系统仿真课程设计报告——柔性制造系统
柔性制造系统的建模与仿真研究
柔性制造系统的建模与仿真研究柔性制造系统（FMS）是一种能够适应不同生产需求的灵活生产系统。
在当前快速变化的市场环境下，柔性制造系统的建模与仿真研究具有重要意义。
本文将介绍柔性制造系统的概念和特点，探讨建模与仿真的方法，并讨论柔性制造系统建模与仿真研究的应用和未来发展趋势。
柔性制造系统是一种多功能生产系统，能够适应不同产品的生产需求。
其特点包括高度灵活性、自适应性和多功能性。
柔性制造系统可以根据生产任务的不同，通过调整设备、工艺和流程来完成各种生产任务。
这种灵活性使得柔性制造系统成为当前企业提高生产效率和应对市场变化的重要工具。
在柔性制造系统的研究中，建模与仿真是一种重要的方法。
建模是指将实际系统抽象为数学或逻辑模型的过程，而仿真是指通过计算机模拟实际系统的运行过程，并进行性能评估。
建模与仿真能够帮助研究人员分析生产系统的结构和运行规律，评估不同策略的性能，优化系统的设计和运行参数。
在柔性制造系统的建模过程中，需要考虑多个因素，例如设备、工艺、流程和资源等。
首先，需要对柔性制造系统的结构进行建模。
这包括对设备和工作站的建模，描述其类型、数量、功能和连接关系。
其次，需要对生产流程进行建模，包括物料流和信息流。
这可以通过流程图、Petri网和时序图等方法进行描述。
此外，还可以考虑资源分配和调度问题，以优化生产效率和资源利用率。
在柔性制造系统的仿真过程中，需要考虑不同层次的仿真模型。
首先，可以采用离散事件仿真方法，对柔性制造系统进行整体仿真。
这可以帮助研究人员了解系统的整体性能和效果。
其次，可以采用物理仿真方法，对柔性制造系统的具体设备、工艺和流程进行仿真。
这可以帮助研究人员研究系统的局部性能，并优化系统的设计和运行参数。
柔性制造系统的建模与仿真研究在实际应用中具有重要意义。
首先，建模与仿真可以帮助企业优化生产系统的设计和运行参数，提高生产效率和产品质量。
其次，建模与仿真可以用于系统的规划和决策，帮助企业预测市场需求和优化资源分配。
柔性制造系统设计研究
柔性制造系统设计研究一、前言随着全球制造业的发展，柔性制造系统越来越受到制造业的重视。
柔性制造系统的设计和研究对于提升制造业竞争力和效率具有重要意义。
二、柔性制造系统概述1. 定义柔性制造系统(Flexible Manufacturing System, FMS)是一种通过灵活布置机器设备和自动化控制系统，以能够适应多品种和小批量生产的制造生产系统。
2. 组成柔性制造系统是由CNC机床、机器人、传送系统、计算机网络、自动化仓储、自动监控装置等多个单元组成的集成化生产系统。
3. 特点柔性制造系统具有产能高、生产周期短、自动化程度高、多品种生产、生产效率高、生产成本低等特点。
三、柔性制造系统设计1. 设计思路柔性制造系统的设计思路是以产品为导向，注重生产线的灵活性和自适应能力。
其基本原则为模块化、标准化和柔性化。
2. 设计流程柔性制造系统的设计流程包括产品分析、生产线配置、设备选型、控制系统设计、人机界面设计、部件设计等环节。
3. 设计原则(1) 系统化原则。
将所有机器、设备、传感器和仓库整合成一个完整系统，具有高度的整合性和互联性，使其在生产过程中能够自动协调。
(2) 模块化原则。
将生产过程划分成不同的模块，并将它们按一定的顺序组装起来。
(3) 柔性化原则。
系统应该具有自适应性和灵活性，以适应快速变化的生产需求。
四、柔性制造系统关键技术1. 数控系统数控系统是柔性制造系统的核心技术之一，它能够使机器自动加工不同形状、不同尺寸的工件，并将工作过程优化。
2. 机器视觉技术机器视觉技术采用计算机视觉技术，将视觉信号转化为数字信号，并对信号进行分析，从而实现对整个生产线的自动控制和检验。
3. 人工智能技术人工智能技术能够对生产线中的数据进行分析、识别和分类，从而实现智能化的生产控制和制造质量检验。
4. 网络通信技术网络通信技术能够实现全面、实时的生产信息管理和生产数据分析，从而更加精确地控制整个生产过程。
机械制造中的柔性制造系统
机械制造中的柔性制造系统机械制造是现代工业领域中至关重要的一个组成部分，各种机械设备的制造需要高度的精确性和效率。
而在机械制造中，柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）的引入为企业带来了巨大的变革和发展机遇。
本文将探讨机械制造中的柔性制造系统的概念、特点以及对机械制造行业的影响。
一、柔性制造系统的概念柔性制造系统是一种集成了各类自动化设备和控制系统的机械制造系统。
它采用计算机控制，通过灵活调度和优化管理，实现一体化、自动化的制造过程。
柔性制造系统的核心是其高度灵活的机器人技术和智能控制系统，能够根据不同产品的要求进行自主调整和生产。
它的引入为机械制造企业提供了更高效、更精准的生产方式。
二、柔性制造系统的特点1.模块化结构：柔性制造系统由多个模块组成，可以根据需要进行灵活组合和调整。
这使得柔性制造系统具备适应不同产品和生产需求的能力。
2.自主运行：柔性制造系统采用先进的计算机控制和自动化设备，能够进行自主调度和运行。
它可以根据生产计划和工艺要求，自动完成各种操作和任务。
3.高度灵活：柔性制造系统能够根据产品变化和订单需求进行快速调整和适应。
它可以在短时间内实现不同产品的生产，并且能够灵活应对市场需求的变化。
4.质量控制：柔性制造系统通过精确的控制和监测技术，实时监测生产过程中的各项指标，并能够及时调整和纠正。
这有助于提高产品的质量稳定性和一致性。
三、柔性制造系统对机械制造的影响1.提高生产效率：柔性制造系统通过自动化设备和智能控制系统的应用，实现了生产过程的高度集成与自动化。
这有效减少了人力投入和生产周期，提高了生产效率和产能。
2.降低生产成本：柔性制造系统的灵活性和自动化能力使得生产过程更加高效、经济。
通过减少物料浪费和人力成本，可以有效降低生产成本，提高企业的竞争力。
3.改善产品质量：柔性制造系统的精确控制和实时监测能力，可以及时发现和处理生产过程中出现的问题，提高产品质量的稳定性和一致性。
柔性制造系统毕业设计
摘要柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。
它是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。
柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。
一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。
另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。
在这个大系统中，柔性制造系统只是它的一个组成部分。
自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。
本系统完成一个工件的拆卸、分拣工作，模拟一个生产流水线的生产过程。
首先由供料站提供原料，运输站将其送至加工站加工，然后送至装配站进行安装，最后由分拣站进行分拣。
设计以送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元作为自动生产线的整体设计，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。
系统的控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。
所以，本设计综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。
目录第一章概述 (5)第二章总体介绍 (6)一．自动化生产线的基本组成 (6)第三章上料单元 (7)一．上料单元的基本功能 (7)二．上料单元的组成 (7)三．接线端子及主令部件 (8)四．上料单元PLC运行程序 (10)五．上料单元的PLC地址分配 (15)第四章冲压单元 (16)一．冲压单元的组成原理 (16)二．面板接线说明 (18)三．冲压单元PLC运行程序 (20)四．冲压单元PLC地址分配 (26)第五单元落料单元 (27)一．落料单元的组成原理 (27)二．面板接线及说明 (28)三．落料单元的运行程序 (30)四．落料单元PLC地址分配 (35)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (37)第一章概述二十世纪以来，为了实现自动化，人们研究和制造了成千上万种自动控制系统，极大地推动了生产劳动、社会服务、军事工程和科学研究等活动。
柔性制造系统的建模设计
根据实际生产情况和突发状况，实时调整生产计划和调度安排。
调度系统开发
利用信息技术和自动化技术，开发高效、智能的生产调度系统。
06 柔性制造系统的未来发展 与挑战
未来发展趋势
智能化
绿色环保
随着人工智能和机器学习技术的不断 发展，柔性制造系统将更加智能化， 能够自主完成更复杂的生产任务。
生产过程优化
通过柔性制造系统实现对 生产过程的优化，提高生 产效率和产品质量。
03 柔性制造系统的建模方法
建模的基本原则
完整性
模型应完整地反映柔性制造系统的所 有相关要素，包括硬件、软件、人员 和环境等。
准确性
模型应准确地描述柔性制造系统的运 行状态和性能，以便进行有效的分析 和优化。
可扩展性
模型应具备可扩展性，以便适应未来 柔性制造系统的发展和变化。
通过合理安排设备和工位的相对位置，减 少物料搬运距离和时间。
设备布局再设计
设备布局仿真与优化
通过重新设计设备布局，实现紧凑、有序 和高效的生产环境。
利用计算机仿真技术对调整后的设备布局 进行模拟和优化。
生产调度优化
生产计划制定
根据市场需求、产品特性和生产能力制定合理的生产计划。
调度算法选择
选择适合生产环境和需求的调度算法，如遗传算法、模拟退火算法等。
通过实验和仿真，优化工艺参数以提 高生产效率。
设计步骤与流程
选择合适的设备
根据工艺流程和生产需求，选择合适的制造设备和检测设备。
布局规划
合理规划设备布局，确保生产流畅，提高工作效率。
设计步骤与流程
选择控制系统
根据系统需求，选择合适的控制系统，如PLC、工业PC等。
柔性制造系统的设计和实现
柔性制造系统的设计和实现随着制造业的不断发展，工业生产方式也在不断改进。
传统的生产线模式因为生产过程不灵活，很难应对市场需求变化，生产效率低下等问题逐渐被淘汰。
柔性制造系统应运而生，它是一种高度灵活的制造方式，可以有效提高生产效率，降低生产成本，满足多变的市场需求。
本文将详细介绍柔性制造系统的设计和实现方法。
一、柔性制造系统的基本概念柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是指利用计算机控制和自动化技术，在相对较短的时间内生产多种不同型号、不同规格、不同批量的产品的一种生产系统。
柔性制造系统就是把各种设备和机器工具，通过工艺和计算机技术，组合成一个灵活的生产线系统。
它具有生产线自动化程度高、运行效率高、生产周期短、适应性强等优点。
二、柔性制造系统设计的基本步骤1、柔性制造系统的需求分析首先，我们需要根据生产的具体要求分析制造产品的特点、生产要求、规格、交付周期、市场需求等因素，确定出所需要的柔性制造系统的功能。
2、柔性制造系统的设计根据上述需求分析的结果，设计柔性制造系统所需要的各种设备和机器工具、自动化控制系统、计算机数据系统、布局和运行流程等，并建立各个部分之间的联络机制，形成整个柔性制造系统。
3、柔性制造系统的测试与调试在完成柔性制造系统的设计之后，为了确保其稳定性和正常运行，需要进行完善的测试和调试工作。
这样就能发现并解决柔性制造系统可能存在的故障和问题。
4、系统的实施与改进柔性制造系统的实施需要从学习系统的使用，到向生产线工作人员传递使用经验和知识。
同时，还需要根据企业生产情况和市场需求不断改进柔性制造系统，提高其运行效率和灵活性。
三、柔性制造系统的实现关键技术1、自动化控制技术柔性制造系统的自动化控制技术是关键技术之一。
自动化控制系统可以实现设备和生产线的自动化控制，能够适应多样化的生产流程和工况要求。
2、集成化计算机信息技术在柔性制造系统中，计算机信息技术是必不可少的。
工程应用柔性制造系统设计报告
电气工程学院专业综合实验设计报告班级：姓名：学号：设计题目：柔性制造生产线搬运安装站控制系统的设计评定成绩：评定教师：模块式柔性自动化生产线实训系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，它是为职业院校、技工学校、教育培训机构等而研制的，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制、机械电子工程、机械设计与理论、等相关专业的教学和培训。
它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。
柔性自动化实训系统由六个单元组成，分别为上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、安装单元、安装搬运单元和分类单元，每个单元由一套PLC控制器单独控制，这使得柔性自动化生产实训装置可以分成若干完全独立的工作机构。
在设计过程中，不断参阅相关电气设计规范的资料，在设备现场观摩整个系统运作的流程以及控制方式，并借鉴其控制方法和设计思路，通过现场设计和编写控制程序，并反复进行调试和运行找出更合理的控制方法。
关键字：柔性制造；PLC；人机界面；安装搬运单元。
摘要 (Ⅰ)第一章绪论 (1)1.1柔性制造概念和特点 (1)1.2柔性制造与柔性制造系统 (1)1.3 本次课题的主要内容 (2)第二章总体方案设计 (3)2.1 柔性制造系统—安装搬运站 (3)2.2柔性制造系统工作结构图 (3)2.3步进电机的选型 (4)2.4传感器的选型 (5)第三章系统硬件设计 (7)3.1主要组成与功能 (7)3.2器件参数及选型 (7)3.3硬件实物图 (8)3.4气动原理 (8)3.5可编程控制器P L C (9)3.6硬件I/O分配 (10)3.7触摸屏 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 工作流程图 (12)4.2 PLC控制程序SFC框图 (13)4.3 人机界面设计 (13)4.4 系统通信 (14)第五章实验步骤设计与调试 (16)5.1 硬件接线图 (16)5.2 系统仿真 (16)5.2.1 软件仿真 (17)5.2.2 调试过程 (17)5.2.3实验中可能遇到的问题和解决方法 (17)参考文献 (18)附录 (19)第一章绪论1.1柔性制造概念和特点柔性制造的模式其实广泛存在，比如定制，这种以消费者为导向的，以需定产的方式对立的是传统大规模量产的生产模式。
柔性制造系统的设计与实现
柔性制造系统的设计与实现柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）是一种以计算机和机器人技术为基础的先进制造技术。
它注重自动化的高效率生产，旨在提高生产效益和降低成本。
本文将探讨柔性制造系统的设计与实现，包括其核心原理和具体步骤。
一、柔性制造系统的核心原理柔性制造系统的核心原理是模块化生产和自动化控制。
它由多个独立的模块组成，每个模块具有特定的功能，如加工、装配、检测等。
这些模块之间可以通过传送带、机器人等技术进行连接与协调，从而实现产品的生产和装配。
模块化生产的优势在于可以根据需要对生产线进行灵活的调整和扩展。
当需求发生变化时，可以添加或移除模块，而不需要进行大规模重建。
这样可以大大减少生产线的停机时间和成本，提高生产的灵活性和响应能力。
自动化控制是柔性制造系统的另一个核心原理。
通过计算机和机器人技术，可以实现生产过程的自动化，减少人为错误和疲劳对生产质量的影响。
同时，自动化控制还可以提高生产效率和生产线的稳定性。
二、柔性制造系统的设计与实现步骤1. 需求分析：首先需要明确生产需求和目标。
包括产品的种类、数量、质量要求等。
这些数据将为柔性制造系统的设计和实现提供基础。
2. 设计模块：基于需求分析的结果，设计各个模块的功能和规格。
模块的设计应充分考虑生产线的流程和布局，确保各个模块之间的协调和顺畅。
3. 选择设备：根据模块的设计需要，选择合适的设备和工具。
这些设备应具备高效率、稳定性和可靠性的特点，以保证生产线的顺利运行。
4. 系统集成：将各个模块和设备进行集成，建立起一个完整的柔性制造系统。
这包括软件和硬件的集成，以及相关参数的设置和调试。
5. 测试和优化：完成系统集成后，进行测试和优化。
测试包括生产效率、质量控制和系统的稳定性等方面。
根据测试结果，对系统进行优化和调整，以达到最佳的工作状态。
6. 操作培训：对操作人员进行培训，使其掌握柔性制造系统的操作和维护技术。
柔性制造技术实验报告
一、实验背景随着社会经济的发展和市场竞争的加剧，制造业正面临着产品多样化、生产周期缩短、定制化需求增多的挑战。
为了满足这些需求，柔性制造技术（Flexible Manufacturing Technology，FMT）应运而生。
柔性制造技术通过集成自动化、信息技术和加工技术，实现生产过程的灵活性和高效性。
本实验旨在了解柔性制造技术的原理、组成和运行步骤，并对其进行实际操作验证。
二、实验目的1. 理解柔性制造技术的概念、原理和应用领域。
2. 掌握柔性制造系统的组成和运行步骤。
3. 通过实际操作，验证柔性制造技术的可行性和优越性。
三、实验内容1. 柔性制造系统组成柔性制造系统主要由以下几部分组成：（1）信息管理系统：负责收集、处理和传递生产信息，实现生产过程的智能化管理。
（2）加工中心：包括数控机床、加工中心、机器人等设备，负责完成产品的加工任务。
（3）物料搬运系统：包括输送带、机器人、AGV等设备，负责物料的搬运和存储。
（4）检测与控制设备：包括传感器、检测仪、控制系统等，负责产品的质量检测和生产过程的实时监控。
2. 系统运行准备工作（1）系统硬件设备安装调试：确保各设备正常运行，并连接至信息管理系统。
（2）软件系统安装与配置：安装操作系统、控制系统等软件，并进行配置。
（3）工艺参数设置：根据产品加工需求，设置加工中心、机器人等设备的工艺参数。
3. 系统运行步骤（1）信息输入：将产品加工信息输入信息管理系统。
（2）生产调度：根据信息管理系统中的生产计划，调度加工中心和物料搬运系统。
（3）加工过程：加工中心根据工艺参数进行加工，机器人进行辅助操作。
（4）检测与控制：检测设备对产品进行质量检测，控制系统对生产过程进行实时监控。
（5）产品输出：将加工完成的产品输送到指定位置。
四、实验过程1. 安装调试：按照实验指导书的要求，安装调试各硬件设备，并连接至信息管理系统。
2. 软件配置：安装操作系统、控制系统等软件，并根据实际需求进行配置。
智能制造技术10-柔性制造系统fms
02 柔性制造系统(FMS)概述
FMS的定义与特点
定义
柔性制造系统(FMS)是一种高度自动化的 制造系统，能够快速、高效地生产多种中 小批量、多品种、结构复杂的产品。
降低成本
通过批量生产，降低单位产品的成本。
高度自动化
采用计算机控制技术，实现制造过程的自 动化和智能化。
高效率
通过优化生产流程，减少生产环节，提高 生产效率。
航空航天制造
FMS可以应用于航空航天制造环节，实现复杂部 件的自动化生产和检测，提高生产效率。
3
食品加工
FMS可以应用于食品加工环节，实现自动化生产 线和包装线，提高生产效率和卫生质量。
06 未来智能制造技术的发展 趋势与展望
人工智能与机器学习在智能制造中的应用
自动化决策
01
利用机器学习算法对生产数据进行实时分析，自动调整生产参
数据分析与优化技术
数据挖掘
利用数据挖掘技术，发现数据中的模式和规律， 为生产决策提供支持。
仿真优化
通过仿真技术，对生产过程进行模拟和优化，提 高生产效率和降低成本。
实时优化
利用实时优化技术，对生产过程进行在线优化， 提高生产过程的稳定性和可靠性。
04 FMS的优点与挑战
FMS的优点
高灵活性
FMS能够快速适应不同类 型和数量的产品生产，满
FMS的主要特点
可快速调整生产过程，适应多品种、小批量生产需求；具有高自动化、高柔性、 高生产效率等优势。
背景介绍
随着市场需求多样化、个性化的发展 ，传统制造模式难以满足快速变化的 市场需求。
FM强企 业竞争力等方面具有重要作用，成为 制造业转型升级的重要方向。
灵活性
能够适应市场需求变化，快速调整生产工 艺和产品结构。
柔性制造系统
柔性制造系统（FMS）一、概述1.发展历史1967年美国Molins公司制造首条FMS即System-24以及1970年美国K&T公司推出的飞机和拖拉机零件的多品种，小批量生产的自动线被人们公认为是世界上FMS的起源。
FMS 的出现解决了在离散型工业生产中一直试图解决而未能解决的经常变换品种的中小批量生产自动化的问题。
20多年来，FMT及FMS受到世界各国广泛重视，发展迅速并日趋成熟。
79年代后期到80年代是FMS在世界上蓬勃发展的时期，1982年美国芝加哥国际机床展览会和日本11界大阪国际机床展鉴会充分说明了FMS已从试验阶段进入实用阶段并已开始商品化。
美国、日本等工业发达国家都先后推出了一些大型的FMS的发展计划，耗资往往为几千万乃至上亿元，与此同时，考虑到企业的经济承受能力及投资风险性，也推出不少小型、经济型的FMS。
70年代后期FMS及以后的独立制造的岛、P-FMS的出现，使企业的柔性化找到了一条经济、实用又可留有发展余地的道路。
同时FMS的概念也已向其他生产领域移植，如从机械加工扩展到钣金、冲压、电火花加工、焊接、铸造等领域，从机械加工业扩展到服装。
食品等行业等等。
FMS是数控机床或设备自动化的延伸，FMS的一般定义可以用以下三方面来概括：FMS是一个计算机控制的生产系统；系统采用半独立的NC机床；这些机床通过物料输送系统连成一体。
其中，数控机床提供了灵活的加工工艺，物料输送系统将数控机床互相联系起来，计算机则不断对设备的动作进行监控，同时提供控制作用并进行工程记录，计算机还可通过仿真来预示系统各部件的行为，并提供必要的准确的量测。
FMS的基本组成随侍加工工件及其他条件而变化，但是系统的扩展必须以模块结构为基础。
用于切削加工的FMS主要由四部分组成：若干台数控机床、物料搬运系统、计算机控制系统、系统软件。
FMS的柔性可以从几方面评价，如图生产柔性工艺柔性设备柔性工序柔性生产柔性流程柔性批量柔性扩张柔性柔性制造自动化技术包含FMS的四个基本部分中的自动化技术，及自动化的加工设备、自动化的刀具系统。
柔性制造系统的设计与优化
柔性制造系统的设计与优化随着科技的不断发展，人们对于生产效率及制造设备的要求也越来越高，而在这样的背景下，柔性制造系统应运而生。
柔性制造系统是一种能够在短时间内适应不同生产任务的制造系统，它能够适应生产线上的产品变化、生产工艺的变化以及产量的变化，从而实现高效率的制造。
下面，我们将探讨柔性制造系统的设计与优化。
一、柔性制造系统的设计1. 系统结构设计在柔性制造系统的设计中，系统结构设计是非常重要的一步。
柔性制造系统的基本结构通常被分为三个层次：控制层、执行层和制造层。
控制层是整个柔性制造系统的控制中心，它通过上位机来控制整个制造系统的生产过程。
执行层负责机器人的控制和操作，控制层和执行层之间通过总线进行数据传递和通信。
制造层则是物流系统和工厂环境的综合体，负责材料的输送和仓储管理等工作。
2. 设备选择与布局设计设备的选择是柔性制造系统设计中的一个关键环节。
选择合适的设备可以提高生产效率和生产质量。
在设备选择上，首先要考虑设备的稳定性和可靠性，其次是设备的生产速度和生产能力。
同时，在实际生产过程中，还需根据产品的特点和生产工艺的特点来选择合适的设备。
在柔性制造系统的布局中，需要考虑设备间的运输和传递，同时还需要考虑设备的排布位置是否符合生产流程和生产计划。
合理的设备排布可以提高生产效率和生产质量，同时还可以减少人力和物力资源的浪费。
3. 操作系统设计柔性制造系统的操作系统是整个系统的核心，它通过编写代码，来完成自动化生产过程中的控制和管理。
操作系统设计需要考虑到系统的可靠性、实时性和功能性。
实时性：柔性制造系统的操作需要实时响应，所以操作系统设计需要保证系统的实时性，来保障整个生产过程的顺利运行。
功能性：操作系统需要具备多种功能，可以操作和管理不同的设备和机器人，可以进行生产计划的制定和调整。
可靠性：操作系统需要具备高度的可靠性，来保障整个制造系统的稳定运行。
二、柔性制造系统的优化1. 运行效率优化柔性制造系统的运行效率优化是提高制造效率和生产质量的一个重要环节。
机械制造中的柔性制造系统研究报告
机械制造中的柔性制造系统研究报告一、引言在当今竞争激烈的制造业领域，满足市场多样化和个性化的需求成为企业生存和发展的关键。
传统的刚性制造系统在应对产品快速更新换代和小批量多品种生产时显得力不从心，而柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）的出现为解决这些问题提供了有效的途径。
二、柔性制造系统的定义与组成（一）定义柔性制造系统是一种由计算机控制的、能够在一定范围内适应加工对象变化的自动化制造系统。
它将数控机床、工业机器人、自动搬运车、自动化仓库等设备通过自动化输送系统连接起来，并在中央控制系统的统一管理下协调工作。
（二）组成1、加工系统通常由若干台数控机床或加工中心组成，是 FMS 的核心部分，负责完成各种零件的加工任务。
2、物流系统包括自动化输送设备（如传送带、自动导引小车等）、自动化存储设备（如立体仓库）以及搬运机器人等，负责原材料、在制品和成品的运输和存储。
3、控制系统是 FMS 的大脑，负责对整个系统进行调度、监控和管理，确保各设备之间的协调运行。
4、刀具管理系统负责刀具的存储、调配和监控，保证加工过程中刀具的及时供应和正常使用。
三、柔性制造系统的特点与优势（一）特点1、灵活性能够快速适应产品品种和生产批量的变化，无需对设备进行大规模的调整和改造。
2、自动化程度高实现了从原材料到成品的全过程自动化生产，减少了人工干预，提高了生产效率和产品质量。
3、可重构性系统的设备和布局可以根据生产需求进行重新组合和调整，以适应不同的生产任务。
（二）优势1、提高生产效率通过优化生产流程和减少设备调整时间，能够显著缩短生产周期，提高设备利用率。
2、降低生产成本减少了在制品库存和废品率，同时降低了人力成本和设备维护成本。
3、提高产品质量自动化生产过程能够保证产品质量的稳定性和一致性，减少人为因素的影响。
4、增强企业竞争力能够快速响应市场需求，为企业赢得更多的订单和市场份额。
柔性制造系统的建模与仿真研究
已知：FMS的加工系统由10台加工中心组成；
加工系统可以加工20种不同的产品； 市场需求是动态变化的，即所要生产的产品数量是动态 变化的； 产品在市场上是比较畅销的，即出售的概率大致相同。
用户所能提供的数据：
① 加工中心的单位使用费用（已包含折旧、保养等），见 表 5.1 ② 各产品的加工时间，见表5.2
20
个
均
匀
分
C
Contrl
布Leabharlann 的增益数
1
分裂成两个数
2
分裂成两个数
20
分裂成两个数
number
C：一个常数，1000000（一百万）； Contrl：通过滑动条来改变增益值，可以精确到小数点后五位； 分裂方式：254160分裂成246与510，其中246作为抽取随机 数的首位编号，510作为抽取随机数的间距； 本仿真系统运行一次，就抽取随机数20次，每次20个数据。
本仿真系统运行一次，就相当于连 续仿真了20次，并在此基础上求得一个 平均值。如果用户对求得的平均值还不 满意，可以滑动Contrl后，再运行，求 得精确性更高的平均值。
本仿真系统的仿真结果，从统计学
上来说是行之有效的，但在实际的加工 系统运作过程中，难免会有一定的偏差。 所以，只能给企业决策者提供一定的参 考价值。
建模仿真之前必须解决的核心问题：
对市场需求的动态变化进行模拟，使仿真系统更贴近实际
解决方法：
在仿真系统中建立一个能产生随机数据的功能模块，然后 通过多次随机抽取数据(本例中采用抽取20次)，得出有关经 济性指标的平均值。
这个功能模块大致由两个部分组成：数字库和随机抽取器 数字库(number base)由一万个数字组成（1-1000循环 10次），并将其转换成一维行向量以及对每个数字进行编号 （1-10000） 随机抽取器工作原理：
柔性制造系统实验报告
AS1000创新型全自动立体仓库装置柔性制造系统的发展功能原理介绍（实验介绍）班级: 工程080X 成绩：实验者: 学号:组别: 同组者:指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的：1、了解柔性制造系统的功能原理及应用；2、认识设备介绍准备工作和系统操作注意事项。
二、实验设备：柔性制造系统设备一套。
三、实验步骤：1、对照实验设备，讲解柔性制造系统的组成、功能原理；2、介绍该实验系统；3、运行该系统。
四、实验记录思考题：（报告）1、柔性制造系统组成？2、运行准备工作？3、系统运行步骤？AS1000创新型全自动立体仓库装置实验一立体仓库检测部分实验报告班级: 工程 080X 成绩：实验者: 学号:组别: 同组者:指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的：１、了解传感器的作用、主要特征、种类、原理于与应用。
二、实验设备：柔性制造系统一套三、实验步骤：1、预备知识、介绍传感器原理；2、介绍该实验单元组成、工作原理；3、检测单元的运行步骤。
四、实验记录思考题：1、传感器的定义、分类、特性、原理；2、检测单元的运行步骤？AS1000创新型全自动立体仓库装置实验二立体仓库的上料单元实验报告班级: 工程080X 成绩：实验者: 学号:组别: 同组者:指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的：１、了解上料单元的结构组成；２、掌握上料单元各元件的工作原理；３、掌握上料单元的工作过程；４、了解上料单元程序编排和接线等相关知识。
二、实验设备：柔性制造系统上料单元一套三、实验步骤：1、上料单元结构及各元件工作原理；2、上料单元工作过程；3、上料单元的运行步骤。
四、实验记录思考题：１、上料单元有哪些元件组成？分别是什么型号？2、上料单元的运行步骤？AS1000创新型全自动立体仓库装置实验三立体仓库的装配单元实验报告班级: 工程080X 成绩：实验者: 学号:组别: 同组者:指导教师: 卢伟宏实验日期：2011.11天气: 晴气温: 19℃场地: 柔性制造系统实验室一、实验目的：１、了解装配单元的结构组成；２、掌握装配单元各元件的工作原理；３、掌握装配单元的工作过程；４、了解装配单元程序编排和接线等相关知识。
柔性制造课程设计
柔性制造系统课程设计一、设计目的1、掌握柔性制造系统零件加工程序的编制；2、了解柔性制造系统加工步骤；3、掌握运行柔性制造系统的方法；二、设计任务1、根据要求设计材料为45号钢、毛坯尺寸为φ32×65mm的零件。
2、用数控车床加工图1-1所示的轴。
3、用数控铣床加工图1-2所示轴的首段部分。
三、设计内容（一）车削部分工件形状与尺寸如图1-1所示。
图1-1 车削中心加工试件1、工艺分析（1）根据图示要求需要加工圆柱面、端面、钻中心孔，根据先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序为：粗车端面→对刀→粗车外圆→精车外圆→钻中心孔。
（2）根据零件的特点，以左端面为定为基准，采用三爪卡盘夹紧轴的左端面来加工圆柱面。
2、刀具选择如表1-1所示表1-1刀具相关参数刀具编码刀具名称主轴转速r/min 进给量mm/r刀具材料T01 外圆粗车刀不限0.05-0.3 高速合金钢T02 外圆精车刀不限0.2 高速合金钢T03 中心钻不限0.075 高速合金钢确定主轴转速时，可查切削用量手册，硬质合金钢的转速是45-90m/min.根据刀具数据和公式计算主轴转速，并填入工序卡片中。
如表1-2所示。
3、加工工序卡片根据零件材料、加工精度、工艺路线、刀具参数表和切削用量等内容，确定加工工序卡如表1-2所示。
表1-2 数控车削加工工序卡单位名称产品名称零件名称零件材料轻纺工程与美术学院数控车削加工试件零件1 45号钢工序号程序编号夹具名称使用设备工作地点001 NC0001 三爪卡盘车削加工中心实验室工步工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r切削深度mm备注1 车端面T01外圆粗车刀500 0.3 1 手动2 从右至左粗车圆柱面T01 外圆粗车刀500 0.05 1.5 自动3 从右至左粗车圆柱面T02 外圆粗车刀1500 0.2 0.2 自动4 钻中心孔T03 钻中心孔280 0.075 手动4、参考程序：数控车床零件加工-手动编程（编程原点设在零件的右端面的中心）程序如下：NC0001; 程序编号N01 G92 X180.0 Z200.0; 设定工件坐标系N02 G99 G40 G50 S2500; 刀具初始化，主轴最大转速2500r/min N03 G96 S500; 主轴恒线速度控制，转速500r/minN04 G28 U0.0 W0.0; 返回参考点N05 M06 T01; 换1号刀具N06 G00 X32.0 Z2.0 M03; 快速定位，主轴正转N07 G01 Z0.0 F0.3;N08 X-1.0 F0.075; 车端面N09 G00 X32.0 Z2.0; 退刀N10 G71 U0.4 R0.4; 外圆粗车循环指令，双边吃刀深度0.4mm，退刀量0.4mmN11 G71 P12 Q18 U0.3 W0.15 F0.05; 设置循环开始行号N12，结束行号N17，直径留余量0.3mm，Z向留余量0.15mm N12 G01 X20.0 F0.05; 循环开始N13 Z0.0 F0.05; 进刀N14 Z-8.0 F0.05; 直线插补N15 X24.0 Z-15.0;N16 G02 X24.0 Z-25.0 R5.0; 顺圆插补N17 Z-45.0; 直线插补N18 G03 X32.0 Z-48.0 R3.0; 逆圆插补N19 G28 U0.0 W0.0; 返回参考点N20 M06 T02; 换2号刀具N21 G00 X32.0 Z4.0 F0.15; 快速定位N22 G01 G41 X32.0 Z2.0 F0.15; 建立刀具左补偿，进刀N23 G70 P12 Q18; 精车循环N24 G28 U0.0 W0.0; 返回参考点N25 M06 T03; 换3号刀具N26 G97 S1500 M03; 取消主轴恒线速度控制，主轴转速为1500r/min，正转N27 G00 Z2.0; 快速定位N28 G01 Z-4.0 F0.075; 钻中心孔N29 G00 Z5.0; 快速定位N30 G28 U0.0 W0.0; 返回参考点N31 M99; 程序结束，返回主程序（二）铣削部分工件形状与尺寸如图1-2所示。
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仿真课程设计——柔性制造系统仿真与优化学院：机械工程学院专业：物流工程班级：物流081班姓名：黄维学号：40840220指导老师：赵宁时间：2012年3月目录1、设计内容与目的 (2)2、课程设计组织形式 (2)3、课程设计内容 (2)3.1 所需设计资料 (2)3.2 柔性制造系统仿真建模步骤 (3)3.3 仿真优化步骤 (3)3.4 课程设计内容要求 (3)3.5 最终提交内容 (4)3.6 课程设计具体要求 (4)4、课程设计基本目标 (4)5、课程设计基本材料 (5)5.1 柔性制造系统状况 (5)5.2 产品工艺状况 (7)5.3 订单状况 (8)6、主要技术 (9)6.1 传感器（sensor） (9)6.2 队列任务 (10)6.3 冲突化解 (11)6.4 注意问题 (12)7、柔性制造系统建模 (13)7.1 建模元素 (13)7.2 系统模型搭建 (13)7.3 Entity的属性设置 (14)7.4 AGV小车——Transporter (16)7.5 Track与sensor的设计 (16)7.6 队列任务与冲突化解 (17)7.7 模型中的各种方法 (18)7.7.1 Megettask方法 (18)7.7.2 控制小车方向的方法 (19)7.7.3 控制小车当前位置改变的方法 (19)7.7.4 控制工件从缓冲到小车的方法 (19)7.7.5 控制工件从小车到缓冲的方法 (20)7.7.6 控制设备加工时间的方法 (20)7.8 Chart (21)8、模型分析与优化 (22)8.1 基本模型的运行分析 (22)8.2 订单按时间分批投入 (23)8.3 订单按顺序循环投入 (23)8.4 多小车模型的优化 (24)8.5 提高小车速度 (28)8.6 改变设备缓冲容量 (28)9、优化方案 (28)1、设计内容与目的本课程设计是与物流工程专业教学配套的实践环节之一，结合《现代生产管理》、《设施布置与规划》、《离散系统建模与仿真》等课程的具体教学知识点开展。
在完成以上课堂教学的基础上，进行一次全面的实操性锻炼。
设计采用企业的实际案例数据，要求学生完成两大方面的实际设计内容：生产线物流仿真建模；生产线物流优化方案设计；通过本环节的设计锻炼，让学生加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产运作系统问题的能力，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。
2、课程设计组织形式课程设计过程以个人方式进行，由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求，设计过程采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。
课程设计要求每个同学独立完成，课程设计结束要求提交一份课程设计报告书，并进行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。
3、课程设计内容以某企业柔性制造系统（FMS）为对象(见附件资料)，按该企业的生产实际资料为设计依据。
对该柔性制造系统进行建模和仿真，通过模拟该制造系统的物流状况，寻找优化的物流方案进行产能平衡，并针对优化后的方案再次进行仿真，对比两个仿真结果在交货期要求，设备利用率等方面的不同，并制定该柔性制造系统生产作业计划。
3.1 所需设计资料1) 某企业柔性制造系统现有布置草图；2) 生产订单；包括：产品品种、数量、交货期要求；3) 各订单产品的工艺流程、各工序的工时定额；4) 该柔性制造系统的详细设施状况；包括：设备代号、缓冲容量、AGV速度、容量和数量、工人装卸时间等。
3.2 柔性制造系统仿真建模步骤1) 了解和分析某企业柔性制造系统原有设施布置图和详细设施状况，分析各设施对应Em-Plant中的仿真元素；2) 根据手头掌握的订单生产任务量，确定用来表达定单状况的的Em-Plant元素，设计仿真方案；3) 理顺各设备和AGV小车的工作逻辑；4) 采用sensor元素控制AGV小车实现简单的搬运；5) 设计AGV运输工件的规则；6) 设计工件进入生产线的投产时间和数量；7) 采用任务队列技术控制AGV小车；8) 对可能出现的冲突进行化解，并调试仿真模型直至运行良好。
3.3 仿真优化步骤1) 仿真不同的投产方式和生产模式的组合，通过多次仿真对生产周期和设备利用率两个指标对不同的组合方式进行评价，找出最优的方式；2) 仿真多辆AGV小车协同工作，寻找评价指标最优的小车数量；3) 自定义一组订单，仿真得出生产周期和设备利用率。
3.4 课程设计内容要求基本要求：1) 要求在现有生产条件的基础上，实现单辆AGV小车的自动运行，可对题目给出的订单进行仿真；2) 要求可用图表等方式直观显示仿真结果；3) 不要求对工人的仿真，既默认工人资源随时可用；附加要求：1) 构建柔性生产线的三维仿真模型，并可模拟生产线运行过程。
2) 可对自定义数量的多辆AGV小车进行仿真。
3) 要求使用dialog对象实现定单参数、AGV小车数量、工件工艺路线、加工时间、投产方式和AGV工作模式等数据的参数化，并可通过修改参数完成仿真模型的修改。
4) 有余力的同学可尝试工人资源的仿真。
5) 有余力的同学可使用设施布置和规划中的知识分析该该柔性制造系统的设备布局状况，并针对新的设备布局进行仿真。
3.5 最终提交内容1) 最终结果要求提供详细的仿真报告。
解释设计过程的每一步，说明仿真过程和步骤，统计仿真结果；2) 最终仿真模型；3) 最终优化后的投产方式和生产模式。
3.6 课程设计具体要求1) 设计过程个人进行，完成设计方案；2) 设计过程必须独立完成，不得抄袭，避免方案出现雷同；3) 课程设计原则上在3周内做完；4) 最后进行课程设计答辩。
4、课程设计基本目标较好地掌握了离散系统建模与仿真的相关理论与方法，对仿真对象的情况、问题和材料有较好的了解,能灵活应用生产管理、设施布置与规划等课程理论知识和方法，分析和解决问题，通过本课程设计，达到如下目标：1) 了解和掌握制造企业的生产系统物流的特点和解决的具体方法；2) 了解和掌握面向订单生产企业的产能平衡和物流优化方法；3) 对生产与运作管理理论知识和方法与生产实践的结合有更深入的感性认识。
5、课程设计基本材料5.1 柔性制造系统状况某企业柔性制造系统共有5台加工中心，定义加工中心名称分别为CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。
该制造系统内有一辆AGV小车，运行速度为1米/秒，可控制其实现不同的运送策略。
每台设备入口和出口前有容量为4的缓冲，工件在由设备完成加工前后必须经过入口缓冲和出口缓冲，每台设备由一工人负责工件的搬运和安装，AGV小车运送工件到达后由工人负责将工件搬至设备入口缓冲，待到设备空闲后再由该工人将工件装卡在设备上，设备加工完毕由工人将工件移出至出口缓冲，待AGV小车到来后再由工人将工件搬运至出口缓冲。
工人由AGV搬运工件至缓冲时间和由缓冲搬运工件至AGV时间统一为固定时间10秒，工人在设备将工件装卡和卸出的时间统一为固定时间30秒。
工件按一定顺序进入柔性制造系统，进入系统后由AGV小车负责将其搬运到第一道工序，在系统入口有工人负责将工件搬运至到达入口的AGV小车，搬运时间固定为10秒，在加工完第一道工序后由AGV小车搬运至下道工序，执行同样的操作，在工件所有工序都加工完后AGV小车将工件搬运至柔性制造系统出口，出口由工人负责将工件由AGV小车搬走，时间统一为固定时间10秒。
该柔性制造系统可能会根据需要再购买多辆AGV小车，所有小车均统一控制，执行同样的搬运策略。
该柔性制造系统工件物流过程如图1所示：图1 柔性制造系统工件物流过程图改柔性制造系统三维示意图如图2所示：图2 柔性制造系统三维布局示意图该柔性制造系统布局示意图如图3所示：图3 柔性制造系统布局示意图图3说明了各设备和系统出入口之间的位置关系和距离，其中AGV初始位置在系统出口处，AGV长度为1.5米，速度为1米/秒。
为了方便柔性制造系统的建模仿真和优化，在实际建模中队这一位置关系重新做了规定，新的布局示意图如图4所示: Array图4 柔性制造系统布局示意图5.2 产品工艺状况该柔性制造系统主流加工的产品有三种，其名称分别为：part1、part2、part3，产品工艺路线如下：part1：(CNC_3[60]、CNC_4 [80]、CNC_3 [120])，part2：(CNC_1[50]、CNC_4 [70]、CNC_1[40]、CNC_3[80])，part3：(CNC_1[30]、CNC_2[60]、CNC_5[50])，其中括号内数字为该工序的额定工时。
工件在设备上的加工时间服从正态分布，正态分布中心为额定工时，分布方差统一为10，数字单位为秒。
5.3 订单状况现接到一批紧急加工订单，该订单对三类工件批量要求分别为（60、40、80），从早8：00开始上班，要求在5小时内完成全部加工任务，既要求中午13：00交货。
要求能针对以上信息建立仿真模型，并通过仿真找到最好的满足交货要求的系统控制方法。
6、主要技术6.1 传感器（sensor）由于仿真是在4维（x，y，z，t）的虚拟空间环境中进行的，在此环境中如何确定每个导引车当前的位置是个难题，由于导引车始终都在固定的物流通道上运行，因此并不需要确定小车详尽的物理位置，而只需确定小车在物流通道上的位置即可。
采用EM-PLANT提供的传感器技术可以较方便地达到这个目的，步骤如下：步骤1:按照加工中心布局的位置与物流通道的相对位置确定每个加工中心所对应的传感器在物流通道上的位置，并将各设备和传感器的对应关系在表对象（Table）中存储，简称设备位置关系表；步骤2:将触发传感器分为生产线入口、生产线出口和设备出入口三种情况，每种情况要分别对应不同的控制方法并与传感器连接起来，定义一个AGV小车的自定义属性来表达导引车最后触发的传感器，这样通过判断该属性就可获知小车当前在生产线中的大体位置；步骤3：运行仿真，AGV小车通过提取任务队列中的任务并参照设备位置关系确定其下一步的行走方向，每当导引车触发传感器后修改其位置属性，并以此确定AGV小车当前所在的位置和应该触发何种控制方法。
触发传感器的导引车控制流程如图5所示。
在图5中，AGV小车提取任务队列中的任务后开始运行，通过触发传感器获知到达的位置并引发三种不同的操作，在执行完任务后处判断任务队列中是否还有运送任务，如有则直接提取并进行下一轮运行过程，如没有AGV小车则处于等待状态，待有新任务到来时则按冲突化解中的多辆小车对一个工件的争夺冲突化解规则来寻找合适的小车，并指派运送任务。
图5 传感器导引车控制流程6.2 队列任务由于需要控制一辆或多辆AGV小车的运行效果，因此如何同时控制一辆或多辆AGV 小车是仿真模型构建的一项关键技术。