生产过程组织
通过本章学习，要求学生掌握企业生产过程的
构成、企业生产类型的划分方法、企业生产单位
的专业化形式、企业生产过程的时间组织及合理
组织生产过程的基本要求等；熟悉流水线的基本
形式和连续流水线组织设计的基本步骤等；了解
柔性制造系统的构成及运行过程等内容。
学习要点
生产过程组织
• 第一节 生产过程组织概述
• 第二节 生产类型
• 第三节 生产过程的空间组织
• 第四节 生产过程的时间组织
• 第五节 流水生产组织
• 第六节 柔性制造系统
生产过程是工业企业最基本的活动过程。任何产品的生产，都必
须经过一定的生产过程。
生产过程＝劳动过程+自然过程。
劳动过程是劳动者利用劳动手段（设备和工具）,按照一定的方
法、步骤，直接或间接地作用于劳动对象，使之成为产品的全部过程。
自然过程是借助于自然力，改变加工对象的物理和化学性能的过
程，如铸件的自然时效，化工产品的化合作用等。
广义的生产过程是指从生产技术准备开始，直到把产品制造出来，
检验合格入库为止的全部过程。
狭义的生产过程是指从原材料投入生产开始直到检验合格入库为
止的全部过程。。
第一节 生产过程组织概述
一、生产过程的概念
（1）生产技术准备过程。是指投产前所做的各项生产技术准备
工作过程。如产品设计、工艺设计、工艺准备、材料与工时定额的制
定、新产品试制等过程。
（2）基本生产过程。是指与企业的基本产品实体构成直接有关
的生产过程。所生产的产品以市场销售为目的。
（3）辅助生产过程。是指为保证基本生产过程的实现，不直接
构成与基本产品实体有关的生产过程。例如，企业不以销售为目的，
仅为本企业的需要而进行的动力生产与供应、工具制造、设备修理等。
（4）生产服务过程。是指为基本生产和辅助生产的顺利进行而
从事的服务性活动，如原材料、半成品、工具等的供应、运输、库存
管理等。
（5）附属生产过程。是指利用企业生产主导产品的边角余料、
其它资源生产的市场需要的不属于企业专业方向的产品的生产过程。
如飞机厂利用边角余料生产铝制日用品的过程。
第一节 生产过程组织概述
二、生产过程的构成
生产过程的构成取决于下列因素：
（1）产品的特点。产品的特点是指产品品种、结构的复杂程度、
精度等级、工艺要求以及原材料种类等。
（2）生产规模。在产品专业方向相同的条件下，生产规模越大，
生产过程的构成越齐全，相互分工也越细。
（3）专业化协作水平。社会专业化协作水平越高，企业内部生
产过程就越趋于简化，而经济效果也越高。
（4）生产技术和工艺水平。企业产品相同，但技术条件和工艺
水平不同，生产过程的构成也有很大差别。随着科学技术的发展，生
产过程的构成也将会发生深刻的变化。
第一节 生产过程组织概述
三、影响生产过程构成的因素
合理组织生产过程的目的，是使产品在生产过程中行程最短，时间最
省，耗费最少，效益最好。为此，组织生产过程必须满足以下要求：
（1）生产过程的连续性。生产过程的连续性是指物料处于不停的运
动之中，且流程尽可能短，它包括时间上的连续性和空间上的连续性．保
持生产过程的连续性，可以缩短产品的生产周期，加速流动资金的周转，
提高资金利用率。
（2）生产过程的比例性。生产过程的比例性是指生产过程的各组成
部分和各生产要素之间，根据产品的要求，在生产能力上保持一定的比例
关系。它是生产顺利进行的重要条件。
（3）生产过程的平行性。生产过程的平行性是指物料在生产过程中
实行平行交叉作业。平行作业是指相同的零件同时在数台相同的机床上加
工；交叉作业是指一批零件在上道工序还未加工完时，将已完成的部分零
件转到下道工序加工，这样可以大大缩短产品的生产周期。
第一节 生产过程组织概述
四、合理组织生产过程的其本要求
（4）生产过程的均衡性（节奏性）。生产过程的均衡性是指产
品在加工过程中从投料到最后完工，在相等的时间间隔内，生产产品
产量大致相等或递增。各工作地经常保持均匀的负荷，不发生时松时
紧、前松后紧的现象，保证均衡地完成生产任务。
（5）生产过程的适应性。生产过程的适应性是指企业能根据市
场需求的变化，灵活进行多品种小批量生产的适应能力。用户需要什
么样的产品，企业就生产什么样的产品，需要多少就生产多少，何时
需要，就何时提供。
以上五项要求是相互联系、相互制约的。生产过程的比例性是实
现连续性、平行性的重要条件，是保证均衡性的前提；均衡性、连续
性、平行性又相互影响、相互作用；适应性是市场经济对生产过程提
出的要求，不与市场需要挂钩，追求连续性、平行性与均衡性是毫无
意义的。在市场多变的情况下，比例性只是一种理想状态。
第一节 生产过程组织概述
四、合理组织生产过程的其本要求
不同的工业企业，其产品品种、产量、设备和工艺方法都有不同
的特点。这些特点都直接影响生产过程的组织。为找出其中的规律性，
有必要把各种不同的生产过程归纳为几种类型。生产类型就是按企业
产品的性质、结构和工艺特点，产品品种的多少，品种变化的程度，
同种产品的数量等，对企业及其生产环节所进行的分类。
第二节 生产类型
一、生产类型的概念
（一）生产类型种类
1.按生产工艺特点划分
（1）采掘提取型。是从地下或海中采掘，提取产品。如采矿企
业、石油企业等。
（2）合成型。是指把不同成分的原材料合成产品。如水泥企业、
化工企业等。
（3）分解型。是指原材料加工处理后，分解成多种产品。如炼
油企业、焦化企业等。
（4）调制型。是指通过改变加工对象的形状和性能而制成的产
品。 如橡胶厂、轧钢厂等。
（5）装配型。是指把零部件组装成产品。如机械制造企业等。
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
2.按接受生产任务的方式划分
（1）订货生产方式。根据用户的订货要求进行生产，生产完成
后就立即交货，所以产品不存在库存问题。
（2）存货生产方式。它是预先对市场需求进行预测，在此基础
上制定生产计划，然后进行生产，产品有库存。产品的库存是存货
生产的主要特点，它多是大批大量生产采用的生产方式，如日用生
活品的生产。
3.按生产的连续程度分
（1）连续生产。它是指长时间连续不断地生产一种或很少几种
产品，生产的产品工艺流程和使用的生产设备都是固定的、标准化
的，工序之间没有在制品储存，如化工生产、冶金生产等。
（2）间断生产。输入生产过程的各种要素是间断性地投入，生
产设备和运输装置必须适合多种产品加工的需要，工序之间要求有
一定的在制品储存，如机床制造厂等。
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
4.按工作地的专业化程度划分
（1）大量生产。大量生产品种单一，产量大，生产重复性高，每
个工作地都长期固定完成一道或少数几道工序，工作地专业化程度高。
通常采用高效率的专用设备和专用工艺装备，机械化、自动化水平较
高，可以按加工对象布置车间的设备，实现流水生产。
（2）成批量生产。生产的产品品种较多，每种都有一定的批量，
生产有一定的重复性，工作地的专业化程度比大量生产低。根据生产
的稳定性、重复性和工作地专业化程度，通常将成批生产划分成“大
批生产”、“中批生产”和“小批生产”三种。
（3）单件生产。产品品种繁多，每种只生产一件（台）或少数几
件（台），生产的重复程度低，工作地专业化程度很低。通常使用较
多的通用设备和工艺装备，要求工人具有较高的技术水平和较广泛的
生产知识，以适应多品种生产的要求。
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
（二）划分生产类型的方法
划分生产类型的方法有两种，一种方法是根据工作地专业化程度
划分；另一种方法是根据产品产量的大小划分；这两种方法从不同的
侧面反映了生产类型的基本特征。
根据工作地专业化程度划分生产类型时，需要经过两个步骤：
第一步是划分工作地的生产类型；
第二步是划分工段、车间与企业的生产类型。
工作地是工人使用机器设备和工具对物料进行加工制作的场所。
工作地专业化程度是指工人从事同样操作的重复程度，它可以通过工
作地所执行的工序数（m）或工序大量系数（Kb）来表示；两者之间
的关系可表示为：Kb=1/m。划分工作地的生产类型可参照表5-1确定。
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
表5-1划分工作地生产类型的m及Kb的参考数据
工作地生产类型确定之后,工段的生产类型则按比重最大的原则
而定,再以比重最大的原则确定车间的生产类型及企业的生产类型。
不同的生产类型对设计、工艺、生产组织和生产管理的影响是不同的．
表5-2各种生产类型对技术经济指标的影响
三、生产类型对企业技术经济指标的影响
四、改变生产类型的途径
随着科学技术的飞速发展和居民消费水平的提高，当今社会已进
入多样化时代。这就决定大部分企业属于成批生产类型和单件小批生
产类型，并且逐步向多品种、小批量的趋势发展，需要采取某些相应
的技术组织措施，改变生产类型，从而提高企业的经济效益。
改变生产类型的主要途径有：
（1）在全面规划，统筹安排的原则下，积极发展专业化生产，以增
加批量，提高工作地的专业化程度。
（2）推行三化（产品系列化、零部件标准化、通用化），减少产品
的品种数，提高工作地专业化程度。
（3）推行成组技术，将相似零件归并成组，减少重复工作，节省时
间，提高工作地专业化程度。
（4）加强计划工作，合理搭配产品，减少同期产品品种数目，以提
高工作地专业化程度。
第二节 生产类型
二、生产类型的种类及划分方法
生产过程的空间组织，主要是研究企业内部怎样划分和设置生
产单位的问题。企业生产单位的组成是与企业生产过程相适应的。
（1）生产技术准备部门。它为基本生产和辅助生产提供产品
设计、工艺设计、工艺装备设计、非标准设备设计等技术文件，并
负责新产品试制工作的生产单位，包括研究所、设计科、工艺科、
工具科、试制车间等。
（2）基本生产部门。它是直接从事企业基本产品生产，实现
企业基本生产过程的生产单位。对于机械制造企业， 一般包括准备
车间、加工车间、装配车间。
第三节 生产过程的空 间组织
一、企业生产单位的组成
（3）辅助生产部门。是实现辅助生产过程，为基本生产提
供产品与劳务的生产单位，包括各种辅助生产车间（如工具车间、
模型车间、机修车间、电修车间等）和动力部门（热电站、压缩
空气站、煤气站、氧气站、锅炉房、变电所等）。
（4）生产服务部门。是为基本生产和辅助生产服务的单位，
包括运输部门（机车库、汽车库、装卸队等）、仓库（材料库、
工具库、成品库、半成品库等）。
除以上四方面生产单位和部门设置外，有的企业还设置附属
与副业生产部门。附属生产部门是为基本生产或辅助生产部门提
供辅助材料的生产部门；副业生产部门是利用企业的废料、边角
余料作材料制造产品的生产部门。
第三节 生产过程的空间组织
一、企业生产单位的组成
企业生产单位组成的专业化形式，涉及企业内部各车间的分工与
协作关系，是生产过程空间合理组织的一个重要问题。
1．工艺专业化形式
工艺专业化形式就是按照生产过程各个阶段的工艺特征来建立的
生产单位。在工艺专业化形式的生产单位里，集中了同类机械设备和
同工种的工人，对多种产品或零件进行相同工艺方法的加工，如车工
车间、铸造车间，或者在机械加工车间内设置车工工段、铣工工段、
磨工工段等。
主要优点是：
①对产品品种变化的适应能力强；
②生产系统的可行性高；
③工艺及设备管理较方便；
第三节 生产过程的空间组织
二、企业生产单位组成的专业化形式
主要缺点是
①产品在加工过程中运输路线长，
运输劳动量大；
②协作关系复杂，协调任务重；
③在制品量大，生产周期长。
2．对象专业化形式
对象专业化形式是把加工对象全部或大部分工艺过程集中在一个
生产单位中，组成以产品、部件、零件（零件组）为对象的专业化生
产单位。在对象专业化的生产单位中，集中着为制造某种产品(零部件
)所需的设备、工艺装备和工人，对相同的产品进行不同的工艺加工。
其工艺过程基本上是封闭的，即每个生产单位完成其负责的全部工艺
过程。例如连杆车间、齿轮车间、曲轴车间等。
主要优点是：①可减少运输次数，缩短运输路线，节约运力；②
协作关系简单，简化了生产管理；③可采用专用高效设备和工艺装备；
④在制品少，生产周期短；
缺点是：①对品种变化适应性差；②工人之间的技术交流比较困
难；③工艺及设备管理较复杂。
在实际生产过程的组织中，纯粹按工艺专业化形式或按对象专业
化形式布置的较少，常见是同时采用两种专业化形式来进行生产单位
的布置．
第三节 生产过程的空间组织
二、企业生产单位组成的专业化形式
车间内部的生产单位指的是工段、小组。工段（小组）分为生产
工段（小组）和辅助工段（小组）。生产工段完成车间产品的生产过
程，一般按零件、部件或工种设置；辅助工段完成车间的辅助生产过
程，一般按辅助生产种类设置。
生产工段的组织形式同样有两种，即工艺专业化工段和对象专业
化工段。工艺专业化工段完成一定的工种作业，如机械加工车间有车
工工段、铣工工段、磨工工段等。工艺专业化工段根据专业化程度的
不同，可以分为单一工艺工段、同类工艺工段和相近工艺工段。对象
专业化工段完成加工对象的全部或大部分工序作业，加工对象分为毛
坯、零件（零件组）、部件和成品。
生产小组的设置，除考虑生产过程组织的要求分别按工艺专业化
原则和对象专业化原则建立外，还应考虑技术力量的配备和工人参与
小组管理的需要，工人人数和设备数要适当。小组的划分还应考虑工
作地和设备的特点、工序的衔接以及便于生产管理。
第三节 生产过程的空间组织
三、车间内部生产单位的组成
生产过程的时间组织是指在加工过程中，对加工对象从时间方面
进行合理组织，保持生产过程连续性，以求缩短产品的生产周期，提
高设备利用率和劳动生产率。
产品的生产周期是指原材料投入生产开始，至制成成品验收入库
为止所需要的全部时间。它也可以指完成某一工艺阶段的生产周期。
缩短产品生产周期的途径，首先要合理确定劳动对象在生产过程
中的移动方式。
零件的移动方式同一次生产的零件数量有关，当一次生产的零件
只有一件时，零件只能顺次地经过各工序，而不能同时在不同工序上
进行加工。缩短零件生产周期，只能从缩短工序时间和工序间的停留
时间去挖潜力。
当生产的零件数在两个或两个以上，即按一定的批量进行加工时，
零件在工序间就有不同的移动方式。零件的移动方式有三种，即顺序
移动、平行移动和平行顺序移动。
第四节 生产过程的时间组织
１.顺序移动方式
概念：指一批零件或产品在前道工序全部加工完成后，
整批转移到后道工序加工的移动方式
例: 加工批量n＝4，工序数m＝4，各道工序时间
t1＝10min t2=5min t3=15min t4=10min 其顺
序
移动方式示意图如下：
生产周期计算公式：
n——批量
m——工序数
ti ——i工序单件工时
T顺——顺序移动方式生产周期
例： T顺＝4×（10＋5＋15＋10）=160
２. 平行移动方式
概念：指每个产品或零件在上道工序加工完后，立即转到下道
工序加工，使各个零件或产品在各道工序上的加工平行地进行。
20 40 60 80 85
100
在平行移动方式下，一批零件的加工周期最短。但在相
邻工序中，当后道工序单件时间较短时会出现设备停歇现象。
唯有当各工序加工时间相等时，设备方可连续进行生产。
生产周期计算公式：
t长：工序时间最长的工序时间
例： T平=（10＋5＋15＋10）＋（4－1）×15
＝40＋45＝85
３. 平行顺序移动方式
概念：即一批零件或产品,既保持每道工序的平行性，又
保持连续性的作业移动方式。
第一，当Ｔ前＜Ｔ后：按平行移动方式逐件转移。
第二，当Ｔ前＞Ｔ后：后道工序（较短工序）开始
加工时间的确定，是在前道工序（较长工序）一
批零件加工完毕后才开始后道工序一批零件中最
后一个零件的加工。依此反推，可求得该工序的
开工时间。
计算公式：
——相邻两工序中,工时较短的工序单件
工时
T平顺=160－（4－1）×（5＋5＋
10）=100min
移动方式的选用
第四节 生产过程的时间组织
表8－1 零件三种移动方式的比较
选择移动方式应考虑的因素
(1) 生产类型
(2) 企业内部专业化形式
(3) 零件重量及工序劳动量大小
(4) 设备调整量大小
第五节 流水生产组织
一、流水生产线的概念及特点
概念： 是指加工对象按照一定的工艺路线、有规律地从前道工序流到
后道工序加工，并按照一定的生产速度连续完成工序作业的
生
产过程．
特点：
1 流水线上固定生产一种或少数几种产品（零件），工作地专业化
程度高
2 流水线上每个工作地 按照产品（零件）工艺过程顺序安排，产
品按单向运输路线移动
3 工艺过程是封闭的，工作地按工艺顺序安排为索链形式，劳动对
象在工序间作单向流动，自成系统，便于管理和控制
4 生产具有明显的节奏性
5 生产具有较高连续性
6 流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的
二 流水线的分类
分类标志
对象移动方式
对象数目
对象轮换方式
连续程度
节奏化
机械化程度
流水线
固定流水线 移动流水线
单一对象流水线 多对象流水线
不变流水线 可变流水线 成组流水线
连续流水线 间断流水线
强制节拍
流水线
自由节拍
流水线
粗略节拍
流水线
自动生产线 机械化流水线 手工流水线
混合流水线
三 流水线的评价
优点：
1 产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例
性以及均衡性要求
2 生产率较高
3 缩短生产周期，减少在制品的占用量和运输工作量，
加速资金周转
4 简化生产管理工作
缺点：
1 柔性差
2 工人工作单调、紧张、易疲劳，不利于提高工人生
产技术水平
四 流水生产组织的条件
1 品种稳定，产量足够大
2 产品结构基本定型并标准化
3 原材料、协作件标准化，能保证及时供应
4 机器设备处于完好状态
5 产品检验能在流水线上进行
6 工艺过程能分解合并为简单的工序
7 企业自身具备充分的条件
（一）流水生产线的技术设计
● 工艺路线、工艺规程的制定
● 专用设备的设计
● 设备改装设计
● 专用工夹具设计
● 运输传送装置设计
● 信号装置设计
即硬件设计
五、 流水生产线的组织设计
（二）流水生产线的组织设计
• １.流水线节拍和生产速度的确定
• ２.设备需要量和负荷的计算
• ３.工序同期化设计
• ４.工人配备
• ５.运输传送方式的设计
• ６.流水线平面布置的设计
• ７.流水线工作制度
• ８.生产服务工作组织和标准计划图表的制定
即软件设计
（二） 流水线组织设计的各项准备工作
1 产品零件分析
2 改进产品结构，使之适合于流水生产
3 审查和修改工艺规程
4 收集整理设计所需资料
（三） 单一对象流水线的组织设计
1 确定流水线节拍与节奏
2 工序同期化
3 计算流水线设备（工作地）数量及设备负荷率
4 计算工人人数
5 确定流水线节拍性质
6 设计流水线的运输方式及设备
7 流水线平面布置
１.节拍
● 概念：流水线上连续投入或出产两个制品的时间间隔
● 计算公式：
r: 节拍 F: 计划期有效工作时间
N: 计划期产品产量 F0 : 制度工作时间
K: 时间利用系数
● 例1：设计某流水线，计划年产量为20000件， 外销件1000件，
废品率2%，两班制工作， 每班8小时，时间利用系数
，
计算节拍
节奏
• 概念：流水线顺序出产两批同样制品的时间间隔
• 计算公式：
n运: 运输批量
• 流水线运输批量参考值
• 例2：接例1，若零件重量轻，n运=100。求节奏
r0=100×=1066分/批
r0: 节奏
同期化主要措施
（1）机加工工序
● 在未同期化的工序上采用高效率设备，或改装原设
备，提高出产效率
● 采用高效工艺装备
● 改变加工方法，减少切削时间
● 改进工作地布置与操作方法
● 提高工人的熟练程度和工作效率
（2）装配工序
● 适当分解和合并工序
● 合理配置力量
● 采用高效率工具
2 工序同期化
指通过采取技术组织措施调整工序时间，
使之尽可能与节拍相等或成整数倍关系的过程
例：某装配线节拍8分钟13工步，逻辑关系和工时如图8—6所示,小写英文字母表
示工步，数字表示时间，试进行工序同期化确定工序内容，确定各工序工作内容。
工序同期化举例
b
c
d
e
f g
h
i
j
k
l
m
2
5 3 2
8 2 4 1 3
3
2
7 2
a
解：所有工步总装配时间 =44
= =6
即工序数目不超过6即为最优解，
探索式安排每个工序如表8—2所示。
图8—6 各工位之间的逻辑关系
表8—2 工序工作内容安排
3 计算流水线设备数量及设备负荷率
①工作地（设备）计算数Si计 ：
ti： i工序单件工时
r ：节拍
②i工作地实配设备数Si： Si ≥ Si计
③i工作地负荷系数 ηi： ηi = Si计 / Si
流水线平均设备负荷系数：
最少工作地（设备）数：
④单件损失时间
i工序： 流水线： t损 = N × r － T
流水线时间损失系数：
例题
某零件生产节拍10分钟，工序同期化后各工
序单件时间如表，试计算流水线平均设备及负荷
系数、损失时间及损失系数
●最少工作地数：
●单件损失时间：
●流水线损失时间：
●流水线平均设备负荷数:
流水线时间损失系数：BD = 1－ η平 = 8%
一般要求流水线平均负荷系数不应低于75%。
上例图表
4 计算工人人数
（1）手工操作为主的流水线
Pi: i工序工人总数 Si: i工序工作地数
Wi: i工序工作地同时工作的人 g: 每日工作班次
（2）设备加工为主的流水线
P: 流水工人人数
N: 流水线总设备数
S看: 平均设备看管定额
b: 后备工人与上岗工
人之比
5 确定流水线节拍性质
●工序同期化程度高,工艺性好,加工对象稍
重,体积稍大,可严格按节拍出产符合精度
要求的产品,采用强制节拍流水线(连续流
水线)
●反之采用自由节拍或粗略节拍流水线(间断
流水线)
6 设计流水线的运输方式及设备
●分配式传送带:
●用于自由节拍间断流水线
●工作式传送带:
●用于强制节拍连续流水线
●传送带速度:
●传送带长度:
L: 传送带长度 l: 相邻两工作地间中心距
m: 流水线工序数 l附: 两端附加长度
Si: i工序工作地数
7 流水线平面布置
● 布置原则：运输路线最短
● 平面布置形式：
直线型： 山字型： 直角型：
环型： 蛇型： 开口型：
● 工作地排列形式：
单列
双列
第五节 流水 生产组织
流水线平面布置设计
（流水线单列直线布置示意图）
传送带
第五节 流水 生产组织
流水线平面布置设计
（流水线双列直线布置示意图）
传送带
(a)
８.流水线经济效益指标计算及评价
因为组织流水线需投入较多的资金，故必须
对流水线的经济效益进行评价，对流水线经济效
益的评价可以从绝对指标计算和相对指标计算两
个方面进行。
第五节 流水 生产组织
7 流水线平面布置
一、柔性制造系统的概念
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是在计
算机控制下，为实现某种生产目的而连接起来的一系列自动输送装置、数控加
工设备和其它辅助装置（如排屑、检测、报警、显示装置等）。它不但能实现
信息流、物料流和加工过程的自动化，而且能在一定范围内完成由一种零件加
工到另一种零件加工的自动转换。
根据系统所含机床数量、机床结构的不同，可将系统分成三类：柔性制造
装置（FMU）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）。
第六节 柔性制造系统
柔性制造装置（FMU）是以一台加工中心为主的系统。它装备托盘库、
自动托盘交换站或机器人、一个自动化工具交换装置（可以部分无人照管）。
柔性制造单元（FMC）有多种配置型式，但至少有一台加工中心，托
盘库、自动托盘交换站、每台机床的刀具交换装置。柔性制造单元的所有
操作均以单元方式进行，FMC通常有固定的加工过程，零件在各工序间流
动，由单元计算机进行控制和管理。
柔性制造系统（FMS）至少由两个FMC组成，通过一个自动化传输系
统——自动导向车、计算机控制搬运机等——把各个单元连续起来。整个
系统处于一个临近计算机的控制下，该计算机与企业主计算机相连。
第六节 柔性制造系统
FMS可以24小时连续工作，实现无人化加工，可以按生产需要由计算
机编制最佳零件加工进度计划，产生最佳的物流和信息流。FMS具有以下
优点：
（1）生产效率比分散的数控机床加工方式提高5倍；
（2）生产周期比传统加工方式缩短90%，比独立的
CNC机床缩短75%；
（3）提高产品质量；
（4）提高机床的利用率；
（5）大幅度地减少了操作人员；
（6）较大幅度地降低了成本；
（7）减少在制品库存。
第六节 柔性制造系统
二、FMS的构成
FMS至少由三个主要部分构成；多个独立的加工工作站、一个
自动物料储运系统、一个单台或多级计算机控制和管理系统。图5-6
为典型的FMS的基本组成部分。
第六节 柔性制造系统
图5-6FMS的构成
的加工系统
FMS的主要加工机床是加工中心，其中以卧式加工中心最多。
加工中心造型取决于零件类型、尺寸、重量、应用情况以及用户的
意向等多种因素的综合分析。
2.工件输送系统
FMS中的工件输送系统与其它制造系统的工件输送有很大区别，
它不是按固定节拍将工件从某一工序输送到下一工序，往往是既没
有固定节拍，又没有固定顺序，甚至有时是几种零件混杂在一起加
工的。在这种系统中，一般都设置贮料库以调节各个工位上加工时
间的差异。工件输送系统的布置是总体设计中需考虑的一个重要问
题，它影响FMS的整体效果。
第六节 柔性制造系统
第一种为直线输送方式。输送装置沿机床一侧布置或从两排机
床中间通过。输送工具是各种类型的传送带或运送小车，早期FMS
常采用这种方式。
第二种为环形输送方式。机床布置在环形输送线的外侧，输送
工具除各种类型的滚子传送带和运送小车外，还有架空单轨悬吊式
输送设备。这种方式便于实现随机输送，具有较大灵活性，应用较
为广泛。
第三种是闭环输送方式。整个传输带是由许多随行夹具和托板
组成，可连续运行。借助托板上的编码器能自动识别地址，从而可
以任意编排工件的传送顺序。
除上述三种基本方式外，还有工业机器人，主要用于中等尺寸
回转体工件的传送。
第六节 柔性制造系统
的控制系统
FMS可以说是个较复杂的大系统，其管理与控制通常采用多级
递阶结构，
FMS的第一级控制任务是编制车间生产计划及其设备维修计划，
给各单元分配任务，协调单元的运行，追踪设备利用率，其计划时
限可以是几周或数月。
FMS的第二级是单元控制。它是对各工作站进行控制管理，控
制管理对象包括自动加工单元、物料传送系统、刀具交换和管理系
统、自动仓库和存取系统、清洗单元、在线测量单元等。其计划时
限从几分钟到若干小时。
控制级是FMS的第三级控制。它是对制造加工设备的运行进行
过程控制或作程序控制的控制器。其计划时限为数毫秒或数分钟。
第六节 柔性制造系统
三、FMS的运行过程
FMS应设计成一个虚拟的加工过程，当给出零件的描述说明后，
就对加工该零件的任务进行分解，为零件安排加工路线、机床、刀
具、夹具和质量测试等。
当一个零件被输入计算机后，首先进行分析是否可以用该FMS
来完成。决策逻辑包括系统所有的约束和能力，还要进行生产的经
济批量和经济分析。其次是选择零件组。通常根据成组技术的原理
按相似性将零件分组，当然，其它条件，如几何形状、共同的刀具
或夹具、生产成本、材料成分，也可作为分组的依据。有关零件设
计以及零件需求数量和日期等信息来自高一级的数据。最后，计算
机生成零件的工艺过程和生产作业计划。这些过程都通过优化过程
完成。
第六节 柔性制造系统
在生产过程中，如出现“瓶颈”现象，则需要重新调度另一种零件加
工。如果排队的零件仍然过多，就要采用判定规则使等待时间最短。每个
零件都有自己的加工路线，当零件到达就激活零件程序、零件加工路线计
划和质量测控程序，并开始加工。
为使系统能在最佳状态下运行，加工过程还要随时采集操作数据、设
备状况数据和质量数据，并送到上一层计算机进行评价。如果生产过程正
常，这些数据就作为历史数据存档；如果检测到有问题，计算机会找出问
题所在，并力求使系统恢复正常。
第六节 柔性制造系统
9.已知制品的批量为3件，经历5道工序进行加工，其各道工序
的单件加工时间分别为t1=10min，t2=15min，t3=5min，t4=8min
，t5=10min。
试绘制制品在工序间的三种移动方式图，并计算整批制品的加
工周期。
10.某厂计划设计一条年产某种零件54000件的流水线，该零件
顺次经过5道工序，各道工序的单件加工时间分别为：15 min ，
14min，9 min，16 min，5 min，试计算：
（1）流水线节拍；
（2）各道工序工作地数目；
（3）各道工序工作地负荷系数；
（4）整个流水线总的负荷率（该厂实行3班制，每班8h；流水线全
年有效工作日数为300天）。
作业：
