(完整版)先进制造技术(英文版第三版)唐一平,第六章翻译

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6柔性制造
作为生产系统的后续讨论介绍和先进的制造技术，它是目前定义的有用
制造系统的概念。

制造系统可以被定义为一个增值的制造过程将原材料系列更为有用的形式和最终产品的11.）
在现代制造环境中，灵活性是一个重要的特征.这意味着，一个制造系统是通用的和适应性,同时也
有较高的生产能力。

柔性制造
系统，可生产多种零件是通用的。

它适应性强，因为它可以迅速调整生产完全不同的零件。

柔性制造系统（FMS）是一个人机或组机器通过一个自动化材料处理系统服务计算机控制的具有工具处理能力。

因为它的工具能力和计算机控制处理，这样的系统可以不断地
重新配置到各种各样的配件制造。

这就是为什么它被称为柔性制造系统。

柔性制造代表着完全的目标迈出的重要一步集成制造.它包括自动化生产一体化
过程。

在柔性制造，自动化的制造机器（即，车床,铣,钻）和自动化材料处理系统之间
通过计算机网络即时通信。

图为例
柔性制造系统。

柔性制造向完全整合的目标迈出的重要一步
由于集成了多种自动化制造概念制造:（1)计算机数值控制(CNC）个别机床。

（2）分布式数字控制（DNC）的制造系统。

（3）自动化材料处理系统。

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（4）成组技术(家庭部分）.
当这些自动化流程，机器，和概念都带来了
在一个完整的系统,就是所谓的柔性制造
系统。

人类与电脑
在FMS中扮演重要的角色。

人类的劳动量比少的多
手工操作的制造系统，当然。

然而，人类仍然
在柔性制造系统的运行起着至关重要的作用。

人类的工作包括下列各项:
(1)设备的检修，维护,维修。

（2)更换和调整工具。

（3）装卸系统。

（4）数据输入。

（5）改变程序的部分.
(6）发展计划.
柔性制造系统设备，像所有的制造设备，P85
必须检测错误，故障，故障。

一个问题是当发现，检修人员必须确定它的来源和使用纠正措施。

所有系统都正常运行时，周期维护是必要的。

人类的运营商也设置了机器,更换刀具，并重新配置
系统是必要的。

FMS工具处理能力的增加，但
不排除更换和调整工具的人类.同样是加
载和卸载FMS的真实。

一旦原材料已加载在自动化材料处理系统，它通过系统在规定的方式。

然而，原来装上的材料操作系统仍然是由操作人员完成的，为的是卸载成品。

人类也需要与计算机交互作用.人类
发展部分的程序,通过计算机控制柔性制
造系统.他们还改变该程序为必要时FMS生产另一个零件类型。

人类在FMS中扮演劳动量很少，但
角色仍是关键。

柔性制造系统中的各层次控制都是由计算机。

个人机床的数控系统是.整体系统
由DNC。

自动化材料处理系统
控制，是包括数据采集等功能，监控系统,工具控制,交通控制.人机交互是关键FMS 的柔性。

柔性制造6。

1个历史发展
柔性制造是出世在上世纪60年代中期的时候,英国公司
莫林斯公司开发的系统，24。

系统24是一个真正的FMS。

然而，它
是从一开始就注定因为自动化,集成，和计算机
控制技术还没有发展到他们可以在哪里
适当的支持系统。

第一个FMS,提前
它的时间.因此，它最终被抛弃是不可行的。

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柔性制造是一个学术概念
上世纪六十和七十年代的其余部分。

然而，随着
通过
出现
在70年代和80年代的先进的计算机控制技术，
柔性制造成为一个可行的概念。

灵活的第一大用户
在美国制造厂家的汽车，卡车，
和拖拉机.
柔性制造6.2理
在制造业中一直存在着生产之间的权衡率和灵活性.在问题的一端传输线能够高生
产速度，但灵活性低.在问题的另一端独立的CNC机器，提供最大的灵活性，但能只有生产率低。

柔性制造落在中间。

那里一
直在制造需要一个系统，产生销量的增加
和生产经营比独立的机器，而保持灵活性。

传输线能够在高生产大量的零件
生产速率。

线需要大量的准备工作,但可以
把相同的大批量的零件。

其主要的缺点是，
即使是轻微的设计
在一个部分的变化会引起整个生产线的停
产和重新配置。

这是一个关键的弱点，因为这意味着传输
线不能产生不同的地区,甚至来自同一个
零件族，没有昂贵的
长时间的关闭和重新。

传统上，数控机床
已被用来制造小体积在设计上稍有不同的
部分。

该机用于此目的的理想选择因为他
们可以很快重新适应较小的甚至重大设计
变更.然而，作为独立的设备,它们就不能
生产
大量地或高生产率的部分.
FMS可以处理更高的产量和生产率比独立
数控机床。

它不能完全匹配，这样的机器
的灵活性，但他们
接近.什么是特别重要的中间立场的能力
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柔性制造是制造情况需要介质
生产速度产生足够的灵活性快速介质卷
重新配置生产另一种零件或产品.柔性制
造填充
在制造这一长期存在的空虚。

12“
柔性制造，其地面的能力,提供了大量的
生产商的优势:
（1）在一个家庭内部分的灵活性。

（2）部分随机送
（3)同时生产不同的部分
（4)减少安装时间和交货时间.
（5）更有效率的机器使用.
(6）直接和间接劳动力成本下降。

（7）不同物料的处理能力
（8）如果机器坏了继续生产能力。

6.3柔性制造系统的组成
一个系统有三个主要组成部分：
（一）机床.
（2)控制系统。

（3）材料处理系统。

6.3。

1机床
柔性制造系统采用同一型号的机床为
其他制造系统，可自动或手动操作.这些
包括车床,米尔斯,钻,锯，等等。

机床的类
型实际上
包括在FMS取决于设置在该机将.
某一FMSes被设计来满足特定的，明确的
需要。

在这些情况下
在系统包括机床将只有那些必要的
计划的行动。

这样的一个系统被称为一个
专用系统。

在车间设置,或任何其他的环境中的实际
应用
不知道提前或必须包括的范围广泛的
P88
的可能性,可至少标准制造机
业务将包括.这样的系统称为通用
系统。

6.3.2控制系统
FMS控制系统提供了一些不同的控制
功能系统：
（1）零件的储存和配送计划.
(2）工作流程的控制和监测.
（3）生产控制
（4）控制/监控系统/工具。

随着计算机运行的FMS控制系统的控制部
分是
中心从FMS中的所有活动进行控制和监测.
的
FMS控制软件是相当复杂的，复杂的因为它
有
同时执行许多不同的任务。

尽管相当多的
研究
已在这方面进行了设计，有没有答案
系统软件的功能和体系结构
一个FMS控制系统的一些典型的功能进行
了fig.6。

2.
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调度功能涉及规划如何产生电流
在FMS的订单量，考虑机床的现状，
工作过程，模具,夹具，等等。

131调度可
以做
自动或由操作员能辅助.大多数FMS控制系
统
自动和手动调度相结合；系统生成一个初
始
时间表可以由操作员手动更改。

调度员
功能包括实施计划和协调活动
车间，那就是，决定何时何处运输托盘，
当
在加工中心上启动一个进程，等等。

监视功能是有关监测工作的进展，
机器状态，报警信息,等等,并提供输入
调度和调度,以及生成各种生产报表和
报警信息。

运输管理控制模块的运输
在系统部件和调色板.具有多个AGV系统
车辆，路由控制逻辑可以变得相当复杂，
成为
FMS控制软件的关键部分。

负载/卸载模块
与
在装卸区终端显示运营商这部分介绍的
系统，使他或她更新的状态时，控制系统
部分在装卸区准备收集。

存储控制模块
在考虑这部分存储在AS/RS及其精确
位置。

工具管理模块保持所有相关工具帐
户
数据在FMS机床实际位置。

刀具管理相当全面的自一些工具
通常超过系统中,零件数量,此外，该
模块必须控制工具的制备及流.DNC功能
提供系统的控制程序和机床之间的接口和
在车间设备.对车间设备的DNC功能
一个FMS必不可少的,一个“完整”的DNC
通信协议实现远程
机器的控制要求（见以前的DNC的讨论
部分）
事实上，机床大多数厂商已经开发了专有
的
P90
通信协议是复杂的发展与整合
fmses包括多厂商设备。

此外，物理
多厂商设备的整合是困难的;例如，差异
在托盘装载/卸载机制复杂机床的使用
不同的供应商。

因此，实施一个唯一的最
好的方法
FMS是一个主要的机床购买交钥匙系统
制造商。

这些系统是可靠、测试和应
系统功能不满意,单一供应商的责任将有
利于
解决故障.fig.6。

3的照片显示一个交钥匙
马扎克FMS,
它是建立在一个模块化的概念，使系统能
够自己配置
机器的数量根据客户要求。

6。

3。

3材料处理系统
自动化材料处理系统的一个基本组成部
分：
帮助塑造一组独立的数控机床进入一个全
面的FMS.
该系统必须能够接受工件装在托盘上，
移动工作站工作站需要。

它也必须能够
当他们等待被处理在某个工作站把工件搁
置。

材料处理系统必须能够卸载工件在一个
站和加载另一个运输到下一站。

它必须适
应
计算机控制和与其他组件完全兼容
柔性制造系统。

最后，材料的处理系统
柔性制造系统必须能够承受严酷的一间店
铺的环境。

一些fmses
配置了自动导引车(AGV）作为主要手段
P91
材料处理。

自动存储和检索系统（AS / RS）是在FMS
通常集成。

这使系统运行一个或两个劳动
力减少无变化。

在白班的原件固定在托盘
装载到系统和存储在AS / RS的等待机器
的可用容量要求。

当这个过程完成后,可以
移动的转运部分回到AS / RS的地方等待
下一个过程或是卸载从FMS当员工报告工
作的一天。

对fmses完全无人操作是非常
罕见的；在大多数情况下，一个或多个运
营商将永远存在，不是要干预在危急情况
下（一般是由电脑控制系统自动完成的)但
正确的轻微故障和保持系统运行的最高利
用率。

6。

4生产控制的层次性
在描述和讨论生产控制和先进制造系统
FMS和工厂自动化应用CIM（计算机集成制
造）技术可以很方便的把许多计划和控制
活动在一个分层的视角,与总体战略规划
在顶部和制造过程的运行控制在底部。

有
这样一个分层模型的几个候选人（Fig。

6.4）。

最重要的两个制定的NBS（国家标准局）现
在被称为NIST（美国国家标准与技术研究
院)在美国（NBS模型)和ISO(国际标准化
组织），并提出了在先进制造系统的控制水
平定义的国际标准（ISO模型）。

NBS模型
识别五个层次，即,工厂,商店，小区，工
作站，和设备。

ISO模型中增加了一层，包
括六个层次的模型，即,企业，工厂/车间/
地区，部分，细胞，工作站，设备。

这些
层次模型主要用于规划和实施计算机集成
参考帧
P92
制造系统,但它们也适用于讨论一般的生
产计划与控制活动.
这是讨论生产控制水平的定义有关因为这
些包括一些在文献中经常使用的，用于工
厂自动化的商业产品描述的条款。

在Fig。

6。

4，分层结构的一个例子是根据ISO模
型。

说明的基本特征，即，每个控制功能
（在N级）控制小组功能在较低的水平（水
平N—1）。

在不同层次的典型工作任务和职
责如下：
（1）企业控制包括企业总体战略规划.这
是产品规划,市场策略,并在企业各部门之
间的分工。

制造控制进行企业级负责的企
业使命的成就;其规划范围是以年来衡量，
不应该改变太多.
（2）设备控制负责实施企业战略.它包括
制造和产品工程，信息管理,生产管理等职
能，和其他长期活动
P93
控制和运行的生产设施。

（3）区域控制负责资源和协调生产车间的
配置.这种控制水平通常是地平线上的几
天或几周内。

这一水平也经常为车间级"和
“车间控制”占地面积控制及以下水平。

美国文学，车间控制通常被称为“生产活
动控制”。

柔性制造系统FMS控制软件进行
区域控制。

（4）细胞控制负责的工作方向，通过工作
站的制造单元内.这包括资源的分配，对工
作路线决策，调度工作的个人工作站,以及
工作和工作站的工作状态监测。

（5）工作站控制负责协调任务的工作站上
完成的工作分配给工作站进行。

这个函数
运行时间范围内毫秒到几小时。

（6）装备水平实现了机器上的物理执行任
务。

相对于机床，这个水平通常是本地机
控制器控制运动轴,主轴转速,冷却液,等
等。