柔性制造技術(shù)的基本概念是專門為用戶解決疑難問(wèn)題的，非常具有代表性，在客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型前，我們一般建議用戶先看下柔性制造技術(shù)的基本概念。這樣能對(duì)用戶選型有非常大的幫助。
柔性可以表述為兩個(gè)方面。第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來(lái)衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機(jī)器出現(xiàn)故障)情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無(wú)干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來(lái)衡量。“柔性”是相對(duì)于“剛性”而言的,傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高,由于設(shè)備是固定的,所以設(shè)備利用率也很高,單件產(chǎn)品的成本低。但價(jià)格相當(dāng)昂貴,且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件,難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi),生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。
柔性主要包括
1) 機(jī)器柔性：當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí),機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性：一是工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。
3) 產(chǎn)品柔性：一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后,對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4) 維護(hù)柔性：采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。
5) 生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點(diǎn)尤為重要。
6) 擴(kuò)展柔性：當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候,可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。
7) 運(yùn)行柔性：利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來(lái)生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力。
1.2 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群,我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性,適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(tǒng)(ＦＭＳ)
關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多,權(quán)威性的定義有:
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局把ＦＭＳ定義為:“由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的一些設(shè)備,傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備,使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。中央計(jì)算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng),柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。 國(guó)際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(huì)指出“柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預(yù)下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。” 而我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。” 簡(jiǎn)單地說(shuō),ＦＭＳ是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。 目前常見(jiàn)的組成通常包括4臺(tái)或更多臺(tái)全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來(lái),可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的ＦＭＳ是第一代ＦＭＳ,日本從1991年開(kāi)始實(shí)施的“智能制造系統(tǒng)”(ＩＭＳ)國(guó)際性開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,屬于第二代ＦＭＳ;而真正完善的第二代ＦＭＳ預(yù)計(jì)本世紀(jì)十年代后才會(huì)實(shí)現(xiàn)。
2) 柔性制造單元(ＦＭＣ)
ＦＭＣ的問(wèn)世并在生產(chǎn)中使用約比ＦＭＳ晚6～8年,ＦＭＣ可視為一個(gè)規(guī)模最小的ＦＭＳ,是ＦＭＳ向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物,它是由1～2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
3) 柔性制造線(ＦＭＬ)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種ＦＭＳ之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、ＣＮＣ機(jī)床;亦可采用專用機(jī)床或ＮＣ專用機(jī)床,對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于ＦＭＳ,但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過(guò)程中的分散型控制系統(tǒng)(ＤＣＳ)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化,其技術(shù)已日臻成熟,迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。
4) 柔性制造工廠(ＦＭＦ) ＦＭＦ是將多條ＦＭＳ連接起來(lái),配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù),用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整ＦＭＳ。它包括了ＣＡＤ/ＣＡＭ,并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ＣＩＭＳ)投入實(shí)際,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動(dòng)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。ＦＭＦ是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平,反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。