工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析和應(yīng)用

1、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)分析和應(yīng)用8.1 概述8.2 數(shù)控機(jī)應(yīng)酬8.3 工件儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備8.4 工業(yè)機(jī)器人8.5 檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)8.6 輔助設(shè)備思考題自動(dòng)化制造系統(tǒng)是指在較少的人工直接或間接干預(yù)下，將原材料加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品，在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)管理過(guò)程和工藝過(guò)程的自動(dòng)化。管理過(guò)程包括產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì), 程序的編制及工藝的生成, 設(shè)備的組織及協(xié)調(diào), 材料的計(jì)劃與分配, 環(huán)境的監(jiān)控等。工藝過(guò)程包括工件的裝卸、儲(chǔ)存和輸送, 刀具的裝配、調(diào)整、輸送和更換, 工件的切削加工、排屑、清洗和測(cè)量, 切屑的輸送，切削液的凈化處理等。 8.1 概 述 自動(dòng)化制造系統(tǒng)包括剛性制造和柔性制造?！皠傂浴钡暮x是指該生產(chǎn)線只能生

2、產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某類產(chǎn)品，表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。剛性制造包括組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線等。“柔性”是指生產(chǎn)組織形式和生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝的多樣性和可變性，可具體表現(xiàn)為機(jī)床的柔性、產(chǎn)品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造包括柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性制造線(FML)、柔性裝配線(FAL)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)等。下面依據(jù)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和智能程度進(jìn)行分類介紹。 剛性自動(dòng)化生產(chǎn)1. 剛性半自動(dòng)化單機(jī)除上、下料外，機(jī)床可以自動(dòng)完成單個(gè)工藝過(guò)程的加工循環(huán)，這樣的機(jī)床稱為剛性半自動(dòng)化機(jī)床。這種機(jī)床一般是機(jī)械或電液復(fù)合控制式組合機(jī)床和專用機(jī)床，

3、可以進(jìn)行多面、多軸、多刀同時(shí)加工，加工設(shè)備按工件的加工工藝順序依次排列，切削刀具由人工安裝、調(diào)整，實(shí)行定時(shí)強(qiáng)制換刀，如果出現(xiàn)刀具破損、折斷，可進(jìn)行應(yīng)急換刀，例如單臺(tái)組合機(jī)床、通用多刀半自動(dòng)車床、轉(zhuǎn)塔車床等。從復(fù)雜程度講，剛性半自動(dòng)化單機(jī)實(shí)現(xiàn)的是加工自動(dòng)化的最低層次，但是投資少，見(jiàn)效快，適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)； 缺點(diǎn)是調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。2. 剛性自動(dòng)化單機(jī)它是在剛性半自動(dòng)化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)上、下料等輔助裝置而形成的自動(dòng)化機(jī)床。其輔助裝置包括自動(dòng)工件輸送、上料, 下料、自動(dòng)夾具、升降裝置和轉(zhuǎn)位裝置等； 切屑處理一般由刮板器和螺旋傳送裝置

4、完成。這種機(jī)床實(shí)現(xiàn)的也是單個(gè)工藝過(guò)程的全部加工循環(huán)。這種機(jī)床往往需要定做或改裝，常用于品種變化很小但生產(chǎn)批量特別大的場(chǎng)合, 主要特點(diǎn)是投資少, 見(jiàn)效快，但通用性差，是大量生產(chǎn)最常見(jiàn)的加工裝備。 3. 剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線 剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線是多工位生產(chǎn)過(guò)程，用工件輸送系統(tǒng)將各種自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序連接起來(lái)，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。在剛性自動(dòng)線上，被加工零件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍順序通過(guò)各個(gè)工作位置，自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加工過(guò)程和部分檢測(cè)過(guò)程。因此，與剛性自動(dòng)化單機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任務(wù)完成的工序多，因此生產(chǎn)效率也很高，是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工裝備。除此之

5、外，剛性自動(dòng)生產(chǎn)線還具有可以有效縮短生產(chǎn)周期，取消半成品的中間庫(kù)存，縮短物料流程，減少生產(chǎn)面積，改善勞動(dòng)條件，便于管理等優(yōu)點(diǎn)。 它的主要缺點(diǎn)是投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品不方便。為了消除這些缺點(diǎn)，人們發(fā)展了組合機(jī)床自動(dòng)線，可以大幅度縮短建線周期，更換產(chǎn)品后只需更換機(jī)床的某些部件即可(例如可更換主軸箱)，大大縮短了系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，并能得到較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。組合機(jī)床自動(dòng)線主要用于箱體類零件和其它類型非回轉(zhuǎn)體的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋和銑削等工序的加工。剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線目前正在向剛?cè)峤Y(jié)合的方向發(fā)展。圖8-1所示為加工曲拐零件的剛性自動(dòng)線總體布局圖。該自動(dòng)線年生產(chǎn)曲拐零件17

6、 000 件，毛坯是球墨鑄鐵件。由于工件形狀不規(guī)則，沒(méi)有合適的輸送基面，因而采用了隨行夾具安裝定位，便于工件的輸送。 圖 8-1 曲拐加工自動(dòng)線(a) 正視圖； (b) 俯視圖該曲拐加工自動(dòng)線由七臺(tái)組合機(jī)床和一個(gè)裝卸工位組成。全線定位夾緊機(jī)構(gòu)由一個(gè)泵站集中供油。工件的輸送采用步伐式輸送帶，輸送帶用鋼絲繩牽引式傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。毛坯在隨行夾具上定位需要人工找正，沒(méi)有采用自動(dòng)上、下料裝置。在機(jī)床加工工位上采用壓縮空氣噴吹方式排除切屑，全線集中供給壓縮空氣。切屑運(yùn)送采用鏈板式排屑裝置，從機(jī)床中間底座下方運(yùn)送切屑。自動(dòng)線布局采用直線式，工件輸送帶貫穿各工位，工件裝卸臺(tái)4設(shè)在自動(dòng)線末端。隨行夾具連同工件毛坯

7、經(jīng)工件升降機(jī)5提升，從機(jī)床上方送到自動(dòng)線的始端，輸送過(guò)程中沒(méi)有切屑撒落到機(jī)床、輸送帶和地面上。切屑運(yùn)送方向與工件輸送方向相反，斗式切屑提升機(jī)1設(shè)在自動(dòng)線始端。中央控制臺(tái)6設(shè)在自動(dòng)線末端。剛性自動(dòng)線生產(chǎn)率高，但柔性較差，當(dāng)加工工件變化時(shí)，需要停機(jī)、停線并對(duì)機(jī)床、夾具、刀具等工裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或更換(如更換主軸箱、刀具、夾具等)，通常調(diào)整工作量大，停產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。 柔性制造單元(FMC)柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心、工件自動(dòng)輸送及更換系統(tǒng)等組成。它是實(shí)現(xiàn)單工序加工的可變加工單元，單元內(nèi)的機(jī)床在工藝能力上通常是相互補(bǔ)充的，可混流加工不同的

8、零件。系統(tǒng)對(duì)外設(shè)有接口，可與其它單元組成柔性制造系統(tǒng)。1. FMC控制系統(tǒng)FMC控制系統(tǒng)一般分為兩級(jí)，分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。(1) 設(shè)備控制級(jí)。這一級(jí)針對(duì)各種設(shè)備，如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、小車、 傳送裝置等進(jìn)行單機(jī)控制。這一級(jí)的控制系統(tǒng)向上與單元控制系統(tǒng)用接口連接，向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù)，并通過(guò)各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。設(shè)備控制級(jí)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。(2) 單元控制級(jí)。這一級(jí)控制系統(tǒng)指揮和協(xié)調(diào)單元中各設(shè)備的活動(dòng)，處理由物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)交來(lái)的零件托盤，并通過(guò)控制工件調(diào)整、

9、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過(guò)程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對(duì)設(shè)備級(jí)各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。單元控制系統(tǒng)一般采用具有有限實(shí)時(shí)處理能力的微型計(jì)算機(jī)或工作站。單元控制級(jí)通過(guò)RS-232接口與設(shè)備控制級(jí)之間進(jìn)行通信，并可以通過(guò)該接口與其它系統(tǒng)組成FMS。 2. FMC的基本控制功能FMC的基本控制功能包括：(1) 單元中各加工設(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度。其中包括制定單元作業(yè)計(jì)劃，計(jì)劃的管理與調(diào)度，設(shè)備和單元運(yùn)行狀態(tài)的登錄與上報(bào)。(2) 單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度。這些設(shè)備包括傳送帶、有軌或無(wú)軌物料運(yùn)輸車、機(jī)器人、托盤系統(tǒng)、工件裝卸站等。 (3) 刀具系統(tǒng)的管理。其中包括向車間控制器和刀具預(yù)調(diào)儀提出刀

10、具請(qǐng)求，將刀具分發(fā)至需要它的機(jī)床等。圖8-2所示為一以加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。它包括一臺(tái)數(shù)控車床，一臺(tái)加工中心，兩臺(tái)運(yùn)輸小車用于在工件裝卸工位3、數(shù)控車床1和加工中心2之間輸送工件，龍門式機(jī)械手4用來(lái)為數(shù)控車床裝卸工件和更換刀具，機(jī)器人5進(jìn)行加工中心刀具庫(kù)和機(jī)外刀庫(kù)間的刀具交換?？刂葡到y(tǒng)由車床數(shù)控裝置7、龍門式機(jī)械手控制器8、小車控制器9、加工中心控制器10、機(jī)器人控制器11和單元控制器12等組成。單元控制器負(fù)責(zé)對(duì)單元組成設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)度、信息交換和監(jiān)視。圖8-2 柔性制造單元圖8-3所示是加工棱體零件的柔性制造單元。單元主機(jī)是一臺(tái)臥式加工中心，刀庫(kù)容量為70把，采用雙機(jī)械手換刀，

11、配有8工位自動(dòng)交換托盤庫(kù)。托盤庫(kù)為環(huán)形轉(zhuǎn)盤，托盤庫(kù)臺(tái)面支承在圓柱環(huán)形導(dǎo)軌上，由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈拖動(dòng)而回轉(zhuǎn)，鏈輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。托盤的選擇和定位由可編程控制器控制，托盤庫(kù)具有正反向回轉(zhuǎn)、隨機(jī)選擇及跳躍分度等功能。托盤的交換由設(shè)在環(huán)形臺(tái)面中央的液壓推拉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。托盤庫(kù)旁設(shè)有工件裝卸工位，機(jī)床兩側(cè)設(shè)有自動(dòng)排屑裝置。圖8-3 帶托盤庫(kù)的柔性制造單元 柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了物料流和信息流的自動(dòng)化。其基本組成部分有： 自動(dòng)化加工設(shè)備、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和多層計(jì)算機(jī)控制

12、系統(tǒng)等。 1. 自動(dòng)化加工設(shè)備 組成FMS的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、加工中心、車削中心等，也可能是柔性制造單元。這些加工設(shè)備都是計(jì)算機(jī)控制的，加工零件的改變一般只需要改變數(shù)控程序，因此具有很高的柔性。自動(dòng)化加工設(shè)備是自動(dòng)化制造系統(tǒng)最基本，也是最重要的設(shè)備。2. 工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) FMS工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由工件庫(kù)、工件運(yùn)輸設(shè)備和更換裝置等組成。工件庫(kù)包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和托盤(工件)緩沖站。工件運(yùn)輸設(shè)備包括各種傳送帶、運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手等; 工件更換裝置包括各種機(jī)器人或機(jī)械手、托盤交換裝置等。 3. 刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) FMS的刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫(kù)、刀具輸送裝置和交換機(jī)構(gòu)等組成。刀具庫(kù)有中央刀庫(kù)和機(jī)床刀庫(kù)

13、; 刀具輸送裝置有不同形式的運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手; 刀具交換裝置通常是指機(jī)床上的換刀機(jī)構(gòu)，如換刀機(jī)械手。4. 輔助設(shè)備 FMS可以根據(jù)生產(chǎn)需要配置輔助設(shè)備。輔助設(shè)備一般包括自動(dòng)清洗工作站, 自動(dòng)去毛刺設(shè)備, 自動(dòng)測(cè)量設(shè)備, 集中切屑運(yùn)輸系統(tǒng)和集中冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等。圖8-4 FMS控制系統(tǒng)實(shí)例5. 多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) FMS的控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制，分別是單元控制級(jí)、工作站控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)。圖8-4就是一個(gè)FMS控制系統(tǒng)實(shí)例，系統(tǒng)包括自動(dòng)導(dǎo)向小車(AGV)、TH6350臥式加工中心、XH714A立式加工中心和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備等。 (1) 設(shè)備控制級(jí)。設(shè)備控制級(jí)針對(duì)各種設(shè)備，如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、

14、小車、傳送裝置以及儲(chǔ)存/檢索設(shè)備等進(jìn)行單機(jī)控制。這一級(jí)的控制系統(tǒng)向上與工作站控制系統(tǒng)用接口連接，向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù)， 并通過(guò)各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。 (2) 工作站控制級(jí)。FMS工作站一般分成加工工作站和物流工作站。加工工作站完成各工位的加工工藝流程、刀具更換、檢驗(yàn)等管理； 物流工作站完成原料、成品及半成品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、工位變換等管理。這一級(jí)控制系統(tǒng)指揮和協(xié)調(diào)單元中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)，處理由物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)交來(lái)的零件托盤，并通過(guò)控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、 加工過(guò)程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對(duì)設(shè)備級(jí)各子

15、系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。設(shè)備控制級(jí)和工作站控制級(jí)等控制系統(tǒng)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的，可進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。(3) 單元控制級(jí)。單元控制級(jí)作為FMS的最高一級(jí)控制，是全部生產(chǎn)活動(dòng)的總體控制系統(tǒng)，同時(shí)它還是承上啟下、與上級(jí)(車間)控制器信息聯(lián)系的橋梁。因此，單元控制器對(duì)實(shí)現(xiàn)底三層有效的集成控制，提高FMS的經(jīng)濟(jì)效益，特別是生產(chǎn)能力，具有十分重要的意義。單元控制級(jí)一般采用具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)處理能力的小型計(jì)算機(jī)或工作站。圖 8-5 柔性制造系統(tǒng)的組成圖8-5是一種較典型的FMS，四臺(tái)加工中心直線布置，工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由托盤站2、托盤輸送車4、工件裝卸工位3和布置在加工中心前面的托

16、盤交換裝置12等組成。刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫(kù)8、刀具進(jìn)出站6、機(jī)器人移動(dòng)車7和刀具預(yù)調(diào)儀5等組成。單元控制器9、 工作站控制器(圖中未標(biāo)出)和設(shè)備控制裝置組成三級(jí)計(jì)算機(jī)控制。切屑運(yùn)輸系統(tǒng)沒(méi)有采用集中運(yùn)輸方式，每臺(tái)加工中心均配有切屑運(yùn)輸裝置。圖8-6所示是一個(gè)具有裝配功能的柔性制造系統(tǒng)。圖的右部是柔性加工系統(tǒng)，有一臺(tái)鏜銑加工中心10和一臺(tái)車削加工中心8。9是多坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，7是立體倉(cāng)庫(kù)，14是裝夾站。圖的左部是一個(gè)柔性裝配系統(tǒng)，其中有一個(gè)裝載機(jī)器人12，三個(gè)裝夾具機(jī)器人3、4、13，一個(gè)雙臂機(jī)器人5，一個(gè)手工工位2和傳送帶。柔性加工和柔性裝配兩個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)自動(dòng)導(dǎo)向小車15作為運(yùn)輸系統(tǒng)連接。測(cè)量設(shè)備也

17、集成在總控系統(tǒng)范圍內(nèi)。 圖8-6 具有裝配功能的柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有： 柔性高，適應(yīng)多品種中、小批量生產(chǎn)； 系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床工藝能力上是相互補(bǔ)充和相互替代的； 可混流加工不同的零件； 系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作； 多層計(jì)算機(jī)控制，可以和上層計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)； 可進(jìn)行三班無(wú)人干預(yù)生產(chǎn)。 8.1.4 柔性制造線(FML)柔性制造線(Flexible Manufacturing Line)由自動(dòng)化加工設(shè)備、工件輸送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。柔性制造線FML與柔性制造系統(tǒng)之間的界限也很模糊，兩者的重要區(qū)別是前者像剛性自動(dòng)線一樣，具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工作沿一定的方向順序傳送；后者則沒(méi)有一定

18、的生產(chǎn)節(jié)拍，工件的傳送方向也是隨機(jī)的。柔性制造線主要適用于品種變化不大的中批量和大批量生產(chǎn)，線上的機(jī)床主要是多軸主軸箱的換箱式和轉(zhuǎn)塔式加工中心。在工件變換以后， 各機(jī)床的主軸箱可自動(dòng)進(jìn)行更換，同時(shí)調(diào)入相應(yīng)的數(shù)控程序，生產(chǎn)節(jié)拍也會(huì)作相應(yīng)的調(diào)整。柔性制造線的主要優(yōu)點(diǎn)是： 具有剛性自動(dòng)線的絕大部分優(yōu)點(diǎn)； 當(dāng)批量不很大時(shí)，生產(chǎn)成本比剛性自動(dòng)線低得多； 當(dāng)品種改變時(shí)，系統(tǒng)所需的調(diào)整時(shí)間又比剛性自動(dòng)線少得多，但建立系統(tǒng)的總費(fèi)用卻比剛性自動(dòng)線高得多。有時(shí)為了節(jié)省投資，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，柔性制造線常采用剛?cè)峤Y(jié)合的形式，即生產(chǎn)線的一部分設(shè)備采用剛性專用設(shè)備(主要是組合機(jī)床)，另一部分采用換箱或換刀式柔性加工機(jī)

19、床。1. 自動(dòng)化加工設(shè)備 組成FML的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、可換主軸箱機(jī)床?？蓳Q主軸箱機(jī)床是介于加工中心和組合機(jī)床之間的一種中間機(jī)型。可換主軸箱機(jī)床周圍有主軸箱庫(kù)，可根據(jù)加工工件的需要更換主軸箱。主軸箱通常是多軸的，可換主軸箱機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行多面、 多軸、多刀同時(shí)加工，是一種高效機(jī)床。 2. 工件輸送系統(tǒng) FML的工件輸送系統(tǒng)與剛性自動(dòng)線類似，采用各種傳送帶輸送工件，工件的流向與加工順序一致，工件依次通過(guò)各加工站。3. 刀具 可換主軸箱上裝有多把刀具，主軸箱本身起著刀具庫(kù)的作用。刀具的安裝、調(diào)整一般由人工進(jìn)行，采用定時(shí)強(qiáng)制換刀。圖8-7為一加工箱體零件的柔性自動(dòng)線示意圖，它由兩臺(tái)對(duì)面布置的數(shù)

20、控銑床，四臺(tái)兩兩對(duì)面布置的轉(zhuǎn)塔式換箱機(jī)床和一臺(tái)循環(huán)式換箱機(jī)床組成。采用輥?zhàn)觽魉蛶л斔凸ぜ?。這條自動(dòng)線看起來(lái)和剛性自動(dòng)線沒(méi)有什么區(qū)別，但它具有一定的柔性。FML同時(shí)具有剛性自動(dòng)線和FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生產(chǎn)率上接近剛性自動(dòng)線。圖 8-7 柔性制造線示意圖8.1.5 柔性裝配線(FAL)柔性裝配線(Flexible Assembly Line)通常由裝配站、物料輸送裝置和控制系統(tǒng)等組成。1. 裝配站 FAL中的裝配站可以是可編程的裝配機(jī)器人, 不可編程的自動(dòng)裝配裝置和人工裝配工位。 2. 物料輸送裝置 在FAL中，物料輸送裝置根據(jù)裝配工藝流程為裝配線提供各種裝配零件，使不同的零件

21、和已裝配成的半成品合理地在各裝配點(diǎn)間流動(dòng)，同時(shí)還要將成品部件(或產(chǎn)品)運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。輸送裝置由傳送帶和換向機(jī)構(gòu)等組成。3. 控制系統(tǒng) FAL的控制系統(tǒng)對(duì)全線進(jìn)行調(diào)度和監(jiān)控，主要控制物料的流向和自動(dòng)裝配站、裝配機(jī)器人。圖8-8是FAL的示意圖，由無(wú)人駕駛輸送裝置1、傳送帶2、雙臂裝配機(jī)器人3、裝配機(jī)器人4、擰螺紋機(jī)器人5、自動(dòng)裝配站6、人工裝配工位7和投料工作站8等組成。投料工作站中有料庫(kù)和取料機(jī)器人。料庫(kù)有多層重疊放置的盒子，這些盒子可以抽出，也稱之為抽屜，待裝配的零件存放在這些盒子中。取料機(jī)器人有各種不同的夾爪，它可以自動(dòng)將零件從盒子中取出，并擺放在一個(gè)托盤中。盛有零件的托盤由傳送帶自動(dòng)送往裝配

22、機(jī)器人或裝配站。圖8-8 柔性裝配線示意圖 8.1.6 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer Intergrated Manufacturing System)是一種集市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理、售后服務(wù)于一體，借助于計(jì)算機(jī)的控制與信息處理功能，使企業(yè)運(yùn)作的信息流、物質(zhì)流、價(jià)值流和人力資源有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速更新、 生產(chǎn)率大幅提高、質(zhì)量穩(wěn)定、資金有效利用、損耗降低、人員合理配置、市場(chǎng)快速反饋和良好服務(wù)的全新的企業(yè)生產(chǎn)模式。1. CIMS的功能構(gòu)成CIMS的功能構(gòu)成包括下列內(nèi)容(參考圖8-9)：(1) 管理功能。CIMS能夠?qū)ιa(chǎn)計(jì)劃、材料采購(gòu)

23、、倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸、資金和財(cái)務(wù)以及人力資源進(jìn)行合理配置和有效協(xié)調(diào)(2) 設(shè)計(jì)功能。CIMS能夠運(yùn)用CAD、CAE、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程編制)、NCP(數(shù)控程序編制)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等。 圖8-9 CIMS的組成(3) 制造功能。CIMS能夠按工藝要求，自動(dòng)組織協(xié)調(diào)生產(chǎn)設(shè)備(CNC、FMC、FMS、FAL、機(jī)器人等)、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備和輔助設(shè)備(送料、排屑、清洗等設(shè)備)完成制造過(guò)程。(4) 質(zhì)量控制功能。CIMS運(yùn)用CAQ(計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理)來(lái)完成生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證，它不僅在軟件上形成質(zhì)量管理體系，在硬件上還參與生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)試與監(jiān)控。 (5) 集成控制與網(wǎng)絡(luò)功能。CIMS采

24、用多層計(jì)算機(jī)管理模式，例如工廠控制級(jí)、車間控制級(jí)、單元控制級(jí)、工作站控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)等，各級(jí)間分工明確，資源共享，并依賴網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。CIMS還能夠與客戶建立網(wǎng)絡(luò)溝通渠道，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定貨、服務(wù)反饋、外協(xié)合作等。從上述介紹可知，CIMS是目前最高級(jí)別的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，但這并不意味著CIMS是完全自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。事實(shí)上，目前意義上CIMS的自動(dòng)化程度甚至比柔性制造系統(tǒng)還要低。CIMS強(qiáng)調(diào)的主要是信息集成，而不是制造過(guò)程物流的自動(dòng)化。CIMS的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)十分龐大， 包括的內(nèi)容很多，要在一個(gè)企業(yè)完全實(shí)現(xiàn)難度很大，但可以采取部分集成的方式，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息及功能集成。2. CIMS的關(guān)鍵技術(shù)CIMS是傳統(tǒng)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，是復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。CIMS的主要特征是計(jì)