1、1鄭剛鄭剛2一、信息流系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一、信息流系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)觀點(diǎn)來看，可以把整個制造企業(yè)的生產(chǎn)活動看作一個生產(chǎn)系統(tǒng)，整個生產(chǎn)過程的實質(zhì)是一個信息采信息采集集、傳遞傳遞和加工處理加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。信息流自始至終循環(huán)反復(fù)地貫穿在生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的三個階段：決策管理階段決策管理階段、研究開發(fā)階段研究開發(fā)階段和生產(chǎn)制生產(chǎn)制造階段造階段。從信息的性質(zhì)來看，信息流中信息可分為：管理信管理信息息和設(shè)計、制造信息設(shè)計、制造信息。3決策和管理決策和管理研究和開發(fā)研究和開發(fā)生產(chǎn)制造生產(chǎn)制造數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 庫庫市市 場場動機(jī)產(chǎn)品材料能源4二、管理信息系統(tǒng)二、管理信息系統(tǒng)（一）

2、概述（一）概述管理信息系統(tǒng)（MIS）是生產(chǎn)系統(tǒng)的最高層次，是企業(yè)的靈魂，起著戰(zhàn)略決策和系統(tǒng)管理的作用。管理信息系統(tǒng)必須包括所有管理層次中的數(shù)據(jù)處理和決策活動。管理信息系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上一般是多層次的：最高層制定規(guī)則和決策；中間層制定近期工作計劃；最底層處理日常業(yè)務(wù)，實施機(jī)器操作管理。5管理信息模塊市場預(yù)測生產(chǎn)計劃成本與銷售管理設(shè)備管理車間管理物資管理分布式數(shù)據(jù)庫物料需求計劃（MRP-I）制造資源計劃（MRP-II）6（二）物料需求計劃（二）物料需求計劃MRP (Material Requirements Planning)MRP能根據(jù)產(chǎn)品的最終需要自動地推導(dǎo)出構(gòu)成這些產(chǎn)品的零件與材料的數(shù)量，由產(chǎn)品的

3、交貨期展開成零部件的生產(chǎn)進(jìn)度日程和原材料與外購件的需要日期。（三）制造資源計劃（三）制造資源計劃MRP-II (Manufacturing Resource Planning)制造資源計劃是一個覆蓋經(jīng)營決策、市場銷售、生產(chǎn)制造、物資供應(yīng)、財務(wù)、工程設(shè)計和數(shù)據(jù)處理等各部分的一體化系統(tǒng)。7 制造資源計劃MRP-II的軟件結(jié)構(gòu)主要由MRP-II數(shù)據(jù)庫和MRP-II程序兩大部分組成。 MRP-II程序是通用程序，為適用各工廠的不同實際情況，MRP-II軟件具有用戶化手段。 MRP-II數(shù)據(jù)庫包括生產(chǎn)管理和生產(chǎn)技術(shù)兩大部分信息，主要有訂貨數(shù)據(jù)、主生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)、庫存數(shù)據(jù)、工序數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)能力數(shù)

4、據(jù)、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)等。 MRP編制總需求量計劃的方法是：從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的最高層次開始，按照主生產(chǎn)計劃的要求，順著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的各個層次，逐級進(jìn)行分解以求得每一層次上所有零件的需求量、投入日期與交付日期。8物料需求計劃主生產(chǎn)計劃項目定義數(shù)據(jù)庫存銷售管理能力需要計劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)車間作業(yè)管理采購管理成本計算財務(wù)計算9（四）（四）MRP-II的實施的實施 1. 認(rèn)真選擇好計算機(jī)運(yùn)行環(huán)境和MRP-II軟件；2. 除了高層管理人員重視以外，必須在企業(yè)進(jìn)行全面的MRP-II的教育和培訓(xùn)；3. 認(rèn)真實施MRP-II的三個階段：實施前的準(zhǔn)備工作；生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入及運(yùn)行MRP-II；MRP-II的維護(hù)和二次開發(fā)。（五）（五）MR

5、P-II的發(fā)展的發(fā)展 英國開發(fā)的一種新的制造資源計劃MRP-III是在MRP-II的基礎(chǔ)上，采用準(zhǔn)時生產(chǎn)（JIT, Just In Time ）原則及專家系統(tǒng)、并行工程等較新技術(shù)而形成的一種新的管理信息系統(tǒng)。10三、設(shè)計、制造信息系統(tǒng)三、設(shè)計、制造信息系統(tǒng)（一）概述（一）概述設(shè)計制造信息包括設(shè)計信息和制造信息，自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中這兩類信息來源于CAD/CAM系統(tǒng)。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理從涉及到制造的必須信息來實現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)的CAD/CAM系統(tǒng)，是整個設(shè)計制造信息系統(tǒng)的核心。11（二）（二）CAD、CAM與與CAPP計算機(jī)輔助設(shè)計（計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）是由設(shè)計人員構(gòu)思，利用計算機(jī)系統(tǒng)對有關(guān)產(chǎn)品的

6、大量資料進(jìn)行檢索，再根據(jù)性能要求及有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行計算、分析和優(yōu)化設(shè)計，并將產(chǎn)品設(shè)計圖形顯示出來，設(shè)計人員通過交互式圖形顯示系統(tǒng)對設(shè)計方案或圖形做必要的修改，直到滿意的設(shè)計結(jié)果為止的一種設(shè)計方法。計算機(jī)輔助制造（計算機(jī)輔助制造（CAM）是指利用計算機(jī)系統(tǒng)，通過計算機(jī)與工廠生產(chǎn)設(shè)備的直接或間接聯(lián)系，去規(guī)劃、管理和控制生產(chǎn)制造過程。121、CAM的直接應(yīng)用，成為計算機(jī)過程監(jiān)測系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)。計算機(jī)輔助制造（計算機(jī)輔助制造（CAM）的應(yīng)用分為兩類：2、CAM的間接應(yīng)用，即計算機(jī)與加工過程之間沒有直接接口，只是用計算機(jī)對制造過程進(jìn)行“離線”支持。計算機(jī)輔助工藝設(shè)計（計算機(jī)輔助工藝設(shè)計（CAPP）

7、是指計算機(jī)系統(tǒng)可以全部或部分地進(jìn)行工藝設(shè)計，并以迅速和一致的方式向用戶提供優(yōu)化的方案。工藝設(shè)計是CAD/CAM之間集成的難點(diǎn)。13產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計選定加工條件編制數(shù)控程序加工裝配檢驗生產(chǎn)管理 CADCAMCAD/CAM任務(wù)采購經(jīng)營產(chǎn)品出廠包括各種技術(shù)計算在內(nèi)的最初概念設(shè)計到詳細(xì)設(shè)計（三）（三）CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)14為了實現(xiàn)這些功能，為了實現(xiàn)這些功能，CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計配置必須系統(tǒng)設(shè)計配置必須具備以下性能：具備以下性能：CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)是通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。1、具有一個設(shè)計用的交互式圖形系統(tǒng)和軟件支持。2、具有一個用戶化的制造軟件包，一般包括NC編程程序、自動工藝編制程序、夾具

8、設(shè)計程序和其他輔助生產(chǎn)用的程序。3、具有一個能為設(shè)計和制造服務(wù)的公用數(shù)據(jù)庫。15設(shè)計數(shù)據(jù)庫制造數(shù)據(jù)庫幾何圖形構(gòu)型設(shè)計分析資料準(zhǔn)備計劃工程制圖預(yù)設(shè)計切削加工毛坯加工裝備檢查生產(chǎn)管理工藝設(shè)計制造工程設(shè)計工程161、通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交換，使設(shè)計和制造信息有機(jī)的結(jié)合，可以相互利用這兩個領(lǐng)域的必要知識進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)；2、由于信息管理的一元化，可以減少設(shè)計差錯、制造失誤和信息傳輸錯誤，從而縮短準(zhǔn)備時間和簡化修正程序；3、便于技術(shù)及生產(chǎn)狀況的管理、記錄和質(zhì)量水平的提高。17（四）應(yīng)用（四）應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)技術(shù)的步驟與系統(tǒng)技術(shù)的步驟與方法方法1. 總體規(guī)劃 制定長遠(yuǎn)規(guī)劃2. 分步實施 因資金和技術(shù)問題，

9、應(yīng)逐步實施3. 重點(diǎn)突破 在一個部門先實施，甩圖板CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用是企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)自動化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。4. 全面推進(jìn) 全面普及，實現(xiàn)各部門協(xié)調(diào)工作18在在CAD/CAM軟件配置方面，應(yīng)注意以下幾個問題：軟件配置方面，應(yīng)注意以下幾個問題：1、軟件綜合性能；應(yīng)注意軟件功能、穩(wěn)定性，還應(yīng)注意功能是否能夠滿足自己發(fā)展的需求。2、接口性能；具有良好的通用性，能與各種外部設(shè)備方便連接。3、人機(jī)界面；易學(xué)，操作應(yīng)用方便簡捷。4、開放性；提供良好的二次開發(fā)工具。5、軟件的技術(shù)支持能力；一要看軟件公司的背景和支持能力。二要看軟件銷售商是否具備工程應(yīng)用方面的知識和實際工作經(jīng)驗，是否能夠很好地幫助用戶解決

10、實際問題。19一、分級控制結(jié)構(gòu)一、分級控制結(jié)構(gòu)在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中，對多臺生產(chǎn)機(jī)器，用一臺計算機(jī)進(jìn)行集成控制，稱為直接數(shù)字控制（簡稱DNC）。國內(nèi)常習(xí)慣稱之為群控。隨著控制規(guī)模的擴(kuò)大，集中控制很難滿足系統(tǒng)的要求。目前比較先進(jìn)的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)一般都采用模塊式分級控制結(jié)構(gòu)。每一被控模塊均接受上一級命令并將狀況反饋至上一級，每一模塊都具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)存取接口，通過這種分級是控制結(jié)構(gòu)和模塊化系統(tǒng)可將復(fù)雜的整體任務(wù)一級一級地分解為更細(xì)的具體任務(wù)來完成。20美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的自動化試驗基地AMRF在對傳統(tǒng)的制造管理系統(tǒng)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上采用5級控制結(jié)構(gòu)，即工廠級、車間級、單元級、工作站級和設(shè)備級。每一級都可進(jìn)

11、一步分解為子級或模塊，可擴(kuò)展成樹狀結(jié)構(gòu)。21（一）工廠級控制系統(tǒng)（一）工廠級控制系統(tǒng)1、生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理：跟蹤主要項目，制定長期生產(chǎn)計劃，明確生產(chǎn)資源要求，確定所需的追加投資，算出剩余生產(chǎn)能力，匯總質(zhì)量性能數(shù)據(jù)。應(yīng)用生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)確定交給下一級的生產(chǎn)指令。2、信息管理信息管理：通過用戶數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)必要的行政或經(jīng)營管理功能。如成本估算、庫存統(tǒng)計、用戶訂單處理、采購、人事管理及工資單處理等。3、制造工程管理制造工程管理：包括CAD系統(tǒng)和工藝過程設(shè)計系統(tǒng)。22（二）車間級控制系統(tǒng)（二）車間級控制系統(tǒng)1、任務(wù)管理模塊任務(wù)管理模塊：負(fù)責(zé)安排生產(chǎn)能力計劃，對訂單進(jìn)行分批，把任務(wù)及資源分配給各單元，跟蹤訂單直

12、到完成。安排所有切削刀具、夾具、機(jī)器人、機(jī)床及物料搬運(yùn)設(shè)備的預(yù)防性維修及其它輔助性工作。2、資源分配模塊資源分配模塊：負(fù)責(zé)分配單元級進(jìn)行各項具體加工所需的工作站、儲存站、托盤、刀具及材料等。這一級控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)車間的生產(chǎn)和輔助性工作，以及上述工作的資源 配置。主要包括兩個模塊：23（三）單元級控制系統(tǒng)（三）單元級控制系統(tǒng)1、排隊管理模塊排隊管理模塊：向上與任務(wù)管理模塊接口，向下與調(diào)度模塊接口，提出新的作業(yè)項目申請后，該模塊就必須分析其可行性，通過調(diào)度模塊向工作站發(fā)出適當(dāng)命令，并向任務(wù)管理控制模塊反饋情況。2、調(diào)度模塊調(diào)度模塊：每個工作站都配有一個調(diào)度模塊，向上與排隊管理模塊接口，向下與本單元

13、分配模塊接口。這一級負(fù)責(zé)分批通過工作站的順序和管理物料搬運(yùn)、檢驗及其它有關(guān)輔助性工作。主要包括三個模塊：3、分配模塊分配模塊：把經(jīng)過選擇的任務(wù)用適當(dāng)?shù)拿罱Y(jié)構(gòu)分配給工作站，并反饋及監(jiān)控該命令的執(zhí)行情況。24（四）工作站級控制系統(tǒng)（四）工作站級控制系統(tǒng)這一級控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)車間中的一個設(shè)備小組的活動。一個典型的AMRF工作站有一臺機(jī)器人、一臺機(jī)床、一個物料儲運(yùn)器和一臺控制計算機(jī)組成。單元至工作站的控制接口設(shè)計成可用于各種型式的工作站，為適應(yīng)虛擬單元中分配工作站引起的動態(tài)控制結(jié)構(gòu)變化，必須采用統(tǒng)一接口。（五）設(shè)備級控制系統(tǒng)（五）設(shè)備級控制系統(tǒng)這是最基本的一級系統(tǒng)，是各種設(shè)備如機(jī)器人、機(jī)床、坐

14、標(biāo)測量機(jī)、小車、傳送裝置及儲存/檢索系統(tǒng)等的控制器。向上與工作站控制系統(tǒng)接口連接，向下與廠家供應(yīng)的設(shè)備控制接口連接。25二、對二、對FMS加工系統(tǒng)的控制加工系統(tǒng)的控制柔性制造系統(tǒng)（FMS）是比較典型的和較成熟的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，對FMS中的加工系統(tǒng)和物流系統(tǒng)的控制是控制系統(tǒng)非常重要的任務(wù)。（一）加工系統(tǒng)的主要功能（一）加工系統(tǒng)的主要功能 實現(xiàn)各種自動加工工序； 實現(xiàn)自動換刀； 實現(xiàn)自動裝料/卸料； 控制排屑和清洗工件。26對加工系統(tǒng)的控制主要通過控制計算機(jī)，各種加工工序通過計算機(jī)編程實現(xiàn)。（二）控制功能的實現(xiàn)（二）控制功能的實現(xiàn)1、加工過程控制加工過程控制具有中央刀庫。刀具管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)刀具預(yù)

15、調(diào)，監(jiān)視刀具參數(shù)。2、自動換刀自動換刀iMacTDB刀具預(yù)測識別裝置刀具參數(shù)刀具壽命刀具存放工作站機(jī)械手中央刀庫機(jī)床1刀具監(jiān)控機(jī)床2刀具監(jiān)控刀具清洗黑線為刀具實體物流，粉線為刀具信息流。27關(guān)鍵是夾具和夾緊裝置的控制。因為柔性加工，工件形狀不一，使得問題更為困難，通常使用工業(yè)機(jī)器人來完成。3、自動裝料和卸料自動裝料和卸料切屑的清除和回收是在清洗工位或在FMS工位上進(jìn)行的。當(dāng)工件要進(jìn)入檢測前，徹底清潔工件，排除工件上的切屑是十分必要的。4、排屑和清洗工作排屑和清洗工作刀具管理系統(tǒng)的軟件包括兩部分：刀具信息處理專家系統(tǒng)和刀具傳遞控制軟件。28三、對三、對FMS物流系統(tǒng)的控制物流系統(tǒng)的控制FMS物流

16、輸送系統(tǒng)按輸送方式可分為單向輸送、往復(fù)輸送和環(huán)流輸送三種。（一）對物流輸送系統(tǒng)的控制（一）對物流輸送系統(tǒng)的控制FMS物流輸送系統(tǒng)按控制特點(diǎn)可分為跟蹤式路程控制、分散式路程控制和集中式路程控制三種。對于FMS物流輸送系統(tǒng)最基本控制是識別標(biāo)記、輸送路線的變化以及輸送速度的控制。29儲料系統(tǒng)的任務(wù)是將工件在加工前和加工后或者在各工步之間儲存一定時間，以便進(jìn)行故障時間的補(bǔ)償以及加工時間差異的補(bǔ)償。（二）對儲料系統(tǒng)的控制（二）對儲料系統(tǒng)的控制對儲料系統(tǒng)的控制由管理生產(chǎn)的計算機(jī)實施負(fù)責(zé)。它和物料輸送系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理的調(diào)度系統(tǒng)實時通信，根據(jù)每個工序加工時間的差異，根據(jù)有關(guān)故障，停機(jī)的數(shù)據(jù)資料、根據(jù)物料在儲料庫

17、前的排隊情況，制定中間存儲的決策。儲料系統(tǒng)具有隨機(jī)自動存取功能。30自動化倉庫具有較為完整的計算機(jī)系統(tǒng)，具有兩大功能：物流控制功能和信息流控制功能。（三）自動化倉庫（三）自動化倉庫物流操作系統(tǒng)的作用是改變物料在加工系統(tǒng)、物流輸送、儲存系統(tǒng)之間的方向和位置。控制涉及下列復(fù)雜問題：（四）對物流操作系統(tǒng)的控制（四）對物流操作系統(tǒng)的控制 對象識別； 位置識別； 控制掌握。31自動檢測和監(jiān)控的目的是為了實現(xiàn)質(zhì)量對工藝過程的反饋控制反饋控制，是為了利用自動檢測和監(jiān)控手段，收集、識別和提取工件和有關(guān)設(shè)備的特征信息，確定工藝過程或裝置的全面質(zhì)量趨向，修改工藝過程改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。同時，根據(jù)檢測和響應(yīng)的異?；蚓o急情

18、況，給予聲光報警或進(jìn)行自動處理，保證人身與設(shè)備安全和生產(chǎn)系統(tǒng)的正常進(jìn)行。以FMS系統(tǒng)為例，監(jiān)測系統(tǒng)可分為：1. FMS運(yùn)行狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)；2. 加工設(shè)備工作狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)；3. 工件狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)；4. 刀具狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)；5. 系統(tǒng)安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)。32一、一、FMS運(yùn)行狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是檢測監(jiān)視工件流、刀具流與信息流的運(yùn)行狀態(tài)。工件流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)工件流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)輸小車的位置及裝載狀態(tài)；運(yùn)輸小車故障狀態(tài)；工件裝卸站狀態(tài)；小車緩沖站狀態(tài)；倉庫儲藏工件狀態(tài)等等。刀具流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)刀具流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)：刀庫狀態(tài)；對刀儀運(yùn)行狀態(tài)；條碼閱讀機(jī)工作狀態(tài)；刀具進(jìn)出站

19、工作狀態(tài)；換刀裝置工作狀態(tài)等。信息流狀態(tài)信息流狀態(tài)：工件流控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)工作狀態(tài)；刀具流控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)工作狀態(tài)；DNC控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)工作狀態(tài)；主控管理系統(tǒng)工作狀態(tài)等。33二、加工設(shè)備工作狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)二、加工設(shè)備工作狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)此系統(tǒng)的功能是檢測監(jiān)控加工設(shè)備的故障和加工狀態(tài)。設(shè)備的故障情況主要是靠設(shè)備的自檢功能來反映，而設(shè)備的加工狀態(tài)情況目前常用工業(yè)電視來監(jiān)視。三、三、工件狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)工件狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)（一）工件尺寸的檢測（一）工件尺寸的檢測1、主動測量裝置主動測量裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動測量頭信號轉(zhuǎn)換放大器控制部分尺寸變化位移信號電信號控制指令34坐標(biāo)測量機(jī)又稱計算機(jī)數(shù)控測量

20、機(jī)，它是現(xiàn)代自動化加工系統(tǒng)中的基本設(shè)備。坐標(biāo)測量機(jī)不僅可以在計算機(jī)控制的制造系統(tǒng)中直接利用計算機(jī)輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)中的編程信息對工件進(jìn)行測量和檢測，構(gòu)成設(shè)計-制造-檢驗集成系統(tǒng)，并且能在工件加工、裝配的前、后或過程中給出檢測信息進(jìn)行在線反饋處理。2、坐標(biāo)測量機(jī)坐標(biāo)測量機(jī)坐標(biāo)測量機(jī)由安放工件的工作臺、三維測量頭、坐標(biāo)位移測量裝置和計算機(jī)數(shù)控裝置所組成。353、三維測量探頭的應(yīng)用三維測量探頭的應(yīng)用36激光測徑儀包括光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分。4、激光測徑儀激光測徑儀37典型的是使用工業(yè)攝象機(jī)的形狀識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖象處理器、電視攝象機(jī)、監(jiān)控電視機(jī)、接口及微型計算機(jī)組成。其工作原理是把被檢查的標(biāo)

21、準(zhǔn)零件的二值化圖象記憶在檢查模式存儲器中，利用圖象處理器和模式識別技術(shù)，通過比較特征點(diǎn)進(jìn)行識別。（二）（二）工件形狀的檢測與識別工件形狀的檢測與識別在零件輸送的過程中進(jìn)行姿態(tài)的實時識別必須滿足的三個條件：（三）（三）工件姿態(tài)與位置的識別工件姿態(tài)與位置的識別1. 零件的不間斷輸送；2. 合理地選擇瞬時定位點(diǎn)；3. 光點(diǎn)位置的設(shè)置要可靠。3839四、四、刀具狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)刀具狀態(tài)檢測監(jiān)控系統(tǒng)刀具壽命檢測原理是通過刀具加工時間的累計加工時間的累計，直接監(jiān)控刀具的壽命。當(dāng)累計時間達(dá)到預(yù)定刀具的壽命時，給出換刀信息，這時控制系統(tǒng)將立即中斷加工作業(yè)，或者在加工這個工件后停車，有條件的將自動更換上備用刀具

22、。（一）（一）刀具使用壽命檢測刀具使用壽命檢測（二）（二）刀具磨損、破損監(jiān)測與監(jiān)控刀具磨損、破損監(jiān)測與監(jiān)控1、直接檢測直接檢測4041（1）以切削力為判據(jù)2、間接檢測間接檢測（2）以切削功耗為判據(jù)（3）以振動信號為判據(jù)42（4）以加工表面粗糙度為判據(jù)（5）以刀具破損時的聲發(fā)射為判據(jù)43五、五、系統(tǒng)安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)此系統(tǒng)的功能是檢測監(jiān)控FMS系統(tǒng)的安全狀態(tài)，包括電網(wǎng)電量參數(shù)是否滿足FMS系統(tǒng)要求；工作人員進(jìn)入FMS生產(chǎn)線是否安全；有無意外事故發(fā)生等。44在自動化程度不高的生產(chǎn)系統(tǒng)中，人機(jī)接口比較簡單，常用的有開關(guān)、按鈕、鍵盤、操作桿（一維、二維或多維）以及數(shù)字顯示器、圖形顯示

23、設(shè)備等等。一般的聲光報警也屬于人機(jī)接口內(nèi)容。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)自動化水平的提高，操作員常常是在控制臺前通過計算機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)距離生產(chǎn)過程控制。一、一、人人機(jī)接口的組成和工作方式機(jī)接口的組成和工作方式實現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的設(shè)施。實現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的設(shè)施。451. 原來由操作員執(zhí)行的功能可以完全由計算機(jī)控制的機(jī)器自動、準(zhǔn)確地完成，而操作員只是給出命令，監(jiān)視機(jī)器去完成。2. 有些生產(chǎn)功能其相互之間的關(guān)系只有人才能理解，機(jī)器做什么動作只有人參與才能決策。這時，人起到的作用更大一些。生產(chǎn)過程控制的含義：生產(chǎn)過程控制的含義：人人機(jī)接口的含義變成了人與計算機(jī)的接口問題。機(jī)接口的含義變成了人與計算機(jī)的接口問題。461.

24、 輸入處理部分輸入處理部分：接收來自用戶的輸入信息，進(jìn)行必要的預(yù)處理，并將輸入信息傳送給交互會話控制部，同時產(chǎn)生相應(yīng)的交互信息，如提示、反饋信息等。2. 輸出處理部分輸出處理部分：接收來自交互會話控制部分發(fā)送來的一組輸出信息，轉(zhuǎn)換成一組輸出設(shè)備能夠接受和執(zhí)行的序列，驅(qū)動輸出設(shè)備并顯示出信息。人人機(jī)接口即用戶界面，也叫人機(jī)接口即用戶界面，也叫人機(jī)界面。一般由四機(jī)界面。一般由四部分組成部分組成：3. 交互會話控制部分交互會話控制部分：處理用戶與計算機(jī)之間的對話，接收來自用戶的輸入序列，根據(jù)交互語言的語法結(jié)構(gòu)和應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把輸入流轉(zhuǎn)換成命令及其有關(guān)的操作數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用接口模型。同時還接收來自應(yīng)用程序的

25、輸出序列，轉(zhuǎn)發(fā)至輸出處理部分。它具有狀態(tài)處理和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能力。474. 應(yīng)用接口模型應(yīng)用接口模型：接收來自交互會話控制部分的命令和操作數(shù)，調(diào)用應(yīng)用程序完成命令要求的功能，并將執(zhí)行結(jié)果返回交互會話控制部分。輸入處理部分輸入處理部分輸出處理部分輸出處理部分最終用戶最終用戶交互會話交互會話控制部分控制部分應(yīng)用程序接口應(yīng)用程序接口應(yīng)用程序應(yīng)用程序輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入詞流輸入詞流命令結(jié)構(gòu)命令結(jié)構(gòu)執(zhí)行結(jié)果執(zhí)行結(jié)果輸出詞流輸出詞流顯示結(jié)果顯示結(jié)果人人機(jī)界面邏輯模型及信息流示意圖機(jī)界面邏輯模型及信息流示意圖481. 命令語言方式命令語言方式：使用者按照系統(tǒng)規(guī)定格式和順序鍵入命令的操作符和相應(yīng)的參數(shù)，系統(tǒng)核對無

26、誤后，執(zhí)行這些命令，完成相應(yīng)功能并把執(zhí)行結(jié)果告訴用戶。這種方式靈活性大，適應(yīng)性好，效率高。但不易掌握，使用困難，用戶需記憶許多命令，一般需要經(jīng)過一定的培訓(xùn)。2. 菜單方式菜單方式：這是目前普遍使用的一種人機(jī)界面，它以菜單的方式告訴用戶本系統(tǒng)可以完成的功能。菜單可以分級設(shè)置，一個系統(tǒng)可以有一個主菜單和若干級子菜單。當(dāng)然，如果菜單層次過多，會影響系統(tǒng)的效率。這種方式直觀，方便易學(xué)，操作失誤少，但靈活性差，不能從不同層次進(jìn)入，速度慢，效率低，修改也比較困難。不過，這些不足正逐漸得到改善。人人機(jī)接口常用工作方式機(jī)接口常用工作方式：493. 表格方式表格方式：它原是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的查詢語言，用戶利

27、用該軟件查詢時，只需在終端顯示屏上以填寫表格形式提出要求，系統(tǒng)執(zhí)行用戶要求后顯示查詢結(jié)果。后來這以思想被應(yīng)用到其他系統(tǒng)上，作為一種人機(jī)界面。這種方式直觀易學(xué)，效率和正確性較高，但要求設(shè)備具有制表功能，并只適用于數(shù)據(jù)驅(qū)動的用戶接口。4. 圖標(biāo)方式圖標(biāo)方式：它的原理是把人們的各種操作圖形化，使用戶操作計算機(jī)如同現(xiàn)實生活中處理事物一樣生動形象。這種方式比較接近現(xiàn)實，方便易學(xué)，很受用戶喜愛，但靈活性和效率還不夠理想。有時由于圖標(biāo)設(shè)計與現(xiàn)實操作不完全一致，造成用戶理解困難。50一般人們對圖形的印象比較深刻，它能幫助人們很容易地了解一個具體的對象，所以在生產(chǎn)系統(tǒng)中圖形顯示就顯得十分重要。利用圖形顯示一臺設(shè)

28、備和設(shè)備的運(yùn)動過程，這就可以使操作員直接廣泛地了解當(dāng)時的加工過程，增加生產(chǎn)過程的透明度。二、圖形交互的對話方式二、圖形交互的對話方式以圖形的變化來動態(tài)地顯示輸送過程或機(jī)床的加工過程。使操作員更清楚地了解一個工件的實際情況。除了從視覺上跟蹤在加工設(shè)備的瞬時狀態(tài)，人們也可以參與其整個過程。51局域網(wǎng)將分散的自動化加工過程和分散的系統(tǒng)聯(lián)系在一起，大大改善生產(chǎn)加工的可靠性和靈活性，具有適應(yīng)生產(chǎn)過程的快速相應(yīng)性能，并充分利用資源、提高效率。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指計算機(jī)之間聯(lián)系的結(jié)構(gòu)形式。計算機(jī)多網(wǎng)控制系統(tǒng)的有效性和柔性主要取決于通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式。三、多級分布式計算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)三、多級分布式計算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

29、結(jié)構(gòu)常見的網(wǎng)絡(luò)布局有三種形式：星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和環(huán)型網(wǎng)結(jié)構(gòu)。52星型網(wǎng)星型網(wǎng) 由一臺中央計算機(jī)與若干臺與其連接的外圍設(shè)備組成。多層次的星型網(wǎng)可構(gòu)成樹型網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)是在計算機(jī)出現(xiàn)故障時，整個網(wǎng)絡(luò)都將停止工作。多點(diǎn)網(wǎng)多點(diǎn)網(wǎng) 計算機(jī)和其他設(shè)備都用單一的通信線相連在一起，該通信線可以是總線，也可以是串行通道。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是在同一時間內(nèi)只允許兩臺設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng) 每一臺計算機(jī)都連接在一條環(huán)形通信線上，它是一種典型的由一臺計算機(jī)來維持對多臺計算機(jī)之間的相互通信的控制。53主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備星型網(wǎng)星型網(wǎng)54主機(jī)

30、主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線多點(diǎn)網(wǎng)多點(diǎn)網(wǎng)55環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備主機(jī)主機(jī)從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備環(huán)總線環(huán)總線環(huán)總線環(huán)總線從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備56為了擺脫不同廠商生產(chǎn)的計算機(jī)間互不通信的困境和實現(xiàn)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各層次、各工作站或加工點(diǎn)間的通信，當(dāng)前國際上已研究出許多網(wǎng)絡(luò)通信和接口協(xié)議，其中以美國通用汽車公司的MAP ( Manufacturing Automation Proto

31、col )、波音公司的TOP ( Technical and Office Protocol )最為著名。MAP協(xié)議能用于工廠范圍內(nèi)制造領(lǐng)域的通信，TOP協(xié)議更適合于控制網(wǎng)絡(luò)中上層的事物處理。以上兩個通信協(xié)議都是基于國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）的“開放系統(tǒng)互連（OSI）”七層模型建立的。四、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議四、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議57開放系統(tǒng)互聯(lián)開放系統(tǒng)互聯(lián)( OSI )模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)連接層數(shù)據(jù)連接層物理層物理層58應(yīng)用層應(yīng)用層 面向工廠各類自動化設(shè)備，如機(jī)器人控制器，可編程控制器。表示層表示層 確定信息的代碼和格式，完成數(shù)據(jù)的改變和轉(zhuǎn)換操作，以

32、消除計算機(jī)系統(tǒng)在字符編碼、數(shù)據(jù)表示、字長等方面的差異，使之能彼此識別對方的信息。會話層會話層 控制通信，用符號名查詢節(jié)點(diǎn)，能夠跟蹤柔性制造系統(tǒng)的請求和回答，以及必要時重新對話一次。轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移層 管理數(shù)據(jù)和程序包，使它在轉(zhuǎn)移過程中不被中斷地達(dá)到接收的節(jié)點(diǎn)，并能夠進(jìn)行失誤偵查。59網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 保證程序包正確無誤地由發(fā)送節(jié)點(diǎn)到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)連接層數(shù)據(jù)連接層 校正傳輸誤差，保證向高層次提供一條無差錯的傳輸路線，為網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)通信。物理層物理層 系統(tǒng)協(xié)議的最底層，組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。定義傳輸線和接口硬件的機(jī)械、電氣特征及功能，使所有廠家生產(chǎn)的計算機(jī)和通信設(shè)備能從傳輸設(shè)備和接口上兼

33、容。60在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中，信息的集成和共享是關(guān)鍵，一個企業(yè)的信息如果能夠借助計算機(jī)系統(tǒng)在整個企業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)行高速、正確的交流和共享，就能大大提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和整個企業(yè)的自動化程度。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是實現(xiàn)信息集成、交流和共享的關(guān)鍵。企業(yè)經(jīng)營部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)。包含財務(wù)、人事管理、零件供銷及運(yùn)輸，以及生產(chǎn)計劃控制。一、數(shù)據(jù)的類型一、數(shù)據(jù)的類型（一）生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)（一）生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)61包括用來描述技術(shù)產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)外型的數(shù)據(jù)。有零件明細(xì)表、標(biāo)準(zhǔn)零件等數(shù)據(jù)，每個零件都用幾何數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)說明。還包括一些工藝說明，對幾何表面的質(zhì)量要求提出的一些加工要求。（二）產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)（二）產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)反映生產(chǎn)中發(fā)生的各種事件。大部分來源于生產(chǎn)系統(tǒng)的自動檢測和監(jiān)控系統(tǒng)。包括與設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，與管理有關(guān)的加工任務(wù)數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)，與工藝有關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)、加工時間、停機(jī)時間等