柔性自动化系统的结构组成形式很多，但一般多采用群控方式的递阶系统。第一级为各个工艺设备的计算机数控装置，实现各个加工过程的控制；第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数控指令等信息分配给第一级中有关设备的计算机数控装置，同时，把它们的运转状况信息上报给上级计算机；第三级是柔性自动化系统的主计算机（控制计算机），其功能是制定生产作业计划，实施柔性自动化系统运行状态的管理及各种数据的管理；第四级是全厂的管理计算机。

性能完善的软件是实现柔性自动化系统功能的基础，除支持计算机工作的系统软件外，数量更多的是根据使用要求和用户经验所发展的专门应用软件，大体上包括控制软件（控制机床、物料储运系统、检验装置和监视系统）、计划管理软件（调度管理、质量管理、库存管理、工装管理等）和数据管理软件（仿真、检索和各种数据库）等。

柔性自动化是机械技术与电子技术相结合的自动化。柔性自动化系统以硬件为基础，以软件为支持，通过改变程序即可实现所需的控制，易于变动，实现制造过程的柔性和高效率，适用于多品种、中小批量的生产。柔性自动化系统包括数控机床（Numerical Control Machine Tools，NC）、加工中心（Machining Center，MC）、工业机器人、柔性制造单元、柔性制造系统等。

1.数控机床

数控机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床。数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。数控机床是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3～5倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。采用数控机床，有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。

2.加工中心

加工中心是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂、用途更广、效率更高的数控机床。由于具有刀库和自动换刀装置，加工中心可以在一台机床上完成车、铣、镗、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工，因此，加工中心具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间、减少在制品库存、加工质量高等优点。加工中心常用于零件比较复杂，需要多工序加工且生产批量中等的生产场合。

现代的加工中心已向多坐标、多工种、多面体加工和可重组（更换主轴箱等部件）等方向发展，如车铣加工中心、铣镗磨加工中心、五面体加工中心和五坐标（多坐标）加工中心等，数控系统也向开放式、分布式、适应控制、多级递阶控制、网络化和集成化等方向发展，因此，数控加工不仅可用于单件、小批生产自动化，也可用于单一产品大批量生产的自动化。

3.柔性制造单元

柔性制造单元是一个可变加工单元，由单台计算机控制的加工中心或数控机床、环形（圆形、三角形或长圆形等）托盘输送装置或机器人组成，采用切削监视系统实现自动加工，可以不停机更换工件，实现连续生产，如图6.2所示。柔性制造单元是组成柔性制造系统的基本单元。

图6.2　柔性制造单元

柔性制造单元比单台数控机床或加工中心的柔性大，可以实现更多品种的配套加工。日本的实践表明，柔性制造单元一般平均每天可完成21.3种零件的加工，完成50种零件的配套时间为2.34天，而采用加工中心完成同样任务，每天只能完成2.09种，完成50种零件的配套则要23.9天。柔性制造单元可实现24小时连续运转，加工中心一般只能连续工作18小时。柔性制造单元的运转工作利用率是加工中心的1.5倍，完成相同任务的柔性制造单元投资可比加工中心投资节省17.34%，柔性制造单元操作工人的数量只有加工中心的82.67%。(www.daowen.com)

与柔性制造系统相比，柔性制造单元的主要优点是占地面积较小，系统结构不是很复杂，成本较低，投资较少，可靠性较高，使用及维护均较简单，因此，柔性制造单元是柔性制造系统的主要发展方向之一，深受各类企业的欢迎。

4.柔性制造系统

柔性制造系统是一个制造系统，由多台（至少两台）加工中心或数控机床、自动上下料装置、储料和输送系统等组成，没有固定的加工顺序和节拍，在计算机及其软件系统的集中控制下，能在不停机调整的情况下更换工件和夹具，实现加工自动化，在时间和空间（多维性）上都有高度的柔性，是一种由计算机直接控制的自动化可变加工系统。

与传统的刚性自动生产线相比，柔性制造系统有以下突出的特点：

（1）具有高度的柔性，能实现多种不同工艺要求、不同类的零件的加工，能够自动更换工件、夹具、刀具和自动装夹，有很强的系统软件功能。

（2）具有高度的自动化程度、稳定性和可靠性，能实现长时间的无人自动连续工作（如连续工作24小时）。

（3）设备利用率高，调整、准备、终结等辅助时间短。

（4）生产率高。

（5）直接劳动费用低，有利于增加经济收益。

柔性制造系统的应用范围很广，如图6.3所示，如果零件生产批量很大而品种数较少，则可用专用机床线或自动生产线；如果零件生产批量很小但品种较多，则适合用数控机床或通用机床；介于两者之间的，均适合用柔性制造系统加工。

图6.3　柔性制造系统的应用范围