1、a,1,7.1 引言 7.2 車間控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.3 車間物流管理 7.4 柔性制造系統(tǒng)(FMS)信息集成,第七章 CIMS環(huán)境下制造自動(dòng)化信息集成技術(shù),a,2,7.1 引言,制造自動(dòng)化系統(tǒng)既是自上而下信息傳輸?shù)哪┒耍质亲韵露闲畔⒉杉脑搭^。 車間是制造自動(dòng)化的核心，制造自動(dòng)化系統(tǒng)又稱為車間制造自動(dòng)化系統(tǒng)。包括：車間控制系統(tǒng)、加工系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、刀具管理系統(tǒng)等。 7.1.1 車間控制系統(tǒng)的發(fā)展 MRP：以BOM為主線，通過產(chǎn)品的逐級(jí)分解，把產(chǎn)品分解成為若干部件，部件分解為零件，依據(jù)零件確定原材料，然后根據(jù)交貨日期逐一確定各加工階段的完工時(shí)間，該系統(tǒng)被形象稱之為推系統(tǒng)。 MRPII,a

2、,3,7.1 引言,JIT：在理論上完全沒有任何資源浪費(fèi)和排隊(duì)現(xiàn)象，可以最大限度地清除任何不產(chǎn)生效益的垃圾，它以產(chǎn)品交貨日期反過來要求各分承制商、供貨商的交貨時(shí)間，該系統(tǒng)被稱為拉系統(tǒng)。 OPT：歐洲人的JIT是最優(yōu)化生產(chǎn)控制技術(shù)， 認(rèn)為制造企業(yè)的最終目標(biāo)是獲取利潤，企業(yè)的一切活動(dòng)以此為中心。但由于制造復(fù)雜性，并不能保證制造系統(tǒng)達(dá)到所期望的目標(biāo)。 在新的生產(chǎn)模式下，具有自行決策、相互協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)和最優(yōu)化運(yùn)行方式,a,4,7.1.2 車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系,功能聯(lián)系 主要功能：車間作業(yè)計(jì)劃的制訂與調(diào)度、刀具管理、物料管理、制造與體驗(yàn)、質(zhì)量控制、監(jiān)控功能 聯(lián)系： 車間生產(chǎn)

3、作業(yè)計(jì)劃的制訂必須以MIS主生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和較長期生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃為依據(jù)，該計(jì)劃在車間完成。車間計(jì)劃制定必然使用許多工藝信息，諸如零件的技術(shù)要求，采用的加工方法、使用的設(shè)備、工裝等，這些信息由CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供。零件制造過程中遵循何種控制規(guī)律，使用什么精度的檢具由QIS分系統(tǒng)提供。若作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過程中出現(xiàn)故障，如機(jī)床損壞、刀具破損、工件超差等，就必須進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，此時(shí)零件的可選加工路徑或可替換的刀具均由CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)規(guī)定，而零件超差處理意見由QIS決定。,a,5,7.1.2 車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系,車間生產(chǎn)資源的管理，均與MIS、CAD/CAPP/CAM

4、、QIS分系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。車間生產(chǎn)資源的狀態(tài)是MIS制定生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)，車間內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)劃的制定當(dāng)然也離不開本身資源的檢查、評(píng)估、車間調(diào)度還必須了解資源的動(dòng)態(tài)信息，完成資源的動(dòng)態(tài)再分配。CAPP系統(tǒng)根據(jù)車間資源情況制定零件加工工藝。車間量具、檢驗(yàn)夾具的可用性取決于就QIS的定檢計(jì)劃。 車間的制造、檢驗(yàn)及質(zhì)量管理功能的實(shí)現(xiàn)，也必須依靠其它分系統(tǒng)的支持。車間制造所需的工藝規(guī)程、代碼來自CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)。檢驗(yàn)規(guī)程或檢驗(yàn)代碼則來自QIS分系統(tǒng)，作為質(zhì)量管理的依據(jù)。,a,6,7.1.2 車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系,車間監(jiān)控系統(tǒng)保證車間計(jì)劃的順利執(zhí)行，為MIS、QIS、CAD/

5、CAPP/CAM分系統(tǒng)提供車間的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，以便根據(jù)實(shí)際加工情況更改有關(guān)計(jì)劃，檢查追蹤出現(xiàn)質(zhì)量事故的原因，以杜絕類似事件的再次發(fā)生。 車間控制系統(tǒng)需要分布是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可保證車間控制系統(tǒng)中所需信息的一致性、完整性、安全性，而網(wǎng)絡(luò)則是數(shù)據(jù)交互、共享的橋梁。,a,7,7.1.2 車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系,信息聯(lián)系 按性制分: 靜態(tài)信息：在零件加工過程中，基本保持不變的信息：產(chǎn)品工藝規(guī)程、加工程序。 動(dòng)態(tài)信息：在零件加工過程中，信息是變化的，如車間計(jì)劃跟蹤信息、庫存信息、設(shè)備、人員狀態(tài)信息。 按信息來源和去向分： 輸入信息：外系統(tǒng)輸入給車間控制系統(tǒng)的

6、信息，如生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、工藝規(guī)程、NC代碼。 輸出信息：車間控制系統(tǒng)輸出給外系統(tǒng)的信息，如作業(yè)計(jì)劃完成情況、庫存信息、刀量具準(zhǔn)備情況。,a,8,7.2 車間控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),7.2.1 車間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu) 遞階控制 把一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制功能進(jìn)行正確、合理的分解，劃分為若干層次，上層向下層發(fā)布命令，下層向上層反饋命令執(zhí)行結(jié)果，并共同構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng) 特點(diǎn) 通過對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)分解，使各層功能相對(duì)簡單、易于實(shí)現(xiàn) 便于模塊化開發(fā)，使功能的增加、刪除、修改、擴(kuò)充較為方便，增加了系統(tǒng)的開放性 減少資源浪費(fèi) 車間控制系統(tǒng)覆蓋了車間層、單元層、工作站層和設(shè)備層四個(gè)層次,a,9,7.2.1 車間控制系統(tǒng)遞階

7、結(jié)構(gòu),組成 設(shè)備控制器 由各種數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、坐標(biāo)測(cè)量及、AGV、自動(dòng)化立體倉庫等的控制器組成 是車間控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求最高的一級(jí) 向上與各個(gè)工作站控制器相連，向下直接控制各個(gè)設(shè)備，把工作站控制器的命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序地簡單任務(wù)，并通過傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行情況 工作站控制器 負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)車間中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng) 根據(jù)單元控制器下達(dá)的命令完成各種加工設(shè)備、加工過程監(jiān)控及協(xié)調(diào)、加工檢驗(yàn)等工作,a,10,7.2.1 車間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu),單元控制器 是車間控制系統(tǒng)中同時(shí)兼有計(jì)劃、調(diào)度功能的重要環(huán)節(jié) 完成任務(wù)的實(shí)時(shí)分解、調(diào)度、資源需求分析，向各個(gè)工作站分配任務(wù)及監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行

8、情況，并向車間控制器報(bào)告作業(yè)完成情況和單元狀態(tài) 車間控制器 車間控制系統(tǒng)的最高級(jí) 負(fù)責(zé)制訂并協(xié)調(diào)車間的生產(chǎn)計(jì)劃和資源優(yōu)化分配，使車間以最低的成本生產(chǎn)最好的產(chǎn)品 是車間控制系統(tǒng)與外界交換信息的核心與樞紐，具有計(jì)劃、調(diào)度、監(jiān)控三大功能,a,11,7.2.1 車間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu),計(jì)劃的主要任務(wù)是根據(jù)MIS分系統(tǒng)下達(dá)的主生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和由CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供的生產(chǎn)工藝信息制訂車間一定時(shí)期內(nèi)的生產(chǎn)計(jì)劃。計(jì)劃制訂的依據(jù)是車間生產(chǎn)能力和生產(chǎn)任務(wù)的評(píng)價(jià)和分析。 調(diào)度的任務(wù)是根據(jù)各生產(chǎn)單元的計(jì)劃完成情況對(duì)單元間的生產(chǎn)任務(wù)或資源分配做適當(dāng)調(diào)整，保證車間生產(chǎn)任務(wù)按期完成。 監(jiān)控主要用于監(jiān)視各單元在生產(chǎn)

9、過程中出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象，并把這種異常情況提供給調(diào)度功能，供其決策之用。,a,12,7.2.2 車間控制系統(tǒng)開放體系結(jié)構(gòu),開放性 功能結(jié)構(gòu)上的開放性。車間控制系統(tǒng)能根據(jù)不同的生產(chǎn)任務(wù)靈活地分割及組合其自身的功能，提供不同的服務(wù)，使車間以最低的成本生產(chǎn)最好的產(chǎn)品，并能夠方便地開發(fā)新的功能，從而適應(yīng)多種多樣的生產(chǎn)環(huán)境。 平臺(tái)軟件對(duì)硬件系統(tǒng)的開放性。按軟件操作系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化要求，從保證平臺(tái)軟件的可移植性和版本延續(xù)性出發(fā)，在平臺(tái)軟件開發(fā)中采用通用的操作系統(tǒng)和通用的開發(fā)環(huán)境，以保證平臺(tái)軟件適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展、容納新設(shè)備的能力。 平臺(tái)軟件對(duì)支撐系統(tǒng)的開放性。平臺(tái)軟件的開發(fā)應(yīng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，與具體硬件環(huán)境

10、隔離，采用開放數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫互連。,集成框架體系結(jié)構(gòu)和功能層次,a,13,7.2.3 車間控制系統(tǒng)可重構(gòu)結(jié)構(gòu),動(dòng)態(tài)聯(lián)盟 一個(gè)具有開發(fā)某種新產(chǎn)品所需的、具有不同技術(shù)和專長的一些組織，通過一個(gè)盟主共同組成的階段性聯(lián)盟。 各個(gè)組織采取Win-Win策略，以聯(lián)盟體的整體優(yōu)勢(shì)共同應(yīng)付市場(chǎng)挑戰(zhàn)，聯(lián)合參與市場(chǎng)競(jìng)爭。 對(duì)車間生產(chǎn)管理模式提供新的要求： 要求車間控制系統(tǒng)必須是可重構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，從而能夠快速組合成新的聯(lián)盟，并且不因此而降低車間的生產(chǎn)能力，車間在不同的聯(lián)盟中能夠發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)，獲得最大的利益 新型的組織結(jié)構(gòu)和快速的、四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式,a,14,車間生產(chǎn)計(jì)劃與作業(yè)調(diào)度方法,車間計(jì)

11、劃與作業(yè)調(diào)度是車間控制系統(tǒng)的核心。 生產(chǎn)計(jì)劃 編制車間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃時(shí)，首先要考慮的問題是保證零件交貨期 其次要考慮單元間加工任務(wù)的均衡，還要考慮車間內(nèi)生產(chǎn)資源合理、充分、高效的利用，并據(jù)此把車間的任務(wù)分解成各單元周作業(yè)計(jì)劃和資源需求計(jì)劃。以此為基礎(chǔ)，制定單元日或班作業(yè)計(jì)劃和資源供給計(jì)劃。 單元作業(yè)計(jì)劃：屬于工序級(jí)作業(yè)計(jì)劃，不僅要決定每日、班要完成的零件工序數(shù)量，而且還要決定零件進(jìn)入各單元的先后順序、每個(gè)零件的加工路徑以及所需的設(shè)備、刀具、量具、夾具等。制定該計(jì)劃，突出的問題是在保證零件交貨期的前提下，如何更好的優(yōu)化使用單元內(nèi)資源。,a,15,制定作業(yè)計(jì)劃的過程,首先要把車間下達(dá)的作業(yè)計(jì)劃所對(duì)應(yīng)

12、的生產(chǎn)任務(wù)分批。 分批的主要原因是單元內(nèi)加工資源的約束，如有限的機(jī)床、夾具、刀具等 分批的主要目的在于均勻地、有效地利用單元內(nèi)各項(xiàng)資源，如：某類零件的生產(chǎn)數(shù)量較多，即使全部機(jī)床都來加工該類零件，也不能一次性加工完成，此時(shí)零件就必須分批。,a,16,由于零件的交貨日期參差不齊，只好將零件分批加工，以保證按期完成任務(wù)。 零件分批的原則是加工全部零件所需的批量數(shù)最少，全部機(jī)床的平均利用率最高。 分批后應(yīng)考慮的問題是在完成每批的生產(chǎn)任務(wù)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化利用系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)資源。 分批和均衡是很復(fù)雜的有約束優(yōu)化問題。人工智能和專家系統(tǒng)以及各種計(jì)算機(jī)輔助決策軟件在此領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。,a,17,作業(yè)調(diào)度,定義 又稱實(shí)

13、時(shí)調(diào)度，是對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的補(bǔ)充和完善。 根據(jù)車間實(shí)際加工過程中隨時(shí)出現(xiàn)的故障情況，對(duì)車間作業(yè)計(jì)劃做出調(diào)整、修改，使車間生產(chǎn)得以順利進(jìn)行，保證零件按期交貨。 包括內(nèi)容：被加工工件的動(dòng)態(tài)排序和系統(tǒng)生產(chǎn)及輔助資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。,a,18,作業(yè)調(diào)度,作業(yè)排序方法 縱向：一個(gè)零件的制造過程是由一系列作業(yè)完成的，每個(gè)零件對(duì)應(yīng)一個(gè)作業(yè)序列。 橫向：一個(gè)設(shè)備有多個(gè)作業(yè)在等待，作業(yè)按照優(yōu)先級(jí)別形成序列，每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)作業(yè)序列。 當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，改變零件到加工順序和工藝路徑，做出新的排序，達(dá)到新的均衡。,a,19,作業(yè)調(diào)度,基于人工智能的車間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 多黑板/多智能

14、體 黑板：一個(gè)具有控制器和知識(shí)源的共同數(shù)據(jù)區(qū)，知識(shí)源可以包括專家系統(tǒng)，置于黑板上的問題可由知識(shí)源共同協(xié)作求解。 智能體：既包含數(shù)據(jù)，又有處理機(jī)制的自治體，各自制體可以互通信息，共同求解同一個(gè)問題 組成：計(jì)劃、調(diào)度、監(jiān)控三個(gè)黑板體,a,20,基于人工智能的車間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng),計(jì)劃黑板體 常規(guī)計(jì)劃 緊急計(jì)劃,a,21,基于人工智能的車間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng),調(diào)度黑板體 功能 調(diào)度活動(dòng) 監(jiān)控黑板體 跟蹤工件和設(shè)備狀態(tài) 處理并反饋有關(guān)采集信息 向上一級(jí)黑板反饋系統(tǒng)狀態(tài)信息 統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用情況,a,22,基于人工智能的車間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng),控制結(jié)構(gòu),a,23,7.3 車間物流管理,由倉庫、緩存站、傳送帶、運(yùn)送小車、機(jī)械

15、手等組成，主要完成車間內(nèi)原材料、半成品、成品、刀具、夾具、托盤、輔助材料等的運(yùn)送。 物流系統(tǒng)對(duì)車間生產(chǎn)效率起著關(guān)鍵作用。 如何有效提高車間物流效率是車間生產(chǎn)管理至觀重要的問題。,a,24,7.3.1 工件管理與傳輸控制,車間布局 車間布局與物流傳輸有著密切關(guān)系，應(yīng)遵循以下原則： 隨機(jī)布置原則: 將若干機(jī)床隨機(jī)地排列在車間內(nèi)。,a,25,車間布局,功能布置原則：根據(jù)加工設(shè)備的功能分門別類地將同類設(shè)備組織在一起。,a,26,車間布局,模塊化布置原則：車間是由若干功能類似的獨(dú)立模塊組成，在應(yīng)付緊急任務(wù)和意外事件方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，也有利于無聊的傳輸。,a,27,車間布局,加工單元布置原則：基于成組技

16、術(shù)，每一個(gè)加工單元都完成相應(yīng)的一類產(chǎn)品，物料流動(dòng)較方便。,a,28,車間布局,加工階段布置原則：將車間分為準(zhǔn)備加工階段、機(jī)械加工階段、特種加工階段等，使物流從車間一端進(jìn)入，從另一端流出。,a,29,7.3.1 工件管理與傳輸控制,車間傳輸系統(tǒng)基本組成 完成的工作： 毛坯、原材料由車間外部搬運(yùn)進(jìn)車間，將加工好的成品從車間中運(yùn)出 工件在車間內(nèi)不同工段、不同設(shè)備間的搬運(yùn),人工干預(yù),半自動(dòng)化,a,30,毛坯是棒料、型材,需要在切斷機(jī)床上按要求尺寸下料，或直 接送入某些機(jī)床的自動(dòng)進(jìn)料裝置,毛坯是鑄、鍛件,首先把毛坯裝在夾具上，然后才能送機(jī)床 加工。,大型毛坯,借助吊車、叉車等搬運(yùn)設(shè)備,工件傳輸工具： 叉

17、車、橋式起重機(jī)、手推小車、傳送帶、無人運(yùn)輸小車、機(jī)器人,機(jī)加車間,大批量生產(chǎn)車間,有軌和無軌,可采用地面軌道或支架軌道,按照制導(dǎo)方式可分有線導(dǎo)向、磁性導(dǎo)向、激光導(dǎo)向、無線遙控,自動(dòng)、半自動(dòng)生產(chǎn)線,a,31,7.3.1 工件管理與傳輸控制,車間物流控制系統(tǒng) 分為三層遞階結(jié)構(gòu)： 管理層：對(duì)整個(gè)物流系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、控制、形成有效的反饋約束和激勵(lì)機(jī)制。 控制層：控制物料流動(dòng)過程，包括車間生產(chǎn)訂單處理、庫存生產(chǎn)計(jì)劃與控制，生產(chǎn)計(jì)劃與控制，用料管理 作業(yè)層：完成物料的時(shí)間轉(zhuǎn)移和空間轉(zhuǎn)移，包括運(yùn)輸、裝卸、搬運(yùn)、存放等 車間生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)是車間物流系統(tǒng)的最高指揮者,a,32,7.3.2 刀具管理,刀具管

18、理是車間系統(tǒng)重要組成部分，包括刀具計(jì)劃、刀具調(diào)度、刀具監(jiān)控、刀具信息管理等，分為三層遞階結(jié)構(gòu)： 刀具計(jì)劃管理 功能：刀具訂購、刀具準(zhǔn)備情況反饋、制訂刀具供給計(jì)劃 刀具訂購： 根據(jù)專用刀具制作周期和通用刀具訂貨周期，確定刀具訂購周期； 根據(jù)車間生產(chǎn)計(jì)劃、工藝規(guī)程刀具壽命參數(shù)，計(jì)算刀具訂購周期內(nèi)生產(chǎn)所需的刀具數(shù)量； 制訂刀具訂購計(jì)劃，交有關(guān)職能部門執(zhí)行,a,33,刀具計(jì)劃管理,刀具準(zhǔn)備情況反饋： 完成車間生產(chǎn)計(jì)劃所需刀具數(shù)量的確認(rèn)，保證作業(yè)計(jì)劃所需的刀具能夠滿足供應(yīng)； 若刀具數(shù)量不符合要求，及時(shí)反饋信息，對(duì)所做計(jì)劃作適當(dāng)調(diào)整，保證車間生產(chǎn)正常進(jìn)行。 刀具供給計(jì)劃：根據(jù)車間日生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和刀具需求計(jì)

19、劃制訂的，包括：刀具數(shù)量、刀柄型號(hào)與所需用機(jī)床主軸頭部型式的匹配、使用刀具的設(shè)備名稱與型號(hào)、刀具供給日期等，刀具供給計(jì)劃是刀具分配的依據(jù),a,34,7.3.2 刀具管理,刀具調(diào)度 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所用刀具非正常磨損、破損，或緊急生產(chǎn)任務(wù)所需刀具的補(bǔ)充供給 調(diào)度分兩種情況： 生產(chǎn)線上已有所需的刀具，且沒有使用，能夠滿足加工要求，則現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)解決； 生產(chǎn)線上沒有或雖然有所需刀具，但正在使用，則需要從中央刀庫緊急輸出所需刀具 刀具調(diào)度涉及到刀具壽命、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)每一把刀具的識(shí)別、定位等。,a,35,7.3.2 刀具管理,刀具監(jiān)控 為了及時(shí)了解每時(shí)每刻在使用的大量刀具因磨損而發(fā)生的性質(zhì) 變化，保證生產(chǎn)安全，防止工件

20、報(bào)廢。刀具監(jiān)控包括：刀具壽 命、刀具磨損量、刀具破損的檢測(cè)。 刀具壽命指刀具的耐用度，即在正常情況下，磨損量達(dá)到磨鈍位置為止的縱切削時(shí)間 刀具壽命取決于刀具材料、被加工工件材料和切削參數(shù)等多種因素，通常用實(shí)驗(yàn)方法確定。 刀具磨損的監(jiān)控要求裝備有專門的檢測(cè)裝置。例如：可以利用測(cè)量鉆頭長度偏置量的裝置來檢測(cè)鉆頭的磨損。刀具破損的發(fā)現(xiàn)目前采用聲發(fā)射等專用技術(shù)和設(shè)備。,a,36,7.3.2 刀具管理,刀具信息管理,a,37,物流管理信息系統(tǒng)倉儲(chǔ)管理模塊的功能設(shè)計(jì),a,38,7.4 FMS信息集成,FMS（Flexible Manufacturing System）是一組數(shù)控機(jī)床和其他自動(dòng)化的工藝設(shè)備，

21、由計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)和物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體。 美國制造工程師協(xié)會(huì)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會(huì)把柔性制造系統(tǒng)定義為“使用計(jì)算機(jī)控制、柔性工作站和集成物料運(yùn)儲(chǔ)裝置來控制并完成零件族某一工序或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)”。 還有一種更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)，至少有兩臺(tái)機(jī)床，一套物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)(從裝載到卸載具有高度自動(dòng)化)和一套控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)所組成的制造系統(tǒng)，它采用簡單地改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零件”。還有各種其他的定義來描述柔性制造系統(tǒng)。,a,39,7.4 FMS信息集成,工藝基礎(chǔ)： 成組技術(shù) 功能 ： 加工制造和部分生產(chǎn)管理 良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果： 高的設(shè)備利用率：

22、降低生產(chǎn)成本： 減少了在制品庫存，縮短生產(chǎn)周期： 大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量：,a,40,7.4 FMS信息集成,發(fā)展： 1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設(shè)備是六臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無人看管條件下，實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困難而未全部建成。 同年，美國的懷特森斯特蘭公司建成 Omniline I系統(tǒng)，它由八臺(tái)加工中心和兩臺(tái)多軸鉆床組成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機(jī)床間傳送和進(jìn)行加工。這種柔性自動(dòng)化設(shè)備適于少品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動(dòng)生產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動(dòng)線

23、。日本、前蘇聯(lián)、德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了FMS的研制工作。,a,41,發(fā)展：,1976年，日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元(簡稱FMC)，為發(fā)展FMS提供了重要的設(shè)備形式。柔性制造單元(FMC)一般由12臺(tái)數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置組成，有獨(dú)立的工件儲(chǔ)存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，甚至自動(dòng)檢測(cè)工件，可實(shí)現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生產(chǎn)應(yīng)用。 70年代末期，F(xiàn)MS在技術(shù)上和數(shù)量上都有較大發(fā)展，80年代初期已進(jìn)入實(shí)用階段，其中以由35臺(tái)設(shè)備組成的FMS為最多，但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用 1982年，日本發(fā)那科公司建成自動(dòng)化電

24、機(jī)加工車間，由60個(gè)柔性制造單元（包括50個(gè)工業(yè)機(jī)器人）和一個(gè)立體倉庫組成，另有兩臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)車傳送毛坯和工件，此外還有一個(gè)無人化電機(jī)裝配車間，它們都能連續(xù)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。,a,42,7.4 FMS信息集成,特征： 柔性：對(duì)產(chǎn)品的柔性，即系統(tǒng)為不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品變化進(jìn)行設(shè)置，以提高設(shè)備利用率，減少加工過程中零件的中間存儲(chǔ)，迅速響應(yīng)需求變化。具體表現(xiàn)： 機(jī)床的柔性： FMS中機(jī)床通常為CNC機(jī)床或加工中心，可通過配置相應(yīng)的刀具、夾具、托盤、NC加工代碼等，完成給定零件族中任一零件的加工。 加工柔性：FMS能夠以多種流程加工一組類型、材料不同的零件，即使同一類型的零件也可采用不同的加工手段與方法,a,

25、43,特征,零件加工路線的柔性：FMS在加工零件過程中出現(xiàn)局部故障時(shí)，能迅速選擇新的加工路線并繼續(xù)加工，以保證零件按期交付。 產(chǎn)量柔性：良好的FMS在加工批量較小的零件或加工批量很大的零件時(shí)在成本上不應(yīng)有顯著的差異，能夠完全適應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)量的變化。 擴(kuò)展柔性：FMS系統(tǒng)在需要時(shí)能夠方便地、模塊化地?cái)U(kuò)展其規(guī)模，并且擴(kuò)展的部分能與原有部分完全融合，形成一個(gè)新的整體。 生產(chǎn)柔性：FMS能夠生產(chǎn)各類零件,a,44,7.4 FMS信息集成,FMS主要組成及部分功能 加工系統(tǒng)：是FMS的基礎(chǔ)，一般由兩臺(tái)以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心及一些加工輔助設(shè)備組成，用于把原材料轉(zhuǎn)換成最終合格產(chǎn)品。 儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：由自動(dòng)化立體倉庫

26、、堆垛機(jī)、傳送帶或有軌、無軌小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤、交換工作站等組成。儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度的高低，直接決定了FMS自動(dòng)化程度的高低 控制系統(tǒng)：FMS核心 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)基本功能 數(shù)據(jù)分配、向FMS內(nèi)的各種設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)FMS內(nèi)設(shè) 備的各種活動(dòng)、通過協(xié)調(diào)，使物料傳輸系統(tǒng)能及時(shí)把待加工工 件傳送到加工設(shè)備，達(dá)到提高設(shè)備利用率的目的。友好的人機(jī)界面 便于操作者操作。故障處理，在系統(tǒng)發(fā)生故障后，使系統(tǒng)具有自動(dòng) 恢復(fù)運(yùn)行的條件與能力。,a,45,FMS控制系統(tǒng),運(yùn)行所需的信息 零件的加工信息 作業(yè)計(jì)劃信息 質(zhì)量控制信息 物料信息 工裝信息 狀態(tài)監(jiān)控信息 統(tǒng)計(jì)信息,a,46,7.4 FMS信息集成,關(guān)鍵技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù)：直接利用數(shù)據(jù),通過計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。,a,47,關(guān)鍵技術(shù),模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)