FMS柔性自动化要点整理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字化 发展的核心,精密化 发展的关键,极端化 发展的焦点,自动化 发展的条件,集成化 发展的方法,网络化 发展的道路,智能化 发展的前景,绿色化 发展的必然,制造技术的发展趋势,1.3 现代制造的特征,速度（,Speed,）,在,生产底层控制和上层企业资源管理系统有机集成的基础上，,将供应商和客户纳入到企业自身的供应链中，及时知道下游客户需求情况，让上游的供应商及时了解企业原材料的库存情况、配套情况，在供应商、商家、客户三者之间没有形成一个有效的闭路，实现对市场的快速响应,。,柔性,（,Flexibility,）,在通过互联网实施EAM（Enterprise Asset Management），合作伙伴基于一定的资产运作程序和ISO认证都可共享资产、程序和加工方面的信息，使得制造系统更加柔性。,集成,（,Integration,）,利用集成的控制平台实现制造过程与商务过程的并行实施，使工作流、信息流和物流运作相互协调，增加操作的敏捷性。,可视化,（,Visibility,）,向客户和供应商提供各种数字和图像信息，实现制造过程可视化。在增加对企业的了解，提高对企业的信心的同时，加强对企业的监督。,2.计算机集成制造,2.1 背景与理念,Dr.Joseph Harrington 1974年提出CIM的制造理念：,Computer Integrated Manufacturing,(CIM),用计算机通过信息集成、过程集成、企业集成实现,现代化生产制造，求得企业的总体效益的一种先进的,制造理念。,根据这个理念开发的系统叫做CIMS。,在中国经过10多年的发展，结合新的技术演变为：,Contemporary Integrated Manufacturing System,现代集成制造,2.2 CIMS基本组成,生产管理信息系统(ERP/MRP II),工程设计系统（CAD/CAM/CAPP/PDM）,生产自动化系统（FMS/DNC）,质量管理信息系统（CAQ）,数据库管理系统和计算机网络系统,第二章 DNC系统,2.1 概述,2.1.1 DNC定义,DNC是用一台或多台计算机，对多台数控设备实施综合控制的一种方法，是机械制造系统的一个重要发展。DNC系统属于自动化制造系统的一种模式。,2.1.2 DNC发展过程,群控（Direct Numerical Control）,直接数字控制（Direct Numerical Control），也有人称它为“群控”（60s）,分布式数控,（,Distributed Numerical Control,）,DNC系统实施分级控制，CNC计算机直接控制生产机床并与DNC系统主机进行信息交互，DNC主机也可与其它计算机进行信息的交互。DNC系统配置的这种发展，使DNC的含义由直接数控变为分布式数控（Distributed Numerical Control）。（70s）,柔性,DNC,（,Flexible Distributed Numerical Control,）,DNC系统不仅用计算机来管理、调度和控制多台NC机床，而且还与CAD/CAPP/CAM、物料输送和存贮、生产计划与控制相结合，形成了柔性分布式数字控制（Flexible Distributed Numerical Control：FDNC）系统。（80s）,24 DNC通信系统的物理连接,采用RS232C或RS422,采用RS-232C或RS422连接方式实现起来比较方便，成本也比较低，但也带来以下一些问题：,（1）传输距离短。如RS-232C的传输距离不超过50m，20mA电流环,和RS-422/RS-423为1000m左右；,（2）传输不够可靠。这些接口和连接电缆的抗干扰能力较差，而且,其传输过程的检错功能较弱；,（3）传输速率低，实时性差，响应速度慢；,（4）系统规模有限。由于一台计算机不可能提供很多串行接口，所,连设备很有限，因此整个系统的规模就不可能很大；,（5）电缆费用高，系统复杂性增加。每台设备都需一条来自DNC主,机的通信电缆，因此整个系统的电缆费用很大，而且导致系统,环境的复杂性也大大增加。,（6）系统的扩展不容易。当系统需扩充时，不但要修改系统软件，,而且也要更改硬件。,采用计算机网络通信接口,新一代的CNC装置为了能连入到DNC、FMS中设置了可直接与网络连接的专用通讯微处理器接口，通过该接口可以把数控设备连接在工业局域网（LAN）中。网络通信协议大多采用ISO开放系统互联参考模型七层结构为基础的有关协议。,专用网络：,DATAHIGHWAY（DH）、（DH+）,MAP网和工业以太网：FANUC、Simens、AB等。,现场总线,（Field Bus）,-结构简单、协议直观；,-价格低廉、性能稳定；,-实时性较高，抗干扰能力强，适用与工业现场通信。,DeviceNET,第三章 柔性制造系统,（FMS）,3.1 FMS概述,3.1.1,制造柔性,制造柔性是指一个制造设备或系统对生产需求变化的适应能力，通常制造柔性体现在以下几个方面：,制造设备的柔性,制造设备通过配备相应的刀具、量具、夹具、NC程序等，使得此设备具有制造给定零件族中任何零件的能力；（这是一种固有的柔性，它与制造设备所具有的相关功能有关，如机附刀库的容量、控制的运动轴数等。,）,（Flexible Manufacturing System，简称FMS）,加工柔性,以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力或在给定的一个工艺规划下以不同的加工路线实现零件的加工（制造工作站间和加工功能间的互换和替代）。,产品柔性,能够经济、快速地转变生产产品的能力,。,零件流动路线柔性,当系统出现局部故障时，能重新选择零件加工路径，并继续进行加工的能力。,产量柔性,系统运行可适应不同的生产批量，并具有良好的生产效益。,系统重构,柔,柔性,系统具有,重,重构柔性,，,，可以生,产,产需求发,生,生变化时,，,，系统可,以,以方便地,扩,扩展、收,缩,缩或重构,。,。,故障控制,柔,柔性,当系统中,的,的设备出,现,现故障时,，,，制造系,统,统对故障,的,的处理能,力,力。,3.1.2 FMS定义,柔性制造,系,系统（简,称,称FMS,）,）是由数,控,控加工设,备,备、物料,储,储 运装,置,置和计算,机,机控制系,统,统等组成,的,的自动化,制,制造系统,。,。它包括,多,多个柔性,制,制造单元,，,，能根据,制,制造任务,或,或生产的,变,变化迅速,进,进行调整,，,，适用于,多,多品种中,、,、小批量,生,生产。,（依据：,中,中华人民,共,共和国国,家,家军用标,准,准武器,装,装备柔性,制,制,造系统术,语,语）,3.1.3 FMS,的组成与,功,功能,硬件系统,（,（,第一部分,）,制造设备,：,：数控加,工,工设备（,如,如加工中,心,心）、测,量,量机、清,洗,洗机等；,自动化储,运,运设备：,传,传送带、,有,有轨小车,、,、AGV,、,、搬运机,器,器人、立,体,体库、,中央托盘,库,库、物料,或,或刀具装,卸,卸站、中,央,央刀库等,；,；,计算机控,制,制系统及,网,网络通信,系,系统。,软件系统,（,（,第二部分,）,系统支持,软,软件：,操作系统,、,、网络操,作,作系统、,数,数据库管,理,理系统等,。,。,FMS运,行,行控制系,统,统：动态,调,调度系统,、,、实时故,障,障诊断系,统,统、生产,准,准备系统,，,，物料（,工,工件和刀,具,具）管理,控,控制系统,等,等,（1）FMS,的组成,（2）FMS,的功能,能自动控,制,制和管理,零,零件的加,工,工过程，,包,包括制造,质,质量的自,动,动控制、,故,故障的自,动,动诊断和,处,处理、制,造,造信息的,自,自动采集,和,和处理；,通过简单,的,的软件系,统,统变更，,便,便能制造,出,出某一零,件,件族的多,种,种零件；,自动控制,和,和管理物,料,料（包括,工,工件与刀,具,具）的运,输,输和存储,过,过程；,能解决多,机,机床下零,件,件的混流,加,加工，且,无,无需增加,额,额外费用,具有优化,的,的调度管,理,理功能，,无,无需过多,的,的人工介,入,入，能做,到,到无人加,工,工。,柔性制造,系,系统：,两台或两,台,台以上的,数,数控机床,或,或加工中,心,心或柔性,制,制造单元,所,所组成，,配,配有自动,输,输送装置,，,，自动上,下,下料装置,。,。托盘库,，,，自动化,仓,仓库，中,央,央刀库等,。,。并有计,算,算机综合,控,控制功能,，,，数据管,理,理功能，,生,生产计划,和,和调度管,理,理功能和,监,监控功能,等,等。,33FMS,物,物料储运,系,系统,331 FMS物料储,运,运系统概,述,述,(1)FMS物,料,料储运系,统,统,柔性制造,系,系统中物,料,料传送系,统,统就是把,各,各工作站,联,联接起来,，,，实现物,料,料传送的,自,自动化系,统,统。根据,传,传送对象,不,不同，可,分,分为用于,传,传送工件,的,的工件流,子,子系统和,用,用于传送,刀,刀具的刀,具,具流子系,统,统,。,（2）FMS物料,储,储运系统,的,的功能,物料自动,存,存储功能,物料存储,设,设备：自,动,动化立体,库,库（ASRS），,中,中央托盘,区,区、装卸,站,站、刀具,进,进出口站,、,、中央刀,库,库、机附,刀,刀库等,物料自动,传,传送功能,物料自动,化,化传输设,备,备：工业,机,机器人、,传,传送带、,有,有轨小车,、,、自动导,向,向小车（Automated GuidedVehicle,AGV）等。,AGV,AGV的,基,基本原理,AGV有,别,别于有轨,自,自动运输,小,小车是AGV的运,行,行不依靠,于,于固定的,运,运行轨道,，,，而是通,过,过采用不,同,同的引导,方,方式来控,制,制运行路,线,线。AGV的导引,方,方式分为,有,有线导引,和,和无线导,引,引。如激,光,光导引就,是,是无线导,引,引中的一,种,种。有线,导,导引又有,电,电磁感应,式,式和光发,射,射导引式,。,。随着科,学,学技术的,发,发展，新,的,的导引方,式,式层出不,穷,穷，如模,式,式识别导,引,引、陀螺,导,导引等。,（1）,导引方式,电磁感应,式,式,感应线圈,（,（左）,感应线圈,（,（右）,导向线,导引电流,一,一般频率,较,较低（小,于,于15kHz），,低,低压（小,于,于40V,）,），消耗,电,电流的强,度,度小于600mA。,AGV系,统,统导航技,术,术,磁感应导,航,航（Wire navigation）,视觉导航,（,（Cameranavigation）,磁导航（Magnet navigation）,激光导航,（,（Laser navigation）,综合导航,（,（Multi-modenavigation）,（2）,AGV运,行,行路径的,选,选择,AGV运,行,行路径的,选,选择，是AGV使,用,用过程中,一,一个重要,的,的问题，,因,因为AGV从一个,站,站点运行,到,到另一个,站,站点往往,有,有多条路,径,径可选择,，,，我们希,望,望能选择,一,一条合理,的,的运行路,径,径，从而,提,提高系统,的,的效率。,A,D,B,C,O,E,OA ACCDDE,OAABBD,DE,OAABBC,CDDE。,从O点到E点：,l,具有良好,的,的柔性；,l,减少劳动,力,力需求；,l,不同的AGV能够,在,在同一个,系,系统中运,行,行；,l,在系统中,即,即使有个,别,别AGV,不,不能正常,工,工作，系,统,统不会瘫,痪,痪；,l,系统容易,扩,扩展；,l,提高了产,品,品设备运,输,输的安全,性,性；,l,高的可靠,性,性；,l,减少占用,空,空间；,l,需要少的,能,能源，并,且,且运行低,噪,噪音；,l,容易安装