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柔性制造摘要：在制造中，生產(chǎn)率和柔性之間經(jīng)常存在協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題。在該領(lǐng)域的一端是具有高生產(chǎn)率卻低柔性的連續(xù)生產(chǎn)線；在該領(lǐng)域的另一端是能提供最大柔性的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)床，但它只能進(jìn)行低生產(chǎn)率的制造。柔性制造出在此連續(xù)統(tǒng)一體中間。在制造中總是需要一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)比單個(gè)機(jī)床能制造更大批量且用于更多制造過(guò)程，但仍保持起柔性。關(guān)鍵詞：柔性制造、協(xié)調(diào)一致柔性制造的定義：計(jì)算機(jī)集成制造的前一部叫做柔性制造。柔性在現(xiàn)在帶制造環(huán)境中是一個(gè)重要的特征。它意味著一個(gè)制造系統(tǒng)是用途多且適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)又能進(jìn)行產(chǎn)量相對(duì)較大的制造。柔性制造系統(tǒng)是多用途的，這是因?yàn)樗苤圃於喾N多樣的部件。它適應(yīng)性強(qiáng)，因?yàn)樗芎芸斓丶右愿淖儊?lái)制造完全不同的另一種部件。這種柔性在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)上可能成敗有別。這是一個(gè)平衡的問(wèn)題。獨(dú)立的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（NC）機(jī)床有著高度的柔性，但是只能處理批量相對(duì)較小的制造。正相反，系列連續(xù)生產(chǎn)線能進(jìn)行批來(lái)年感較大的制造，但都不靈活。柔性制造試圖運(yùn)用工業(yè)技術(shù)在靈活性與制造運(yùn)行之間達(dá)到最佳的平衡。這些工業(yè)技術(shù)包括自動(dòng)化的材料、處理、成組技術(shù)及計(jì)算機(jī)和分布數(shù)字控制。柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)床或一組機(jī)床服務(wù)于一個(gè)自動(dòng)材料處理系統(tǒng)/它是由計(jì)算機(jī)控制的而且有對(duì)刀具處理的能力。由于它有刀具處理能力并能受計(jì)算機(jī)控制，這樣的系統(tǒng)可以不斷地重新配置來(lái)制造更加多樣的部件，這就是它被稱(chēng)作柔性制造系統(tǒng)的原因。一個(gè)制造系統(tǒng)要成為柔性制造系統(tǒng)必須具備的要素有：1．計(jì)算機(jī)控制2．自動(dòng)處理材料能力3．刀具處理能力柔性制造向全面集成化制造的目標(biāo)邁進(jìn)了重要的一步。它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化制造過(guò)程的集成化。在柔性制造中，自動(dòng)化的制造機(jī)器（如車(chē)床、銑床、鉆床）和自動(dòng)化材料處理系統(tǒng)之間，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行即時(shí)的溝通。柔性制造的概況：通過(guò)綜合幾個(gè)自動(dòng)化的制造概念，柔性制造系統(tǒng)全面集成化的制造目標(biāo)邁出了重要的一步，這些觀念是：1．獨(dú)立機(jī)床的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制2．制造系統(tǒng)的分布式數(shù)字控制3．自動(dòng)化的材料處理系統(tǒng)4．成組技術(shù)當(dāng)這些自動(dòng)化工藝、機(jī)器和觀念合成到一個(gè)集成的系統(tǒng)時(shí)，就產(chǎn)生柔性制造系統(tǒng)。在柔性制造系統(tǒng)中，人和計(jì)算機(jī)起了重要作用。當(dāng)然人的勞動(dòng)量比手工操作的制造系統(tǒng)要小得多。然而，人仍然在柔性制造系統(tǒng)的操作中起著至關(guān)重要的作用。人的任務(wù)包括幾個(gè)方面：1．設(shè)備故檢、維護(hù)和修理2．刀具的變換和設(shè)置3．安裝和拆卸系統(tǒng)4．?dāng)?shù)據(jù)輸入5．部件程序的變換6．程序的開(kāi)發(fā)柔性制造制系統(tǒng)設(shè)備象所有制造設(shè)備一樣，必須友人監(jiān)管以免出現(xiàn)失常、機(jī)器程序錯(cuò)誤，以及故障。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)檢修人員必須確定問(wèn)題的根源，然后給出正確的措施。人還要采取指定的措施來(lái)維修運(yùn)行不正常的機(jī)器。甚至當(dāng)所有系統(tǒng)都正 常運(yùn)行時(shí)，定期的維護(hù)也是必要的。操作人員還要根據(jù)需要設(shè)置機(jī)床，換刀具、以及重新配置系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)的刀具處理能力削弱了，但并有消除，在刀具變換和設(shè)置上仍需要人力。在裝卸柔性制造系統(tǒng)時(shí)也是這樣。一旦原材料被送到自動(dòng)化材料處理系統(tǒng)上，它就會(huì)以規(guī)定的方式，在系統(tǒng)中移動(dòng)。然而，初裝到材料系統(tǒng)處理系統(tǒng)仍然是由操作人員完成的；成品的拆卸也是同樣。與計(jì)算機(jī)的交流仍需人力完成。人開(kāi)發(fā)零件程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制柔性制造系統(tǒng)。當(dāng)重新配置 FMS 制造另一種類(lèi)型零件時(shí)，他們還在必要的時(shí)候變換程序。人在柔性制造系統(tǒng)中勞動(dòng)力密集型的成分越來(lái)越少，但仍然是很重要的。柔性制造系統(tǒng)中的各層次控制都是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的。在刀具柔性制造系統(tǒng)中獨(dú)立的機(jī)床是由 CNC 來(lái)控制的。整個(gè)的系統(tǒng)是由 DNC 來(lái)控制的。自動(dòng)化的材料處理系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)來(lái)控制的，其他功能如數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)監(jiān)控、刀具控制、運(yùn)輸控制也是計(jì)算機(jī)控制的。人機(jī)交互是柔性制造系統(tǒng)中的關(guān)鍵。柔性制造的歷史發(fā)展：柔性制造產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 60 年代中期，當(dāng)時(shí)英國(guó)莫林斯有限公司開(kāi)發(fā)了 24號(hào)系統(tǒng)。24 系統(tǒng)是一個(gè)真正的 FMS。然而，它從一開(kāi)始就注定是失敗的，因?yàn)樽詣?dòng)化、集成和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展到能夠恰好支持這一系統(tǒng)的程度。第一個(gè) FMS 是超遷的開(kāi)發(fā)。因此，最終因不能工作餓被放棄。再 20 世紀(jì) 60 年代和 70 年代的期于時(shí)間里，柔性制造仍是一個(gè)學(xué)術(shù)觀念。然而，隨著復(fù)雜計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初的出現(xiàn)，柔性制造變成為可能。在美國(guó)最初的主要用戶(hù)是汽車(chē)、卡車(chē)和拖拉機(jī)制造商。柔性制造的理由：在制造中，生產(chǎn)率和柔性之間經(jīng)常存在協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題。在該領(lǐng)域的一端是具有高生產(chǎn)率卻低柔性的連續(xù)生產(chǎn)線；在該領(lǐng)域的另一端是能提供最大柔性的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)床，但它只能進(jìn)行低生產(chǎn)率的制造。柔性制造出在此連續(xù)統(tǒng)一體中間。在制造中總是需要一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)比單個(gè)機(jī)床能制造更大批量且用于更多制造過(guò)程，但仍保持起柔性。連續(xù)生產(chǎn)線能以高生產(chǎn)率制造大量的零件。這條生產(chǎn)線需要大量的準(zhǔn)備工作，但卻能造出大量的相同的零件。它的主要缺點(diǎn)是即使一個(gè)部件雜設(shè)計(jì)上有小的改變都能造成整個(gè)生產(chǎn)線的停產(chǎn)和結(jié)構(gòu)改變。這是一個(gè)致命的弱點(diǎn)，因?yàn)檫@意味著沒(méi)有高成本，耗時(shí)停工和變化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)是不能制造出不同的零件的，即使是來(lái)自同一個(gè)零件族。傳統(tǒng)上計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床是用來(lái)制造少量在設(shè)計(jì)上稍有不同的零件。這種機(jī)床很適合這一用途，因?yàn)樗鼈兡苎杆俚馗淖兂绦蜷_(kāi)適應(yīng)設(shè)計(jì)上小的或者更大的變化。然而，作為獨(dú)立的機(jī)床它們不能大量地或高生產(chǎn)率地制造零件。柔性制造系統(tǒng)比獨(dú)立的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床具有更大的生產(chǎn)能力和更高的生產(chǎn)率。它們?cè)谌嵝苑矫姹炔簧嫌?jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床，但它們卻相差不多，柔性制造的中間性能的特殊意義在于大多數(shù)鑄造要求中等量的的生產(chǎn)率來(lái)制造中等量的產(chǎn)品，同時(shí)有足夠的的柔性以快速改變結(jié)構(gòu)來(lái)制造另一個(gè)零件或產(chǎn)品。柔性制造填補(bǔ)了制造中長(zhǎng)期存在的空白。柔性制造以其基本能力給制造者提供了許多優(yōu)點(diǎn)：1．族內(nèi)具有柔性在一個(gè)零件2．隨意進(jìn)給零件3．同時(shí)制造不同的零件4．準(zhǔn)備時(shí)間和產(chǎn)品設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間減少了5．機(jī)床的使用更有效6．直接和見(jiàn)解的人力成本減少7．能加工不同的材料8．如一臺(tái)機(jī)床故障能繼續(xù)進(jìn)行部分生產(chǎn)柔性制造系統(tǒng)的軟件：軟件是驅(qū)動(dòng)柔性制造系統(tǒng)的主要的不可件的因素。FMS 所要求的軟件有兩個(gè)基本的層次：1.操作系統(tǒng)軟件和 2.應(yīng)用系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)軟件是最高層次，是計(jì)算機(jī)制造商特別規(guī)定的并對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行監(jiān)督控制。應(yīng)用軟件通常是由系統(tǒng)供應(yīng)商開(kāi)發(fā)和提供的，它包口所有的 FMS 的特定程序和例行程序。FMS 的應(yīng)用軟件是很復(fù)雜的，而且具有很強(qiáng)的專(zhuān)利性質(zhì)。對(duì)于很多公司來(lái)說(shuō)，它體現(xiàn)了幾百名工人很多年開(kāi)發(fā)努力的結(jié)晶。它通常是由幾個(gè)模塊組成。每個(gè)模塊又是有由一系列與系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的各種功能相關(guān)的計(jì)算機(jī)沉痼系和例行程序組成。這些包括從 FMS 主機(jī)下載的 NC 部分程序到機(jī)床控制器、運(yùn)輸和材料順序的開(kāi)發(fā)、工件的工序、模擬和刀具管理。所有這些軟件模塊必須得到很好的餓設(shè)計(jì)，并且能夠可預(yù)測(cè)地、可靠地、相互作用地運(yùn)行以便 FMS 能達(dá)到最高的運(yùn)行效率和可接受的水平。設(shè)計(jì)不好的軟件使制造商不能獲得 FMS 的充分的柔性和潛能。由于 FMS 軟件是柔性制造系統(tǒng)的命脈，它也是一個(gè) FMS 的最復(fù)雜、最難以理解和在戰(zhàn)略上重要的方面。如果構(gòu)件和編碼得恰當(dāng)，進(jìn)行了反復(fù)地測(cè)試，并且充分地運(yùn)行的話，它可以使 FMS 達(dá)到前所未有的生產(chǎn)性能水平。應(yīng)補(bǔ)充說(shuō)一句，所有完成的 FMS 軟件只有在客戶(hù)的工廠中、完全運(yùn)行中對(duì)該系統(tǒng)徹底的檢查后，才能被認(rèn)為是可接受的。軟件設(shè)計(jì)的模塊化并不一定以為著使用相同或類(lèi)似的軟件模塊的所有都是一樣的。很多 FMS 用戶(hù)有特殊的和內(nèi)行才懂的各種要求來(lái)適應(yīng)于他們自己的應(yīng)用和操作考慮。這樣的一些要求可能會(huì)包括特殊的 FMS 軟件模塊來(lái)連接一個(gè)新的 FMS 和已存在的自動(dòng)存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)?；蛘?，使 FMS 從主機(jī)上直接接受生產(chǎn)要求和零件工序信息?？傊?，像其他計(jì)算機(jī)軟件一樣，F(xiàn)MS 軟件，就像開(kāi)發(fā)和為之編碼的人一樣，獨(dú)立而各具特點(diǎn)。重要的是生產(chǎn)環(huán)境下它能做什么并運(yùn)行得如何。