自動(dòng)化制造系統(tǒng)是指在較少的人工直接或間接干預(yù)下，將原材料加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品，在加工過程中實(shí)現(xiàn)管理過程和工藝過程自動(dòng)化。管理過程包括產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)；程序的編制及工藝的生成；設(shè)備的組織及協(xié)調(diào)；材料的計(jì)劃與分配；環(huán)境的監(jiān)控等。工藝過程包括工件的裝卸、儲(chǔ)存和輸送；刀具的裝配、調(diào)整、輸送和更換；工件的切削加工、排屑、清洗和測量；切屑的輸送、切削液的凈化處理等。
自動(dòng)化制造系統(tǒng)包括剛性制造和柔性制造，“剛性”的含義是指該生產(chǎn)線只能生產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某類產(chǎn)品，表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。剛性制造包括組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線等?！叭嵝浴笔侵干a(chǎn)組織形式和生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝的多樣性和可變性，可具體表現(xiàn)為機(jī)床的柔性、產(chǎn)品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造包括柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性制造線（FML）、柔性裝配線（FAL）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等。下面依據(jù)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和智能程度進(jìn)行分類介紹。
一、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)
1、剛性半自動(dòng)化單機(jī)
除上下料外，機(jī)床可以自動(dòng)地完成單個(gè)工藝過程的加工循環(huán)，這樣的機(jī)床稱為剛性半自動(dòng)化機(jī)床。這種機(jī)床一般是機(jī)械或電液復(fù)合控制式組合機(jī)床和專用機(jī)床，可以進(jìn)行多面、多軸、多刀同時(shí)加工，加工設(shè)備按工件的加工工藝順序依次排列；切削刀具由人工安裝、調(diào)整，實(shí)行定時(shí)強(qiáng)制換刀，如果出現(xiàn)刀具破損、折斷，可進(jìn)行應(yīng)急換刀；例如：單臺(tái)組合機(jī)床，通用多刀半自動(dòng)車床，轉(zhuǎn)塔車床等。從復(fù)雜程度講，剛性半自動(dòng)化單機(jī)實(shí)現(xiàn)的是加工自動(dòng)化的層次，但是投資少、見效快，適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)是調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。
2、剛性自動(dòng)化單機(jī)
它是在剛性半自動(dòng)化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)上、下料等輔助裝置而形成的自動(dòng)化機(jī)床。輔助裝置包括自動(dòng)工件輸送、上料，下料、自動(dòng)夾具、升降裝置和轉(zhuǎn)位裝置等；切屑處理一般由刮板器和螺旋傳送裝置完成。這種機(jī)床實(shí)現(xiàn)的也是單個(gè)工藝過程的全部加工循環(huán)。這種機(jī)床往往需要定做或改裝，常用于品種變化很小，但生產(chǎn)批量特別大的場合。主要特點(diǎn)是投資少、見效快，但通用性差，是大量生產(chǎn)常見的加工裝備。
3、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線
剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線是多工位生產(chǎn)過程，用工件輸送系統(tǒng)將各種自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序連接起來，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。在剛性自動(dòng)線上，被加工零件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，順序通過各個(gè)工作位置，自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加工過程和部分檢測過程。因此，與剛性自動(dòng)化單機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任務(wù)完成的工序多，所以生產(chǎn)效率也很高，是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工裝備。除此之外，剛性自動(dòng)生產(chǎn)線還具有可以有效縮短生產(chǎn)周期，取消半成品的中間庫存，縮短物料流程，減少生產(chǎn)面積，改善勞動(dòng)條件，便于管理等優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長，更換產(chǎn)品不方便。為了消除這些缺點(diǎn)，人們發(fā)展了組合機(jī)床自動(dòng)線，可以大幅度縮短建線周期，更換產(chǎn)品后只需更換機(jī)床的某些部件即可（例如可更換主軸箱），大大縮短了系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，并能收到較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效果。組合機(jī)床自動(dòng)線主要用于箱體類零件和其他類型非回轉(zhuǎn)體的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋和銑削等工序的加工。剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線目前正在向剛?cè)峤Y(jié)合的方向發(fā)展。
圖8-1所示為加工曲拐零件的剛性自動(dòng)線總體布局圖。該自動(dòng)線年生產(chǎn)曲拐零件1700件，毛坯是球墨鑄鐵件。由于工件形狀不規(guī)則，沒有合適的輸送基面，因而采用了隨行夾具安裝定位，便于工件的輸送。
該曲拐加工自動(dòng)線由7臺(tái)組合機(jī)床和1個(gè)裝卸工位組成。全線定位夾緊機(jī)構(gòu)由1個(gè)泵站集中供油。工件的輸送采用步伐式輸送帶，輸送帶用鋼絲繩牽引式傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。因毛坯在隨行夾具上定位需要人工找正，沒有采用自動(dòng)上下料裝置。在機(jī)床加工工位上采用壓縮空氣噴吹方式排除切屑，全線集中供給壓縮空氣。切屑運(yùn)送采用鏈板式排屑裝置，從機(jī)床中間底座下方運(yùn)送切屑。
自動(dòng)線布局采用直線式，工件輸送帶貫穿各工位，工件裝卸工位4設(shè)在自動(dòng)線末端。隨行夾具連同工件毛坯經(jīng)升降機(jī)5提升，從機(jī)床上方送到自動(dòng)線的始端，輸送過程中沒有切屑撒落到機(jī)床上、輸送帶上和地面上。切屑運(yùn)送方向與工件輸送方向相反，斗式切屑提升機(jī)1設(shè)在自動(dòng)線始端。中央控制臺(tái)6設(shè)在自動(dòng)線末端位置。
剛性自動(dòng)線生產(chǎn)率高，但柔性較差，當(dāng)加工工件變化時(shí)，需要停機(jī)、停線并對機(jī)床、夾具、刀具等工裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或更換（如更換主軸箱、刀具、夾具等），通常調(diào)整工作量大，停產(chǎn)時(shí)間較長。
二、柔性制造單元FMC
柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）是由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心、工件自動(dòng)輸送及更換系統(tǒng)等組成。它是實(shí)現(xiàn)單工序加工的可變加工單元，單元內(nèi)的機(jī)床在工藝能力上通常是相互補(bǔ)充的，可混流加工不同的零件。系統(tǒng)對外設(shè)有接口，可與其它單元組成柔性制造系統(tǒng)。
1、FMC控制系統(tǒng)
FMC控制系統(tǒng)一般分二級，分別是單元控制級和設(shè)備控制級。
（1）設(shè)備控制級 是針對各種設(shè)備，如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、小車、傳送裝置等的單機(jī)控制。這一級的控制系統(tǒng)向上與單元控制系統(tǒng)用接口連接，向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡單任務(wù)，并通過各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。設(shè)備控制級一般采用具有較強(qiáng)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。
（2）單元控制級 這一級控制系統(tǒng)是指揮和協(xié)調(diào)單元中各設(shè)備的活動(dòng)，處理由物料貯運(yùn)系統(tǒng)交來的零件托盤，并通過控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對設(shè)備級各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。單元控制系統(tǒng)一般采用具有有限實(shí)時(shí)處理能力的微型計(jì)算機(jī)或工作站。單元控制級通過RS232接口與設(shè)備控制級之間進(jìn)行通訊，并可以通過該接口與其它系統(tǒng)組成FMS。
2、FMC的基本控制功能
（1）單元中各加工設(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度，其中包括制定單元作業(yè)計(jì)劃、計(jì)劃的管理與調(diào)度、設(shè)備和單元運(yùn)行狀態(tài)的登錄與上報(bào)。
（2）單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度，這些設(shè)備包括傳送帶、有軌或無軌物料運(yùn)輸車、機(jī)器人、托盤系統(tǒng)、工件裝卸站等。
（3）刀具系統(tǒng)的管理，包括向車間控制器和刀具預(yù)調(diào)儀提出刀具請求、將刀具分發(fā)至需要它的機(jī)床等。
圖8-2 柔性制造單元
1—數(shù)控車床 2—加工中心 3—裝卸工位 4—龍門式機(jī)械手 5—機(jī)器人6—加工中心控制器
7—車床數(shù)控裝置 8—龍門式機(jī)械手控制器 9—小車控制器10—加工中心控制器 11—機(jī)器人控制器
12—單元控制器 13、14—運(yùn)輸小車
圖8-2所示為一加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。它包括1臺(tái)數(shù)控車床，1臺(tái)加工中心，兩臺(tái)運(yùn)輸小車用于在工件裝卸工位3、數(shù)控車床1和加工中心2之間的輸送，龍門式機(jī)械手4用來為數(shù)控車床裝卸工件和更換刀具，機(jī)器人5進(jìn)行加工中心刀具庫和機(jī)外刀庫6之間的刀具交換。控制系統(tǒng)由車床數(shù)控裝置7，龍門式機(jī)械手控制器8，小車控制器9，加工中心控制器10，機(jī)器人控制器11和單元控制器12等組成。單元控制器負(fù)責(zé)對單元組成設(shè)備的控制、調(diào)度、信息交換和監(jiān)視。
圖8-3 帶托盤庫的柔性制造單元
1－刀具庫 2－換刀機(jī)械手 3－托盤庫 4－裝卸工位 5－托盤交換機(jī)構(gòu)
圖8-3所示是加工棱體零件的柔性制造單元。單元主機(jī)是一臺(tái)臥式加工中心，刀庫容量為70把，采用雙機(jī)械手換刀，配有8工位自動(dòng)交換托盤庫。托盤庫為環(huán)形轉(zhuǎn)盤，托盤庫臺(tái)面支承在圓柱環(huán)形導(dǎo)軌上，由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈拖動(dòng)而回轉(zhuǎn)，鏈輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。托盤的選擇和定位由可編程控制器控制，托盤庫具有正反向回轉(zhuǎn)、隨機(jī)選擇及跳躍分度等功能。托盤的交換由設(shè)在環(huán)形臺(tái)面中央的液壓推拉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。托盤庫旁設(shè)有工件裝卸工位，機(jī)床兩側(cè)設(shè)有自動(dòng)排屑裝置。
三、柔性制造系統(tǒng)FMS
柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化，其基本組成部分有：自動(dòng)化加工設(shè)備，工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。
1、自動(dòng)化加工設(shè)備
組成FMS的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、加工中心、車削中心等，也可能是柔性制造單元。這些加工設(shè)備都是計(jì)算機(jī)控制的，加工零件的改變一般只需要改變數(shù)控程序，因而具有很高的柔性。自動(dòng)化加工設(shè)備是自動(dòng)化制造系統(tǒng)基本，也是重要的設(shè)備。
2、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
FMS工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由工件庫、工件運(yùn)輸設(shè)備和更換裝置等組成。工件庫包括自動(dòng)化立體倉庫和托盤（工件）緩沖站。工件運(yùn)輸設(shè)備包括各種傳送帶、運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手等。工件更換裝置包括各種機(jī)器人或機(jī)械手、托盤交換裝置等。
3、刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
FMS的刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫、刀具輸送裝置和交換機(jī)構(gòu)等組成。刀具庫有中央刀庫和機(jī)床刀庫。刀具輸送裝置有不同形式的運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手。刀具交換裝置通常是指機(jī)床上的換刀機(jī)構(gòu)，如換刀機(jī)械手。
4、輔助設(shè)備
FMS可以根據(jù)生產(chǎn)需要配置輔助設(shè)備。輔助設(shè)備一般包括：①自動(dòng)清洗工作站；②自動(dòng)去毛刺設(shè)備；③自動(dòng)測量設(shè)備；④集中切屑運(yùn)輸系統(tǒng)；⑤集中冷卻潤滑系統(tǒng)等。
5、多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
FMS的控制系統(tǒng)采用三級控制，分別是單元控制級、工作站控制級、設(shè)備控制級。圖8-4就是一個(gè)FMS控制系統(tǒng)實(shí)例，系統(tǒng)包括自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV）、TH6350臥式加工中心、XH714A立式加工中心和倉儲(chǔ)設(shè)備等。
圖8-4 FMS控制系統(tǒng)實(shí)例
（1）設(shè)備控制級 是針對各種設(shè)備，如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、小車、傳送裝置以及儲(chǔ)存/檢索等的單機(jī)控制。這一級的控制系統(tǒng)向上與工作站控制系統(tǒng)用接口連接，向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡單任務(wù)，并通過各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。
（2）工作站控制級 FMS工作站一般分成加工工作站和物流工作站。加工工作站完成各工位的加工工藝流程、刀具更換、檢驗(yàn)等管理；物流工作站完成原料、成品及半成品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、工位變換等管理。這一級控制系統(tǒng)是指揮和協(xié)調(diào)單元中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)，處理由物料貯運(yùn)系統(tǒng)交來的零件托盤，并通過控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對設(shè)備級各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。設(shè)備控制級和工作站控制級等控制系統(tǒng)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的有實(shí)時(shí)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。
（3）單元控制級 單元控制級作為FMS的一級控制，是全部生產(chǎn)活動(dòng)的總體控制系統(tǒng)，同時(shí)它還是承上啟下、溝通與上級（車間）控制器信息聯(lián)系的橋梁。因此，單元控制器對實(shí)現(xiàn)底三層有效的集成控制，提高FMS的經(jīng)濟(jì)效益，特別是生產(chǎn)能力，具有十分重要的意義。單元控制級一般采用具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)處理能力的小型計(jì)算機(jī)或工作站。
圖8-5是一種較典型的FMS，4臺(tái)加工中心直線布置，工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由托盤站2、托盤運(yùn)輸無軌小車4、工件裝卸工位3和布置在加工中心前面的托盤交換裝置12等組成。刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由中央刀庫8、刀具進(jìn)出站6、刀具輸送機(jī)器人移動(dòng)車7和刀具預(yù)調(diào)儀5等組成。單元控制器9、工作站控制器（圖中未標(biāo)出）和設(shè)備控制裝置組成三級計(jì)算機(jī)控制。切屑運(yùn)輸系統(tǒng)沒有采用集中運(yùn)輸方式，每臺(tái)加工中心均配有切屑運(yùn)輸裝置。
圖8-6 具有裝配功能的柔性制造系統(tǒng)
1—控制柜 2—手工工位 3—緊固機(jī)器人 4—裝配機(jī)器人 5—雙臂機(jī)器人 6—清洗站 7—倉庫
8—車削加工中心 9—多坐標(biāo)測量儀 10—鏜銑加工中心 11—刀具預(yù)調(diào)站 12—裝配機(jī)器人 13—小件裝配站 14—裝夾站 15—AGV（自動(dòng)導(dǎo)引小車） 16—控制區(qū)
圖8-6所示是一個(gè)具有柔性裝配功能的柔性制造系統(tǒng)。圖的右部是加工系統(tǒng)，有一臺(tái)鏜銑加工中心10和一臺(tái)車削中心8。9是多坐標(biāo)測量儀，7是立體倉庫、14是裝夾具區(qū)。圖的左部是一個(gè)柔性裝配系統(tǒng)，其中有一個(gè)裝載機(jī)器人12、三個(gè)裝夾具機(jī)器人3、4、13；一個(gè)雙臂機(jī)器人5、一個(gè)手工工位2和傳送帶。柔性加工和柔性裝配兩個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)自動(dòng)導(dǎo)向小車作為運(yùn)輸系統(tǒng)15連接。測量設(shè)備也集成在總控系統(tǒng)范圍內(nèi)。
柔性制造系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：①柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)；②系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床工藝能力上是相互補(bǔ)充和相互替代的；③可混流加工不同的零件；④系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作；⑤多層計(jì)算機(jī)控制，可以和上層計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；⑥可進(jìn)行三班無人干預(yù)生產(chǎn)。
四、柔性制造線FML
制造柔性線（Flexible Manufacturing Line）由自動(dòng)化加工設(shè)備、工件輸送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。柔性制造線FML與柔性制造系統(tǒng)之間的界限也很模糊，兩者的重要區(qū)別是前者象剛性自動(dòng)線一樣，具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工作沿一定的方向順序傳送，后者則沒有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件的傳送方向也是隨機(jī)性質(zhì)的。柔性制造線主要適用于品種變化不大的中批和大批量生產(chǎn)，線上的機(jī)床主要是多軸主軸箱的換箱式和轉(zhuǎn)塔式加工中心。在工件變換以后，各機(jī)床的主軸箱可自動(dòng)進(jìn)行更換，同時(shí)調(diào)入相應(yīng)的數(shù)控程序，生產(chǎn)節(jié)拍也會(huì)作相應(yīng)的調(diào)整。
柔性制造線的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有剛性自動(dòng)線的絕大部分優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)批量不很大時(shí)，生產(chǎn)成本比剛性自動(dòng)線低得多，當(dāng)品種改變時(shí)，系統(tǒng)所需的調(diào)整時(shí)間又比剛性自動(dòng)線少得多，但建立系統(tǒng)的總費(fèi)用卻比剛性自動(dòng)線高得多。有時(shí)為了節(jié)省投資，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，柔性制造線常采用剛?cè)峤Y(jié)合的形式，即生產(chǎn)線的一部分設(shè)備采用剛性專用設(shè)備（主要是組合機(jī)床），另一部分采用換箱或換刀式柔性加工機(jī)床。
1、自動(dòng)化加工設(shè)備 組成FML的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、可換主軸箱機(jī)床?？蓳Q主軸箱機(jī)床是介于加工中心和組合機(jī)床之間的一種中間機(jī)型。可換主軸箱機(jī)床周圍有主軸箱庫，根據(jù)加工工件的需要更換主軸箱。主軸箱通常是多軸的，可換主軸箱機(jī)床對工件進(jìn)行多面、多軸、多刀同時(shí)加工，是一種高效機(jī)床。
2、工件輸送系統(tǒng) FML的工件輸送系統(tǒng)和剛性自動(dòng)線類似，采用各種傳送帶輸送工件，工件的流向與加工順序一致，依次通過各加工站。
3、刀具 可換主軸箱上裝有多把刀具，主軸箱本身起著刀具庫的作用，刀具的安裝、調(diào)整一般由人工進(jìn)行，采用定時(shí)強(qiáng)制換刀。
圖 8-7 柔性制造線示意圖
圖8-7為一加工箱體零件的柔性自動(dòng)線示意圖，它由2臺(tái)對面布置的數(shù)控銑床，4臺(tái)兩兩對面布置的轉(zhuǎn)塔式換箱機(jī)床和1臺(tái)循式換箱機(jī)床組成。采用輥道傳送帶輸送工件。這條自動(dòng)線看起來和剛性自動(dòng)線沒有什么區(qū)別，但它具有一定的柔性。FML同時(shí)具有剛性自動(dòng)線和FMS的某些特征。在柔性上接近FMS，在生產(chǎn)率上接近剛性自動(dòng)線。
五、柔性裝配線FAL
柔性裝配線（Flexible Assembly Line）通常由裝配站、物料輸送裝置和控制系統(tǒng)等組成。
1、裝配站
FAL中的裝配站可以是可編程的裝配機(jī)器人，不可編程的自動(dòng)裝配裝置和人工裝配工位。
2、物料輸送裝置
在FAL中，物料輸送裝置根據(jù)裝配工藝流程為裝配線提供各種裝配零件，使不同的零件和已裝配成的半成品合理地在各裝配點(diǎn)間流動(dòng)，同時(shí)還要將成品部件（或產(chǎn)品）運(yùn)離現(xiàn)場。輸送裝置由傳送帶和換向機(jī)構(gòu)等組成。
3、控制系統(tǒng)
FAL的控制系統(tǒng)對全線進(jìn)行調(diào)度和監(jiān)控，主要是控制物料的流向、自動(dòng)裝配站和裝配機(jī)器人。
圖8-8 柔性裝配示意圖
1—無人駕駛輸送裝置 2—傳送帶 3—雙臂裝配機(jī)器人 4—裝配機(jī)器人
5—擰螺紋機(jī)器人 6—自動(dòng)裝配站 7—人工裝配工位 8—投料工作站
圖8-8是FAL的示意圖，線中有無人駕駛輸送裝置1，傳送帶2，雙臂裝配機(jī)器人3，裝配機(jī)器人4，擰螺紋機(jī)器人5，自動(dòng)裝配站6，人工裝配工位7和投料工作站8等組成。投料工作站中有料庫和取料機(jī)器人。料庫有多層重疊放置的盒子，這些盒子可以抽出，也稱之為抽屜，待裝配的零件存放在這些盒子中。取料機(jī)器人有各種不同的夾爪，它可以自動(dòng)地將零件從盒子中取出，并擺放在一個(gè)托盤中。盛有零件的托盤由傳送帶自動(dòng)地送往裝配機(jī)器人或裝配站。
六、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Intergrated Manufacturing System）是一種集市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理、售后服務(wù)與一體，借助于計(jì)算機(jī)的的控制與信息處理功能，使企業(yè)運(yùn)作的信息流、物質(zhì)流、價(jià)值流和人力資源有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速更新、生產(chǎn)率大幅提高、質(zhì)量穩(wěn)定、資金有效利用、損耗降低、人員合理配置、市場快速反饋和良好服務(wù)的全新的企業(yè)生產(chǎn)模式。
1、CIMS的功能構(gòu)成
CIMS的功能構(gòu)成包括下列內(nèi)容，如圖8-9所示。
（1）管理功能 CIMS能夠?qū)ιa(chǎn)計(jì)劃、材料采購、倉儲(chǔ)和運(yùn)輸、資金和財(cái)務(wù)以及人力資源進(jìn)行合理配置和有效協(xié)調(diào)。
（2）設(shè)計(jì)功能 CIMS能夠運(yùn)用CAD、CAE、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝編制）、NCP（數(shù)控程序編制）等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等。
（3）制造功能 CIMS能夠按工藝要求，自動(dòng)組織協(xié)調(diào)生產(chǎn)設(shè)備（CNC、FMC、FMS、FAL、機(jī)器人等）、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備和輔助設(shè)備（送料、排屑、清洗等設(shè)備）完成制造過程。
圖8-9 CIMS的組成
（4）質(zhì)量控制功能 CIMS運(yùn)用CAQ（計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理）來完成生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證，它不僅在軟件上形成質(zhì)量管理體系，在硬件上還參與生產(chǎn)過程的測試與監(jiān)控。
（5）集成控制與網(wǎng)絡(luò)功能 CIMS采用多層計(jì)算機(jī)管理模式，例如工廠控制級、車間控制級、單元控制級、工作站控制級、設(shè)備控制級等，各級間分工明確、資源共享，并依賴網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。CIMS還能夠與客戶建立網(wǎng)絡(luò)溝通渠道，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定貨、服務(wù)反饋、外協(xié)合作等。
從上述介紹可知，CIMS是目前別的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，但這并不意味著CIMS是完全自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。事實(shí)上，目前意義上CIMS的自動(dòng)化程度甚至比柔性制造系統(tǒng)還要低。CIMS強(qiáng)調(diào)的主要是信息集成，而不是制造過程物流的自動(dòng)化。CIMS的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)十分龐大，包括的內(nèi)容很多，要在一個(gè)企業(yè)完全實(shí)現(xiàn)難度很大。但可以采取部分集成的方式，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息及功能集成。
2、CIMS的關(guān)鍵技術(shù)
CIMS是傳統(tǒng)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，是復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。CIMS的主要特征是計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化和高度集成化。目前各個(gè)國家都處在局部集成和較低水平的應(yīng)用階段，CIMS所需解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有信息集成、過程集成和企業(yè)集成等問題。
（1）信息集成 針對設(shè)計(jì)、管理和加工制造的不同單元，實(shí)現(xiàn)信息正確、高效的共享和交換，是改善企業(yè)技術(shù)和管理水平必須首先解決的問題。信息集成的首要問題是建立企業(yè)的系統(tǒng)模型。利用企業(yè)的系統(tǒng)模型來科學(xué)的分析和綜合企業(yè)的各部分的功能關(guān)系、信息關(guān)系和動(dòng)態(tài)關(guān)系，解決企業(yè)的物質(zhì)流、信息流、價(jià)值流、決策流之間的關(guān)系，這是企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。其次，由于系統(tǒng)中包含了不同的操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件，且各系統(tǒng)間可能使用不同的通信協(xié)議，因此信息集成還要處理好信息間的接口問題。
（2）過程集成 企業(yè)為了提高T（效率）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）、E（環(huán)境）等目標(biāo)，除了信息集成這一手段外，還必須處理好過程間的優(yōu)化與協(xié)調(diào)。過程集成要求將產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)銷售中的各串行過程盡量轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿羞^程，如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到下游工作中的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性等，并預(yù)見產(chǎn)品的質(zhì)量、售后服務(wù)內(nèi)容等。過程集成還包括快速反應(yīng)和動(dòng)態(tài)調(diào)整，即當(dāng)某一過程出現(xiàn)未預(yù)見偏差，相關(guān)過程及時(shí)調(diào)整規(guī)劃和方案。
（3）企業(yè)集成 充分利用全球的物質(zhì)資源、信息資源、技術(shù)資源、制造資源、人才資源和用戶資源，滿足以人為核心的智能化和以用戶為中心的產(chǎn)品柔性化是CIMS全球化目標(biāo)，企業(yè)集成就是解決資源共享、資源優(yōu)化、信息服務(wù)、虛擬制造、并行工程、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等方面的關(guān)鍵技術(shù)。
