柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解

1、柔性制造自動(dòng)化概論 講課人：馬可 10月1柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第1頁第一章 柔性制造系統(tǒng)1-1 從自動(dòng)線到柔性制造系統(tǒng)1-2 柔性制造系統(tǒng)功效及適用范圍1-3 柔性制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分類2柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第2頁 柔性是指制造系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境一個(gè)適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品改變能力。 加工箱體類零件組合機(jī)床自動(dòng)線剛性柔性 剛性自動(dòng)線：按一定工藝次序排列若干臺(tái)自動(dòng)機(jī)床，用工件傳送裝置和控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，按照要求生產(chǎn)節(jié)拍，工件自動(dòng)地依次經(jīng)過各個(gè)加工工位進(jìn)行自動(dòng)加工連續(xù)作業(yè)線。 1-1 從自動(dòng)線到柔性制造系統(tǒng)3柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第3頁剛性自動(dòng)線特點(diǎn)與缺點(diǎn)特點(diǎn)：含有統(tǒng)一控制系統(tǒng)和嚴(yán)格生

2、產(chǎn)節(jié)拍，與自動(dòng)化單機(jī)相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成加工工序多，生產(chǎn)率很高。是少品種、大量生產(chǎn)必不可少加工設(shè)備。缺點(diǎn)：投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品不方便。柔性制造系統(tǒng)產(chǎn)生4柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第4頁美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)(SME)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)、柔性加工單元和集成物料儲(chǔ)運(yùn)裝置完成零件族某一工序或一系列工序一個(gè)集成制造系統(tǒng)”。依據(jù)“中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)”相關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”定義，柔性制造系統(tǒng)（FMS）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成自動(dòng)化制造系統(tǒng)，包含多個(gè)柔性制造單元，能依據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境改變快速調(diào)整，適合用于多品種、中小批量

3、生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)（ FMS ，F(xiàn)lexible Manufacturing System）定義5柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第5頁更直觀定義是：“柔性制造系統(tǒng)是最少由兩臺(tái)數(shù)控機(jī)床，一套物料運(yùn)輸系統(tǒng)（從裝載到卸載含有高度自動(dòng)化）和一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所組成制造自動(dòng)化系統(tǒng)。它采取簡(jiǎn)單改變軟件方法便能制造出一些部件中任何零件”?？偠灾?，各種定義描述方法即使有所不一樣，但都反應(yīng)了FMS應(yīng)具備以下特點(diǎn)：兩臺(tái)以上數(shù)控機(jī)床或加工中心以及其它加工設(shè)備，包含測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)、各種特種加工設(shè)備等；一套能自動(dòng)裝卸運(yùn)輸系統(tǒng)，包含刀具儲(chǔ)運(yùn)和工件及原材料儲(chǔ)運(yùn)。詳細(xì)結(jié)構(gòu)可采取傳輸帶、有軌小車、無軌小車、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料

4、托盤站等；一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。6柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第6頁1-2 柔性制造系統(tǒng)功效及適用范圍一、FMS基本組成及主要功效1. 經(jīng)典FMS主要由以下三個(gè)子系統(tǒng)組成：（1）加工系統(tǒng)（主機(jī)，即數(shù)控機(jī)床NC）（2）運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)（物流系統(tǒng)）（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第7頁柔性制造系統(tǒng)組成柔性制造系統(tǒng)加工系統(tǒng)物流系統(tǒng)控制與管理系統(tǒng)加工設(shè)備輔助設(shè)備檢測(cè)設(shè)備工件流刀具流過程控制過程調(diào)度過程監(jiān)視 以任意次序自動(dòng)加工各種工件，自動(dòng)更換工件和刀具，增加功效后可實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)清洗與測(cè)量等 滿足可變節(jié)拍生產(chǎn)物料自動(dòng)識(shí)別、存放、輸送和交換要求。增加功效后可實(shí)現(xiàn)刀具預(yù)調(diào)和管理等 加工系統(tǒng)和物流系統(tǒng)自

5、動(dòng)控制和作業(yè)協(xié)調(diào)，在線資料自動(dòng)采集和處理，運(yùn)行仿真及故障診療等8柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第8頁經(jīng)典柔性制造系統(tǒng)示意圖19柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第9頁經(jīng)典柔性制造系統(tǒng)示意圖210柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第10頁經(jīng)典柔性制造系統(tǒng)示意圖311柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第11頁2. FMS主要功效常見FMS含有以下功效：（1）自動(dòng)制造功效（主要由數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)）；（2）自動(dòng)交換工件和刀具功效；（3）自動(dòng)輸送工件和刀具功效；（4）自動(dòng)保管毛坯、工件、半成品、工夾具、模具；（5）自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)賠償、自診療等； （6）作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度12柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第12頁二、柔性制造系統(tǒng)適用范圍0 10 100 1000 少 零件品

6、種數(shù) 多10000100010010大 零件批量 小數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)柔性制造生產(chǎn)線專用機(jī)床剛性自動(dòng)線生產(chǎn)率提升柔性增大13柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第13頁1-3 柔性制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和分類一、FMS結(jié)構(gòu)FMS結(jié)構(gòu)示意圖自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī)運(yùn)輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò)工夾具站信息流物料流14柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第14頁計(jì)劃調(diào)度加工設(shè)備物流系統(tǒng)CAD/CAM一體化網(wǎng)絡(luò)通訊檢測(cè)監(jiān)控柔性制造系統(tǒng)功效結(jié)構(gòu)FMS功效結(jié)構(gòu)15柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第15頁（1）加工設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中，以加工棱柱體類工件為主鏜銑加工中心和以加工回轉(zhuǎn)體類工件為主

7、車削加工中心最為多見。因?yàn)殓M銑加工中心（1958年由美國(guó)KM企業(yè)在數(shù)控銑床上加刀庫(kù)）最早出現(xiàn)，且名為加工中心（Machining Center），所以習(xí)慣上常把“鏜銑加工中心”稱為“加工中心”。16柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第16頁 主刀頭換刀機(jī)構(gòu)和刀庫(kù)立軸（Y）工作臺(tái)控制面板工作臺(tái)底座立式加工中心YXZACB17柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第17頁 臥式加工中心18柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第18頁立臥轉(zhuǎn)換五面體加工中心19柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第19頁數(shù)控銑床數(shù)控車床20柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第20頁（2）裝配設(shè)備裝配工業(yè)機(jī)器人螺釘自動(dòng)裝配機(jī)器人21柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第21頁（3）檢測(cè)設(shè)備22柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分

8、解第22頁（4）輸送裝置23柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第23頁（5）交換裝置24柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第24頁（6）裝卸站25柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第25頁（7）保管裝置自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)26柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第26頁（8）信息管理及控制裝置27柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第27頁CAD/CAPP工藝路線車間控制器單元控制器DNC控制器計(jì)劃需求管理CNC機(jī)床1. . . . . . .NC程序管理NC程序生產(chǎn)計(jì)劃計(jì)劃完成情況生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)CNC機(jī)床n設(shè)備層單元層車間層企業(yè)層物料管理工裝工具管理計(jì)劃完工管理設(shè)備管理質(zhì)量管理綜合查詢機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)ERP工作站層28柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第28頁（9）輔助設(shè)備29柔性制造系統(tǒng)

9、簡(jiǎn)介分解第29頁 伴隨微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備發(fā)展，也促使柔性制造技術(shù)日臻成熟，如今，F(xiàn)MS已成為各工業(yè)化國(guó)家機(jī)械制造自動(dòng)化研制發(fā)展重點(diǎn) 按規(guī)模大小分類柔性制造系統(tǒng)柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(FML)柔性制造工廠(FMF)柔性制造單元(FMC)柔性制造系統(tǒng)(FMS)二、FMS分類30柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第30頁FMC由1-2臺(tái)數(shù)控機(jī)床或加工中心組成加工單元，并含有不一樣形式刀具交換和工件裝卸、輸送及儲(chǔ)存功效。除了機(jī)床數(shù)控裝置外，經(jīng)過一個(gè)單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序管理和外圍設(shè)備管理。FMC適合加工形狀復(fù)雜、工序簡(jiǎn)單、工時(shí)較少、批量小零件。柔性制造單元(FMC)31柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第31頁

10、 FMS除了調(diào)度管理計(jì)算機(jī)外，還配置有過程控制計(jì)算機(jī)和分布式數(shù)控終端，形成多級(jí)控制系統(tǒng)組成局部網(wǎng)絡(luò)。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性制造自動(dòng)化系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS) FMS以2臺(tái)以上數(shù)控機(jī)床或加工中心為基礎(chǔ),配以物料傳送裝置、檢測(cè)設(shè)備等，含有較為完善刀具和工件輸送和儲(chǔ)存系統(tǒng) FMS適合加工形狀復(fù)雜,加工工序多,批量大零件,加工和物料傳送柔性大,但人員柔性依然較低。可實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)情況下,滿足實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量加工管理32柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第32頁 FML是以離散型生產(chǎn)中柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程中分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化，技術(shù)已日臻成熟，迄今已進(jìn)

11、入實(shí)用化階段 。 FML是把多臺(tái)能夠調(diào)整機(jī)床(多為專用機(jī)床)聯(lián)結(jié)起來，配以自動(dòng)運(yùn)輸裝置組成生產(chǎn)線。其加工設(shè)備能夠是通用加工中心、CNC機(jī)床，亦可采取專用機(jī)床或NC專用機(jī)床，能夠加工批量較大不一樣規(guī)格零件，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。 對(duì)于柔性程度低柔性自動(dòng)生產(chǎn)線,在性能上靠近大批量生產(chǎn)用自動(dòng)生產(chǎn)線；柔性程度高柔性自動(dòng)生產(chǎn)線,則靠近于小批量,多品種生產(chǎn)用柔性制造系統(tǒng)。柔性自動(dòng)生產(chǎn)線(FML) 33柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第33頁 它將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理自動(dòng)化連成一個(gè)整體，是以信息流控制物質(zhì)流智能制造系統(tǒng)（IMS）為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠柔性化及自動(dòng)化。它是自動(dòng)化生產(chǎn)最高

12、水平，反應(yīng)出世界上最先進(jìn)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。 FMF是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，將設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)管理及制造過程全部柔性單元FMC、柔性線FMS連接起來，配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)輸至發(fā)貨完整數(shù)字化制造過程。柔性制造工廠(FMF) 34柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第34頁三、FMC與FMS區(qū)分35柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第35頁 以GT(成組技術(shù)）為基礎(chǔ)四、柔性制造系統(tǒng)特點(diǎn)生產(chǎn)零件品種由4至100種不等（20-30種居多）生產(chǎn)零件批量由40至件不等（50-200件居多）大部分加工對(duì)象為相同零件（個(gè)別例外）含有較大柔性可加工各種零件沒有固定生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺(tái)機(jī)

13、床出現(xiàn)故障，其它機(jī)床可進(jìn)行擬補(bǔ)）高度自動(dòng)化除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動(dòng)化可在不停機(jī)條件下實(shí)現(xiàn)加工工件自動(dòng)轉(zhuǎn)換二十四小時(shí)運(yùn)行 控制與管理相結(jié)合可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)計(jì)劃、調(diào)度36柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第36頁發(fā)展趨勢(shì) 柔性制造系統(tǒng)作為一個(gè)生產(chǎn)伎倆不停適應(yīng)新需求、不停引入新技術(shù)、不停向更高層次發(fā)展。低成本多功效化模塊化集成化環(huán)境保護(hù)化高柔性智能化小型單元化管理當(dāng)代化1-4 柔性制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)37柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第37頁為了確保系統(tǒng)工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將其主要組成部分標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。以模塊化結(jié)構(gòu)集成FMS、再以FMS作為制造自動(dòng)化基本模塊集成CIMS是一個(gè)基本趨勢(shì) 。與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列經(jīng)典工藝資料，組合設(shè)計(jì)不一樣模塊，組成各種不一樣形式含有物料流和信息流模塊化柔性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品決議、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，尤其是管理層次自動(dòng)化計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)只是它一個(gè)組成部分FMS軟、硬件都向模塊化方向發(fā)展首先其次38柔性制造系統(tǒng)簡(jiǎn)介分解第38頁123各種工藝內(nèi)容柔性制造單元和小型FMS完善FMS自動(dòng)化功效擴(kuò)大FMS完成作業(yè)內(nèi)容，并與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)(CAD/CAM)相結(jié)合，向