柔性制造系统（flexible manufacture system，FMS）是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，其包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，可以按照计算机辅助工艺过程的派生法组织生产，选择相适应的数控加工设备、工件和工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产（即具有“柔性”），可以及时地改变产品以满足市场需求。柔性制造系统兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。柔性制造系统的两个主要特点就是柔性和自动化，其他特点如下：

（1）柔性高，适应多品种中小批量生产。

（2）系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的。

（3）可混流加工不同的零件。

（4）系统局部调整或维修时，不中断整个系统的运作。

（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网。

（6）可进行三班无人干预生产。

1.1.2.1　柔性化

“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产，其优点是生产率很高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低。但只能加工一个或几个相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。一个理想的FMS应具备八种柔性：设备柔性、工艺柔性、产品柔性、工序柔性、运行柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。

1）设备柔性

设备柔性是指系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、族和品种变化时，加工设备所需刀、夹、铺具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程序的准备与调校时间等。

2）工艺柔性

工艺柔性是指系统能以多种方法加工某一族工件的能力，也称“加工柔性”或“混流柔性”，其衡量指标是系统不采用成批生产方式而同时加工的工件品种数。

3）产品柔性

产品柔性是指系统能够经济而迅速地转换到生产一族新产品的能力，也称“反应柔性”。衡量产品柔性的指标是系统从加工一族工件转向加工另一族工件时所需的时间。

4）工序柔性

工序柔性是指系统改变每种工件加工工序先后顺序的能力。其衡量指标是系统以实时方式进行工艺决策和现场调度的水平。

5）运行柔性

运行柔性是指系统处理其局部故障，并维持继续生产原定工件族的能力。其衡量指标是系统发生故障时生产率的下降程度或处理故障所需的时间。

6）批量柔性

批量柔性是指系统在成本核算上能适应不同批量的能力。其衡量指标是系统保持经济效益的最小运行批量。

7）扩展柔性

扩展柔性是指系统能根据生产需要方便地模块化进行组建和扩展的能力。其衡量指标是系统可扩展的规模大小和难易程度。(www.daowen.com)

8）生产柔性

生产柔性是指系统适应生产对象变换的范围和综合能力。其衡量指标是前述七项柔性的总和。

在综合性的专业实验室里，主要传授与实践有关的教学内容和实际的操作技能，在建立综合性的专业实验室时，必须考虑使学习的内容与劳动过程紧密结合。因此，所要建立的模块化柔性制造系统具备了下述重要特性：

（1）工业标准化特性。在系统中绝大部分的设备和器件都符合工业标准，尽可能不使用过分简化了的教学设备与器件，使学生可以在一个能反映真实生产过程的系统中学到专业知识与操作技能。

（2）模块化特性。系统被设计成具有模块化的特性，也就是系统中的每个功能部件都能独立运行，重要的功能部件应该是分布式控制的。在学习过程中，学生不仅可以对各个功能部件进行操作，而且还可以根据不同的教学内容增减功能部件，功能部件的增减同时又不影响系统中其他功能部件的运行。

（3）结构的开放性和兼容性。由于电子技术、信息技术和自动化技术的快速发展，所建系统必须与变化了的技术要求相匹配。在设计该系统时，我们充分考虑了其硬件结构与软件系统的开放性和兼容性，使得组成该系统的设备不仅能与当今其他设备相组合和匹配，而且还具有进一步开发的可能性，为将来技术更新留有余地。

（4）学习的实践特性。学生在综合性的专业实验室中学习时应该具有创造性劳动的可能性，也就是允许学生对某些设备进行拆装、更改，以使他们能够真正学到生产实际所需的专业技能。在该系统中采用的元器件虽然是工业用的，但是在设计这些元器件时已经充分考虑到了拆装的方便性。所以学生能较容易地把建好的系统重新拆开，然后再组装起来，而且还可以通过增减器件来对系统的配置进行重构。

（5）现代教学特性。在现代职业劳动中，劳动组织形式是以小组劳动为特征的，在职业技术教育中，学生在学校就应该了解并习惯于这种劳动组织形式。模块化柔性制造实验系统为学生提供了这种可能性，这是因为每个功能部件都能独立运行，各功能部件又通过局域网络相连接，通过协调控制连成一个系统。当学生在该系统中学习时，可以将“构建系统”作为一个学习课题，先构思出整个系统的方案，然后各小组分别对各功能部件进行设计、安装、编程和调试。在各功能部件调试通过之后，将组合系统进行整体调试。

1.1.2.2　自动化

1）按零件加工顺序配置机床的系统

根据被加工零件的加工顺序选择机床，并用一个物料储运系统将机床连接起来，机床间在加工内容方面相互补充。工件借助一个装卸站送入系统，并由此开始，在计算机控制下，由一个加工站送至另一个加工站，连续完成各加工工序。通常工件在系统中的输送路径是固定的，但是不同的机床也能加工不同的工件。

2）机床可相互替换的系统

这类柔性制造系统在设备出现故障时，能用替换机床保持整个系统继续工作。在一个由几台加工中心、一个存储系统和一个穿梭式物料输送线组成的柔性制造系统中，工件可以送至任何一台加工中心，它们都有相应的刀具来加工零件。计算机具有记忆每台机床的状态，并能在机床空闲时分配工件去加工的能力。每台机床都配有能根据指令选用刀具的换刀机械手，能完成部分或全部加工工序。该系统中还具有机床刀库的更换和存储系统，以保证为加工多种零件所需的刀具量。这类柔性制造系统的最大优点是设备发生故障时，只有部分系统停工，工件的班产量有所降低，但不会造成停产。

3）混合型系统

实际生产中常常采用既按工序选择，又具有替换机床的柔性制造系统，这就是混合型系统。系统内同类机床间具有相互替换的能力。

4）具有集中式刀具储运系统的柔性制造系统

这种集中式储刀装置可以是与机载刀库交换的备用刀库，也可以是与机床多轴主轴箱交换的备用主轴箱。系统中的刀具都按工件的加工要求集中布置在若干个储刀装置中，当所加工任务确定后，控制系统选出相应的多轴箱或备用刀库送至机床，来完成工序的加工要求。通过对以上的柔性制造系统一些基本的概念和定义，现在接着对该系统的特征进行分析。柔性制造系统主要的特征为生产柔性、生产效率、技术利用率、系统可靠性和投资强度比。

（1）生产柔性。针对自动化生产线来讲的，如果通过重新的组合和调整容易完成其他类型的产品的生产，就称柔性好，只能适应单一产品的生产就是不具有柔性。

（2）生产效率。指固定投入量下，制造的实际产出与最大产出两者间的比率。可反映出达成最大产出、预定目标或是最佳营运服务的程度。亦可衡量经济个体在产出量、成本、收入和利润等目标下的绩效。

（3）技术利用率。在该系统中的一些新技术如传感器的用法、新元件的加入等。

（4）系统可靠性。随着科学技术的发展，现代化的机器、技术装备、交通工具和探索工具越来越复杂。这些机器和设备的可靠性受到了人们的广泛重视。

（5）投资强度比。简单地说就是投入资金的多少，它与该系统功能和效率成什么比例。