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1基本概念

柔性制造的模式其實廣泛存在，比如定制，這種以消費者為導向的， 以需定產的方式對立的是傳統大規模量產的生產模式。在柔性制造中，考驗的是生產線和供應鏈的反應速度。比如目前在電子商務領域興起的“C2B”“C2P2B”等模式體現的正是柔性制造的精髓所在。

柔性可以表述為兩個方面
一個方面是指生產能力的柔性反應能力，也就是機器設備的小批量生產能力：
其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。

1、美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。
2、國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”
3、中國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產?！?br>

簡單地說，FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。

第二個方面，指的是供應鏈的敏捷和的反應能力。

在柔性制造中，供應鏈系統對單個需求做出生產配送的響應。從傳統“以產定銷”的“產——供——銷——人——財——物”，轉變成“以銷定產”，生產的指令*是由消費者獨個觸發，其價值鏈展現為“人——財——產——物——銷“這種*定向的具有明確個性特征的活動。

在這個過程中不僅對生產的機器提出了重大的挑戰，也對傳統的供應鏈提出了革命性的顛覆。在近一次工信部對愛定客這家公司的調研中發現，供應鏈才是這家公司得以成功實踐柔性制造的核心競爭力。從傳統的大單出貨、大批生產、低毛利率的情況下，如何在保證品質和反應速度的情況下，又要有效地反應消費者的個體需求，另外還要有效控制成本？ 愛定客已經總結出很好的解決方案，只有全價值鏈的*掌握才能從根本上去解決單個生產的成本控制；愛定客提倡的就是“每個人都可以擁有自己的品牌”，因此在不斷改良生產工藝，優化生產流程，在流程中提高人效，化生產達到零庫存，以此來壓縮消費者需要付出的庫存代價；真正的零庫存從根本上解決了隱形成本的問題，這就是愛定客的產品在維持高品質的前提下還能保持非常有競爭力的價格秘密所在。

2基本特征

（1） 機器柔性，系統的機器設備具有隨產品變化而加工不同零件的能力；
（2） 工藝柔性，系統能夠根據加工對象的變化或原材料的變化而確定相應的工藝流程；
（3） 產品柔性，產品更新或*轉向后，系統不僅對老產品的有用特性有繼承能力和兼容能力，而且還具有迅速、經濟地生產出新產品的能力；
（4） 生產能力柔性，當生產量改變時，系統能及時作出反應而經濟地運行；
（5） 維護柔性，系統能采用多種方式查詢、處理故障，保障生產正常進行；
（6） 擴展柔性，當生產需要的時候，可以很容易地擴展系統結構，增加模塊，構成一個更大的制造系統。

3主要類型

機器柔性

當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。

工藝柔性

一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。

產品柔性

一是產品更新或*轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。

維護柔性

采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。

生產柔性

當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。

擴展柔性

當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。

運行柔性

利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量（包括單件產品）的加工技術都屬于柔性制造技術。

4發展狀況

1967年，英國莫林斯公司根據威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統24”。其主要設備是六臺模塊化結構的多工序數控機床，目標是在無人看管條件下，實現晝夜24小時連續加工，但終由于經濟和技術上的困難而未全部建成。

同年，美國的懷特·森斯特蘭公司建成Omniline I系統，它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于在少品種、大批量生產中使用，在形式上與傳統的自動生產線相似，所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯、德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了FMS的研制工作。

1976年，日本發那科公司展出了由加工中心和工業機器人組成的柔性制造單元（簡稱FMC），為發展FMS提供了重要的設備形式。柔性制造單元（FMC）一般由1～2臺數控機床與物料傳送裝置組成，有獨立的工件儲存站和單元控制系統，能在機床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，可實現有限工序的連續生產，適于多品種小批量生產應用。

70年代末期，柔性制造系統在技術上和數量上都有較大發展，80年代初期已進入實用階段，其中以由3～5臺設備組成的柔性制造系統為多，但也有規模更龐大的系統投入使用。

1982年，日本發那科公司建成自動化電機加工車間，由60個柔性制造單元（包括50個工業機器人）和一個立體倉庫組成，另有兩臺自動引導臺車傳送毛坯和工件，此外還有一個無人化電機裝配車間，它們都能連續24小時運轉。

這種自動化和無人化車間，是向實現計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時，還出現了若干僅具有柔性制造系統的基本特征，但自動化程度不很完善的經濟型柔性制造系統FMS，使柔性制造系統FMS的設計思想和技術成果得到普及應用。

迄今為止，*有大量的柔性制造系統投入了應用，僅在日本就有175套完整的柔性制造系統。國際上以柔性制造系統生產的制成品已經占到全部制成品生產的75%以上，而且比率還在增加。

5基本功能

1、能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理；
2、通過簡單的軟件系統變更，便能制造出某一零件族的多種零件；
3、自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運輸和存儲過程；
4、能解決多機床下零件的混流加工，且無需增加額外費用；
5、具有優化的調度管理功能，無需過多的人工介入，能做到無人加工。

6制造系統

定義

關于柔性制造系統的定義很多，性的定義有：
美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產?！焙唵蔚卣f,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。

組成

目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床（加工中心與車削中心等）,由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”（IMS）國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。

FMC

FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6～8年,FMC可視為一個規模小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1～2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。

FML

它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統（DCS）為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。

FMF

FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統（CIMS）投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的高水平,反映出世界上*的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統（IMS）為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。

7關鍵技術

計算機輔助設計

未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。

模糊控制技術

模糊數學的實際應用是模糊控制器。近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。

人工智能、專家系統及智能傳感器技術

迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題（如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等）。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能（包括專家系統）技術必將在柔性制造業（尤其智能型）中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計有發展前途的仍是人工智能。

預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術（IMT）旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
人工神經網絡技術

人工神經網絡（ANN）是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。

綜合控制系統

一種叫做MES精益制造管理系統的工具，集合軟件和人機界面設備（PLC觸摸屏）、PDA手機、條碼采集器、傳感器、I/O、DCS、RFID、LED生產看板等多類硬件的綜合智能化系統，由一組共享數據的程序所組成的、通過布置在生產現場的專用設備（PDA智能手機、LED生產看板、條碼采集器、PLC、傳感器、I/O、DCS、RFID、PC等硬件）對從原材料上線到成品入庫的生產過程進行實時數據采集、控制和監控的系統。 是通過控制包括物料、倉庫、設備、人員、品質、工藝、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高制造競爭力，我們提供了一種系統地在統一平臺上集成諸如工藝排單、質量控制、文檔管理、圖紙下發、生產調度、設備管理、制造物流等功能的方式。從而實現企業實時化的信息系統。精益制造系統實時接受來自ERP系統的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產方法、人員指令、制造指令等下達給人員、設備等控制層，再實時把生產結果、人員反饋、設備操作狀態與結果、庫存狀況、質量狀況等動態地反饋給決策層。

8發展趨勢

9技術優點

采用柔性制造系統有許多優點，主要有以下幾個方面：
設備利用率高
一組機床編入柔性制造系統后的產量，一般可達這組機床在單機作業時的三倍。柔性制造系統能獲得率的原因，一是計算機把每個零件都安排了加工機床，一俟機床空閑，即刻將零件送上加工，同時將相應的數控加工程序輸入這臺機床。二是由于送上機床的零件早已裝卡在托盤上（裝卡工作是在單獨的裝卸站進行），因而機床不用等待零件的裝卡。

減少設備投資
由于設備的利用率高，柔性制造系統能以較少的設備來完成同樣的工作量。把車間采用的多臺加工中心換成柔性制造系統，其投資一般可減少三分之二。

減少直接工時費用
由于機床是在計算機控制下進行工作，不需工人去操縱。 用人的工位是裝卸站。這就減少了工時費用。
減少了工序中在制品量和一般加工相比，柔性制造系統在減少工序間零件庫存數量上有良好效果。有的減少了80%。這是因為縮短了等待加工時間。

改進生產要求有快速應變能力
柔性制造系統有其內在的靈活性，能適應由于市場需求變化和工程設計變更所出現的變動，進行多品種生產。而且還能在不明顯打亂正常生產計劃的情況下，插入備件和急件制造任務。

維持生產的能力
許多柔性制造系統設計成具有當一臺或幾臺機床發生故障時仍能降級運轉的能力。即采用了加工能力有沉余度的設計，并使物料傳送系統有自行繞過故障機床的能力，系統仍能維持生產。

產品質量高
減少零件裝卡次數，一個零件可以少上幾種機床加工，設計更好的專用夾具，更加注意機床和零件的定位都有利于提高零件的質量。

運行的靈活性
運行的靈活性是提高生產率的另一個因素。有些柔性制造系統能夠在無人照看的情況下進行第二和第三班的生產。

產量的靈活性
車間平面布局規劃得合理，需要增加產量時，增加機床，以滿足擴大生產能力的需要。

10結束語

柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。

近年來,柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的*模式已為國際上所*,可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上,將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統,以實現全局動態優化,總體益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技,為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡,有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。

11后結論

現實中存在許多不同類型的網絡,有支持TCP/IP的,有遵循OSI標準協議的,每臺機器的對應層協議都不同,對哪一層實施連接,需采用相應的網絡互聯設備。
通俗地講,第二層交換是指多口的交換集線路,即網絡交換機。其目的是替代傳統的集線器,提升網絡的有效帶寬。主要應用于局域網中。 在不同或相同類型的局域網之間采用橋接器（集線器）,從協議層上講屬于數據鏈路層的設備,但它們仍然是網絡連接的方法,因為局域網IMP本身沒有網絡層,只有在主機站點上才有網絡層或提供網絡層服務的功能。 與橋接器不同,網關在網絡層一級工作。這樣就有了更大的靈活性。例如,在差別很大的網絡間翻譯地址等,但這也導致了網關的速度很慢,因此,網關一般都用于廣域網間的連接或局域網與廣域網的互聯。隨著網絡的演進,100M高速以太網的出現,路由器在網段之間通信中造成的時延越來越成為網絡信息傳輸的瓶頸。第三層交換技術的出現,解決了大規模局域網中各子網段之間網絡信息傳輸的瓶頸問題,取代了昂貴的路由器,成為一種實用、經濟的組網技術。