《智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用》課件 第五章 智能制造柔性系統(tǒng)

智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用第2版“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)第一節(jié)智能制造柔性系統(tǒng)概述第二節(jié)智能制造柔性硬件系統(tǒng)第三節(jié)智能制造柔性運(yùn)行控制系統(tǒng)第四節(jié)智能制造柔性系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第五節(jié)智能制造計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)智能制造柔性系統(tǒng)概述1第一節(jié)柔性制造系統(tǒng)產(chǎn)生的背景條件一、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費(fèi)水平的提高，人們更注重產(chǎn)品的不斷更新和多樣化，中小批量、多品種生產(chǎn)已成為機(jī)械制造業(yè)的一個(gè)重要特征；二、科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了自動(dòng)化程度和制造水平的提高。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生過(guò)程1950年，美國(guó)MIT誕生了第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床以后，機(jī)電一體化及數(shù)控（NC）的概念出現(xiàn)了。機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CN）、計(jì)算機(jī)直接控制（又稱群控）（DNC）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、成組技術(shù)（GT）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程（CAPP）、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（ROBOT）等新技術(shù)。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生過(guò)程在這些新技術(shù)的基礎(chǔ)上，為多品種、小批量生產(chǎn)的需要而興起的柔性自動(dòng)化制造技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，作為這種技術(shù)具體應(yīng)用的柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性制造單元（FMC）和柔性制造自動(dòng)線（FML）等柔性制造設(shè)備紛紛問(wèn)世，其中柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）最具代表性。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生過(guò)程FMS的雛形源于美國(guó)MALROSE公司，該公司在1963年制造了世界上第一條多品種柴油機(jī)零件的數(shù)控生產(chǎn)線。FMS的概念由英國(guó)MOLIN公司最早正式提出，并在1965年取得了發(fā)明專利，1967年FMS正式形成。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩rFMS是先進(jìn)制造技術(shù)的一部分，在歐美、日本、俄羅斯有較大的發(fā)展；1985年世界各國(guó)已投入運(yùn)行的FMS有500多套，88年近800套，90年超過(guò)1000套，目前約共有4000多套FMS在運(yùn)行；我國(guó)是1984年開(kāi)始研制FMS，1986年從日本引進(jìn)第一套FMS。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的定義根據(jù)“中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)”的定義，F(xiàn)MS被定義為：“柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，簡(jiǎn)稱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)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！泵绹?guó)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(lái)控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)?！?/p>

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的組成典型的FMS主要由以下三個(gè)子系統(tǒng)組成：

（1）加工系統(tǒng)

（2）運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)

（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS的組成框圖及功能特征第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的主要特點(diǎn)柔性，是指制造系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力，可分為瞬時(shí)、短期和長(zhǎng)期柔性三種。凡具備上述三種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動(dòng)化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性自動(dòng)化。

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的次要特點(diǎn)（1）設(shè)備利用率高，占地面積小

（2）減少直接勞動(dòng)工人數(shù)

（3）產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定

（4）減少在制品庫(kù)存量

（5）投資高、風(fēng)險(xiǎn)大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、管理水平要求高。

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖1第五章

智能制造柔性系統(tǒng)典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖2第五章

智能制造柔性系統(tǒng)典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖3第五章

智能制造柔性系統(tǒng)典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖4第五章

智能制造柔性系統(tǒng)典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖5第五章

智能制造柔性系統(tǒng)

智能制造柔性硬件系統(tǒng)2第二節(jié)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)加工系統(tǒng)的功能與要求工序集中，減輕物流負(fù)擔(dān)，減少裝夾次數(shù)；控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展性好；高剛度、高精度、高速度；自保護(hù)與自維護(hù)性好；使用經(jīng)濟(jì)性好；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與保護(hù)性好。柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)加工系統(tǒng)常用配置形式棱體類零件：立式、臥式或立臥兩用加工中心；回轉(zhuǎn)體零件：數(shù)控車床或車削加工中心機(jī)床。配置形式：

互替式-是并聯(lián)配置，各機(jī)床功能可互相代替，具有好的工藝柔性和較寬的工藝范圍。

互補(bǔ)式-是串聯(lián)配置，功能互相補(bǔ)充，各自完成特定的加工任務(wù)，生產(chǎn)率高，降低了可靠性。

混合式-互替式與互補(bǔ)式結(jié)合。柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)臥式加工中心

1-主軸頭2-刀庫(kù)3-刀庫(kù)4-立柱底座5-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6-工作臺(tái)底座

柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)車削加工中心

1-刀庫(kù)2-回轉(zhuǎn)刀架3-換刀機(jī)械手4-上下工件機(jī)器人5-工件存儲(chǔ)站

柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)a)互替式b)互補(bǔ)式c)混合式FMS機(jī)床配置形式柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)加工系統(tǒng)的輔助裝置機(jī)床夾具組合夾具：利用標(biāo)準(zhǔn)化夾具零部件快速拼裝所需夾具；柔性?shī)A具：一部夾具能為多個(gè)加工對(duì)象服務(wù)。托盤（Pallet）承載工件和夾具完成加工任務(wù)，是各加工單元間的硬件接口。自動(dòng)上下料裝置托盤交換器：聯(lián)接加工系統(tǒng)和物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)橋梁；工業(yè)機(jī)器人：具有較大的柔性度。柔性制造系統(tǒng)的加工系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)組合夾具

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)柔性?shī)A具

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的托盤基本形狀

1-托盤導(dǎo)向面2-側(cè)面定位面3-安裝螺孔4-工件安裝面5-中心孔6-托盤擱置面7底面8-工件固定孔9-托盤夾緊面10-托盤定位面第五章

智能制造柔性系統(tǒng)回轉(zhuǎn)式托盤交換器

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)往復(fù)式托盤交換器

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS的工件運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)工件裝卸站設(shè)在FMS入口，由人工完成裝卸；托盤緩沖站工件中間存儲(chǔ)站，起緩沖物料作用；自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)多層立體布局結(jié)構(gòu)，由計(jì)算機(jī)控制，服從FMS命令和調(diào)度；物料運(yùn)載裝置負(fù)責(zé)在機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和托盤緩沖站之間物料搬運(yùn)作業(yè)。傳送帶：用于小零件短程傳送，占據(jù)空間大、易磨損；自動(dòng)運(yùn)輸小車：分有軌小車、無(wú)軌小車；搬運(yùn)機(jī)器人：具有較高柔性和控制水平。FMS工件運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)組成第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS的工件運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)隨機(jī)布局原則這種布局方法是將若干機(jī)床隨機(jī)地排列在一個(gè)長(zhǎng)方形的車間內(nèi)；功能原則這種布局方法是根據(jù)加工設(shè)備的功能分門別類地將同類設(shè)備組織到一起；模塊式布置原則這種布置方式的車間，是由若干功能類似的獨(dú)立模塊組成；加工單元布置原則采用這種布置的車間，每一個(gè)加工單元都能完成相應(yīng)的一類產(chǎn)品，這種構(gòu)思的產(chǎn)生是建立在成組技術(shù)思想基礎(chǔ)上的；根據(jù)加工階段來(lái)分將車間加工階段分為裝備加工階段、機(jī)械加工階段和特種加工階段。

FMS系統(tǒng)的總體布局第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS物料輸送基本回路直線輸送回路沿直線路線單向或雙向移動(dòng)，順序地在各個(gè)連接點(diǎn)?？浚画h(huán)形輸送回路運(yùn)載工具沿環(huán)形路線單向或雙向移動(dòng)；網(wǎng)狀輸送回路由多個(gè)回路相互交叉組成，可由一條環(huán)路移動(dòng)到另一回路。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)直線輸送回路第五章

智能制造柔性系統(tǒng)環(huán)形輸送回路第五章

智能制造柔性系統(tǒng)網(wǎng)狀輸送回路第五章

智能制造柔性系統(tǒng)運(yùn)輸小車結(jié)構(gòu)：車體安裝平臺(tái)托盤交換裝置蓄電池控制系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)輸小車導(dǎo)向有軌小車鐵軌導(dǎo)向，速度快，負(fù)載能力大，?？繙?zhǔn)確，可靠好，制造成本低，線路不便更動(dòng)，轉(zhuǎn)角不宜太大。線導(dǎo)小車電磁感應(yīng)導(dǎo)向，柔性大、擴(kuò)展性好、不怕污染、工作可靠。光導(dǎo)小車采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過(guò)光電制導(dǎo)，改變線路非常容易，對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格。激光燈臺(tái)制導(dǎo)小車頂部裝有激光裝置，通過(guò)固定位置反射激光束信息，確定小車位置。

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)AGV電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)激光燈臺(tái)制導(dǎo)原理

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)貨架為一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)有地址編碼，貨架之間有巷道，每個(gè)巷道配有專用堆垛機(jī)。堆垛機(jī)由托架、貨叉、支柱、上下導(dǎo)軌、移動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及傳感器構(gòu)成的三維搬運(yùn)設(shè)備。控制與管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)物料信息的登錄、識(shí)別，物料自動(dòng)存取，倉(cāng)庫(kù)管理。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)示意圖

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1-上導(dǎo)軌2-支柱3-物料4-托架5-移動(dòng)電動(dòng)機(jī)6-傳感器

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)高架導(dǎo)軌式的換刀機(jī)器人

1-縱向?qū)к?-橫梁3-滑臺(tái)4-換刀機(jī)器人

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)高架導(dǎo)軌式的換刀機(jī)器人

1-AGV2-裝載刀架3-機(jī)器人4-機(jī)床刀庫(kù)智能制造柔性運(yùn)行控制系統(tǒng)3第三節(jié)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)控制系統(tǒng)是FMS的核心，它管理和協(xié)調(diào)FMS內(nèi)各項(xiàng)活動(dòng)，以保證生產(chǎn)計(jì)劃的完成，實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率。由于FMS是一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化集成體，其控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和性能直接影響整個(gè)FMS的柔性,可靠性和自動(dòng)化程度。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)

FMS少數(shù)由人工控制，大多由計(jì)算機(jī)控制。如裝卸，調(diào)整和維修少數(shù)操作由人工控制完成，而其他的操作基本由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成。正是由于其控制范圍廣，所以其承擔(dān)的任務(wù)較繁重。為避免用一臺(tái)計(jì)算機(jī)過(guò)于集中控制，目前幾乎所有的FMS都采用了多級(jí)計(jì)算機(jī)遞階控制結(jié)構(gòu)，以此來(lái)分散主計(jì)算機(jī)的負(fù)荷，提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)通常采用遞階控制的結(jié)構(gòu)形式，即通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的控制功能進(jìn)行正確、合理地分解，劃分成若干層次，各層次分別進(jìn)行獨(dú)立處理，完成各自的功能，層與層之間在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，保持信息交換，上層向下層發(fā)送命令，下層向上層回送命令的執(zhí)行結(jié)果。

通過(guò)信息聯(lián)系，構(gòu)成完整的系統(tǒng)，以減少全局控制的難度和控制軟件開(kāi)發(fā)的難度。

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)遞階控制結(jié)構(gòu)：將復(fù)雜系統(tǒng)分層分模塊設(shè)置，各層相對(duì)獨(dú)立，便于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。遞階控制特點(diǎn)：愈往底層，實(shí)時(shí)性愈強(qiáng)；愈到上層，處理信息量愈大，實(shí)時(shí)性要求愈小。FMS三層遞階控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)管理與控制層（單元控制層）-接受上級(jí)任務(wù)，制定系統(tǒng)作業(yè)計(jì)劃，進(jìn)行任務(wù)分配，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行；過(guò)程協(xié)調(diào)與監(jiān)控層（工作站層）-加工程序分配、協(xié)調(diào)工件流動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)采集監(jiān)控、向上層反饋信息；設(shè)備控制層-控制設(shè)備工作循環(huán)，執(zhí)行上層控制指令，反饋現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)單元控制器銑削工作站車削工作站……物流管理工作站CNCNo1CNCNo2PLC自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)AGVROBOT刀具管理...FMS遞階控制結(jié)構(gòu)CNCNo1CNCNo2PLC...單元層工作站層設(shè)備層控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線ProfibusethernetWin-ACCP5613(一類主站)P4微機(jī)Win-CC(二類主站)ET200I/O接口工業(yè)機(jī)器人數(shù)控銑床加工中心成品庫(kù)毛坯庫(kù)RGV緩沖庫(kù)CAD/CAMMISProfibus接口DNC管理層單元層設(shè)備層YG－FMS單元控制器層次結(jié)構(gòu)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)

FMS單元控制器功能通信管理與運(yùn)行控制--實(shí)現(xiàn)上下層信息通訊，控制內(nèi)部模塊運(yùn)行；系統(tǒng)信息管理--對(duì)單元信息進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和維護(hù)；作業(yè)計(jì)劃制定--根據(jù)上級(jí)下達(dá)任務(wù)制定本單元作業(yè)計(jì)劃，并進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整；系統(tǒng)作業(yè)調(diào)度--具有系統(tǒng)仿真、靜/動(dòng)態(tài)調(diào)度、系統(tǒng)資源調(diào)度等功能；系統(tǒng)過(guò)程監(jiān)控--監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)變化，故障處理，其結(jié)果傳送至系統(tǒng)信息管理模塊和上級(jí)控制器。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS單元控制器的功能模型

FMS控制系統(tǒng)的信息流第五章

智能制造柔性系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)質(zhì)量保證體系柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)將機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息通訊技術(shù)集于一身的具有高度自動(dòng)化水平、高度柔性的先進(jìn)制造系統(tǒng)。質(zhì)量保證系統(tǒng)QAS(QualityAssuranceSystem)是其一個(gè)重要組成部分。柔性制造環(huán)境下的質(zhì)量保證系統(tǒng)的作用在于：(1)通過(guò)質(zhì)量信息的集成，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的及時(shí)處理與反饋，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量及制造過(guò)程的改善。(2)可以將用戶的需求直接用于控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作，并對(duì)設(shè)計(jì)及工藝進(jìn)行分析和審核，盡早發(fā)現(xiàn)在制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段保證產(chǎn)品質(zhì)量。(3)及時(shí)向操作者和管理人員提供正確的制造過(guò)程信息及產(chǎn)品質(zhì)量信息。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制。通過(guò)分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的提取、交換、共享和處理。廣泛采用各種智能技術(shù)(專家系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行各種復(fù)雜信息處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。強(qiáng)調(diào)在質(zhì)量問(wèn)題的“源”處控制質(zhì)量，即在質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的初期進(jìn)行控制，而不是僅僅對(duì)已產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理；進(jìn)行過(guò)程控制而不僅僅是產(chǎn)品控制。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)質(zhì)量保證(QA)是指：對(duì)某一產(chǎn)品或服務(wù)能滿足規(guī)定質(zhì)量要求，提供適當(dāng)信任所必需的全部有計(jì)劃、有系統(tǒng)的活動(dòng)。質(zhì)量管理(QM)是指：制定和實(shí)施質(zhì)量方針的全部管理職能。質(zhì)量控制(QC)是指：為達(dá)到質(zhì)量要求所采取的作業(yè)技術(shù)和活動(dòng)。質(zhì)量系統(tǒng)(QS)是指：為實(shí)施質(zhì)量管理的組織結(jié)構(gòu)、職責(zé)、程序、過(guò)程和資源。質(zhì)量保證、質(zhì)量管理、質(zhì)量控制的概念第五章

智能制造柔性系統(tǒng)質(zhì)量保證、質(zhì)量管理、質(zhì)量控制的關(guān)系智能制造柔性系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例4第四節(jié)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)板材智能制造柔性系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控保證的連續(xù)工作，大大提高了機(jī)床等生產(chǎn)設(shè)備的使用效率。計(jì)算機(jī)控制提供的自動(dòng)化生產(chǎn)，減少了人員配備。計(jì)算機(jī)的合理調(diào)度與管理，減少了在制品存量和原材料庫(kù)存量。采用數(shù)控機(jī)床和計(jì)算機(jī)計(jì)劃管理，縮短了生產(chǎn)周期，增強(qiáng)了柔性，大大提高了中小批量生產(chǎn)的效率。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)單元沖加工單元剪加工單元、中央控制單元和自動(dòng)工藝編程單元系統(tǒng)組成：第五章

智能制造柔性系統(tǒng)1—中央控制室；2—立體儲(chǔ)料庫(kù)；3—堆垛機(jī)；4—進(jìn)出料臺(tái)車；5—裝料臺(tái)；6—裝載機(jī)械手；7—自動(dòng)定位運(yùn)輸機(jī)；8—工作臺(tái)；9—數(shù)據(jù)控回轉(zhuǎn)頭沖床；10—中間滾柱臺(tái)；11—裝卸料機(jī)械手；12—TPP數(shù)控箱；13—沖加工單元控制器；14—定位機(jī)械手；15—數(shù)據(jù)控直角剪切機(jī)；16—中小件自動(dòng)分類運(yùn)輸機(jī)；17—大件自動(dòng)分類運(yùn)輸機(jī)；18—RAS數(shù)控箱；19—剪加蓬單元控制器板材FMS總體布局第五章

智能制造柔性系統(tǒng)板材FMS功能模型AO圖第五章

智能制造柔性系統(tǒng)遞階控制結(jié)構(gòu)示意圖第五章

智能制造柔性系統(tǒng)板材FMS的通信連接實(shí)施FMS的過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題應(yīng)與企業(yè)的經(jīng)營(yíng)計(jì)劃和發(fā)展方向掛鉤，做到目標(biāo)明確、資金落實(shí)。具體地、仔細(xì)地分析企業(yè)的技術(shù)力量和需求，做到技術(shù)落實(shí)。分析引進(jìn)設(shè)備后對(duì)生產(chǎn)管理方面的影響，做到組織落實(shí)。制定與設(shè)備引進(jìn)相關(guān)的人才培訓(xùn)計(jì)劃，做到人員落實(shí)。（1）實(shí)施FMS的基本原則第五章

智能制造柔性系統(tǒng)（2）分析選擇FMS的加工對(duì)象時(shí)應(yīng)考慮如下因素：多品種、中小批量、形狀類似的工件（降低成本）。總附加價(jià)值高的工件（提高質(zhì)量、縮短交貨期、有可觀的利潤(rùn)）。被切削性好、切屑處理容易、加工任務(wù)穩(wěn)定的工件（易于無(wú)人值守自動(dòng)加工）。加工部位的形狀和切削條件穩(wěn)定的工件（易于數(shù)控加工）。加工工序可大幅度集約的工件（縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、研制周期，適合數(shù)控加工）。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)（3）實(shí)施方法實(shí)施方法可采用外購(gòu)、用戶與制造廠家共同研制開(kāi)發(fā)、用戶自行開(kāi)發(fā)三種方式。不管采用哪一種方式，應(yīng)首先考慮用戶現(xiàn)有設(shè)備、現(xiàn)有技術(shù)和特長(zhǎng)的應(yīng)用與發(fā)展。（4）設(shè)備投資費(fèi)用的預(yù)算FMS投資費(fèi)較高，在技術(shù)上選用適合于用戶的最佳系統(tǒng)的同時(shí)，還須在經(jīng)濟(jì)上對(duì)系統(tǒng)設(shè)備投資進(jìn)行核算，篩選出對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)最合適的系統(tǒng)。（5）系統(tǒng)的擴(kuò)展性由于很多不可預(yù)測(cè)的因素，如生產(chǎn)計(jì)劃的變動(dòng)、加工對(duì)象種類的增加等，實(shí)施時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。FMS的運(yùn)行設(shè)備安裝與系統(tǒng)調(diào)試的準(zhǔn)備。工件毛坯的準(zhǔn)備。工裝夾具的準(zhǔn)備。刀具的準(zhǔn)備。數(shù)控加工程序的準(zhǔn)備。系統(tǒng)操作實(shí)習(xí)。（l）準(zhǔn)備階段第五章

智能制造柔性系統(tǒng)FMS的運(yùn)行嚴(yán)格把關(guān)，反復(fù)測(cè)試，確保系統(tǒng)及系統(tǒng)中所有設(shè)備的軟、硬件性能均滿足設(shè)計(jì)要求。在系統(tǒng)運(yùn)行初期，應(yīng)仔細(xì)觀察、認(rèn)真分析，找出系統(tǒng)的各種異?，F(xiàn)象和原因，采取必要的改進(jìn)措施，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。制定相應(yīng)的管理制度和使用規(guī)程，以強(qiáng)化操作人員的責(zé)任心，方便管理，防止事故?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)，探求系統(tǒng)的最佳使用方法，提高系統(tǒng)應(yīng)用水平。（2）系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行初期第五章

智能制造柔性系統(tǒng)智能制造計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)5第五節(jié)圖片第五章

智能制造柔性系統(tǒng)

20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及各種先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步，制造系統(tǒng)中許多以自動(dòng)化為特征的單元技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。如CAD、CAPP、CAM、工業(yè)機(jī)器人、FMS等單元技術(shù)的應(yīng)用，為企業(yè)帶來(lái)顯著效益。

然而，人們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果局部發(fā)展這些自動(dòng)化單元技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生“自動(dòng)化孤島”現(xiàn)象。“自動(dòng)化孤島”具有較大封閉性，相互之間難以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與共享，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行的整體效率，甚至造成資源浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的產(chǎn)生CIMS的產(chǎn)生

73第五章

智能制造柔性系統(tǒng)“自動(dòng)化孤島”74例：離散制造業(yè)CADCAPPCAMCAEROBOTFMSFAS自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)MRPIIOAMISDSS銷售系統(tǒng)DatabaseNetwork未經(jīng)集成化處理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用,形成了多個(gè)“自動(dòng)化孤島”Internet75第五章

智能制造柔性系統(tǒng)

自動(dòng)化單元如果能夠?qū)崿F(xiàn)信息集成，則各種生產(chǎn)要素之間的配置會(huì)得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮，各種資源浪費(fèi)可以減少，從而獲得更好的整體效益。這正是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。

將“自動(dòng)化孤島”集成在一起76

CIMS國(guó)外發(fā)展簡(jiǎn)況美國(guó)——不僅企業(yè)重視，國(guó)家也極為重視，認(rèn)為CIM是奪回失去市場(chǎng)、取得競(jìng)爭(zhēng)成功的關(guān)鍵技術(shù)，并將不可逆轉(zhuǎn)地成為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的新的生產(chǎn)方式。20世紀(jì)80年代初，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBA）所屬AMRF（自動(dòng)化研究實(shí)驗(yàn)基地）建立了世界上第一個(gè)CIMS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)歐共體——1984年開(kāi)始實(shí)施ESPRIT（歐洲信息技術(shù)研究戰(zhàn)略計(jì)劃），在130個(gè)合作項(xiàng)目中，關(guān)于CIM項(xiàng)目占28項(xiàng)日本——CNC、DNC、FMS已處于世界領(lǐng)先地位，1985年通產(chǎn)省主持開(kāi)發(fā)“筑波綜合實(shí)驗(yàn)工廠”，相當(dāng)于CIMS實(shí)驗(yàn)基地。新加坡、以色列、韓國(guó)、巴西、南非等——也在積極跟蹤和發(fā)展CIM技術(shù)CIMS國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r第五章

智能制造柔性系統(tǒng)CIMS國(guó)內(nèi)發(fā)展簡(jiǎn)況863/CIMS主題確立：研究?jī)?nèi)容包括應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、目標(biāo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、應(yīng)用示范工程四個(gè)層次；

1994年清華大學(xué)CIMS工程中心獲美國(guó)SME“大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng)”；

1995年北京第一機(jī)床廠CIMS工程獲SME“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)”十五863/CIMS主題內(nèi)涵更新（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem,CIMS）十五863/CIMS主題研究專題：行業(yè)/區(qū)域現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)專題

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造專題；

過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)專題；

企業(yè)管理與電子商務(wù)系統(tǒng)專題；

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)平臺(tái)專題。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)集成制造CIM美國(guó)Harrington博士關(guān)于CIM兩個(gè)觀點(diǎn):

企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分隔的整體(集成)；企業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過(guò)程（信息）。ISO關(guān)于CIM定義：是將企業(yè)所有的人員、功能、信息和組織等諸方面集成為一個(gè)整體的生產(chǎn)方式。CIM：是一種思想、模式、哲理，強(qiáng)調(diào)企業(yè)信息集成。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)CIMS三要素關(guān)系：經(jīng)營(yíng)管理與技術(shù):技術(shù)支持企業(yè)達(dá)到預(yù)期的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)；人與技術(shù):技術(shù)支持各類人員互相配合、協(xié)調(diào)一致工作；人與經(jīng)營(yíng)管理:人員素質(zhì)提高支持企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理；CIMS三要素集成

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMSCIMS:基于CIM哲理的一種工程集成系統(tǒng)。CIMS核心:是將企業(yè)內(nèi)的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素之間的集成，以保證企業(yè)內(nèi)的工作流程、物質(zhì)流和信息流暢通無(wú)阻。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成四個(gè)功能分系統(tǒng)，兩個(gè)支撐分系統(tǒng)組成

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)1、經(jīng)營(yíng)管理信息分系統(tǒng)（MIS)

信息處理包括信息的收集、傳輸、加工和查詢；事務(wù)管理包括計(jì)劃管理、物料管理、生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、人力資源管理等；輔助決策根據(jù)現(xiàn)有信息，利用數(shù)學(xué)分析手段預(yù)測(cè)未來(lái)，提供企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策。核心工具：制造資源計(jì)劃MRPII，將企業(yè)內(nèi)各個(gè)管理環(huán)節(jié)進(jìn)行集成，縮短生產(chǎn)周期、減少庫(kù)存、降低成本、提高企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)2、工程設(shè)計(jì)信息分系統(tǒng)(EDIS)（CAD/CAPP/CAM）

CAD計(jì)算機(jī)繪圖、有限元分析、產(chǎn)品造型、圖像分析處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析與仿真、物料清單（BOM）生成等；

CAPP毛坯設(shè)計(jì)、工藝方法選擇、工序設(shè)計(jì)、工藝路線制定、工時(shí)定額計(jì)算等；

CAM刀具路徑確定、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、NC代碼的生成等作業(yè)。

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)3、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)MAS地位:位于企業(yè)底層，是企業(yè)信息流和物料流的結(jié)合點(diǎn)，是最終產(chǎn)生效益聚集地。MAS組成:機(jī)械加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC、FMS加工設(shè)備；物流系統(tǒng)—對(duì)工件和工具存儲(chǔ)、搬運(yùn)、裝卸等操作；控制系統(tǒng)-實(shí)現(xiàn)對(duì)加工設(shè)備和物流系統(tǒng)的控制；MAS目標(biāo):實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)柔性自動(dòng)化；實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低成本、短周期、高效率生產(chǎn)；創(chuàng)造舒適安全勞動(dòng)環(huán)境。

第五章

智能制造柔性系統(tǒng)4、質(zhì)量保證信息分系統(tǒng)（QIS)

質(zhì)量計(jì)劃--建立質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定檢測(cè)計(jì)劃、檢測(cè)規(guī)程和規(guī)范；質(zhì)量檢測(cè)管理--包括進(jìn)出廠材料檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)管理，設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)管理，生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)管理；質(zhì)量分析評(píng)價(jià)--對(duì)各類質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)各種影響因素，查明主要原因。質(zhì)量信息綜合與控制--報(bào)表生成，質(zhì)量綜合查詢，采取各種質(zhì)量控制措施。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)5、數(shù)據(jù)庫(kù)管理分系統(tǒng)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用，滿足各分系統(tǒng)信息的交換和共享。數(shù)據(jù)的分布：采用分布式異型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)體系，完成全局?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)用和分布式事務(wù)處理。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)類型：工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)處理。

6、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)是CIMS信息集成工具，常用局域網(wǎng)，對(duì)地理范圍大的企業(yè)，可通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)進(jìn)行互連，使CIMS同時(shí)兼有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的特點(diǎn)。第五章

智能制造柔性系統(tǒng)第五章

智能制造柔性系統(tǒng)CIMS五層遞階控制結(jié)構(gòu)

工廠層-最高決策層，制定長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃、確定資源需求、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、成本核算，規(guī)劃周期幾個(gè)月/幾年時(shí)間。車間層-協(xié)調(diào)車間作業(yè)和資源配置，作用周期幾周/幾個(gè)月。單元層-完成本單元作業(yè)調(diào)度，包括作業(yè)順序和指令發(fā)放、進(jìn)行任務(wù)分配調(diào)度、協(xié)調(diào)物料運(yùn)輸，規(guī)劃時(shí)間幾小時(shí)/幾周。工作站層-負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)設(shè)備小組活動(dòng)，規(guī)劃時(shí)間幾分鐘/幾小時(shí)。設(shè)備層