第5章現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),.,2,現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理論和支持技術(shù)（略）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中的信息技術(shù)計算機(jī)輔助技術(shù)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成平臺技術(shù)制造過程控制技術(shù)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的新發(fā)展,.,3,軟構(gòu)件及其接口,1.軟構(gòu)件的概念構(gòu)件是指語義完整、語法正確和有可重用價值的單位軟件，是軟件重用過程中可以明確辯識的系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)上，它是語義描述、通訊接口和實現(xiàn)代碼的復(fù)合體。簡單地說，構(gòu)件是具有一定的功能，能夠獨(dú)立工作或能同其它構(gòu)件裝配起來協(xié)調(diào)工作的程序體，構(gòu)件的使用同他的開發(fā)、生產(chǎn)無關(guān)。從抽象程度來看，面向?qū)ο蠹夹g(shù)已達(dá)到了類級重用(代碼重用)，它以類為封裝的單位。這樣的重用粒度還太小，不足以解決異構(gòu)互操作和效率更高的重用。構(gòu)件將抽象的程度提到一個更高的層次，它是對一組類的組合進(jìn)行封裝，并代表完成一個或多個功能的特定服務(wù)，也為用戶提供了多個接口。整個構(gòu)件隱藏了具體的實現(xiàn)，只用接口提供服務(wù)。,.,4,構(gòu)建技術(shù)流派,近年來，構(gòu)件技術(shù)發(fā)展迅速，已形成三個主要流派，分別是OMG的CORBA、Sun的Java平臺和Microsoft的COM+。OMG的CORBA：公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)(CORBA，CommonObjectRequestBrokerArchitecture)是對象管理組織(OMG)基于眾多開放系統(tǒng)平臺廠商提交的分布對象互操作內(nèi)容基礎(chǔ)上制定的分布式應(yīng)用程序框架的規(guī)范。Sun的J2EE:為了推動基于Java的服務(wù)器端應(yīng)用開發(fā)，Sun在1999年底推出了Java2技術(shù)及相關(guān)的J2EE規(guī)范。MicrosoftDNA是Microsoft在推出Windows2000系列操作系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上，在擴(kuò)展了分布計算模型以及改造BackOffice系列服務(wù)器端分布計算產(chǎn)品后發(fā)布的新的分布計算體系結(jié)構(gòu)和規(guī)范。,.,5,CORBA,CORBA是由絕大多數(shù)分布計算平臺廠商所支持和遵循的系統(tǒng)規(guī)范，具有模型完整、先進(jìn)，獨(dú)立于系統(tǒng)平臺和開發(fā)語言，被支持程度廣泛的特點(diǎn)，已逐漸成為分布計算技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。COBRA標(biāo)準(zhǔn)主要分為3個層次：對象請求代理、公共對象服務(wù)和公共設(shè)施。最底層是對象請求代理(ORB，ObjectRequestBroker)，規(guī)定了分布對象的定義(接口)和語言映射，實現(xiàn)對象間的通訊和互操作，是分布對象系統(tǒng)中的“軟總線”；在ORB之上定義了很多公共服務(wù)，可以提供諸如并發(fā)服務(wù)、名字服務(wù)、事務(wù)(交易)服務(wù)、安全服務(wù)等各種各樣的服務(wù)；最上層的公共設(shè)施則定義了組件框架，提供可直接為業(yè)務(wù)對象使用的服務(wù)，規(guī)定業(yè)務(wù)對象有效協(xié)作所需的協(xié)定規(guī)則。CORBA的優(yōu)點(diǎn)是大而全，互操作性和開放性非常好，缺點(diǎn)是龐大而復(fù)雜，并且技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的更新相對較慢，在具體的應(yīng)用中使用不是很多。,.,6,J2EE,J2EE的目標(biāo)是提供與平臺無關(guān)的、可移植的、支持并發(fā)訪問和安全的、完全基于Java的開發(fā)服務(wù)器端中間件的標(biāo)準(zhǔn)。J2EE簡化了構(gòu)件可伸縮的、基于構(gòu)件服務(wù)器端應(yīng)用的復(fù)雜度。在J2EE中，Sun給出了完整的基于Java語言開發(fā)面向企業(yè)分布應(yīng)用的規(guī)范，其中在分布式互操作協(xié)議上，J2EE同時支持遠(yuǎn)程方法調(diào)用(RMI，RemoteMethodlnvocation)和因特網(wǎng)對象請求代理間協(xié)議(IlOP，IntemetInter-ORBProtocal)，在服務(wù)器端分布式應(yīng)用的構(gòu)造形式包括了JavaServlet、JSP(JavaServerPage)、EJB等多種形式，以支持不同的業(yè)務(wù)需求。,.,7,MicrosoftDNA,WindowsDNA是WindowsDistributedInternetApplicationArchitecture的縮寫，可以翻譯為Windows分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)，這是一個相當(dāng)抽象的概念。但它又是非常重要的一個概念。微軟提出的DNA概念是借助生命科學(xué)中脫氧核糖核酸（DNA,DeoxyribonucleicAcid）的寓意來詮釋現(xiàn)代企業(yè)信息結(jié)構(gòu)的真諦。WindowsDNA允許不同網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)互相操作以及相互協(xié)作以完成某些目標(biāo)，它可以使開發(fā)者很容易的建造能夠服務(wù)許多用戶的基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。更為重要的是，WindowsDNA提供了一個具備協(xié)同工作能力的框架（Framework），而且由于這個框架支持公用的協(xié)議，以及它發(fā)布了一些通用的接口，用戶可以在它上面添加一些新的功能以擴(kuò)充這個系統(tǒng)。WindowsDNA是微軟為分布式應(yīng)用程序的開發(fā)所提供的平臺，它是微軟將多年的技術(shù)精華集合起來而形成一個完整的多層結(jié)構(gòu)的企業(yè)應(yīng)用總體方案，它使Windows真正成為企業(yè)應(yīng)用平臺。WindowsDNA實際上是微軟的基于組件的分布式應(yīng)用程序戰(zhàn)略框架結(jié)構(gòu)，具有可伸縮性和高可靠性。,.,8,COM+,MTS（MicrosoftTransactionServer）就是這樣一個COM/DCOM對象的Container執(zhí)行環(huán)境。MTS是Microsoft在Windows平臺的中介軟件之一，它的主要功能是讓W(xué)indows程序員能夠開發(fā)以組件為導(dǎo)向的分布式應(yīng)用系統(tǒng)，并且具備在同質(zhì)和異質(zhì)數(shù)據(jù)庫之間對修改的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩階段提交的功能。由于MTS提供了事務(wù)管理、各種Pooling功能以及對象及時激活等功能，執(zhí)行在其中的COM/DCOM組件將不用考慮這些事情，而只是專門執(zhí)行企業(yè)邏輯代碼。COM的推出有機(jī)的統(tǒng)一了COM/DCOM/MTS的編程模型，形成一個功能強(qiáng)大的組件體系結(jié)構(gòu)，并且把DCOM/MTS的各種優(yōu)勢以更為便捷的方式提供給用戶。,.,9,.Net,NET可以看做是從WINDOWSDNA演進(jìn)而來的，它是WINDOWSDNA的繼續(xù)和發(fā)展。WINDOWSDNA是一個解決方案的平臺，它關(guān)注的是如何使用微軟服務(wù)器產(chǎn)品來解決業(yè)務(wù)問題。但是除了一個技術(shù)規(guī)范以外，WINDOWSDNA并沒有任何切實的東西。但是.NET不僅有一套技術(shù)規(guī)范，它還包括了幾個實實在在的產(chǎn)品，例如編譯器、類庫、甚至最終的用戶程序。如Windows.NET是操作系統(tǒng)平臺、.NETFramework是運(yùn)行環(huán)境、.NET企業(yè)服務(wù)器為產(chǎn)品服務(wù)器、VisualStudio.NET為編程平臺。,.,10,CIMS應(yīng)用集成平臺,分布環(huán)境企業(yè)實施CIMS首先要實現(xiàn)信息集成。集成平臺與集成框架就是企業(yè)應(yīng)用的一種先進(jìn)集成支持工具。開發(fā)CIMS應(yīng)用集成平臺的目的就是為企業(yè)實施CIMS提供開放的、易維護(hù)的、可重構(gòu)的應(yīng)用開發(fā)與系統(tǒng)運(yùn)行的集成支持工具。,.,11,CIMS應(yīng)用集成平臺基本定義,CIMS應(yīng)用集成平臺是一個支持復(fù)雜信息環(huán)境下CIMS應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用集成和系統(tǒng)運(yùn)行的軟件平臺。它基于制造業(yè)信息特征，在異構(gòu)分布環(huán)境（操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫）下提供透明、一致的信息訪問和交互手段，對其上運(yùn)行的應(yīng)用進(jìn)行管理，為應(yīng)用提供服務(wù)，并支持CIMS信息環(huán)境下各特定領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)的集成。,.,12,CIMS應(yīng)用集成平臺的功能,(1)通信服務(wù)：提供分布環(huán)境下透明的通信服務(wù)功能，使用戶和應(yīng)用程序無需關(guān)心具體的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序所處的網(wǎng)絡(luò)位置，而以透明的函數(shù)調(diào)用或?qū)ο蠓?wù)方式完成它們所需的通信要求。(2)信息服務(wù)：為應(yīng)用提供透明的信息訪問服務(wù)，使應(yīng)用以一種一致的語義和接口實現(xiàn)對數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件、應(yīng)用交互信息）的訪問與控制。(3)應(yīng)用編程（集成）接口：是一組高層接口,以函數(shù)或?qū)ο蠓?wù)的方式為用戶提供更為專業(yè)化的服務(wù),使用戶可以方便地集成現(xiàn)有應(yīng)用和開發(fā)新的應(yīng)用。應(yīng)用編程接口按照它們的通用程度又分為獨(dú)立于應(yīng)用的編程接口和依賴于應(yīng)用的編程接口。(4)應(yīng)用開發(fā)工具：一組幫用戶開發(fā)特定應(yīng)用程序的支持工具，以簡化用戶應(yīng)用程序的開發(fā)工作。(5)管理應(yīng)用程序:它是CIMS應(yīng)用集成平臺的運(yùn)行管理和控制模塊。負(fù)責(zé)CIMS應(yīng)用集成平臺的系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)配置、集成平臺應(yīng)用運(yùn)行管理和維護(hù)、事件管理和出錯處理等。,.,13,CIMS應(yīng)用集成平臺的基本特性,(1)為企業(yè)的經(jīng)營、管理、生產(chǎn)和設(shè)計領(lǐng)域提供良好的應(yīng)用編程接口和應(yīng)用集成接口。(2)提供支持CIMS應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用集成的應(yīng)用開發(fā)工具、應(yīng)用編程接口、應(yīng)用原型系統(tǒng)。(3)支持不同的企業(yè)規(guī)模和多種多樣的企業(yè)信息環(huán)境。集成平臺可為不同的企業(yè)規(guī)模和應(yīng)用范圍提供最佳的結(jié)構(gòu)和功能配置，具有良好的可伸縮性。(4)支持異構(gòu)分布環(huán)境，提供一致透明的數(shù)據(jù)訪問。支持現(xiàn)有應(yīng)用、已有信息資源的集成和重用。(5)根據(jù)企業(yè)對Internet服務(wù)的需求，提供相應(yīng)的Internet服務(wù)功能。,.,14,CIMS應(yīng)用集成平臺的發(fā)展趨勢,1為企業(yè)實施CIMS提供全方位、全生命周期的支持，方便現(xiàn)有應(yīng)用的集成這些支持包括提供通用的通信服務(wù)、信息服務(wù)和面向應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)工具、原型系統(tǒng)和應(yīng)用集成接口。2既支持企業(yè)的信息集成，又支持功能集成和過程集成3采用新技術(shù)和理論，支持標(biāo)準(zhǔn)化和開放系統(tǒng)概念，高度的軟件可重用性4維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)的安全性、可靠性、完整性,實現(xiàn)系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)的有效管理5對Internet/Intranet/Extranet技術(shù)的支持,.,15,面向服務(wù)的應(yīng)用集成,.,16,現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理論和支持技術(shù)（略）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中的信息技術(shù)計算機(jī)輔助技術(shù)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成平臺技術(shù)制造過程控制技術(shù)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的新發(fā)展,5.制造過程控制技術(shù),數(shù)字控制技術(shù)柔性制造技術(shù)智能制造技術(shù),.,18,數(shù)控技術(shù),自從本世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來，它給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)代的CAD/CAM，F(xiàn)MS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)之上；數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；國家戰(zhàn)略技術(shù)和體現(xiàn)國家綜合國力水平重要標(biāo)志。專家們預(yù)言:二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭。,.,19,數(shù)字控制（NumericalControlNC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進(jìn)行編程控制的自動化方法。數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床。它是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計算機(jī)為控制核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。,數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù),.,20,高精度、高效率；剛性自動化不能滿足的要求（手工、小規(guī)模、大規(guī)模生產(chǎn)）；柔性自動化（多品種、變批量）、復(fù)雜零件的加工（多坐標(biāo)加工）；計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。,數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生的原因,.,21,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史,1952年，第一代電子管數(shù)控系統(tǒng)；1959年，第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)。隨之出現(xiàn)刀庫，機(jī)械手、加工中心；1960年，第三代集成電路數(shù)控系統(tǒng)，硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)（稱為NC；1970年，第四代小型計算機(jī)數(shù)控（CNC）；1974年，第五代微型計算機(jī)數(shù)控（MNC，統(tǒng)稱CNC）；1980年后，F(xiàn)MS、FMC、CIMS、開放式數(shù)控（openNC）系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)（IMS）大發(fā)展。1990年后,高速加工，納米制造。,.,22,定梁龍門移動式五軸聯(lián)動加工中心,.,23,數(shù)控動梁龍門鏜銑床加工中心,.,24,多連桿機(jī)械壓力機(jī),.,25,濟(jì)南一機(jī)床和華東數(shù)控十五期間開發(fā)的國內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)控設(shè)備,.,26,將被加工零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序，然后將程序輸入數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過信息處理，分配，使各坐標(biāo)以最小位移量為單位移動，其合成運(yùn)動實現(xiàn)了刀具與工件的相對運(yùn)動，完成零件的加工。最小位移量的合成運(yùn)動是機(jī)床數(shù)字控制的基本原理，即軌跡控制原理（插補(bǔ)原理）。點(diǎn)位控制：嚴(yán)格控制點(diǎn)到點(diǎn)的距離，不嚴(yán)格要求路徑，運(yùn)動中不加工。,數(shù)控機(jī)床的工作原理,.,27,數(shù)控系統(tǒng)：I/0接口、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、PLC機(jī)械主機(jī)：主運(yùn)動機(jī)構(gòu)、進(jìn)給運(yùn)動機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)、床身等,數(shù)控機(jī)床的組成,.,28,1）多品種變批量、單件小批量的自動化2）柔性加工和柔性自動化小批量而又輪番生產(chǎn)的零件；幾何形狀復(fù)雜的零件；在加工過程中必須進(jìn)行多種工序加工的零件；切削余量大的零件；必須嚴(yán)格控制公差（公差帶范圍很小）的零件；工藝設(shè)計會經(jīng)常變化的零件；貴重零件；需全部檢測的零件，等等。,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用,.,29,CNC系統(tǒng)的組成,CNC系統(tǒng)由“數(shù)控裝置”、“伺服系統(tǒng)”和系統(tǒng)程序組成。數(shù)控裝置（專用計算機(jī)）：硬件和軟件組成。伺服系統(tǒng)：檢測裝置、驅(qū)動裝置和伺服電機(jī)組成。數(shù)控裝置的硬件組成及功能1.數(shù)控裝置的硬件包括：微機(jī)基本系統(tǒng)：CPU、總線、存儲器、I/O設(shè)備等數(shù)控接口組件：進(jìn)給軸位置控制接口組件、主軸控制接口組件手搖脈沖發(fā)生器接口組件等。接口：人機(jī)界面接口、通訊接口、機(jī)電接口輔助功能（M）控制接口等2.硬件功能：與軟件一起接收輸入信息（程序）、經(jīng)過譯碼、軌跡計算（速度計算）、補(bǔ)償計算、加/減處理和插補(bǔ)運(yùn)算，給各個坐標(biāo)的伺服驅(qū)動器分配速度、位移指令，完成數(shù)控加工任務(wù)。,.,30,軟件由控制功能程序、管理功能程序組成控制功能程序-實時性強(qiáng),用于進(jìn)給坐標(biāo)的位置控制，中斷完成;譯碼;預(yù)處理（刀補(bǔ)和速度處理）；插補(bǔ)；位控；管理功能程序-實時性稍差，但要保證控制軟件數(shù)據(jù)的供給傳遞，具體見圖。,數(shù)控裝置軟件的基本組成和功能,.,31,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢,當(dāng)代，數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用是FMC/FMS/CIMS，其發(fā)展方向是高速化、高精度化、高效加工、多功能化、小型化、復(fù)合化、開放化和智能化以及數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。目前的動向是:開放式數(shù)控系統(tǒng)、高速加工系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)，不但要求模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化(用戶界面、圖形顯示、動態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊)，而且對實時性和可靠性要求很高。基于PC的CNC系統(tǒng)PC嵌入式PC+CNC（融合系統(tǒng)）新的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC,.,32,隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的智能化將不斷提高。主要為：應(yīng)用自適應(yīng)控制（AdaptiveControl）技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)檢測加工過程中的一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。當(dāng)前已開發(fā)出模糊邏輯控制和帶自學(xué)習(xí)功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng)和其它數(shù)控加工系統(tǒng)。引入故障診斷專家系統(tǒng)智能化伺服驅(qū)動裝置可以通過自動識別負(fù)載而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。,.,33,HEADER;文件頭部開始語句ENDSEC;文件頭部分結(jié)束DATA;數(shù)據(jù)段開始#1=PROJECT(Workplan#10);#1規(guī)劃由工作計劃#10完成#10=Workplan(#20,#35,);#10包括：#20工步、#35工步、#20=Machining-Workingstep(,#21(feature),#22(Machining);#20為加工工步，包括：#21加工特征、#22加工操作#21=Roundhole(HoleM6,);被加工的是M6,圓周孔#22=Drilling(#(Tool),#(technology),#(Machine-functions);鉆削加工（刀具、工藝、機(jī)床功能）#35=Machining-Workingstep();#35為加工工步其它加工工步ENDSEC;程序結(jié)束（數(shù)據(jù)段）,NC例子,5.制造過程控制技術(shù),數(shù)字控制技術(shù)柔性制造技術(shù)智能制造技術(shù),.,35,柔性制造系統(tǒng)FMS,柔性制造系統(tǒng)（FMS-FlexibleManufacturingSystem）是通過局域網(wǎng)把數(shù)控機(jī)床(加工中心)、座標(biāo)測量機(jī)、物料輸送裝置、對刀儀、立體刀庫、工件裝卸站、機(jī)器人等設(shè)備聯(lián)結(jié)起來，在計算機(jī)及控制軟件的控制下，形成一個加工系統(tǒng),.,36,FMS的組成,硬件1）系統(tǒng)制造設(shè)備數(shù)控加工設(shè)備（如加工中心）測量機(jī)清洗機(jī)等。2）自動化儲運(yùn)設(shè)備傳送帶有軌小車AGV搬運(yùn)機(jī)械人立體倉庫中央托盤庫物料或刀具裝卸站中央刀庫等。3）計算機(jī)控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)軟件系統(tǒng)1）系統(tǒng)支持軟件操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。2）FMS運(yùn)行控制系統(tǒng)動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)3）物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等。,.,37,基本型FMS的基本組成,基本型FMS的硬件布置如圖所示。加工系統(tǒng)主要由加工中心、數(shù)控車床組成；物流系統(tǒng)由自動導(dǎo)引小車即一輛小車、三個機(jī)器人、一個裝卸站、兩個緩沖站組成；計算機(jī)控制系統(tǒng)采用分布遞階的控制方式。,.,38,FMS的分類,按系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)FMS可分為：1.柔性制造裝置（FMU）：是以一臺加工中心為主的系統(tǒng)。裝備有托盤庫、自動托盤交換站或機(jī)器人、一個自動化工具交換裝置。2.柔性制造單元（FMC）:FMC是由12臺加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC可視為一個規(guī)模最小的（FMS），是FMS向廉價化及小型化方向發(fā)展和一種產(chǎn)物，其特點(diǎn)是實現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動化，迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。3.柔性制造系統(tǒng)（FMS）:通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機(jī)床（加工中心與車削中心等），由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來，可在不停機(jī)的情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。,.,39,FMS的功能,能自動控制和管理零件的加工過程如制造質(zhì)量的自動控制故障的自動診斷和處理等；通過軟件系統(tǒng)變更能制造出系列零件的多種零件自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運(yùn)輸和存儲過程具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能無需過多的人工介入能做到無人加工,.,40,FMS的特點(diǎn),1.制造柔性高FMS因內(nèi)在的靈活性能適應(yīng)由于市場需求變化和工程設(shè)計變更所出現(xiàn)的變動進(jìn)行多品種生產(chǎn)。2.設(shè)備利用率高占地面積少設(shè)備的利用率一般可達(dá)70以上。系統(tǒng)布局緊湊占地面積可減少20%-50%。3.減少直接工時費(fèi)用由于機(jī)床是在計算機(jī)控制下進(jìn)行工作不需工人去操縱。4.減少制品數(shù)量縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間在FMS中加工設(shè)備集中在一個很小的場地各種工序集中在加工中心減少了零件裝夾次數(shù)和零件經(jīng)過機(jī)床數(shù)目。5.維持生產(chǎn)能力強(qiáng)當(dāng)一臺或幾臺機(jī)床發(fā)生故障時，仍可降級運(yùn)轉(zhuǎn)。6.產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定FMS采用全自動化加工減少人為因素產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定。7.投資高風(fēng)險大開發(fā)周期長管理水平要求高。,5.制造過程控制技術(shù),數(shù)字控制技術(shù)柔性制造技術(shù)智能制造技術(shù),.,42,智能制造系統(tǒng),它是發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和具有人的智能的制造系統(tǒng)，制造工作者認(rèn)為它是當(dāng)前制造系統(tǒng)發(fā)展的最高階段，展現(xiàn)了與人類智能行為相關(guān)的特性，如理解語言、學(xué)習(xí)能力、邏輯推理和解決問題等能力，能夠深入了解人腦活動機(jī)理，取代人的部分腦力勞動，強(qiáng)調(diào)企業(yè)的自組織能力。智能制造技術(shù)的內(nèi)容大體包括專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳因子等方面，其表現(xiàn)形式有智能制造單元和系統(tǒng)，如智能數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人、制造過程的智能控制、智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。,.,43,智能制造的歷史,1988年,賴特和伯恩出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專著智能制造.他們在這本書中提出智能機(jī)床的設(shè)想:采用擬人化的方法將智能機(jī)床制成能模仿熟練機(jī)械師技能的加工機(jī)器,根據(jù)給定的輸入,自動完成加工任務(wù),并輸出所希望的產(chǎn)品.智能機(jī)床與熟練機(jī)械師操作普通機(jī)床具有同樣的功能,因而具有智能.智能機(jī)床具有目標(biāo)理解,信息感知,通信,適應(yīng)控制等功能.,.,44,智能制造系統(tǒng)組成,有三個子系統(tǒng):虛擬制造系統(tǒng),事先模擬制造過程.全息制造系統(tǒng),系統(tǒng)的元素是“自主,自治”的模塊,協(xié)作完成給定的任務(wù),既合作又自治;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)既是“你中有我”,又是“我中有你”,增強(qiáng)系統(tǒng)的柔性.全球同步工程,使產(chǎn)品的不同部分能同時在世界上不同的生產(chǎn)研究基地進(jìn)行制造,保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本.,.,45,智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),1)Holonic制造系統(tǒng)Holonic系統(tǒng)的基本構(gòu)件是Holonic（Holon）。Holon是從希臘語借過來的，人們用Holon表示系統(tǒng)的最小組成個體，Holonic系統(tǒng)就是由很多不同種類的Holonic構(gòu)成。Holonic的最本質(zhì)特征是：自治性，每個Holonic可以對其自身的操作行為作出規(guī)劃，可以對意外事件（如制造資源變化、制造任務(wù)貨物要求變化等）作出反應(yīng)，并且其行為可控；合作性，每個Holonic可以請求其它Holonic執(zhí)行某種操作行為，也可以對其他Holonic提出的操作申請?zhí)峁┓?wù)；智能性，Holonic具有推理、判斷等智力，這也是它具有自治性和合作性的內(nèi)在原因。,.,46,智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),2）分形企業(yè)(fractalenterprise)是借用分形幾何中的自相似性概念描述的一種新的生產(chǎn)方式。用數(shù)學(xué)的語言來說,分形幾何是研究自然界中沒有特征長度而又具有自相似性的形狀和現(xiàn)象。大量事實說明分?jǐn)?shù)維態(tài)(即分?jǐn)?shù)維構(gòu)造)是介于無序有序之間的狀態(tài),是自然界最廣泛分布的狀態(tài)。這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的或是準(zhǔn)穩(wěn)定的，這正是自然界運(yùn)動、發(fā)展、演化的根本原因。,.,47,智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),分形企業(yè)的自相似性包括：企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的自相似，即以過程為中心建立企業(yè)的組織；目標(biāo)自相似，即單元的目標(biāo)與企業(yè)的目標(biāo)一致。