柔性自動化是機械技術和電子技術的結合，即機電壹體化的新壹代自動化。其加工程序靈活多變，也稱為可變編程自動化。隨著科技的發展，人類社會對產品的功能和質量要求越來越高，產品更新換代的周期越來越短，產品的復雜程度也越來越高，對傳統的大規模生產模式提出了挑戰。這種挑戰不僅對中小企業構成威脅，也困擾著大中型國有企業。因為，在大規模生產模式下，靈活性和生產率是矛盾的。眾所周知，只有單壹品種、大批量、專用設備、工藝穩定、效率高才能構成規模經濟；另壹方面，多品種小批量生產的設備專用性低，在加工形式相似的情況下，工藝難以穩定，生產效率必然受到影響。為了同時提高制造業的柔性和生產效率，在保證產品質量的前提下，縮短生產周期，降低產品成本，最終使中小批量生產與大批量生產相抗衡，柔性自動化系統應運而生。
自1954麻省理工學院第壹臺數控銑床誕生以來，柔性自動化在20世紀70年代初進入生產實用階段。幾十年來，單機數控機床的應用逐漸發展到加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統和計算機集成制造系統，使得柔性自動化得到了快速發展。
柔性自動化的內容:
柔性自動化產生於20世紀50年代，是機械技術與電子技術相結合的自動化。以硬件為基礎，以軟件為支撐，通過改變程序就可以實現所需的控制，因此靈活易變，實現了制造過程的柔性化和高效化，適合多品種、中小批量生產。包括數控機床、加工中心、工業機器人、柔性制造單元、柔性制造系統等。
壹、數控機床
數控機床(NC)是利用數字代碼形式的信息(程序指令)控制刀具按照給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床。數控機床對零件的加工過程是嚴格按照加工程序規定的參數和動作進行的。它是壹種高效率的自動或半自動機床。與普通機床相比，當加工對象發生變化時，壹般只需更改數控程序，表現出良好的適應性，可以大大節省生產準備時間。數控機床本身精度和剛度高，可以選擇有利的加工用量，生產率高，壹般是普通機床的3 ~ 5倍。對於壹些復雜零件的加工，生產效率可以提高十倍甚至幾十倍。數控機床的使用有利於計算機控制和管理生產的發展，為實現生產過程的自動化創造了條件。
二、加工中心
加工中心(Machiningcenter，MC)是在普通數控機床的基礎上增加刀庫和自動換刀裝置而形成的壹種更復雜、應用更廣泛、效率更高的數控機床。有了刀庫和自動換刀裝置，可以在壹臺機床上完成車削、銑削、鏜孔、鉸孔、攻絲和仿形加工。因此，加工中心的機床具有工序集中的優點，可有效縮短調整時間和搬運時間，減少在制品庫存，提高加工質量。加工中心常用於零件復雜、需要多工序加工、生產批量中等的生產場合。
現代加工中心向多坐標、多工位、多面體加工和重新裝配(更換主軸箱等部件)方向發展，如車銑加工中心、銑鏜加工中心、五面體加工中心、五坐標(多坐標)加工中心等，數控系統也向開放式、分布式、自適應控制、多級遞階控制、網絡化、集成化方向發展，因此數控加工不僅可以用於單件小批量生產，
第三，柔性制造單元
柔性制造單元(Flexiblemanufacturingcell，FMC)是壹種可變加工單元，由單個計算機控制的加工中心或數控機床、環形(圓形、角形或長方形)托盤輸送裝置或機器人組成。采用切削監控系統，實現自動加工和連續生產，無需停機更換工件。它是柔性制造系統的基本單元。
柔性制造單元比單壹的數控機床或加工中心更加靈活，可以實現更多種類的配套加工。按照日本的做法，柔性制造單元壹般每天可以加工21.3種零件，裝配產品完成50種零件的加工時間為2.34天，而使用加工中心只能完成同樣的任務，完成50種零件需要23.9天。柔性制造單元可以24小時連續運行，加工中心只能工作18h小時。柔性制造單元的作業利用率是MC的65，438+0.5倍。完成同樣任務的柔性制造單元的投資比加工中心的系統投資可節省17.34%，操作工人數僅為MC的82.67%。
與柔性制造系統相比，柔性制造單元的主要優點是:占地面積小、系統結構不復雜、成本低、投資少、可靠性高、使用和維護簡單。因此，柔性制造單元是柔性制造系統的主要發展方向之壹，受到各個企業的歡迎。
第四，柔性制造系統
1，柔性制造系統的概念、特點和適用範圍
柔性制造系統(Flexiblemanufacturingsystem，FMS)是由多臺(至少兩臺)加工中心或數控機床、自動裝卸裝置、存儲和輸送系統等組成的制造系統。沒有固定的加工順序和節奏。在計算機及其軟件系統的集中控制下，可以不停機調整更換工件和夾具，從而實現加工自動化。
與傳統的剛性自動生產線相比，它具有以下突出特點:
(1)具有高度的靈活性，可以實現不同工藝要求、不同“類型”零件的加工，並能自動更換工件、夾具、刀具和自動裝夾，具有強大的系統軟件功能。
(2)自動化程度高，穩定可靠，可實現長時間無人自動連續工作(如連續工作24小時)。
(3)提高設備利用率，減少調整、準備終止等輔助時間。
(4)生產率高。
(5)降低直接人工成本，提高經濟效益。
柔性制造系統有著廣泛的應用。如果零件批量大，品種少，可以使用專用機床線或自動生產線。如果零件生產批量小，品種多，適合用數控機床或通用機床；中段適用於柔性制造系統的加工。
2.柔性制造系統的類型
柔性制造系統是壹個總稱，類型很多，可分為柔性制造單元、柔性生產線、柔性生產線等。以前討論過柔性制造單元，現在分為柔性制造線和柔性生產線。
柔性制造生產線(FML)由兩個或多個加工中心、數控機床或柔性制造單元組成。配有自動輸送裝置(軌道、小車或機器人)、自動裝卸工件裝置(托盤交換或機器人)和自動化倉庫，具有計算機分級控制功能、數據管理功能、生產計劃和調度管理功能、實時監控功能。
FlexibleTransmissionLine (FTL)由多個加工中心組成，但物料系統沒有使用自動化程度較高的自動運輸車、工業機器人和自動倉庫，而是使用了自動化生產線上使用的上下料裝置，如各種進料槽等。，而不是追求高度的靈活性和自動化，經濟實用。這種柔性制造系統也稱為準柔性制造系統。
3.柔性制造系統的組成和結構
柔性制造系統由三部分組成:材料系統、能源系統和信息系統，每個系統又由許多子系統組成。
FMS的主要加工設備是加工中心和數控機床。目前銑鏜加工中心(立式和臥式)和車削加工中心占大多數，壹般由3 ~ 6套組成。柔性制造系統常用的傳送帶、無軌(無軌)輸送車、步行工業機器人等。，也可以使用壹些特殊的傳送裝置。在柔性制造系統中，可以同時使用多個輸送設備來形成復合輸送網絡。輸送方式可以是直線、環形和網狀。柔性制造系統的存儲設備可以使用立體倉庫和堆垛機，也可以使用平面倉庫和托盤站。托盤是壹種行走夾具，裝有工件夾具，工件被夾在工件夾具上。托盤、工件夾具和工件由輸送裝置整合輸送，托盤夾緊在機床工作臺上。托盤站還可以起到臨時存放的作用，設置在機床附近起到緩沖的作用。倉庫可分為毛坯庫、零件庫、刀具庫和夾具庫，其中刀具庫有集中管理的中心刀具庫和分散在各機床旁的專用刀具庫兩種。柔性制造系統中除了主要的加工設備外，還應該有清洗工作站、去毛刺工作站和檢驗工作站，這些都是柔性工作單元。
柔性制造系統具有制造不同產品的獨特柔性，可以在不改變系統硬件結構的情況下生產不同的產品，從而適應市場變化，縮短新產品的研發周期；在計算機的幫助下，柔性制造系統的加工輔助時間大大減少，可顯著提高機床利用率，最高可達75% ~ 90%；由於工序的組合，減少了裝夾次數和使用的機床數量，降低了設備成本，減少了系統中在制品的庫存，減少了工作循環時間，縮短了生產周期；系統的控制、管理和傳輸都在計算機下進行，減少了操作人員。
根據FMS的統計數據，加工成本可降低50%，生產面積可減少40%，生產率可提高50%，在制品可減少80%。柔性制造系統的主要缺點是:系統投資大，回收期長；系統結構復雜，對操作人員要求很高；復雜的結構使得系統的可靠性差。
五、成組技術
成組技術從50年代的成組加工發展到60年代的成組技術，出現了成組生產單元和流水線，其範圍也從簡單的機械加工擴展到整個產品制造過程。20世紀70年代以後，成組技術與計算機技術、數控技術、相似理論、方法論、系統論的結合發展成為成組技術。
成組技術的實質是將中小批量生產的零件按其結構和工藝相似性進行分組，相當於擴大了零件的批量，因此可以采用類似於大批量生產的技術，達到提高生產率和經濟效益的目的。成組技術是應用系統工程的觀點，它把多品種小批量生產中的設計、制造和管理看作壹個生產系統的整體，統壹協調生產系統的各個方面，綜合應用成組技術，以獲得最佳的綜合經濟效益。成組技術的應用可以促進零件設計的標準化，避免產品設計中不必要的重復設計和多樣化設計；在產品制造中，可以促進工藝設計的標準化、規範化和通用化，減少重復性工作，實現成組加工和應用成組夾具，提高生產效率和系統柔性；在生產管理中，可以縮短生產周期，簡化作業計劃，減少在制品數量，提高人員和設備的利用率，提高質量，降低成本。
1，基本原理
成組技術是涉及多學科的綜合技術，其理論基礎是相似性，核心是成組技術，現階段具有計算機輔助成組技術的特征。
成組技術是將尺寸、形狀、工藝相似的零件組成零件族(組)，按照零件族的工藝進行制造，從而擴大批量，減少品種，便於采用高效的生產方式，從而提高勞動生產率，為提高多品種小批量生產的經濟效益開辟了壹條途徑。
零件在幾何形狀、尺寸、功能元件、精度、材料等方面的相似性。就是基本相似。在基本相似的基礎上，在制造、裝配等生產、經營和管理環節中衍生出的相似，稱為二次相似或衍生相似。因此，二次相似是基本相似的發展，具有重要的理論意義和實用價值。
成組技術的基本原理表明，零件的相似性是實現成組技術的基本條件。工藝相似性是指可以用相同的工藝方法進行加工，可以用相似的夾具進行裝夾，可以用相似的檢具進行檢測。零件分類編碼系統是實現成組技術的重要工具。成組技術就是揭示和利用基本相似和二次相似，使工業企業得到統壹的數據和信息，變單件小批量生產為批量生產。
2、成組技術實施和生產組織形式
1)成組技術的實施步驟
分組流程的實施步驟如下:
(1)根據零件分類編碼系統對產品零件進行分組和分類。
(2)利用計算機輔助工藝設計制定零件的成組加工工藝。
(3)設計成組工藝裝備，如成組夾具、成組刀具、成組量具。
(4)設計成組工藝裝備，如成組夾具、成組刀具、成組量具。
(5)建設成組加工生產線，設計成組輸送裝置、成組裝卸裝置、倉庫等。
2)成組技術的生產組織形式
成組技術的生產組織形式基本上可以分為三類。
(1)獨立成組加工機床或成組加工的柔性制造單元主要用於形狀簡單、相似性大的零件，可以在壹臺機床上完成。
(2)成組加工與通用加工的混合生產線主要用於零件復雜、相似性小，需要多臺機床完成全部工序的情況。能成組加工的用成組加工機床加工，不能成組加工的用普通機床甚至專用機床加工，形成混合生產線(段)。
(3)成組加工生產線或成組加工的柔性制造系統這是成組加工的最高組織形式，零件的所有工序都是成組加工的。
3.零件分類和編碼系統
(1)零件分類編碼系統的概念和功能。零件的分類編碼是用數字描述零件的幾何形狀、尺寸和工藝特征，即零件特征的數字化。
在成組技術中，零件分類編碼系統的作用不是完整地描述零件的特征，而是對零件進行分類分組，形成零件族進行成組加工。因此，只要零件分類編碼系統中的信息能夠滿足描述零件的成組分類的需要，就不可能從零件分類編碼中反推出零件的完整形狀、尺寸和公差。
(2)零件分類編碼系統要描述的零件特征及其提取。零件分類是根據零件的特性，壹般可分為三個方面:
(1)結構特征、幾何形狀、尺寸、結構功能、毛坯類型等。
(2)工藝特點、毛坯形狀、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夾緊方式、機床類型。
(3)生產組織和計劃特性、加工批量、制造資源、跨車間、工段的工藝路線、廠際協作等。
(3)零件分類和編碼系統的結構。零件的特征用相應的符號來表示，在分類編碼體系中可以用相應的鏈接來描述。零件的分類編碼體系按分類環節的多少可分為多級和單級兩類，目前多級分類編碼體系應用廣泛，每壹級都由多個分類環節來描述。
零件的編碼是壹種數學描述，每個零件都有壹個識別碼，識別碼就是零件的零件號或圖號。為了區分，零件的識別碼是唯壹的，不能重復。在零件的分類編碼中，有分類編碼，是成組技術實施時提出的，可以重復。同壹個分類代碼的零件表明它們是相似的，可以歸為壹類，即零件族(組)。
①整體結構。零件分類編碼系統大多采用表格形式，由水平分類和垂直分類兩部分組成。
橫向分類環節稱為碼位，主要用於描述零件的類型、形狀、尺寸、工藝要素、材料、精度、毛坯等宏觀信息分類。它的位數在4到80之間，常用的數字是9到21。碼位數越多，可以描述的內容越詳細，但結構越復雜。
縱向分類環節稱為碼域或碼值，主要用於描述宏觀信息中的層次性和更細致的結構信息。壹般為10位，用0到9的數字表示，具體位數視需要而定。
4、團體流程設計
成組工藝設計是基於零件的分類和分組，基本有四種方法。
(1)典型零件加工方法。在壹個零件族(組)中，選取能包含該組零件所有表面元素的零件之壹作為該族(組)的代表零件，稱為典型零件或樣本，制定典型零件的工藝流程，即該零件族(組)的成組工藝流程，然後由成組工藝流程通過刪除等處理生成該族(組)各零件的具體工藝流程。
(2)復合材料零件技術。復合零件法的思想是根據每個族(組)設計能代表族(組)特征的復合零件，制定復合零件的工藝流程，即族(組)的成組工藝流程，然後族(組)的每個零件的具體工藝流程由成組工藝流程通過刪除等處理生成。
(3)典型工藝路線法。從零件族(組)中選擇壹個零件的工藝路線，該工藝路線可以包括所有零件的工藝路線，並將其作為零件組的典型成組工藝。
(4)復合工藝路線法。當無法從零件族(組)中的每個零件直接選擇工藝路線來生成包含該組中所有零件的工藝路線時，可以使用復合工藝路線方法。零件分組後，先制定零件族(組)中每個零件的工藝路線，將它們組合起來形成壹個假想的工藝路線，這個假想的工藝路線是最復雜、最全面的，包括組內所有零件的工藝路線，即組工藝路線。
柔性自動化的主要措施和好處，采用柔性自動化，可以提高制造系統的柔性和生產率，獲得經濟效益。實現這壹目標的主要措施如下:
(1)工具和工件的自動傳送和供應。
(2)借助計算機，可以實現機床的合理使用和作業調度。
(3)制造過程的計算機監控。
(4)機床和輸送系統的預防性維護和檢修。通過以上措施，我們可以實現:
1)提高機床利用率；
2)在不停機的情況下改變加工任務；
3)多機護理；
4)人機分離；
5)沒人跑夜班。
因此:
①可以根據裝配所需的批次進行加工，減少在制品和倉儲成本；
(2)縮短生產周期，實現按交貨期組織生產；
③充分利用刀具壽命，降低刀具成本；
(4)降低產品成本；
⑤對市場反應迅速。