柔性制造系統(tǒng)簡介分解課件

柔性制造自動化概論授課人：馬可

2013年10月1柔性制造自動化概論授課人：馬可2013年10月1第一章柔性制造系統(tǒng)1-1從自動線到柔性制造系統(tǒng)1-2柔性制造系統(tǒng)的功能及適用范圍1-3柔性制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類2第一章柔性制造系統(tǒng)1-1從自動線到柔性制造系統(tǒng)2柔性——是指制造系統(tǒng)對系統(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。加工箱體類零件的組合機床自動線剛性柔性

剛性自動線：按一定工藝順序排列的若干臺自動機床，用工件傳送裝置和控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，按照規(guī)定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件自動地依次經(jīng)過各個加工工位進行自動加工的連續(xù)作業(yè)線。1-1從自動線到柔性制造系統(tǒng)

3柔性——是指制造系統(tǒng)對系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也剛性自動線的特點與缺陷特點：具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)拍，與自動化單機相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完成的加工工序多，生產(chǎn)率很高。是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工設(shè)備。缺點：投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長，更換產(chǎn)品不方便。柔性制造系統(tǒng)產(chǎn)生4剛性自動線的特點與缺陷特點：具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)美國制造工程師協(xié)會(SME)的計算機輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會把柔性制造系統(tǒng)定義為“使用計算機、柔性加工單元和集成物料儲運裝置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)”。根據(jù)“中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”的定義，柔性制造系統(tǒng)（FMS）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)，包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)（FMS，F(xiàn)lexibleManufacturingSystem）的定義5柔性制造系統(tǒng)（FMS，F(xiàn)lexibleManufact更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)是至少由兩臺數(shù)控機床，一套物料運輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動化）和一套計算機控制系統(tǒng)所組成的制造自動化系統(tǒng)。它采用簡單改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零件”。綜上所述，各種定義的描述方法雖然有所不同，但都反映了FMS應(yīng)具備以下特點：兩臺以上的數(shù)控機床或加工中心以及其他加工設(shè)備，包括測量機、清洗機、動平衡機、各種特種加工設(shè)備等；一套能自動裝卸的運輸系統(tǒng)，包括刀具儲運和工件及原材料儲運。具體結(jié)構(gòu)可采用傳輸帶、有軌小車、無軌小車、搬運機器人、上下料托盤站等；一套計算機控制系統(tǒng)及信息通信網(wǎng)絡(luò)。6更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)是至少由兩臺數(shù)控機床，一套物料1-2柔性制造系統(tǒng)的功能及適用范圍

一、FMS的基本組成及主要功能1.典型的FMS主要由以下三個子系統(tǒng)組成：

（1）加工系統(tǒng)（主機，即數(shù)控機床NC）

（2）運儲系統(tǒng)（物流系統(tǒng)）

（3）計算機控制系統(tǒng)

71-2柔性制造系統(tǒng)的功能及適用范圍

一、FMS的基本組成柔性制造系統(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)視以任意順序自動加工多種工件，自動更換工件和刀具，增加功能后可實現(xiàn)工件自動清洗與測量等滿足可變節(jié)拍生產(chǎn)的物料自動識別、存儲、輸送和交換的要求。增加功能后可實現(xiàn)刀具預(yù)調(diào)和管理等加工系統(tǒng)和物流系統(tǒng)的自動控制和作業(yè)協(xié)調(diào)，在線資料自動采集和處理，運行仿真及故障診斷等8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)加典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖19典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖19典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖210典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖210典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖311典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖3112.FMS的主要功能

常見的FMS具有以下功能：

（1）自動制造功能（主要由數(shù)控機床實現(xiàn)）；

（2）自動交換工件和刀具的功能；（3）自動輸送工件和刀具的功能；（4）自動保管毛坯、工件、半成品、工夾具、模具；（5）自動監(jiān)視、自動補償、自診斷等；（6）作業(yè)計劃與調(diào)度

122.FMS的主要功能

12二、柔性制造系統(tǒng)的適用范圍0101001000少零件品種數(shù)多10000100010010大零件批量小數(shù)控機床通用機床柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)柔性制造生產(chǎn)線專用機床剛性自動線生產(chǎn)率提高柔性增大13二、柔性制造系統(tǒng)的適用范圍01-3柔性制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類

一、FMS的結(jié)構(gòu)FMS的結(jié)構(gòu)示意圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機運輸小車加工單元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141-3柔性制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類

一、FMS的結(jié)構(gòu)FMS的計劃調(diào)度加工設(shè)備物流系統(tǒng)CAD/CAM一體化網(wǎng)絡(luò)通訊檢測監(jiān)控柔性制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)FMS的功能結(jié)構(gòu)15計劃調(diào)度加工設(shè)備物流系統(tǒng)CAD/CAM一體化網(wǎng)絡(luò)通訊檢測監(jiān)控（1）加工設(shè)備在實際應(yīng)用中，以加工棱柱體類工件為主的鏜銑加工中心和以加工回轉(zhuǎn)體類工件為主的車削加工中心最為多見。由于鏜銑加工中心（1958年由美國KM公司在數(shù)控銑床上加刀庫）最早出現(xiàn)，且名為加工中心（MachiningCenter），所以習(xí)慣上常把“鏜銑加工中心”稱為“加工中心”。16（1）加工設(shè)備在實際應(yīng)用中，以加工棱柱體類工件為主的鏜銑加工

主刀頭換刀機構(gòu)和刀庫立軸（Y）工作臺控制面板工作臺底座立式加工中心YXZACB17主刀頭換刀機構(gòu)和刀庫立軸（Y）工作臺控制面板工作臺底座立式

臥式加工中心18

立臥轉(zhuǎn)換五面體加工中心19立臥轉(zhuǎn)換五面體加工中心19數(shù)控銑床數(shù)控車床20數(shù)控銑床數(shù)控車床20（2）裝配設(shè)備裝配工業(yè)機器人螺釘自動裝配機器人21（2）裝配設(shè)備裝配工業(yè)機器人螺釘自動裝配機器人21（3）檢測設(shè)備22（3）檢測設(shè)備22（4）輸送裝置23（4）輸送裝置23（5）交換裝置24（5）交換裝置24（6）裝卸站25（6）裝卸站25（7）保管裝置自動化立體倉庫26（7）保管裝置自動化立體倉庫26（8）信息管理及控制裝置27（8）信息管理及控制裝置27CAD/CAPP工藝路線車間控制器單元控制器DNC控制器計劃需求管理CNC機床1.......NC程序管理NC程序生產(chǎn)計劃計劃完成情況生產(chǎn)計劃系統(tǒng)CNC機床n設(shè)備層單元層車間層公司層物料管理工裝工具管理計劃完工管理設(shè)備管理質(zhì)量管理綜合查詢機床運行狀態(tài)ERP工作站層28CAD/CAPP工藝路線車間控制器單元控制器DNC控制器計劃（9）輔助設(shè)備29（9）輔助設(shè)備29

隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控制設(shè)備的發(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)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點按規(guī)模大小分類的柔性制造系統(tǒng)柔性自動生產(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的分類30隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控FMC由1-2臺數(shù)控機床或加工中心構(gòu)成的加工單元，并具有不同形式的刀具交換和工件的裝卸、輸送及儲存功能。除了機床的數(shù)控裝置外，通過一個單元計算機進行程序管理和外圍設(shè)備的管理。FMC適合加工形狀復(fù)雜、工序簡單、工時較少、批量小的零件。柔性制造單元(FMC)31FMC由1-2臺數(shù)控機床或加工中心構(gòu)成的加工單元，并具有不同F(xiàn)MS除了調(diào)度管理計算機外，還配備有過程控制計算機和分布式數(shù)控終端，形成多級控制系統(tǒng)組成的局部網(wǎng)絡(luò)。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的制造自動化系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)

FMS以2臺以上數(shù)控機床或加工中心為基礎(chǔ),配以物料傳送裝置、檢測設(shè)備等，具有較為完善的刀具和工件的輸送和儲存系統(tǒng)FMS適合加工形狀復(fù)雜,加工工序多,批量大的零件,加工和物料傳送柔性大,但人員柔性仍然較低?？蓪崿F(xiàn)在不停機的情況下,滿足實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理32FMS除了調(diào)度管理計算機外，還配備有過程控制計FML是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，技術(shù)已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。

FML是把多臺可以調(diào)整的機床(多為專用機床)聯(lián)結(jié)起來，配以自動運送裝置組成的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機床，亦可采用專用機床或NC專用機床，可以加工批量較大的不同規(guī)格零件，對物料搬運系統(tǒng)柔性要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。

對于柔性程度低的柔性自動生產(chǎn)線,在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動生產(chǎn)線；柔性程度高的柔性自動生產(chǎn)線,則接近于小批量,多品種生產(chǎn)用的柔性制造系統(tǒng)。柔性自動生產(chǎn)線(FML)

33FML是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程它將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，是以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)（IMS）為代表，其特點是實現(xiàn)整個工廠的柔性化及自動化。它是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應(yīng)用技術(shù)。FMF是由計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通過制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，將設(shè)計、工藝、生產(chǎn)管理及制造過程的所有柔性單元FMC、柔性線FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，實現(xiàn)從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整的數(shù)字化制造過程。柔性制造工廠(FMF)

34它將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體三、FMC與FMS的區(qū)別35三、FMC與FMS的區(qū)別35

◆以GT(成組技術(shù)）為基礎(chǔ)四、柔性制造系統(tǒng)特點生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（20--30種居多）生產(chǎn)零件的批量由40至2000件不等（50--200件居多）大部分加工對象為相似零件（個別例外）◆具有較大柔性可加工多種零件沒有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺機床出現(xiàn)故障，其它機床可進行擬補）◆高度自動化

除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動化 可在不停機的條件下實現(xiàn)加工工件的自動轉(zhuǎn)換 24小時運行

◆控制與管理相結(jié)合——可自動實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計劃、調(diào)度36◆以GT(成組技術(shù)）為基礎(chǔ)四、柔性制造系統(tǒng)特點生產(chǎn)零件發(fā)展趨勢柔性制造系統(tǒng)作為一種生產(chǎn)手段不斷適應(yīng)新的需求、不斷引入新的技術(shù)、不斷向更高層次發(fā)展。低成本多功能化模塊化集成化環(huán)保化高柔性智能化小型單元化管理現(xiàn)代化1-4柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢37發(fā)展趨勢柔性制造系統(tǒng)作為一種生產(chǎn)手段不斷適應(yīng)新的需求為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟性，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作為制造自動化基本模塊集成CIMS是一種基本趨勢。與計算機輔助設(shè)計和輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合，利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料，組合設(shè)計不同模塊，構(gòu)成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)實現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到銷售的整個生產(chǎn)過程自動化，特別是管理層次自動化的計算機集成制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)只是它的一個組成部分FMS的軟、硬件都向模塊化方向發(fā)展一方面另一方面38為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟性，將其主要組成部分標(biāo)準(zhǔn)化和模123各種工藝內(nèi)容的柔性制造單元和小型FMS完善FMS的自動化功能擴大FMS完成作業(yè)內(nèi)容，并與計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)(CAD/CAM)相結(jié)合，向自動化工廠方向發(fā)展。柔性制造