔性制造系统的概念和重要性，随后探讨了柔性制造系统中的关键技术，包括智能化技术、传感器技术和机器学习。
这些技术的应用使得生产过程更加智能化和高效化。
文章还分析了柔性制造系统的发展趋势，指出未来的发展方向和市场前景。
最后强调了柔性制造系统在现代制造业中的重要性，为提高生产效率和灵活性提供了重要支持。
随着技术的不断进步，柔性制造系统将在未来发挥越来越重要的作用。
【关键词】柔性制造系统、关键技术、智能化技术、传感器技术、机器学习、发展趋势、未来发展方向、市场前景、重要性1. 引言1.1 柔性制造系统的概念柔性制造系统是一种利用先进的软件、硬件和控制技术，使生产设备可以根据不同产品的要求，自动灵活地调整和改变生产方式的制造系统。
它可以根据市场需求和生产计划，实现生产线的自动化、柔性化和智能化，从而提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统能够快速适应不同产品的生产需求，降低生产成本，缩短交货周期，提高生产效率，增强企业的竞争力。
它可以通过实时监控、自动化调整和灵活排产，实现生产过程的高度自动化和智能化，从而有效应对市场变化和客户需求的快速变化。
柔性制造系统的核心理念是灵活性和智能化，通过优化生产流程和提高生产效率，实现生产过程的高度自动化和智能化，从而使企业具备更强的市场适应能力和竞争力。
柔性制造系统已经成为现代制造业发展的重要趋势，对推动工业化升级和提升企业核心竞争力具有重要意义。
1.2 柔性制造系统的重要性柔性制造系统的重要性体现在多个方面。
柔性制造系统可以有效提升生产效率，减少生产成本，提高产品质量和灵活性。
柔性制造系统可以满足客户个性化需求，缩短产品上市时间，提升市场竞争力。
柔性制造系统可以帮助企业更好地应对市场变化和快速定位生产方向，提高企业的反应速度和灵活性。
柔性制造系统还可以提高企业内部协作效率，优化资源配置，推动企业管理创新。
柔性制造系统在工业生产中的应用
柔性制造系统在工业生产中的应用随着工业制造技术的不断发展，柔性制造系统被越来越广泛地应用于工业生产中。
它不仅能够提高生产效率和质量，还能够降低生产成本，满足快速变化的市场需求。
本文将从柔性制造系统的概念、特点、分类以及应用等方面来探讨它在工业生产中的应用。
一、柔性制造系统的概念和特点柔性制造系统是为了适应市场需求，提高制造效率而开发的一种先进制造技术，它是一种具有高度自治、弹性和适应性的生产系统。
柔性制造系统的主要特点如下：1.可配置性柔性制造系统可以根据需求灵活地实现多种不同的生产任务。
2.自适应性柔性制造系统能够自动调整生产过程中的参数和条件，以优化生产过程。
3.动态性柔性制造系统可以根据市场需求和客户要求灵活地适应生产变化。
4.互操作性柔性制造系统可以与其他制造系统进行无缝整合，以实现高效协作和协同生产。
二、柔性制造系统的分类根据主要组成部分不同，柔性制造系统可以分为以下几类：1. 车间级柔性制造系统车间级柔性制造系统是工业生产中最常见的柔性制造系统类型，它通常由一组用于生产、输送和监控产品的设备组成。
这种系统的主要目标是提高生产效率和质量。
2. 生产单元级柔性制造系统生产单元级柔性制造系统是一种更高级别的系统，它由多个车间级柔性制造系统组成，可以根据客户需求灵活地组合和调整生产流程，以实现更高效的生产。
3. 工厂级柔性制造系统工厂级柔性制造系统是最高级别的柔性制造系统，它由多个生产单元级柔性制造系统组成，可以实现完整的生产流程，包括订单管理、库存管理和生产调度等。
三、柔性制造系统在工业生产中的应用柔性制造系统在工业生产中有广泛的应用，包括以下几个方面：1. 汽车制造汽车制造是一个高度精细的生产过程，需要各种不同的设备和技术来完成。
柔性制造系统可以使汽车制造商更轻松地调整生产流程、提高生产效率和质量。
2. 电子制造电子制造是一个高度自动化的生产过程，需要高度灵活的生产线和设备。
柔性制造系统可以使电子制造商更轻松地实现批量生产和快速响应市场需求。
机械制造产业的柔性制造系统工作原理
机械制造产业的柔性制造系统工作原理柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是机械制造产业中一种先进的生产组织方式，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
本文将介绍柔性制造系统的工作原理，并探讨其在机械制造产业中的应用。
一、柔性制造系统的定义及特点柔性制造系统是由多个数控机床、自动化设备、机器人、输送设备、仓储设备、计算机及网络组成的集成自动化生产系统。
其具有以下特点：1. 高度集成：柔性制造系统通过网络和计算机技术将各种设备和系统紧密连接，实现设备之间的信息交互和协调运作。
2. 多样化生产：柔性制造系统能够自动完成各种工艺流程，实现小批量、多样化、高效率的生产方式。
3. 自适应能力强：柔性制造系统能够根据产品的设计要求和市场需求，自主地进行工艺调整和流程变化，提高生产适应性和灵活性。
4. 高度自动化：柔性制造系统中各设备均具备高度自动化水平，能够自主完成各种操作，减少人工干预。
二、柔性制造系统的工作原理柔性制造系统基于计算机控制和信息技术，通过物流系统和信息系统的协同配合，实现生产过程的自动化、高效化和灵活化。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 自动化生产设备在柔性制造系统中，多个数控机床、自动化设备和机器人等设备通过网络连接，在计算机的控制下实现各种生产操作。
这些设备能够自动切换和调整工作状态，以满足生产任务和要求。
2. 信息管理系统柔性制造系统依赖于信息管理系统，通过传感器、计算机及网络等技术，实现对生产过程的监控和管理。
信息管理系统能够实时采集、处理和传输各种数据，进行生产计划的编制、设备调度的优化以及生产状态的监控。
3. 物流系统柔性制造系统的物流系统负责物料和零部件的输送和仓储管理，以确保生产过程的连续性和高效性。
物流系统通过输送设备、仓储系统和自动导引车等工具，将物料从一个工序转移到另一个工序，减少了物料的运输时间和人工干预。
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2.1.3 制造自动化技术发展趋势
• 制造敏捷化 使企业面临市场竞争作出快速响应；
• 制造网络化 实现制造过程的集成，实现异地制造、 远程协调作业； • 制造虚拟化 保证产品和制造过程一次成功，尽早发 现设计与生产中可避免的缺陷和错误； • 制造智能化 扩大、延伸、部分取代人类专家在制造 过程中的脑力劳动，以实现优化的制造过程。 • 制造全球化 市场国际化，产品制造跨国化，制造资 源跨国家的协调、共享和优化利用； • 制造绿色化 使产品从设计、制造、使用到报废处理 全生命周期中，对环境影响最小，资源利用率最高。
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物流
物流
物流，信息流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通过机、电、液 以硬件为基础，以软 不仅针对具体操作和 气等硬件控制方式 件为支持，改变程序即 工人的体力劳动，而且 实现，因而是刚性 可实现所需的转变，因 涉及脑力劳动以及设计、 的，变动困难 而是柔性的 经营管理等各方面 继电器程序控制 数控技术，计算机控 系统工程，信息技术， 技术，经典控制论 制，GT，现代控制论 计算机技术，管理技术
对象--多品种小批量甚至单件生产自动化； •综合自动化 经营管理、开发设计、加工装配、质量保证自动化，CIMS 、CE、LP、AM等。
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机械加工自动化
三种自动化形式比较
比较项目 刚性自动化 柔性自动化
综合自动化 减轻工人劳动强 减轻工人劳动强度， 除左外，提高设计 度，节省劳动力， 节省劳动力，保证加工 工作与管理工作效率 实现目标 保证加工质量，降 质量，降低生产成本， 和质量，提高对市场 低生产成本 缩短产品制造周期 的响应能力 控制对象 特点
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加工时间 制造周期 5％
30％
运输与等待时间
95％ 70％
加工时间
切削 调整、装夹、对刀、检测等
多品种、中小批量生产的时间分配
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5、柔性制造自动化制造技术的深度与广度 FMC －－FML－－FMS； 但物流自动化设备投资在整个 FMS的投资中占有相当 大的比例，因此 FMS 的应用受到其投资大、见效慢和可靠 性相对较差等不足的限制。 DNC具有投资小、见效快和可靠性高等优点，近年来 研究较为活跃。 6、适应现代生产模式的制造环境 JIT； CE； LP； AM…… 7、加工系统的复合化和智能化 日本提出了智能完备制造系统（HMS）；
汽车后桥齿轮箱加工自动线
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制造自动化技术的主要形式
50年代 柔性自动化
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焊接机器人
70年代
综合自动化
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综合自动化
二、发展历程的第二种划分方法（五个阶段）
1、第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性生产 线和自动单机。 该阶段技术在20世纪40年代已经相当成熟。 特点：大批量生产；仅适用于单一品种 新技术：继电器程序控制组合机床 2、第二阶段（1930－）：数控加工，包括数控和计算机 数控。 其中数控在 20 世纪 50-70 年代发展迅速并已成熟， 70-80年代计算机数控加工取代了数控加工。
第二章 柔性制造系统技术
一、学习要求
1、了解：柔性制造系统的产生和特点； 2、掌握：柔性制造系统的定义、组成及类型。
二、学习要点
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1、柔性制造系统的产生、特点； 2、FMS的定义、组成及类型； 3、物料运送装置； 4、加工中心的分类及其换刀方式、刀库类型。
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第一节 制造自动化技术概述
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三、柔性自动化制造技术的研究现状
1、集成技术和系统技术 研究热点。 CIMS：信息集成和功能集成； CE：过程集成； AM：企业间集成； 2、人机一体化系统
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全盘自动化和无人化工厂或车间曾经是制造自动化发 展的目标。在对无人制造中出现的问题进行反思的基础上， 人们重新认识了人在柔性自动制造系统中有着机器不可替 代的重要作用。 将人作为系统结构中的有机组成部分。
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第二节 柔性制造系统技术概述
一、柔性制造系统的产生和特点
1、产生背景：
（1）市场变化导致中小批量、多品种生产方式成为需要。
市场竞争的加剧及顾客需求的多样化，导致传统的以规模效应 带动成本降低的刚性生产线不再适应市场的变化。
•刚性生产线忽略了可能增加的库存而带来的成本的增加； •1973年石油危机，使大批量生产的缺点暴露。
关键技术
CAD/CAM系统， 自动机床、组合 NC机床，加工中心， 典型系统 MRPⅡ，CIMS 机床，机械手，自 工业机器人，DNC， 与装备 动生产线 FMC，FMS 应用范围 大批大量生产 多品种、中小批量生产 各种生产类型
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制造自动化技术的主要形式
20年代
刚性自动化
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P16 （1）-（5） 了解，自学。
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二、FMS的定义、组成和类型
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（2）科学技术的进步推动了自动化程度和制造水平的提高。
•NC、CNC、DNC •CAD、CAM
•GT、CAPP
•ROBOT
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2、柔性自动化制造技术的产生
•世界上公认的第一条柔性制造系统是英国莫林（Molin）机
床公司1967年建成的“Molin System-24”； •20世纪70年代末和80年代初，计算机辅助管理物料自动搬 运，刀具管理和计算机网络、数据库技术的发展以及 CAD/CAM技术的成熟，出现了更加系统化、规模更加扩大的
1、 1936年美国通用汽车公司工作人员认为：在一个生产 过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化 ”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。
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2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展为：用 机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按 照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。
1990年4月由日本倡导。
特点：集成日本的企业技术、欧共体的精密工程技 术、美国的系统技术等
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以上介绍五个阶段，是国外发达国家的发展历程。我国 与国外发达国家相比，有所滞后，目前正在努力跟进。
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作业
1、柔性自动化制造技术的发展先后经历了哪 五个阶段？ （1）刚性自动化 （2）数控加工 （3）柔性制造 （4）计算机集成制造系统 （5）智能制造系统
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三、柔性自动化制造技术的研究现状
3、单元系统及其技术 单元系统：以一台或多台数控加工设备与物料储运系 统为主体，在计算机统一控制下，可进行多品种、中小批 量零件自动化加工生产的机械加工工艺系统的总称。
是CIMS的重要组成部分。
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4、制造过程中的计划与调度 在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间 的约5％，其余 95％均为周转等待时间；加工时间中真正进 行切削的时间不足30% 。
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四、柔性自动化制造技术的内涵
•自动化：自动去完成特定的作业。 •制造自动化（狭义）：生产车间内，产品机械加工、 装配和检验过程的自动化； •制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、 加工装配和质量控制等产品制造全过程综合集成自 动化。
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•制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品 质量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条 件、提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相 关技术的发展、提高企业的市场竞争能力。
4、第四阶段（1973－）：计算机集成制造系统CIMS
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CIMS在20世纪80年代以来发展迅速。 特点：强调系统性和集成性； 新技术：现代制造技术、管理技术、计算机技术、 自动化技术、信息技术、系统工程技术……
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二、发展历程的第二种划分方法（五个阶段）
5、第五阶段（ 1991 年－）：智能制造系统（ IMS ），包 括计算机直接控制（DNC）、FMS和FMC。
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2.1.4 制造自动化技术涉及的相关内容
1、数控技术与系统
数控相关课程已学习，本门课程不再讲述
2、柔性制造系统
本章主要内容
3、工业机器人
本门课程第5章讲述
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4、自动检测与监控技术
部分内容在《机械测试技术》或《传感器》相关课程中已讲述，本章在介绍 刀具监控时将简要介绍。
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•1985年后在国家机电部“七五”重点科技攻关项目的支持 和国家863高技术发展计划自动化领域的工作的带动下， FMS 得到极大的重视和发展，进入了自行开发和部分进口的交叉 阶段。 •1988年北京机床研究所为天津减速机厂提供的加工减速机 机座的JCS-FMS-2系统是全部自行开发和配套的，它标志着 我国已具有自主开发FMS系统的实力。
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管理、控制和优化。
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三、柔性自动化制造技术在功能上的含义
可用TQCSEF模型来描述柔性自动化制造技术
的目标。
•T （ Time ） —— 时间，加速新产品研制，缩短交货 期 •Q（Quality）——质量
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•C（Cost） ——成本 •S（Service）——服务 •E（Environment）——环保 •F（Flexible）——柔性
2.1.1 制造自动化技术的广义内涵 2.1.2 柔性自动化制造技术的发展历程及现状
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2.1.3 柔性自动化制造技术发展趋势
2.1.4 制造自动化技术涉及的相关内容