一、概述

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)柔性制造技術(shù)，它以工藝設計為先導，以數控技術(shù)為核心，是自動(dòng)化地完成企業(yè)多品種、多批量的加工、制造、裝配、檢測等過(guò)程的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。它涉及到計算機、網(wǎng)絡(luò )、控制、信息、監測、生產(chǎn)系統仿真、質(zhì)量控制與生產(chǎn)管理等技術(shù)。其主要研究范圍一般可分為：

1、適用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的設備

包括數控機床、輔機、傳輸裝置、機器人、存儲裝置、柔性自動(dòng)裝夾具、檢具、交換裝置及更換裝置、接口等。

2、自動(dòng)化控制和管理技術(shù)

包括分布式數字控制技術(shù)、質(zhì)量統計和管理信息集成技術(shù)、生產(chǎn)規則和動(dòng)態(tài)調度控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)、生產(chǎn)系統仿真技術(shù)等。

3、聯(lián)線(xiàn)技術(shù)

根據工藝設計，將各種設備聯(lián)線(xiàn)，形成一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)的有機整體，既具有一定范圍的適用性，又具有較好的可變性。包括FMC、FMS、FML、FA等。

二、選擇依據

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的高效性、靈活性和縮短投產(chǎn)準備時(shí)間等特性使其成為實(shí)施靈捷制造、并行工程、精益生產(chǎn)和智能制造等先進(jìn)制造系統的基礎。

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)起源于切削加工，至今已遍及到機械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，包括：電火花加工、激光加工、板材剪切和折彎、沖壓加工、水噴射加工、焊接及自動(dòng)化裝配等，甚至還應用到測量、熱處理和噴漆涂覆等領(lǐng)域。

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)是當前機械制造業(yè)適應市場(chǎng)動(dòng)態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的主要手段，是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎技術(shù)。實(shí)踐證明，應用由不同柔性自動(dòng)化水平構成的制造系統可提高生產(chǎn)率1-4倍，新產(chǎn)品試制周期和費用減少1/3-1/2。從而可縮短制造周期和交貨期，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，大幅度降低成本，提高企業(yè)對市場(chǎng)變化的應變能力和競爭能力，給企業(yè)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟效益。

為了提高我國在國際市場(chǎng)上的競爭能力和振興機械制造業(yè)，采用先進(jìn)制造技術(shù)勢在必行，但FMC、FMS、FML、FA…等是附加值高的高科技產(chǎn)品，依靠進(jìn)口則費用高昂，而且制造系統包含著(zhù)技術(shù)、管理和人文意識，故必須我國自行研制，才能結合國情，達到先進(jìn)而適用，且能節約大量外匯，取得巨大的經(jīng)濟效益。

三、現狀及國內外發(fā)展趨勢

美、日、德三國分別于68年、70年和71年開(kāi)發(fā)了首套FMS。到90年代全世界擁有1200套左右FMS，其中日本擁有400套，美國150套，德國100套。自85年到90年FMS的年平均增長(cháng)率為28.7%。而同期FMC的年平均增長(cháng)率為72.8%，即FMC的增長(cháng)率是FMS的2.54倍。

這是由于FMS是根據加工的零件族的工藝選用合適數控機床的品種和數量組成的制造系統，因而系統較復雜，雖然生產(chǎn)效率高，但投資較大，資金回收期長(cháng)，也就承擔較大的風(fēng)險。而FMC由于是采用模塊化設計，數控機床品種單一，系統結構比較穩定，可靠性高，且可根據需要擴展組成FMS，有更好的柔性，較少的投資，調整周期短，見(jiàn)較快，經(jīng)濟效益高些，故自80年代中期以來(lái)FMC已成為柔性制造系統中主要發(fā)展的工程產(chǎn)品。

1990年全球FMS的銷(xiāo)售額超過(guò)了20億美元，FMC銷(xiāo)售額逾40億美元，兩者約占當年世界機床總銷(xiāo)售額的15%，約占數控機床銷(xiāo)售額的30%以上。包括各類(lèi)數控機床在內的柔性制造機床和系統的產(chǎn)值約占90年世界機床總產(chǎn)值465億美元的55%，其中日本和聯(lián)邦德國分別高達75%和70%，并呈逐年增加的趨勢。因而適用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的機床和系統已成為機床工業(yè)的主導產(chǎn)品。

1958年清華大學(xué)與北京第一機床廠(chǎng)合作研制了我國第一臺數控銑床，雖與日本研制數控車(chē)床和數控銑床的時(shí)間接近，但由于數控系統和相關(guān)的電、液元件未得到相應的發(fā)展，所以并沒(méi)有能形成數控機床產(chǎn)業(yè)。直到“六五”期間由北京機床研究所引進(jìn)日本FANUC數控和伺服系統技術(shù)，并經(jīng)“七五”、“八五”在引進(jìn)數控技術(shù)的基礎上消化吸收，才從80年代起逐步形成了我國完整的數控機床產(chǎn)業(yè);同時(shí)開(kāi)發(fā)了在CNC單機基礎上配置工件自動(dòng)輸送和托盤(pán)交換裝置的FMC，自主研制了以國產(chǎn)設備為主組成的箱體加工FMS和板材沖壓成型FMS等，并為國內汽車(chē)行業(yè)和摩托車(chē)行業(yè)研制了柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，發(fā)展了基于DNC的獨立制造島和車(chē)間集成信息管理系統等。

但總體而言，無(wú)論在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)設備的應用廣泛性方面，還是滿(mǎn)足國內市場(chǎng)需要方面，與工業(yè)發(fā)達國家相比有明顯不足，至于作為工程系統的FMC、FMS和FML等更還處于初步發(fā)展階段。國內機械制造業(yè)使用的為數不多的FMC、FMS和FML也大多自國外引進(jìn)。

從目前來(lái)看，國外柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)總的發(fā)展趨勢可歸為3F和3S。

所謂3F為：柔性化(Flexibility)、聯(lián)盟化(Federalization)、新穎化(Fashion)。

所謂3S為：系統化(System)、軟件化(Software)、特效化(Speciality)。

具體來(lái)說(shuō)，大致有下列四個(gè)方面：

1)、創(chuàng )制新一代數控機床，根據應用場(chǎng)合，既有適合自動(dòng)化的簡(jiǎn)約型高速數控機床，又有用于模具加工的超高速精密加工中心，復雜零件加工的多功能復合機床以及新穎的并聯(lián)機構機床(虛擬軸機床)等。

2)、發(fā)展適用于大批量、短節拍的由數控機床組成的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，達到具有年產(chǎn)量超過(guò)30萬(wàn)件、多品種分批生產(chǎn)的經(jīng)濟性。

3)、進(jìn)一步提高制造系統的生產(chǎn)規劃和控制軟件的面向對象的特性，以增強其柔性和信息集成性，適應構建CIMS等更高層次柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統的需要。

4)、研制靈捷制造單元，使其具有高度的自律性和良好的重組性，成為分布式網(wǎng)絡(luò )集成的智能體，作為實(shí)現動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)實(shí)施異地遠程協(xié)調制造的基礎。

國內柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展總趨勢仍是遵循著(zhù)3F和3S的方向，但又有其特點(diǎn)：

1)、發(fā)展適用、可靠和有價(jià)格競爭力的數控機床，開(kāi)發(fā)市場(chǎng)急需的高效、精密和缺門(mén)產(chǎn)品，不斷地提高其功能、性能，更好地適應柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的需求。

2)、大力推進(jìn)分布式數字控制和管理(DNC)的制造系統，應用DNC技術(shù)有效地提高數控機床的利用率和自動(dòng)化程度。

3)、研制以提高系統的可靠性和實(shí)用化為前提，加強物流和信息集成的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，以適應我國汽車(chē)、電機、家電等行業(yè)的大批、高效和多品種生產(chǎn)的需要。

4)、研究適應靈捷制造，并能充分利用現有資源響應市場(chǎng)需要的分布式網(wǎng)絡(luò )集成制造系統和快速重組制造系統，以提高我國機械制造業(yè)的市場(chǎng)競爭能力和快速響應能力。

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