柔性制造系统技术
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概述了柔性制造技术的基本概念、优缺点、发展的支撑条件等，探讨了柔性制造技术发展的现状与趋势，并指出“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”乃是现今制造设备和系统的主要发展方向。
1 柔性制造技术(FMT)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。
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
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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。
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。
制造业的柔性制造系统优化
制造业的柔性制造系统优化柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是制造业中一种灵活高效的生产方式。
通过采用柔性制造系统，企业能够在生产过程中迅速响应市场需求变化，提高生产效率和产品质量。
本文将探讨制造业的柔性制造系统优化，以期提供有益的参考和指导。
一、柔性制造系统的概念和优势柔性制造系统是一种集成了自动化设备、计算机控制和信息技术的生产模式。
它通过将生产的各个环节紧密连接，实现生产过程的高度自动化和智能化。
柔性制造系统具有如下优势：1. 响应快速：柔性制造系统采用模块化设计，可以快速调整生产线配置，从而适应市场需求的变化。
生产过程中可以快速转换产品类型，降低了换线时间和准备时间。
2. 生产效率高：柔性制造系统的自动化程度高，生产过程中不需要人工干预，减少了人为因素的影响，提高了生产效率。
同时，柔性制造系统还能够优化物料流程，实现生产过程的连续化和高效化。
3. 产品质量高：柔性制造系统通过自动化设备和检测技术，能够实时监控产品的质量，及时发现并修正生产过程中的问题，保证产品符合质量标准。
二、柔性制造系统的优化策略为了进一步提升柔性制造系统的效能，企业可以采取以下优化策略：1. 设备协同：柔性制造系统中的各个设备应该实现协同工作，通过信息技术的支持，实现设备之间的数据共享和通信，提高生产线的整体效率。
2. 数据分析：通过对生产过程中的大数据进行分析，企业能够发现生产瓶颈和问题，及时调整制造计划和生产策略，提高生产效率和产品质量。
3. 供应链整合：柔性制造系统应与供应链紧密结合，实现供需信息的实时传递和协同优化。
通过在供应链中引入柔性制造系统的理念，能够实现供应链的整体优化和协同发展。
4. 人机协同：柔性制造系统虽然以自动化设备为主，但仍需要人工干预。
企业应该培养员工的技能和知识，使其具备与柔性制造系统配合工作的能力，实现人机协同。
5. 持续改进：柔性制造系统的优化是一个持续的过程。
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。
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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 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
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
2.1.2 柔性自动化制造技术的发展历程及现状
一、发展历程的第一种划分方法（三个阶段）
•刚性自动化 设备--自动/半自动机床、组合机床、
组合机床自动线； 对象--单一品种大批量生产自动化； 特点--生产效率高、加工品种单一。
•柔性自动化 设备--NC、CNC、FMC、FMS等。 对象--多品种小批量甚至单件生产自动
50年代柔性自动化
综合自动化
焊接机器人
70年代综合自动化
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，
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。
加工时间 制造周期
5％
运输与等待时间 95％
30％ 加工时间
70％
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
5、柔性制造自动化制造技术的深度与 广度
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
实现目标
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
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 物流
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 二、型学。习要点 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
第一节 制造自动化技术概述
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 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
物流
物流，信息流
特点
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
关键技术
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
2.1.1 制造自动化技术的广义内涵
一、自动化概念的不断发展变化 自动化技术是人类在长期的生产活动中不断追
求的主要目标之一。
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
• 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
2.1.4 制造自动化技术涉及的相关内容
二、柔性自动化制造技术在形式上的三层含义 1、代替人的体力劳动； 2、代替或辅助人的脑力劳动； 3、实现制造系统中人、机及整个系统的协调、管
理、控制和优化。
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
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。
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……
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。
1990年4月由日本倡导。 以上特介点绍：五集个成阶日段本，的是企国业外技发术达国、家欧 共 的发体展的历精程密。工我程国技与术国、外美发国达的国系家统相技比术， 等 有所滞后，目前正在努力跟进。
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
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
2.1.3 制造自动化技术发展趋势
典型系统 与装备
应用范围
自动机床、组合 NC机床，加工中心， CAD/CAM系统，
机床，机械手，自 工业机器人，DNC， MRPⅡ，CIMS
动生产线
FMC，FMS
大批大量生产 多品种、中小批量生产 各种生产类型
制造自动化技术的主要形式
20年代刚性自动化
汽车后桥齿轮箱加工自动线
制造自动化技术的主要形式