一、前言
以柔性制造系统及柔性制造单元为代表的柔性制造技术(FMT)，正在随着制造企 业的技术进步而不断地发展。概括地说，凡在CAD／CAM系统支持下，采用柔性制造系统(FMS)、柔性自动线(FMTL)、柔性装配系统(FMA)、柔性制造单元(FMC)及 计算机直接数控(DNC)等具有一定柔性的制造自动化技术，都属于柔性制造技术应用的范畴。
FMT属新一代先进制造技术，有广阔的应用前景，是机械制造业缩短产品的研制 周期、提高产品质量、保持企业竞争活力的重要技术手段。为促进FMT的应用和发展，我所同中国航空精密机械研究所、南航、北航合作，承担了科工委北京FMS实验中心(BFEC)“八五”预研项目的研制。
BFEC的主要目标是：
(1)建立FMT应用及实验研究环境
为相关行业柔性制造自动化的基本生产功能(fundamental production function)的逻辑集成、制造过程(manufacturing process)的物理集成及它们的生产应用，建立一个开放的实验研究基地，为FMT的系统和单元技术的研究、实验、改进、示范、应用服务。
(2)研究开发FMT的主要单元技术
包括柔性制造工艺技术及具有行业特点的加工中心、柔性单元及柔性制造系统在内的配套软硬件的开发研究，为相关行业“九五”期间FMT的应用提供必要的技术支BFEC实验研究系统的结构如图1所示。
其中，FA(柔性制造自动化)是研制的主体， IDPM(集成设计制造工程系统)是服务于FA应用的支持系统， PPM(小型计划管理系统)则是作为分厂管理器的实验环境而纳入BFEC，至于MIS这种支持大中型企业FMT运行的企业管理信息系统，则不 属BFEC实验的范围，仅在必要时，通过PPM的数据交换接口可接收MIS的信息，以实现特殊实验的需要。 BFEC的主要研制工作已告完成。并已进入试运行期。
二、BFEC的FMS系统的主要特点
BFEC实验研究系统的主体部分是一条功能完整的柔性制造系统，同国内类似系统相比，有以下特点：
(1)加工单元具有五面加工及空间五坐标加工的能力
根据BFEC总体设计要求，加工单元按互补型原则配置，由1台5DHMC(五坐标卧式中心)，1台4DHMC(四坐标卧式中心)，1台5DVMC(五坐标立式加工中心)组成。所研制的加工单元的加工柔性强，适合加工各种箱体、框架、基座、发动机机匣、空间型面及变斜角轮廓型面等零件，尺寸范围达1m<sup>3</sup>，摆角范围为水平主轴+30°至-120°，相应的工件转台为360°，立式中心的垂直主轴可绕XY轴摆动±30°。
(2)带AGV(自动导引小车)的物料储运系统
物料系统可使工件装卡及夹具装调工作在加工机床之外进行，时间上同加工操作 并行，以提高机床的利用率(相对提高40%一50%)。 BFEC物料系统由A．W．(自动化仓库)， L／U station(工件装卸站)， Buffer(工件缓冲站)及AGV组成。无轨式AGV为非直线式运送线路提供了设计灵活性， BFEC的AGV采用感应导引，控制指令用红外通信方式及用精密二次定位装置，保证了系统的高可靠性及优异的运行性能。 nextpage
(3)具有批换刀能力的托盘式刀具交换系统
采用蘑茹形集装刀具托盘，并与物流系统共用AGV，简化了流程，减少了占用空间。系统由TL L／U(刀具装卸站)， TL—lD(刀具识别装置)， TL Presetter(刀具预调仪)， TL Store(刀具库)及TL—MGT Station(刀具管理工作站)组成。具有特色的是用TL—lD保证选刀装刀正确性，当操作者按计算机接收的调刀指令从刀库取来指定的刀具之后，用TL—lD的阅读头复核刀具体上磁性芯片所记录的刀号，计算机判别为正确时，则发指令控制TL·L／U的转位机构，将刀具托盘转到指定位置，保证所取的正确刀具装到正确的刀位。
(4)具有联机功能的清洗站及测量站
清洗站为5DVMC无喷淋冲洗装置，工件加工完毕后送测量站检测之前，需送清洗站清除切屑。 BFEC清洗站特点是清洗容积大(1m<sup>3</sup>)，承载大(超过2000kg)，清洗托盘回转支架的高压回转密封性高及清除工件清洗后热风吹干所形成的水雾自吸收(避免其排放到车间污染环境)。在线测量站是对原独立运行的IOTA测量机作进线功能扩展，实现了测量托盘加载，自动测量，报告测量结果，托盘退出的计算机控制全过程自动化。
(5)基于特征建模的CAD／CAPP／CAM集成系统
考虑到行业产品加工的特性， BFEC研制了该系统。其特点是系统建立了基于加工特征的产品零件的数据模型，作为支持零件工程设计的CAD、 CAPP、CAM全过程活动的统一的产品模型，从实质上实现了工程设计的一体化。此外。系统具有生成式CAPP模块及CAM模块，在给定零件类型的范围内可自动生成工艺规程，相关工艺信息、数控加工刀位文件及NC程序。由于测量用NC程序与加工NC程序有诸多不同特点， BFEC开发了“测量机自动编程”模块，实现了复杂型面零件测量程序的自动生成。
(6)分级控制的计算机系统
采用车间／单元／工作站／设备4级结构。制造层实现模型如图2所示。车间级控制器执行计划管理职能：按合同订单及经营决策编制年、季、月、周生产计 划；资源分配计划；平衡物料需求计划；排定预维修计划；进行生产统计及成本管理。单元控制器执行FMS运控管理职能：按周计划及库存与生产状况制定日调度计划；计划的仿真评估及优化；控制系统运行处理现场事件，采集工况并作统计。工作站执行前端控制器职能，按单元指令和命令控制设备的运行；上报执行状况；作运行日志和统计。设备控制器执行设备运行过程控制职能，操纵设备运行；上报工况信息；在联机运行状态下，只接受工作站的控制指令，不需人工干预。分级控制的支持系统包括计算机通信网络及数据库管理系统。
BFEC采用标准以太网，由TIS技术信息区网段与SFA制造区网段组成，两段间以信桥相连。BFEC采用分布式数据库管理结构，产品零件特征定义数据由RMI网状数据库管理，工艺数据及NC文件， FMS运行数据，物料数据库及刀具数据库均通过3Ybase数据库进行管理，采C1ient／Server方式实现相应站点间的数据共享，并通过自行开发的数据交换接口实现RMI与SYbase的连接，提供CAD／CAPP／CAM间的数据共BFEC在研制活动中，注重研制开发的技术先进性与实用性的结合。国防工业的一些研制单位拟部分采用BFEC的软硬件设备技术，以建立型号研制的先进制造系统。 nextpage
三、我国企业应如何运用柔性制造技术
在推广应用CIM技术的过程中，有人认为柔性制造技术投资大，难以承受；有人认为制造自动化不解决企业主要问题；有人认为现在应研究精良生产和敏捷制造，柔性制造已经过时了等等。如何正确看待这些问题呢?
(1)真正从实际需要出发才能正确决策
各企业经营情况不同，对技术进步的需求差别很大，有的应用CIM技术着眼于改善经营管理，维持企业生存，工厂老设备尚开工不足又没有过硬的竞争产品需要开发，这种情况下搞FMS、FMC是不必要、不合适的，应该在改变管理体制，发挥现有设备潜力上做文章。如果企业面临国内外市场竞争激烈的形势，企业有数控加工和计算机技术应用的一定基础，所开发产品技术复杂，质量要求高，企业有一定的资金筹集能力，这种情况下，应分析采用FMT的合理性和必要性。当然，实施中应分阶段量力而行。
(2)FMT是发展中技术
FM3于1967年间世， FMT源于FMS和数控加工，经10年研究，其技术成熟走向工业应用，1988年全世界FMS应用达760套，1990年美国FMS销售预计达2。26亿美元，1992年欧洲FMS交易额达29亿美元，90年代，欧美几乎所有的飞机公司，发动机公司，汽车制造公司及机床制造业的著名厂家，无一不采用FMS、 FMC及DNC控制的数控技术，应该看到， FMS、 FMC仍在不断发展和改进，向小型化、智能化、模块拼装和多样化等方向发展，这恰恰是适应了CIM、敏捷制造、精良生产的技术发展。敏捷制造要求的可重构、模块化、智能化制造设备，正是一种高柔性的自动化设备。要发展敏捷制造不依靠高柔性制造设备，这可能是对敏捷制造概念的一种误解。另外，我国发展先进制造技术与西方国家基础不一样，搞精良生产和敏捷制造的起点不一样，在研究方法和策略上不宜跟着唱一个调子。比如在西方.FMT已是成熟技术，且已广泛应用多年，基础雄厚。理所当然不是研究开发的重点，正如美国国防部1992年关键技术计划中所指出的“在用于形成制造单元的数控及直接数控设备方面，已进行了大量投资，而对整个工厂一体化的投资步伐却显著地慢”，而我国的情况是FM3、FMC应用仅仅是星星点点，数量极小，我国与工业发达国家在制造自动化应用的基础相差甚大，考虑问题要从国情出发。
(3)合理选定FMT应用方案
对于那些确有需要采用FMT的企业，还应进一步论证选用方案。在制造设备方面，是数控机床加DNC，还是加工中心分别加DNC、 FMC、 FMS，究竞选那种。要结合企业经营目标，资金筹集能力，技术队伍素质和基础。表1列出了各种应用形式的特点和适用范围。其中具有三班无人照看功能的FMS，由于设备利用率提高而减少了设备数量，投资与独立运行的加工中心相持平。
(4)FMT是ClMS建立基础
CIMS在制造层若不包括柔性制造部分不能说是完整的CIMS。试想国内外哪一个真正成功的CIMS应用工厂不是在柔性制造上有较强的优势?我国现在比较穷，资金紧张，但事物是变化的，经过社会主义市场经济的深刻变革，一些没有发展前景的企业将被淘汰，而迎接21世纪的，必将是具有竞争力的、有自己产品和技术优势的企业，希望有关的领导能够正确导向。
