先進(jìn)制造技術(shù)+柔性制造38

1、Flexible Manufacturing第六章 柔性制造Outline概述Asanintroductiontothesubsequentdiscussionsofproduction systemsand advanced manufacturingtechnologies it is usefultopresent adefinitionofthetermmanufacturing system.關(guān)于對(duì)繼繼生產(chǎn)系系統(tǒng)和先先進(jìn)的制制造技術(shù)術(shù)討論后后的闡述述，介紹紹制造系統(tǒng)統(tǒng)術(shù)語的定定義是十十分有用用的。A manufacturingsystem canbedefined as aserie

2、s ofvalue-addingmanufacturing processesconverting therawmaterials intomoreusefulformsand eventuallyfinishedproducts.一個(gè)制造造系統(tǒng)可可以定義義為一系系列將原原材料轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成更更有用的的形式，直至最最終產(chǎn)品品增值的制造加工工過程。Inthemodernmanufacturingsetting,flexibilityisanimportantcharacteristic. Becausemanufacturingsystemisversatileand adaptable, while

3、 alsocapableofhandlingrelatively highproductionruns.在現(xiàn)代制制造業(yè)的的框架中中，柔性性是一個(gè)個(gè)重要的的特性。這意味味一個(gè)制制造系統(tǒng)統(tǒng)是通用的和和廣泛適適應(yīng)的, 同時(shí)時(shí)也有較較高的生生產(chǎn)能力力。Aflexiblemanufacturing systemisversatileinthatitcanproducea varietyofparts. It is adaptablebecause it canbequickly modified to produceacompletely differentline of parts.一個(gè)柔性的制制造系

4、統(tǒng)統(tǒng)是通用的的，它能能生產(chǎn)多多種零件件。它具具有適應(yīng)應(yīng)性是因因?yàn)樗煽梢员缓芎芸斓卣{(diào)調(diào)整，生生產(chǎn)完全全不同的的零件。A flexible manufacturingsystem (FMS) is an individualmachineorgroupofmachinesservedbyanautomated materialshandlingsystemthatiscomputercontrolled andhasatool handling capability.一個(gè)柔性性制造系系統(tǒng)是一一個(gè)單獨(dú)獨(dú)的或成成組的基基于自動(dòng)動(dòng)化物料料處理系系統(tǒng)的機(jī)機(jī)器，被被計(jì)算機(jī)機(jī)控制的的，具有有工具處處理能力力

5、的機(jī)器器。Because of itstool handling capabilityand computer control, suchasystemcan be continually reconfiguredtomanufacturea widevarietyofparts.Thisiswhyitiscalled aflexiblemanufacturingsystem.因?yàn)橛泄すぞ咛幚砝砟芰秃捅挥?jì)算算機(jī)控制制，這個(gè)個(gè)系統(tǒng)可可以被不不斷地調(diào)調(diào)整，制制造廣泛泛和多樣樣的零件件。這是是它為什什么被叫叫做柔性性制造業(yè)業(yè)系統(tǒng)的的原因。Flexiblemanufacturingrepresent

6、samajorsteptowardthe goaloffullyintegratedmanufacturing.柔性制造造是邁向向完全一一體化制制造的重重要一步步。Itinvolvesintegrationofautomatedproductionprocesses.它包括自自動(dòng)化生生產(chǎn)程序序的一體體化。Inflexiblemanufacturing,theautomatedmanufacturingmachine（i.e.,lathe,mill,drill)andtheautomatedmaterialshandlingsystemshareinstantaneous communicati

7、onvia acomputernetwork.在柔性制制造過程程中，自自動(dòng)化的的制造機(jī)機(jī)器（例例如，車車床，磨磨床，鉆鉆床）與與自動(dòng)化物物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)通過一個(gè)個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)被被即時(shí)聯(lián)聯(lián)絡(luò)。Fig.6.1 is an exampleofaflexiblemanufacturing system.如圖6.1所示示就是一一個(gè)柔性性制造系系統(tǒng)。Flexiblemanufacturing takes amajorsteptowardthe goaloffullyintegratedmanufacturing by integrating severalautomated manufacturingcon

8、cepts:柔性制造造對(duì)以下下幾個(gè)自自動(dòng)化制制造概念念的整合合是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)完全整整合的目目標(biāo)過程程中所采采取的一一個(gè)重要要的步驟驟：自動(dòng)化生生產(chǎn)程序序(1)Computernumericalcontrol(CNC)ofindividual machinetools.(1)計(jì)計(jì)算機(jī)對(duì)對(duì)個(gè)體機(jī)機(jī)床的數(shù)數(shù)字控制制 (CNC)(2)Distributednumericalcontrol(DNC)ofmanufacturing systems.(2)制制造系統(tǒng)統(tǒng)的分布布式數(shù)字字控制(DNC)(3)Automatedmaterials handling systems.(3)自自動(dòng)化物物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)(4)Gr

9、ouptechnology (familiesofparts).(4)組組合工藝藝學(xué)(零件的的系列)When these automatedprocesses, machines,andconceptsare broughttogetherinone integratedsystem,anFMSisthe result.當(dāng)這些自自動(dòng)化程程序、機(jī)機(jī)床和思思想被引引入一個(gè)個(gè)集成化化的系統(tǒng)統(tǒng)中的時(shí)時(shí)候，F(xiàn)MS就就完成了了。Humansand computersplay major roles in an FMS.人和計(jì)算算機(jī)在柔柔性制造造系統(tǒng)中中扮演重重要的角角色。思想（concept復(fù)數(shù)形形式）T

10、heamountofhumanlaborismuchless thanwitha manually operated manufacturingsystem,ofcourse.人類的勞勞動(dòng)量當(dāng)當(dāng)然要比比用手工工操作的的制造系系統(tǒng)少。However,humansstillplaya vital roleinthe operationofanFMS. Human tasks includethe following:然而，人人類仍然然在FMS的操操作中扮扮演著重重要的角角色。人人類的工工作包括括下列各各項(xiàng)：(1)Equipmenttroubleshooting,maintenance,and re

11、pair(1)設(shè)設(shè)備故障障檢修、保養(yǎng)和和修理(2)Tool changing andsetup(2)更更換和調(diào)調(diào)整工具具(3)Loading andunloadingthe system(3)載載入和卸卸載系統(tǒng)統(tǒng)(4)Data input(4)數(shù)數(shù)據(jù)輸入入(5)Changingofpartsprograms(5)部部分計(jì)劃劃的變更更(6)Developmentofprograms(6)程程序拓拓展Flexiblemanufacturing systemequipment, likeall manufacturingequipment,must be monitoredforbugs,malfu

12、nctions,andbreakdowns.柔性制造造系統(tǒng)設(shè)設(shè)備，像像所有的的制造設(shè)設(shè)備一樣樣，一定定會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)出錯(cuò)、故障和和崩潰。When aproblemisdiscovered,a human troubleshooter mustidentifyits sourceandprescribe correctivemeasures.當(dāng)一個(gè)問問題被發(fā)發(fā)現(xiàn)的時(shí)時(shí)候，修修理它的的人必須須找出問問題的來來源，并并提出糾糾正的方方案。人人也承擔(dān)擔(dān)著采取取正確的的措施修修理那發(fā)發(fā)生故障障設(shè)備的的任務(wù)。Even whenall systemsare properly functioning,periodi

13、cmaintenanceisnecessary.即使當(dāng)所所有的系系統(tǒng)正在在正常地地工作，定期維護(hù)護(hù)也是必需需的。Humanoperatorsalsosetupmachines, changetools, andreconfiguresystems as necessary.人類操作者在在安裝機(jī)機(jī)械、更更換工具具及重置置系統(tǒng)方方面發(fā)揮揮著必要要的作用用。Thetoolhandlingcapability ofanFMSdecreases,butdoesnoteliminate involvementintoolchangingandsetup.Thesameistrueofloadingand

14、unloadingtheFMS.柔性制造造系統(tǒng)的的機(jī)床處理能力力的減少少不包括括更換和和安裝刀刀具以及及載入和和卸載柔柔性制造造系統(tǒng)。Once rawmaterialhasbeenloadedontotheautomated materialshandlingsystem, it is moved throughthe systemintheprescribedmanner.一旦原料料被加載載到自動(dòng)化物物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)中中,它就就被系統(tǒng)統(tǒng)以規(guī)定定的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方式移移動(dòng)。However,theoriginalloadingontothe materialshandlingsystemisstillus

15、uallydone by human operators,asisthe unloadingoffinishedproducts.然而，最最初的把把原料加加載到物物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)中中仍然常常被人類類操作工工完成，卸載成成品件也也是如此此。Humansare alsoneeded forinteractionwith thecomputer.Humans developpartprogramsthat controlthe FMSviacomputers.人也需要要和計(jì)算算機(jī)互動(dòng)動(dòng)。人用用計(jì)算機(jī)機(jī)控制FMS加加工零件件的程序序。They alsochange theprogramsasnecess

16、arywhenreconfiguringtheFMS to produceanothertype of partorparts. Humansplay lesslabor-intensive roles in an FMS,but therolesarestillcritical.當(dāng)FMS生產(chǎn)另另外類型型的零部部件的時(shí)時(shí)候，人人必須重置它的程序序。人在在FMS中勞動(dòng)動(dòng)量很少少，但仍仍然是至至關(guān)重要要的角色色。Control at alllevelsinanFMS is provided by computers.FMS中中各個(gè)級(jí)級(jí)別的控控制都是是由計(jì)算算機(jī)提供供的。Individual mac

17、hinetoolswithin an FMSarecontrolledbyCNC. Theoverall systemiscontrolled by DNC.個(gè)別機(jī)床床在一個(gè)個(gè)柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)中通過過CNC控制的的。而整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)是被DNC控控制的。Theautomatedmaterialshandlingsystem iscomputercontrolled,asare otherfunctionsincludingdata collection, systemmonitoring,toolcontrol,andtrafficcontrol.如同包括括數(shù)據(jù)收收集、系系統(tǒng)監(jiān)視視、工具具控制和和

18、信息交交換控制制等其他他功能一一樣，自自動(dòng)化的的材料處處理系統(tǒng)統(tǒng)也是由由計(jì)算機(jī)機(jī)控制的的。Human/computerinteractionisthekey to theflexibilityofanFMS.人機(jī)交互互是FMS柔性的的關(guān)鍵。6.1Historical DevelopmentofFlexibleManufacturing柔性制造造的歷史發(fā)展展Flexiblemanufacturingwasborninthe mid-1960swhen theBritish firmMolins,Ltd. DevelopeditsSystem24. System24wasareal FMS.柔性制

19、造造技術(shù)出出現(xiàn)在在在十九世世紀(jì)六十十年代中中期，當(dāng)當(dāng)時(shí)在英英國(guó)的Molins公公司發(fā)展展了System24。System24是真正正意義上上的柔性性制造系系統(tǒng)。However,itwasdoomedfrom theoutsetbecause automation, integration,andcomputercontroltechnology hadnotyet beendeveloped to thepointwherethey could properly supportthe system.然而，由由于自動(dòng)動(dòng)化、一一體化及及計(jì)算機(jī)機(jī)控制技技術(shù)還未未發(fā)展到到可以完完全支持持柔性制制造系統(tǒng)

20、統(tǒng)需求的的階段，所以從從一開始始，它的的命運(yùn)就就已被注定。ThefirstFMSwasadevelopmentthatwasaheadofits time.Assuch, it waseventually discardedasunworkable.首條柔性性制造系系統(tǒng)的出出現(xiàn)早于在它所所處的時(shí)時(shí)代。就其本身身而論，它最終將將因難以以運(yùn)轉(zhuǎn)而而被放棄棄。Flexiblemanufacturingremainedanacademicconceptthroughtheremainderofthe 1960s and1970s.貫穿余下下的十九九世紀(jì)六六十年代代及十九九世紀(jì)七七十年代代，柔性性制造技技

21、術(shù)一直直停留在在學(xué)術(shù)概概念階段段。However,with theemergenceofsophisticatedcomputercontrol technologyinthelate1970sandearly1980s,flexiblemanufacturingbecamea viableconcept.然而，隨隨著十九九世紀(jì)七七十年代代后期和和八十年年代早期期，精密計(jì)算機(jī)控控制技術(shù)術(shù)的出現(xiàn)現(xiàn)，柔性性制造技技術(shù)成為為一個(gè)可可行的概概念。ThefirstmajorusersofflexiblemanufacturingintheUnited Stateswere manufacturersof

22、automobiles, trucks,and tractors.美國(guó)應(yīng)用用柔性制制造技術(shù)術(shù)的早期期使用者者主要是是汽車、卡車和和拖拉機(jī)機(jī)制造業(yè)業(yè)。1967年英英國(guó)Molins公司司建成第第一條FMS。 70年代末末80年年代初，F(xiàn)MS商品化化，從機(jī)機(jī)加工到到焊接、裝配、檢驗(yàn)及及無削加加工等領(lǐng)領(lǐng)域。 80年代后后，基于于計(jì)算機(jī)機(jī)的集成成制造。 1985年年運(yùn)行的的FMS有400套。 1987年年近800套。 1990年年即達(dá)到到1500多套套。目前約約有3000套套左右正正在運(yùn)行行。拓展柔性自動(dòng)動(dòng)化制造造技術(shù)的的發(fā)展歷歷程及現(xiàn)現(xiàn)狀一、發(fā)展展歷程的的第一種種劃分方方法（三三個(gè)階段段）剛性自動(dòng)動(dòng)化

23、設(shè)備-自動(dòng)/半自動(dòng)動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)機(jī)床、組組合機(jī)床床自動(dòng)線線；對(duì)象-單一品品種大批批量生產(chǎn)產(chǎn)自動(dòng)化化；特點(diǎn)-生產(chǎn)效效率高、加工品品種單一一。柔性自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備-NC、CNC、FMC、FMS等等。對(duì)象-多品種種小批量量甚至單單件生產(chǎn)產(chǎn)自動(dòng)化化；綜合自動(dòng)動(dòng)化經(jīng)營(yíng)管理理、開發(fā)發(fā)設(shè)計(jì)、加工裝裝配、質(zhì)質(zhì)量保證證自動(dòng)化化，CIMS、CE、LP、AM等等。汽車后橋齒輪箱加工自動(dòng)線柔性自動(dòng)化50年代焊接機(jī)器人綜合自動(dòng)化70年代綜合自動(dòng)化二、發(fā)展展歷程的的第二種種劃分方方法（五五個(gè)階段段）1、第一一階段（1913年）：剛剛性自動(dòng)動(dòng)化，包包括剛性性生產(chǎn)線線和自動(dòng)動(dòng)單機(jī)。該階段技技術(shù)在20世紀(jì)紀(jì)40年年代已經(jīng)經(jīng)相當(dāng)成成

24、熟。特點(diǎn)：大大批量生生產(chǎn)；僅僅適用于于單一品品種新技術(shù)：繼電器器程序控控制組合合機(jī)床2、第二二階段（1930）：數(shù)控控加工，包括數(shù)數(shù)控和計(jì)計(jì)算機(jī)數(shù)數(shù)控。其中數(shù)控控在20世紀(jì)50-70年代代發(fā)展迅迅速并已已成熟，70-80年年代計(jì)算算機(jī)數(shù)控控加工取取代了數(shù)數(shù)控加工工。特點(diǎn)：柔柔性好；適用于于多品種種中小批批量生產(chǎn)產(chǎn)新技術(shù)：數(shù)控技技術(shù)、計(jì)計(jì)算機(jī)編編程技術(shù)術(shù)等3、第三三階段（1965年）：柔柔性制造造，包括括計(jì)算機(jī)機(jī)直接控控制（DNC）、FMS和FMC。特點(diǎn)：柔柔性、高高效率；適用于于多品種種中小批批量生產(chǎn)產(chǎn)；新技術(shù)：GT，DNC，F(xiàn)MS，監(jiān)監(jiān)控技術(shù)術(shù)4、第四四階段（1973）：計(jì)算算機(jī)集成成制造系

25、系統(tǒng)CIMSCIMS在20世紀(jì)80年代代以來發(fā)發(fā)展迅速速。特點(diǎn)：強(qiáng)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)性和集集成性；新技術(shù)：現(xiàn)代制制造技術(shù)術(shù)、管理理技術(shù)、計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化化技術(shù)、信息技技術(shù)、系系統(tǒng)工程程技術(shù)5、第五五階段（1991年）：智智能制造造系統(tǒng)（IMS），包包括計(jì)算算機(jī)直接接控制（DNC）、FMS和和FMC。1990年4月月由日本本倡導(dǎo)。特點(diǎn)：集集成日本本的企業(yè)業(yè)技術(shù)、歐共體體的精密密工程技技術(shù)、美美國(guó)的系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)等。以上介紹紹五個(gè)階階段，是是國(guó)外發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家家的發(fā)展展歷程。我國(guó)與與國(guó)外發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家家相比，有所滯滯后，目目前正在在努力跟跟進(jìn)。6.2RationaleforFlexibleManufacturi

26、ng柔性制造造的基本原理理Inmanufacturingtherehavealwaysbeentradeoffsbetween productionratesand flexibility.在制造業(yè)業(yè)中，總總要在生生產(chǎn)率與與柔性之之間相互互權(quán)衡。Atoneendofthespectrum aretransferlinescapable of highproductionrates,but lowflexibility.Atthe other endofthe spectrum areindependentCNCmachinesthat offer maximumflexibility,buta

27、recapableonlyoflowproductionrates.Flexiblemanufacturingfallsinthemiddle of continuum.一方面，流水線能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)高的生生產(chǎn)率，但是柔柔性低。另一方方面，獨(dú)獨(dú)立的CNC機(jī)機(jī)構(gòu)能提提供最大大的柔性性，但是是生產(chǎn)率率低。柔柔性制造造則在二二者之間間。Therehasalways beenaneed in manufacturingfor asystem thatcouldproducehighervolume andproduction runsthancouldindependentmachines,whilesti

28、llmaintainingflexibility.制造系統(tǒng)統(tǒng)一直以以來就有有一個(gè)需需求，就就是系統(tǒng)統(tǒng)要有較較高的生生產(chǎn)率、獨(dú)立性性，同時(shí)時(shí)有適應(yīng)應(yīng)性。n.權(quán)權(quán)衡；折折衷；（公平）交易（等于trade-off）Transferlinesarecapableofproducinglargevolumesof parts at highproductionrates.流水線憑憑借高的的生產(chǎn)率率能生產(chǎn)產(chǎn)大量零零件。Thelinetakesagreatdealofsetup,butcan turnoutidenticalpartsinlargequantities.Its chief shortcomi

29、ng is thatevenminordesignchangesinapartcancausethe entireline to be shutdownandreconfigured.流水線需需要大量量機(jī)構(gòu)裝裝備，但但可以生生產(chǎn)大量量相同的零零件。它的主主要缺點(diǎn)點(diǎn)是即使使是很小小的設(shè)計(jì)計(jì)部分的的改變都都會(huì)引起起整個(gè)流流水線的的停工和和重置。This is acriticalweaknessbecauseitmeansthattransferlinescannotproducedifferentparts, evenpartsfromwithinthesamefamily,withoutcost

30、lyand time-consuming shutdown andreconfiguration.這是它最最為關(guān)鍵鍵的缺點(diǎn)點(diǎn)。因?yàn)闉檫@意味味著流水水線，在在沒有昂昂貴的、耗時(shí)的的停工及及重置系系統(tǒng)的情情況下，不能生生產(chǎn)不同同的零件件，即便便是同一系列列的零件。Traditionally,CNCmachineshavebeen usedtoproducesmallvolumes of parts thatdiffer slightly in design.傳統(tǒng)的數(shù)數(shù)控機(jī)床床現(xiàn)已被被用來生生產(chǎn)設(shè)計(jì)計(jì)中有微微小改變變的小批批量零件件。Suchmachinesare ideal forthispurp

31、osebecausetheycanbequickly reprogrammedtoaccommodateminororeven major designchanges.However,asindependentmachinestheycannotproduceparts in large volumesorathighproduction rates.此類機(jī)床床基于此此是一種很理理想的，因?yàn)樗鼈兡鼙槐缓芸斓氐刂匦戮幘幊桃赃m適應(yīng)較小小的，甚甚至主要要的設(shè)計(jì)計(jì)變化。然而，作為單單個(gè)機(jī)床床是不能能以較高高的生產(chǎn)產(chǎn)率生產(chǎn)產(chǎn)大批量量零件。AnFMScan handlehighervolumesandp

32、roduction ratesthan independent CNCmachines.Itcannotquitematchsuchmachines forflexibility,but theycomeclose.柔性制造造系統(tǒng)比比單個(gè)數(shù)數(shù)控機(jī)床床擁有更更高的產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)率。在適用用性方面面，它還還不能完完全匹配配此類機(jī)機(jī)床，但但是已很很接近。Whatisparticularlysignificantaboutthemiddleground capabilitiesofflexiblemanufacturingisthatmost manufacturingsituationsrequire

33、mediumproduction rates to producemedium volumeswith enoughflexibilitytoquickly reconfigure to produceanotherpart or product.大多數(shù)生生產(chǎn)情形形要求中中等生產(chǎn)產(chǎn)率生產(chǎn)產(chǎn)中等產(chǎn)產(chǎn)量的產(chǎn)產(chǎn)品，并并在足夠夠的適用用性下，能很快快地重置置以生產(chǎn)產(chǎn)其他零零件或產(chǎn)產(chǎn)品。關(guān)關(guān)于柔性性制造技技術(shù)的取取中能力力上，這這一點(diǎn)是是特別重重要的。Flexiblemanufacturing fills thislong-standingvoid in manufacturing.柔性制造造填補(bǔ)了了制

34、造業(yè)業(yè)中這一一長(zhǎng)期存存在的空空白。Flexiblemanufacturing,withitsgroundcapabilities,offersanumberofadvantages formanufacturers:柔性制造造技術(shù)用用它的優(yōu)勢(shì)能力力為制造商商提供許許多的利利益：(1)Flexibilitywithinafamilyofparts(1)在在一系列列零件中中的適應(yīng)應(yīng)性(2)Randomfeedingofparts(2)隨隨意更換換零件(3)Simultaneousproduction of differentparts(3)同時(shí)生產(chǎn)不同同的零件件(4)Decreasedsetupt

35、imeandlead time(4)減減少生產(chǎn)產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)時(shí)間和生產(chǎn)周期期(5)More efficientmachine usage(5)機(jī)機(jī)床的高高效使用用(6)Decreaseddirect andindirectlaborcosts(6)減減少了直直接和間間接的勞勞動(dòng)費(fèi)用用(7)Abilitytohandledifferent materials(7)不不同材材料的處處理能力力(8)Ability to continue someproductionifonemachinebreaksdown(8)若若一臺(tái)機(jī)機(jī)器出故障繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)的能力力見課本93頁翻翻譯6.3FlexibleManufac

36、turingSystemComponents柔性制造造系統(tǒng)的的組成FMS的組成自動(dòng)倉庫工廠計(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AnFMShas three major components:一個(gè)柔性性制造系系統(tǒng)有三三個(gè)主要要的組成成部分：(1)Machine tools(1)機(jī)機(jī)床(2)Control system(2)控控制系統(tǒng)統(tǒng)(3)Materialshandlingsystem(3)物物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)6.3.1MachineTools機(jī)床A flexible manufacturingsystem usesthe sametyp

37、esofmachinetoolsasanyothermanufacturingsystem, be it automatedormanuallyoperated.Theseincludelathes, mills,drills, saws, andsoon.The typeofmachinetoolsactuallyincludedinanFMSdependsonthesettinginwhichthemachinewill be used.柔性制造造系統(tǒng)同同任何其其他的制制造系統(tǒng)統(tǒng)一樣，使用相相同類型型的機(jī)床床，是被被自動(dòng)控控制或用用手操作作的系統(tǒng)統(tǒng)。這些些包括車車床，磨磨床，鉆鉆床，插插床

38、等等等。這種種類型的的機(jī)床實(shí)實(shí)際上包包含在一一個(gè)柔性性制造系系統(tǒng)內(nèi)，不同之之處在于于機(jī)床調(diào)調(diào)用的系系統(tǒng)設(shè)置置。Some FMSaredesignedtomeetaspecific,well-definedneed. Inthesecasesthemachinetoolsincludedinthesystem willbeonlythosenecessaryfor theplanned operations. Suchasystemwouldbeknownasadedicatedsystem.一些柔性性制造系系統(tǒng)被設(shè)設(shè)計(jì)一種種特定的的、具有有明確需求求的系統(tǒng)。在這些些情況下下，系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)的機(jī)機(jī)床將

39、僅僅僅是為為滿足生生產(chǎn)計(jì)劃劃而必需需的。這這樣的系系統(tǒng)就是是專用系統(tǒng)統(tǒng)。Ina job-shop setting, or anyothersetting in which theactualapplicationisnotknownaheadoftimeormustnecessarilyincludeawiderangeofpossibilities ,machinescapableofperformingatleastthestandardmanufacturingoperationswouldbeinclude.Suchsystemsareknownasgeneral purposesys

40、tems.在一個(gè)加加工車間間環(huán)境中中（或?qū)崒?shí)際的應(yīng)應(yīng)用環(huán)境境中），不能提提前知道道或必然然包含廣廣泛發(fā)展展?jié)摿?，能至少少運(yùn)行標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)制造造操作的的機(jī)床都都在內(nèi)。這樣的的系統(tǒng)就就是通用系統(tǒng)。6.3.2ControlSystem控制系統(tǒng)統(tǒng)ThecontrolsystemforanFMSservesanumberofdifferentcontrolfunctions forsystem:一個(gè)柔性性制造系系統(tǒng)的控控制系統(tǒng)統(tǒng)為系統(tǒng)統(tǒng)提供不同的控控制功能能：(1)Storage anddistributionofpartsprograms(1)部部件加工工程序的的存儲(chǔ)和和分配(2)Work flowcont

41、rolandmonitoring(2)工工作流程程的控制制和監(jiān)測(cè)測(cè)(3)Production control(3)生生產(chǎn)控制制(4)System/toolcontrol/monitoring(4)系系統(tǒng)/ 刀具具控制/監(jiān)監(jiān)測(cè)Thecontrolarea withthe computer runningthe FMScontrol systemisthecenter fromwhichall activitiesinthe FMSarecontrolledandmonitored.計(jì)算機(jī)不不斷地運(yùn)運(yùn)行柔性性制造系系統(tǒng)控制制系統(tǒng)作作業(yè)的控控制區(qū)是是所有被被控制和和監(jiān)測(cè)的的生產(chǎn)活活動(dòng)的中中心。The

42、FMS controlsoftwareisrathercomplicatedandsophisticatedsinceithastocarryout manydifferent tasks simultaneously.柔性制造造系統(tǒng)的的控制軟軟件程序序是非常常復(fù)雜和精精密的，由于它它必須同同時(shí)執(zhí)行行許多不不同操作作任務(wù)。Despitetheconsiderableresearchthathasbeen carriedout in thisarea,thereisnogeneralanswertodesigning thefunctionsand architectureofFMSsoftwa

43、re.盡管，在在這一領(lǐng)領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)有相當(dāng)當(dāng)多的研研究，但但在柔性性制造系系統(tǒng)軟件件的功能能設(shè)計(jì)和和結(jié)構(gòu)上上，還沒沒有一個(gè)個(gè)全面的的回答。Some typicalfunctions of aFMS controlsystem areillustratedinFig.6.2.關(guān)于柔性性制造系系統(tǒng)的控控制系統(tǒng)統(tǒng)的一些些典型功功能見圖圖6.2說明。Thescheduler function involves planning howtoproduce thecurrent volumeofordersinthe FMS,consideringthe currentstatus of machinetoo

44、ls, work-in-process,tooling,and so on.生產(chǎn)調(diào)度度程序的的功能涉涉及如何何用FMS生產(chǎn)產(chǎn)方式按按當(dāng)前訂訂貨量來來制造產(chǎn)產(chǎn)品，在在安排計(jì)計(jì)劃時(shí)要要同時(shí)考考慮到機(jī)機(jī)床的現(xiàn)現(xiàn)有狀態(tài)態(tài)、在制制品數(shù)量量、工模模具和夾夾具等。Theschedulingcanbedoneautomatically or canbeassistedbyanoperator。MostFMScontrolsystemscombineautomaticandmanualscheduling;thesystemgeneratesaninitialschedulethatcanbechangedma

45、nuallyby theoperator.可以自動(dòng)動(dòng)完成調(diào)調(diào)度或由由操作員員協(xié)助完完成調(diào)度度。大多多數(shù)的柔柔性制造造系統(tǒng)的的控制系系統(tǒng)集自自動(dòng)和手手動(dòng)的控控制于一一體；系系統(tǒng)生成成的原始始調(diào)度計(jì)計(jì)劃可以以被操作作員手動(dòng)動(dòng)改變。Thedispatcherfunctioninvolvescarryingoutthe schedule andcoordinatingthe activitiesonthe shopfloor, thatis, deciding whenand where to transporta pallet,whentostarta processonamachiningcent

46、er,andsoon.調(diào)度功能能涉及下下車間執(zhí)執(zhí)行生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃和和協(xié)調(diào)生生產(chǎn)活動(dòng)動(dòng)，也就就是說，決定何何時(shí)該向向哪里運(yùn)運(yùn)送載貨貨托板，何時(shí)開開始在加加工中心心上處理理一個(gè)程程序等等等。見課本94頁翻翻譯Themonitorfunctionisconcernedwithmonitoring workprogress, machinestatus,alarmmessages,and so on ,andprovidinginputtotheschedulerand dispatcheraswellasgenerating variousproductionreports andalarmmessag

47、es.系統(tǒng)監(jiān)控控功能與與監(jiān)控工工作進(jìn)度度、機(jī)床床運(yùn)行狀狀態(tài)、報(bào)報(bào)警信息息等相關(guān)關(guān)，并能能向調(diào)度度及分配配器提供供輸入信信息，而而且生成成各種生生產(chǎn)報(bào)告告和報(bào)警警信息。A transportcontrol modulemanages thetransportationofpartsandpaletteswithinthesystem.HavinganAGVsystemwithmultiplevehicles, therouting controllogiccanbecome rathersophisticated andbecomeacriticalpartoftheFMS controlsof

48、tware.在系統(tǒng)里里，傳輸輸控制模模塊管理理零件和和載貨車車的轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)。一個(gè)個(gè)帶有自動(dòng)引導(dǎo)導(dǎo)車輛系統(tǒng)的多多功能小小車，它它的路徑控制制邏輯單元元是相當(dāng)當(dāng)精密的的，且在在柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)的控制制軟件里里是一個(gè)個(gè)不可或或缺的主主要部件件。Aload/unloadmodulewithaterminalattheloadingareashowstheoperatorswhichpartstointroducetothesystemandenableshimorhertoupdatethe statusofthecontrolsystemwhenpartsareready forcollection a

49、t theloading area.在裝料區(qū)區(qū)末端的的負(fù)載/卸載模模塊向操操作者展展示了哪哪個(gè)零件件是系統(tǒng)統(tǒng)說到的的零件，并當(dāng)零零件準(zhǔn)備備在裝料料區(qū)收集集時(shí)，能能使他/她及時(shí)時(shí)更新控控制系統(tǒng)統(tǒng)的最新新狀態(tài)。A storagecontrolmodulekeepsanaccountofwhichpartsarestored in theAS/RSaswell as their exact location.一個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)控制模模塊記錄錄哪些零零件存儲(chǔ)儲(chǔ)在自動(dòng)化倉倉儲(chǔ)系統(tǒng)統(tǒng)以及它們們的確切切位置。Thetoolmanagementmodulekeepsan accountofall relevant t

50、ooldataandthe actuallocationoftoolsintheFMS.刀具管理理模塊記記錄所有有的相關(guān)關(guān)刀具數(shù)數(shù)據(jù)和刀刀具在實(shí)實(shí)際柔性性制造系系統(tǒng)中的的位置。Tool managementcan be rathercomprehensive since thenumberoftoolsnormallyexceedsthenumberofpartsinthesystem, andfurthermore,the modulemust controlthe preparation andflow of tools.刀具管理理模塊是是相當(dāng)全全面的，因?yàn)榈兜毒叩臄?shù)數(shù)量一般般超過系系統(tǒng)中

51、零零件的數(shù)數(shù)量，而而且，模模塊必須須控制刀刀具的準(zhǔn)準(zhǔn)備和運(yùn)運(yùn)動(dòng)作業(yè)業(yè)。TheDNCfunctionprovidesinterfaces betweenthe FMScontrol programand machinetoolsand devicesonthe shopfloor. TheDNCcapabilities of theshop floor equipmentareessential toaFMS;a“full”DNCcommunicationprotocolenablingremotecontrolofthemachinesisrequired(seethediscussionon

52、DNCinthe previous section).直接數(shù)字字控制功能為在在柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)的控制制程序、機(jī)床及及車間設(shè)設(shè)備提供供了接口口。車間間設(shè)備的的直接數(shù)數(shù)字控制制能力對(duì)對(duì)一個(gè)柔柔性制造造系統(tǒng)來來說是必必不可少少的。“完全的的”直接接數(shù)字控控制通信信協(xié)議是是使所需需機(jī)床實(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程控制成成為可能能（參見見前面章章節(jié)關(guān)于于直接數(shù)數(shù)字控制制的討論論）。Thefactthatmostvendorsofmachinetoolshave developedproprietarycommunicationprotocolsiscomplicatingthedevelopmentand integr

53、ation of FMSes includingmulti-vendorequipment.大多數(shù)的的廠商所所使用的的機(jī)器已已經(jīng)發(fā)展展為專有有通訊協(xié)協(xié)議的這這一實(shí)際際情況是是眾多廠廠商設(shè)備備的柔性性制造系系統(tǒng)發(fā)展展和整合合的復(fù)雜雜化。Furthermore,thephysicalintegrationofmulti-vendorequipment is difficult;for example, thedifferencesinpalletload/unload mechanicscomplicate theuseofmachinetoolsfrom differentvendors.此外，

54、多多廠家設(shè)設(shè)備的物理整合合是很困難難的；舉舉例來說說，載貨貨托盤的的加/ 卸載載受力的的不同，使來自自不同供供應(yīng)商的的機(jī)床刀刀具的使使用變得得復(fù)雜。Therefore,theonlyadvisableapproachforimplementingaFMSistopurchaseaturn-keysystemfromoneofthe mainmachinetool manufacturers.因此，實(shí)實(shí)現(xiàn)柔性性制造系系統(tǒng)的唯唯一適當(dāng)?shù)姆椒绞骄褪且獜膹谋姸鄼C(jī)機(jī)床制造造商中選選擇一個(gè)個(gè)，并購(gòu)購(gòu)買他的的一個(gè)成成套系統(tǒng)統(tǒng)。Thesesystems arereliableandwelltestedands

55、houldthesystemfunctionsatisfactorily,asinglevendorresponsibilitywillfacilitateremedyofmalfunctions.Fig.6.3showsa pictureofaturn-keyMazakFMS, which is built on amodularconcept,enablingthesystem to be configuredwiththenumber of machines as required by thecustomer.這些系統(tǒng)統(tǒng)是可靠靠的并被被充分測(cè)測(cè)試過的的系統(tǒng)，應(yīng)成功功運(yùn)行的的系統(tǒng)，一個(gè)供

56、應(yīng)商的責(zé)任是是幫助補(bǔ)補(bǔ)救系統(tǒng)統(tǒng)失靈。圖6.3顯示示壓鑄鋅鋅合金FMS的的成套項(xiàng)目目的照片，這是建建立在一一個(gè)模塊塊化的概概念下，使系統(tǒng)統(tǒng)配置所所需的機(jī)機(jī)器數(shù)量量的客戶戶。6.3.3MaterialsHandlingSystem物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)Theautomated materialshandlingsystemisafundamentalcomponentthathelpsmoulda group of independent CNCmachinesinto acomprehensiveFMS.自動(dòng)化物物料處理理系統(tǒng)是是柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)的一種種基本單單元，它它有助于于將一組組獨(dú)立數(shù)數(shù)控機(jī)床床的

57、變?yōu)闉榫C合的的柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)。Thesystem mustbecapableofacceptingworkpiecesmounted on palletsand movingthem fromworkstationtoworkstationasneeded.Itmust alsobeabletoplaceworkpieces on holdastheywait to be processedata given workstation.該系統(tǒng)具具有接收收并裝載載工件，讓其從從一個(gè)工工位運(yùn)送送到另一一個(gè)工位位以滿足足生產(chǎn)需需求的能能力。它它還必須須能夠?qū)⒐ぜ欧旁谥付ǘù幚砝砉の簧仙?。The

58、materials handling systemmust be abletounload aworkpiece at onestation andload anotherfor transporttothenextstation.Itmust accommodate computer controland be completelycompatibleinthat regardwith other componentsinthe flexible manufacturingsystem.物料搬運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)必必須能將將工件從從一個(gè)工工位中卸卸下來，轉(zhuǎn)運(yùn)到到下一個(gè)個(gè)工位并并完成安安裝。它它必須能能適

59、應(yīng)計(jì)計(jì)算機(jī)控控制，并并在柔性性制造系系統(tǒng)中與與其他部部分完全全兼容。Finally,thematerials handling systemforanFMS mustbeabletowithstandthe rigorsofashop environment. SomeFMSesare configuredwithautomatedguided vehicles (AGVs)asa principalmeansofmaterialshandling.最后，柔柔性制造造系統(tǒng)的的物料搬搬運(yùn)系統(tǒng)統(tǒng)必須能能承受一一個(gè)嚴(yán)酷酷的車間的環(huán)境。一些柔柔性制造造系統(tǒng)針針對(duì)主要要物料搬搬運(yùn)配置置了自動(dòng)動(dòng)引導(dǎo)車車輛

60、系統(tǒng)統(tǒng)。Anautomatedstorageandretrieval system(AS/RS) is veryoftenintegratedintheFMS.This enablesthe systemtorunone or twounmannedshiftswith reducedworkforce.一個(gè)自動(dòng)化倉倉儲(chǔ)系統(tǒng)統(tǒng)(AS/ RS)往往往只是在在柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)中集成成。這使使系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行了一一個(gè)或兩兩個(gè)輪班制成為可能能，減少少了勞動(dòng)動(dòng)力。Inthedayshiftrawpartsarefixedonpallets loadedinto thesystemand storedinthe