随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增加，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中、小型企业形成了威胁，而且也困扰着国有大、中型企业。因为在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，对于多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁调整工、夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，在保证产品质量的前提下缩短产品生产周期并降低产品成本，最终使中、小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统应运而生。

1954年，美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，在20世纪70年代初，柔性自动化系统进入生产实用阶段。几十年来，柔性自动化系统得到了迅速发展，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统。

1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的柔性自动化系统基本概念，研制了“系统24”，其主要设备是6台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管的条件下，实现24小时连续加工，但由于经济和技术上的困难而未全部建成。

1967年，美国的怀特·森斯特兰公司建成Omniline I系统，它由8台加工中心和2台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适合在少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、苏联、德国等也先后开展了柔性自动化系统的研制工作。

1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元，为发展柔性自动化系统提供了重要的设备形式。柔性制造单元一般由12台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件存储站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适合在多品种、小批量生产中使用。

随着时间的推移，柔性自动化系统在技术上和数量上都有较大发展。在实用阶段以由3～5台设备组成的柔性自动化系统最多，但也有规模更庞大的柔性系统投入使用。

1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外，还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续运转24小时。

这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步，与此同时，还出现了若干仅具有柔性自动化系统的基本特征，但自动化程度不很完善的经济型柔性自动化系统，使柔性自动化系统的设计思想和技术成就得到普及和应用。

柔性制造系统是指由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他连接装置上送到各加工设备，使工件得到准确、迅速和自动化的加工。柔性制造系统有中央计算机控制机床和传输系统，有时可以同时加工几种不同的零件。

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。一组按次序排列的机器，由自动装卸及传送装置连接并经计算机系统集成一体，原材料和代加工零件在零件传输系统上装卸，零件在一台机器上加工完毕后传到下一台机器，每台机器接收操作指令，自动装卸所需工具，无须人工参与。

柔性主要包括以下内容：

（1）机器柔性。

机器柔性是指当要求生产一系列不同类型的产品时，机器可以随产品变化选择不同的难易程度加工零件。柔性机床如图6.1所示。

图6.1　柔性机床(www.daowen.com)

（2）工艺柔性。

工艺柔性一是指工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是指制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

（3）产品柔性。

产品柔性一是指产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是指产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

（4）维护柔性。

维护柔性是指采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。

（5）生产能力柔性。

生产能力柔性是指当生产量改变时系统能经济地运行的能力。对于根据订单组织生产的制造系统，这一点尤为重要。

（6）扩展柔性。

扩展柔性是指当生产需要时，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。

（7）运行柔性。

运行柔性是指利用不同的机器、材料、工艺流程生产一系列产品的能力和换用不同工序加工相同产品的能力。