柔性制造系统的建模与仿真研究
教学实验室柔性制造系统建模、仿真与优化研究：以纳尔维克大学实
关键词 ： 柔性制造 系统
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｂ ４ ４ ９
仿真 与优化
ｃ型布局
Ａ ｕ ｔ ｏ Ｍｏ ｄ 教 学实验 室
文章编 号 ： １ ０ ０ ２— ６ ８ ８ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３— ０ ０ ２ ９—０ ４
杨 金广 ， 王 婷 ， Ｗｅ ｉ Ｄ ｅ ｎ ｇ Ｓ ｏ ｌ ｖ ａ ｎ ｇ ， ｏ Ｙ ｕ
（ １ ．贵 州 大学 机械 工程 学院 ， 贵州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５； ２ ．贵 州大 学 管理 学 院 ， 贵州 Ｉ贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５；
摘 要： 针 对纳 尔维克大学（ Ｎ ａ ￣ｉ ｋ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｎ Ｕ Ｃ ） 实验室现有 的教 学设备 利用 率低 ， 设 备 维护 不标 准 ， 设
备布局不规整的现状 ， 利 用 ｃ型布局将现有设备 组建成高效率的柔性 制造 系统 。应 用 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｍ ｏ ｄ仿 真软件 对该柔性 制造 系统进行建模与仿真 ， 找 出其瓶 颈 ， 并提 出改进措施 ， 为教 学实验 室设备 布局 和利 用率的改善 以及柔性 制造 系
现 Ｍ ａ 代 ｎ ｕ ｆ 制 ａ ｃ ｔ ｕ 造、 ｒ ｉ ｎ ｇ ＆ 工 Ｐ ｒ 艺 ｏ ｃ ｅ ｓ 装 ｓ Ｅ 备 ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｌ ２ ０ １ ５ ． ￣ 第 … Ｊ 期 … ’
教 学 实 验 室 柔 性 制 造 系统 建 模 、 仿真与优化研究 ： 以纳 尔 维克 大 学 实验 室为 例 术
ＹＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ， Ｗ ＡＮＧ Ｔｉ ｎ ｇ， Ｗｅ ｉ Ｄｅ ｎ ｇ Ｓ ｏ ｌ ｖ ａ ｎ ｇ， Ｇａ ｂ ｏ ｒ Ｓ ｚ ｉ ｅ ｂ ｉ ｇ， Ｈａ ｏ Ｙｕ
柔性机械系统的建模与控制技术研究
柔性机械系统的建模与控制技术研究柔性机械系统是近年来备受关注的研究领域，它将传统刚性机械系统与柔性结构相结合，具有高变形性、轻质化、高适应性和高灵活性等优势。
本文将探讨柔性机械系统的建模与控制技术研究。
一、引言柔性机械系统是一类由柔性材料制造而成的机械系统，相对于传统的刚性机械系统，它的变形性更强，并且可以适应各种复杂环境和任务。
柔性机械系统广泛应用于航天器、机器人、医疗器械等领域。
然而，由于其复杂的结构和性质，柔性机械系统的建模和控制变得更加困难。
二、柔性机械系统的建模柔性机械系统的建模是分析和仿真其性能和行为的关键步骤。
建模可以帮助我们理解系统的运动学和动力学特性，以及响应外界激励的方式。
常见的柔性机械系统建模方法包括有限元法、拉格朗日法和模态分析法。
有限元法是一种常用的建模方法，它将柔性机械系统分解为若干个小的离散单元，然后利用有限元分析的原理和方法求解各单元的位移和应力，从而得到整个系统的响应。
有限元法可以用于静态和动态的建模分析，但需要对材料的本构关系、初始条件、外部载荷等进行准确的描述。
拉格朗日法是一种基于分析力学原理的建模方法，它将柔性机械系统建模为一组质点的集合，并考虑物体的运动方程和约束条件。
通过建立物体的动力学方程，可以求解系统的运动轨迹和振动模态。
模态分析法是一种将柔性机械系统建模为一组振动模态的方法。
通过测量系统在不同频率下的自由振动响应，可以识别出系统的振动模态，进而建立柔性机械系统的模态模型。
模态分析法适用于系统频率较低、振动特性较复杂的情况。
三、柔性机械系统的控制技术柔性机械系统的控制技术是实现系统期望运动和力学性能的关键。
由于柔性机械系统的非线性和时变特性，传统的控制方法往往效果不佳。
因此，需要发展适用于柔性机械系统的新型控制技术。
自适应控制是一种能够根据外界环境和系统变化实时调整控制策略的技术。
在柔性机械系统中，自适应控制可以根据系统的变形特性和外部负载实时调整控制参数，从而实现对系统的精确控制。
虚拟柔性制造系统仿真研究
虚拟柔性制造系统仿真(fǎnɡ zhēn)研究虚拟柔性制造系统仿真研究发表时间：2006-7-12 丁国富来源：《学术动态（成都）》2006年 1期关键字：虚拟柔性仿真建模模拟FMS“虚拟柔性制造系统系统仿真研究”项目以柔性制造系统为原型研究对象，从系统论的角度，按照复杂系统的观点对对虚拟柔性制造系统进行理论建模，对虚拟柔性制造系统仿真的关键技术进行研究。
重点研究加工过程的工艺信息建模，工艺系统几何建模、运动建模和物理效应建模，并对加工过程工序进行规划运动模拟、对NC代码进行检验和刀具轨迹模拟。
机械制造系统是一个复杂的系统，系统输入的是与制造有关的物料、设备、工具、能源、人员、制造理论、制造工艺和制造信息等，输出的是一个合格的具有一定功能的产品。
制造系统的复杂性表现在：制造环境、制造产品和制造系统结构和制造过程的复杂性上。
面对如此(rúcǐ)复杂的系统，要使产品达到TQCS最优，需要严格控制制造(zhìzào)的各个环节，得到局部最优乃至全局最优目标。
而这一切需要对整个制造过程进行建模，目前研究的热点之一就是虚拟制造技术。
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，简称(jiǎnchēng)FMS)是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整。
要采用虚拟制造技术来正确模拟柔性制造系统的制造过程，主要开展(kāizhǎn)两方面的工作，一是真实模拟该制造(zhìzào)系统中加工设备的功能：二是对整个柔性制造系统在“一”的基础上正确规划生产过程，以便获得对整个产品可制造性的全面评估。
“虚拟柔性制造系统系统仿真研究”项目从2003年5月～2005年5月得到西南交通大学科技发展基金的支持。
该项目以柔性制造系统为原型研究对象，从系统论的角度，按照复杂系统的观点对对虚拟柔性制造系统进行理论建模，对虚拟柔性制造系统仿真的关键技术进行研究。
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：
柔性制造系统的研究与开发
柔性制造系统的研究与开发
柔性制造系统（FMS），顾名思义，它是一种具有非常强大柔性的、
自动化的制造系统。
它既可以处理多元化的产品，也可以自动操作复杂的
制造过程，是对传统制造系统的有效补充。
柔性制造系统（FMS）研究与
开发，一直是国内外制造系统的重要任务。
首先，柔性制造系统（FMS）的研究应从基本理论研究入手，包括机器、软件、控制、物流等理论知识的深入研究。
其次，需要对柔性制造系
统（FMS）一系列应用技术进行系统的研究，包括数控技术、机器人技术、信息技术、系统工程等，以及相关的自动化、计算机信息处理等技术。
第三，需要对柔性制造系统的环境、加工条件以及它的可靠性等应用性能进
行全面研究和分析。
此外，要加强柔性制造系统（FMS）标准的研究和制定，统一柔性制
造系统的建设和应用标准，推动柔性制造系统（FMS）的快速发展和广泛
应用。
同时还要研究开发和改进各种柔性制造系统（FMS）的辅助工具和CAD/CAM软件，实现更加高效、自动化的柔性制造。
最后，柔性制造系统（FMS）的研究和开发，要融合生产现代化、信
息化和智能化的理念。
基于柔性生产的企业物流系统构建与仿真研究
基于柔性生产的企业物流系统构建与仿真研究一、本文概述随着全球经济的深入发展和市场竞争的日益激烈，企业的生产模式正由传统的刚性生产向柔性生产转变。
柔性生产以其对市场需求快速响应、生产流程灵活调整以及资源优化配置等特点，成为了提升企业竞争力的关键手段。
柔性生产对企业物流系统的要求也随之提高，如何在保障生产柔性的同时，构建高效、稳定的物流系统，成为了企业面临的重要问题。
本文旨在探讨基于柔性生产的企业物流系统构建与仿真研究。
文章将阐述柔性生产的概念及其对企业物流系统的影响，分析现有物流系统在柔性生产模式下的挑战与不足。
接着，文章将深入探讨如何构建适应柔性生产的物流系统，包括系统架构设计、关键技术应用以及流程优化等方面。
在此基础上，文章还将介绍仿真技术在物流系统构建中的应用，通过仿真模拟来评估和优化物流系统的性能。
本文的研究不仅有助于提升企业对柔性生产物流系统的认识和理解，还能为企业提供具体的构建和优化策略，具有重要的理论价值和实践意义。
通过本文的研究，期望能为企业在柔性生产背景下构建高效、稳定的物流系统提供有益的参考和借鉴。
二、柔性生产与企业物流系统概述在当今全球经济化、市场需求多变和高度竞争的背景下，柔性生产已经成为制造业转型发展的关键所在。
柔性生产，顾名思义，强调的是生产系统在面对市场变化、产品更新、订单波动等不确定性因素时，能够快速、有效地调整生产策略，实现资源的优化配置和高效利用。
这种生产模式不仅要求生产线具备高度的灵活性和可重构性，还需要企业物流系统与之紧密配合，确保物料、产品等在各环节的顺畅流动。
企业物流系统，作为企业内部物质流动的动脉，负责将原材料、零部件等及时准确地运送到生产现场，同时将成品运送到客户手中。
一个高效的企业物流系统不仅能够降低库存成本、减少资金占用，还能提高订单响应速度、增强客户满意度。
特别是在柔性生产模式下，企业物流系统需要具备更强的应变能力，以适应生产线的快速调整和产品多样化的需求。
虚拟柔性制造仿真系统的研究与开发的开题报告
虚拟柔性制造仿真系统的研究与开发的开题报告1. 研究背景虚拟制造技术一直是制造业发展的重要趋势，而其中的虚拟柔性制造技术是实现工厂智能化、自动化的重要手段。
虚拟柔性制造技术是利用数字化技术、虚拟现实技术等手段将制造工艺在计算机上进行仿真和优化，以达到提高生产效率、降低生产成本的目的。
而虚拟柔性制造仿真系统是实现虚拟制造技术的重要工具，其对实现工厂智能化、自动化的发展有着重要意义。
2. 研究目的本文的主要目的是研究和开发基于虚拟现实技术的柔性制造仿真系统，通过对制造过程进行仿真和优化，提高生产效率、降低生产成本，实现智能化生产。
3. 研究内容（1）对虚拟柔性制造技术进行详细研究并建立相关的理论模型。
（2）了解虚拟现实技术的发展和应用，并基于虚拟现实技术进行柔性制造仿真系统的开发。
（3）分析柔性制造的特点和步骤，并设计相应的算法和数据结构。
（4）设计系统界面和用户交互流程，建立数据管理系统和业务流程。
（5）进行仿真测试和实验验证，对系统进行优化和改进。
4. 研究意义（1）提高生产效率，降低生产成本，实现智能化生产。
（2）理论上丰富了虚拟制造技术的研究内容，推动其发展。
（3）在实践层面上对柔性制造领域进行了探索，为相关领域的发展提供参考。
5. 研究方法（1）研究文献：对虚拟制造技术、虚拟现实技术等相关领域的文献进行详细的查阅和研究，了解最新的研究进展和技术应用。
（2）算法设计：根据柔性制造的特点和步骤，设计相应的算法和数据结构。
（3）系统开发：基于虚拟现实技术，设计虚拟柔性制造仿真系统并进行实现。
（4）仿真和优化：对系统进行仿真和实验验证，并对其进行优化和改进。
6. 预期成果（1）虚拟柔性制造仿真系统的研究和开发，以及对其进行的仿真测试和实验验证。
（2）在相关领域发表学术论文，并参加相关学术会议或研讨会。
（3）为柔性制造领域的发展提供有益的参考。
7. 研究进度（1）2021年3月至4月：完成研究背景和研究意义的分析，开始查阅相关文献。
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。
机械工程中的柔性制造系统设计研究
机械工程中的柔性制造系统设计研究柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是一种集合了机器人技术、计算机控制和智能化系统的先进制造模式。
随着科技的不断进步，机械工程中的FMS的设计研究也变得愈加重要。
本文将探讨机械工程中柔性制造系统设计研究的现状和未来发展方向。
一、柔性制造系统的概念柔性制造系统是一套能够适应不同生产要求的自动化制造系统。
它可以通过重新编程和重新配置来适应不同的产品类型和生产流程。
柔性制造系统能够提高生产效率、降低生产成本，并且能够实现以客户需求为导向的个性化生产。
因此，它在现代制造业中得到广泛的应用和重视。
二、柔性制造系统的设计要点在设计柔性制造系统时，需要考虑以下几个要点：1. 产品种类和生产规模：柔性制造系统应该能够适应多种不同的产品类型，并且能够在需求变化时快速调整生产线。
2. 设备和工艺的灵活性：柔性制造系统需要选择具有高度灵活性的设备和工艺，以适应不同产品的加工和生产需求。
3. 自动化控制和信息管理：柔性制造系统需要采用自动化控制和信息管理技术，使生产线具有高度的智能化和自主性。
4. 人机交互界面：柔性制造系统的设计应该考虑人机交互界面，以便操作人员能够方便地监控和控制生产过程。
三、柔性制造系统设计研究的现状目前，柔性制造系统设计研究主要集中在以下几个方面：1. 系统建模与仿真：通过建立系统的数学模型，对柔性制造系统的性能和可行性进行评估和优化。
同时，通过仿真技术，可以在实际建造之前对系统进行虚拟测试和优化。
2. 自适应规划与排产：柔性制造系统的规划和排产是一个复杂的问题，需要考虑到不同产品的生产要求、设备的负载平衡等因素。
研究人员通过开发自适应的规划和排产算法，提高系统的生产效率和资源利用率。
3. 机器人技术与控制：机器人技术是柔性制造系统中不可或缺的组成部分。
研究人员致力于研发更加灵活、精确和智能的机器人，以提高生产效率和质量。
柔性制造系统的构建与应用
柔性制造系统的构建与应用柔性制造系统是一种集成了多种自动化技术和软件系统的生产方式，它的目的是在不同的生产需求下实现灵活快速的生产，提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统的核心技术是数据通信和控制系统，这两个技术的发展使得柔性制造系统得以实现。
一、柔性制造系统的构建技术1. 自动化技术自动化技术是构建柔性制造系统的基础，包括传感器、执行器、机器视觉、机器人等技术。
传感器是获取生产环境信息的装置，通过传感器可以实现物料的自动化处理和产品的质量检验。
执行器包括液压、气动、电动等，它们负责生产过程中的运动和加工。
机器视觉是利用计算机技术完成对物体视觉的感知和理解，可以用于生产过程中的检测和测量。
机器人是最重要和最复杂的一类自动化设备，可以完成许多重复性和复杂工作，提高生产效率和质量。
2. 控制系统控制系统是柔性制造系统中最为关键的部分，控制系统的功能是控制生产过程中各个环节的运行，使整个生产过程实现自动化和灵活性。
控制系统包括硬件和软件两部分，硬件包括PLC、仪表、传感器等，软件包括控制程序、HMI等。
控制系统的设计需要考虑到生产过程的各项要素，包括生产工艺、设备的运行方式、物料流等。
3. 智能算法柔性制造系统需要处理的生产变量和外界环境都是不确定的，这就需要引入智能算法来实现优化控制和管理。
其中包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术。
这些算法不仅可以优化生产系统的运行，还可以实现智能化管理和决策。
二、柔性制造系统的应用柔性制造系统的应用领域非常广泛，涵盖了各行各业的生产制造领域。
下面针对几个行业进行介绍。
1. 汽车制造柔性制造系统在汽车制造领域的应用相对成熟，例如汽车装配线、涂装线等。
汽车装配线是一种高度自动化的生产方式，可以根据订单类型对生产流程进行组合，实现灵活生产。
涂装线是通过自动化技术和工艺控制技术实现油漆涂装过程的自动化。
这些柔性制造系统的应用使汽车制造业实现了高效率、高质量、低成本的生产。
制造系统建模与仿真的案例研究
7.5 制造系统建模与仿真的案例研究7.5.1 板材加工柔性制造系统配置与参数的优化1．板材加工FMS概述板材加工是机械制造的重要组成部分。
板材成形的零件广泛应用于计算机、家用电器、仪器仪表、控制柜、汽车以及通信产品中，如图7-30所示。
图7-30 板材成形零件示例20世纪80 年代以后，发达国家的板材加工设备开始向数控化转变，出现了数控冲床（NC Punching）、数控剪板机（NC Shearing）以及数控折弯机（NC Bending）等系列数控加工设备。
但是，独立的数控化板材加工设备存在生产效率低、加工成本高、车间物流管理混乱、产品质量难以控制等缺点。
1967年，英国人研制成功世界上第一条柔性制造系统（FMS）。
1979年，世界上第一条板材加工FMS在日本三菱电机公司研制成功。
柔性加工方式具有高效率、高柔性、高质量以及高度自动化等优点，填补了流水线的大批量生产方式与数控加工小批量生产方式之间的空白。
FMS的出现给机械制造业带来了深远影响。
在欧洲、美国和日本等地区已出现多家专业生产板材数控及柔性加工设备的公司，如意大利Salvagnini、芬兰Finn-Power、日本Marata以及德国Trumpf等。
板材加工FMS可以为企业带来显著的经济效益。
例如：日本Yaskawa公司投产一条板材加工FMS 后，操作人员由23人减少为9.5人，材料利用率由76.9%提高到91.4%，占地面积由725m2减少为377m2，外包加工费由37800美元/月减少为3000美元/月，零件库存费用由41640美元/月减少为7500美元/月，材料种类由10种减少为7种。
20世纪80年代末，板材柔性加工设备开始进入我国市场。
广西柳州开关厂、上海第二纺织机械厂、江苏扬中长江集团以及南京电力自动化设备厂等多家企业先后从国外引进生产线。
1991年，我国第一条自主开发的板材加工FMS研制成功，在长城开关厂投入使用。
1992年，我国第二条自行研制的板材加工FMS在上海机床附件三厂投入运行。
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在当今竞争激烈的制造业环境中，企业面临着多样化的市场需求、不断缩短的产品生命周期以及日益严苛的质量要求。
为了适应这些变化，提高生产效率和灵活性，柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称 FMS）应运而生，并逐渐成为现代机械制造领域的关键技术之一。
一、柔性制造系统的定义与组成柔性制造系统是一种由计算机控制的、能够自动完成多品种中小批量生产的制造系统。
它将自动化加工设备、物料搬运系统、计算机控制系统等有机地结合在一起，实现了生产过程的高度自动化和灵活性。
一般来说，柔性制造系统主要由以下几个部分组成：1、加工系统包括各种数控机床、加工中心等，它们是完成零件加工的主要设备。
2、物料搬运系统负责将原材料、半成品和成品在各个工作单元之间进行运输和存储，常见的有自动导引小车（AGV）、传送带等。
3、控制系统是整个柔性制造系统的核心，通过计算机网络对加工设备、物料搬运系统等进行集中控制和管理，实现生产过程的优化调度和协调运行。
4、刀具管理系统负责刀具的存储、调配和刃磨等，确保加工过程中刀具的及时供应和良好状态。
二、柔性制造系统的特点1、高度自动化柔性制造系统中的设备和系统能够在无人干预的情况下自动运行，大大提高了生产效率，减少了人工操作带来的误差和不确定性。
2、灵活性强能够快速适应产品品种和生产批量的变化，通过调整加工工艺、更换刀具和夹具等方式，在短时间内实现不同产品的生产切换。
3、生产效率高通过优化生产流程、减少设备闲置时间和物料搬运时间等，提高了设备的利用率和生产效率。
4、质量稳定采用先进的加工设备和检测手段，能够保证产品的加工精度和质量一致性。
三、柔性制造系统的工作原理在柔性制造系统中，控制系统根据生产计划和订单要求，将加工任务分配给各个加工设备。
物料搬运系统将原材料和毛坯送至相应的加工设备，加工完成后，再将半成品或成品运输到下一工序或存储区域。
柔性多体动力学模型建立与仿真分析
柔性多体动力学模型建立与仿真分析一、引言柔性多体动力学模型是描述机器人、航天器、汽车等复杂系统运动和变形的重要工具，它能够准确地模拟系统的非线性动力学行为。
在科学、工程和军事等领域，准确理解和预测系统的运动行为对于设计和优化系统至关重要。
本文将探讨柔性多体动力学模型的建立与仿真分析。
二、柔性多体动力学模型的基本原理柔性多体动力学模型是由刚体和柔性体组成的，刚体用于描述系统的几何形状和质量分布，而柔性体则用于描述系统的弹性变形。
在建立柔性多体动力学模型时，需要考虑以下几个方面。
1. 刚体动力学模型刚体动力学模型主要由刚体质量、质心位置、惯性矩阵和外力矩阵等参数组成。
通过牛顿-欧拉方程，可以求解刚体的运动学和动力学参数。
2. 柔性体动力学模型柔性体动力学模型主要由弹性变形方程、弹性势能和形变能等参数组成。
通过拉格朗日方程，可以求解柔性体的运动学和动力学方程。
3. 位形坐标描述在建立柔性多体动力学模型时，需要选择合适的位形坐标描述模式。
常用的位形坐标描述模式有欧拉角、四元数和拉格朗日点坐标等。
三、柔性多体动力学模型的建立1. 刚体建模在刚体建模中，需要确定刚体的质心位置、惯性矩阵和外力矩阵等参数。
通过对刚体进行转动惯量测量、质心定位和精确测力等实验，可以得到准确的参数值。
2. 柔性体建模柔性体建模是建立柔性多体动力学模型的关键步骤之一，通过选择合适的柔性体模型和参数，可以准确地描述系统的弹性变形。
常用的柔性体模型包括弯曲梁模型、剪切梁模型和薄板模型等。
通过有限元分析和实验测试，可以获取柔性体的弹性参数和模态特性。
3. 使用有限元方法建立模型有限元方法是建立柔性多体动力学模型的常用方法，它通过将柔性体划分为有限个单元，利用单元间的相对位移和应变关系，求解节点的位移和形变。
通过有限元方法建立的模型，能够在较高的精度下反应系统的运动和变形情况。
四、柔性多体动力学模型的仿真分析1. 动力学仿真通过动力学仿真，可以模拟柔性多体系统受到外力作用下的运动行为。
机械制造中的柔性制造系统设计与优化探讨
机械制造中的柔性制造系统设计与优化探讨柔性制造系统（FMS）是机械制造领域中的一个重要概念，它强调制造过程的灵活性和适应性。
FMS的设计与优化对于提高制造效率、降低成本、提升产品质量等方面都具有重要意义。
以下是对机械制造中柔性制造系统设计与优化的探讨。
1. 柔性制造系统设计柔性制造系统的设计需要考虑到制造工艺、设备、物流等多个方面。
首先，工艺设计需要明确制造流程和关键工艺参数，以满足产品设计和性能要求。
其次，设备选型需要根据产品特点和生产需求，选择适合的数控机床、加工中心等设备。
此外，物流设计需要考虑原材料、半成品和成品的存储、运输和调度，以确保生产过程的顺畅进行。
2. 柔性制造系统优化柔性制造系统的优化可以从以下几个方面进行：（1）生产流程优化：通过减少生产过程中的非增值环节，提高生产效率。
例如，采用并行工程方法，将产品设计、工艺制定、生产计划等环节并行进行，减少生产周期。
（2）设备布局优化：通过合理的设备布局，减少物料搬运距离和时间，提高设备利用率。
例如，采用U型布局、模块化布局等方法，实现设备的快速调整和生产线的灵活组合。
（3）信息系统集成优化：通过将各种信息系统进行集成，实现信息的共享和协同处理。
例如，采用ERP、MES等系统，实现生产计划、物料管理、质量管理等环节的信息集成和优化。
（4）人员培训和管理优化：通过加强人员培训和管理，提高员工技能和素质，确保生产过程的顺利进行。
例如，采用定期培训、绩效考核等方法，提高员工的工作积极性和效率。
总之，柔性制造系统的设计与优化是机械制造领域的重要发展方向。
通过不断改进和优化制造过程，可以提高制造效率、降低成本、提升产品质量，为企业的可持续发展提供有力支持。
柔性制造系统仿真研究
= ( QM/
TM)
S b/
rb , S b = lniϖm∞μb1 编号为
b 的机床为瓶颈工位 1 在求生产率和利用率
等时要求出 U M ,其方法是根据 Buzen 提出的求解方法 , 即首先定义以下表达式 G ( z ) = ( 1 + ρ0 Z +
ρ0 Z2 +
…)
×(1 +ρM Z +ρM Z2 +
(2) 统计模型的数字仿真 1 通常我们所说的系统仿真主要是指统计模型的数字仿真 1 这种方法也 是以排队论为基础的 ,但它把系统状态的变化用事件的活动循环来加以描述 ,使用专门的仿真语言 ,对 系统的动态过程仿真 1 因此 ,这种仿真方法可以提供任意时刻系统的状态数据 ,研究系统在不同时间进 程的动态变化 ,从而较全面地反映了系统的整个运行过程 ,它主要用于对柔性制造系统的深入规划研 究 、运行管理和生产控制 1
(3) 图形仿真 1 前几种仿真方法所获得的结果 ,都是数据而没有直观形象 ,而且要求用户具有一定 的仿真知识 ,往往限制了它的应用 1 图形仿真是近年来发展起来的一种新的仿真技术 ,它具有直观 、使 用方便的特点 ,还可以解决柔性制造系统的平面和空间布置问题 1 它形象地反映了柔性制造系统的整 体配置和运行过程 ,提供了进一步深入研究系统性能的可能性 ,是仿真技术的一个重大进展 1
l=1
实体在系统中流动 ,它们从输送系统出来后分别以概率 q1 , q2 , q3 , q4 , q5 , q6 进入其他工位 , 经历排队 ,
接受时间为 Ti 加工以后 ,回到输送系统 ,又经历排队 , 然后离开输送系统 , 每次进入输送系统都有输送
时间为 TM 的输送过程 1 设整个系统到达平衡状态后运行了时间 τ, 而 M 个工位的有效运行时间为
柔性机械结构的设计与仿真分析
柔性机械结构的设计与仿真分析随着科技的不断进步，机械领域的研究也在不断发展。
其中，柔性机械结构的设计与仿真分析是当前研究的热点之一。
柔性机械结构具有较高的适应性和灵活性，可以广泛应用于机器人、医疗器械、飞机等领域。
本文将从设计与仿真两个方面介绍柔性机械结构的相关内容。
一、柔性机械结构的设计柔性机械结构的设计是指在满足特定工作需求的基础上选择合适的材料、形状和尺寸，使之具备适当的柔性和刚度。
首先，在设计柔性机械结构时，需要明确所需的运动要求和工作环境。
根据不同的工作要求，可以选择不同的材料，如聚氨酯、硅胶等。
同时，根据工作环境的特点，如温度、湿度等因素，选择适当的耐磨性、耐腐蚀性的材料。
其次，在设计柔性机械结构时，需要考虑结构的形状和尺寸。
柔性机械结构可以采用弯曲、伸缩、扭转等多种形式，因此，在设计过程中需要根据具体需求确定结构的形状。
同时，柔性机械结构的尺寸也需要根据工作要求来确定。
例如，如果需要柔性机械结构具备较高的扭转刚度，可以增加结构的尺寸。
最后，在设计柔性机械结构时，还需要考虑结构的连接方式。
柔性机械结构的连接方式直接影响其工作性能。
常见的连接方式包括螺纹连接、焊接连接、粘接连接等。
在选择连接方式时，需要兼顾连接强度和连接的可维修性。
二、柔性机械结构的仿真分析柔性机械结构的仿真分析是指通过数值计算或仿真软件对柔性机械结构进行力学分析，从而评估其工作性能。
仿真分析可以快速评估和优化设计方案，节约了设计时间和成本。
在进行柔性机械结构的仿真分析时，需要先建立结构的有限元模型。
有限元模型是对结构进行离散化处理，将连续体分割成有限个简单形状的单元。
通过求解节点的位移和应力，可以得到结构的形变和应力分布情况。
在进行仿真分析时，可以考虑柔性材料的非线性特性和接触问题。
柔性材料的非线性特性是指在受力作用下出现材料本身的非线性现象，如应变硬化、屈服等。
而接触问题是指结构中不同部分之间的接触接触问题，如摩擦、接触面积等。
柔性制造系统(FMS)刀具建模、调度仿真分析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation2020年第13期文章编号：2095－6835（2020）13－0016－02柔性制造系统（FMS）刀具建模、调度仿真分析万广福（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070）摘要：将每把刀具的模块细分为三部分，分别为刃具模块、中间模块、刀柄模块，并由此针对性开展了模型建设。
在基于调度刀具模块的仿真分析中，围绕一批具有购刀资金限制订单展开，最终可确定，相较于刀具级刀具配置，模块级刀具配置的表现更为优秀。
关键词：柔性制造系统；刀具模块；刀具建模；刀具移动系统中图分类号：TH165文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.13.006刀具属于柔性制造车间生产各类问题的重要源头，缺少刀具导致的无法满足生产调度、寻找或补充刀具耗费大量时间的情况较为常见。
为缩小瓶颈资源的范围，避免刀具引发的各类问题出现，降低到刀具模块级的刀具配置具有较高必要性，由此可见本文研究具备的现实意义。
1柔性制造系统刀具建模1.1刀具模块的划分原则针对性划分刀具的刃具模块、刀柄模块、中间模块，刃具模块为含有刀头的刀具模块，刀柄模块为含有主柄的刀具模块，中间模块指的是联接刃具模块和刀柄模块的模块。
同时，将不可分的刀具，如整体式镗刀、精镗刀看成一个整体[1]。
1.2刀具模块的描述基于刀柄模块，采用BC、BJ、BL、BT共4个属性进行描述，分别代表成本、接口属性、柄长、主柄类型；基于刃具模块，采用RS、RC、Φ、L、RJ、RT共6个属性进行描述，分别代表特有属性、成本、直径、长度、接口属性、刀具类型；基于中间模块，采用PC、PL、PRJ、BPJ共4个属性进行描述，分别代表成本、长度、刃接口、柄接口。
通过对凹凸接口对刀具模块中的接口属性进行分类编排，属于典型的有限离散数值集合，存在相同的可装配的接口数值。
其他刃具没有而某刃具所有的属性被称为特有属性，如丝攻的刃长、对倒角刀的小径等[2]。
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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。
最重要的是，建模与仿真可以帮助企业应对不断变化的市场环境，提高企业的竞争力和适应能力。
尽管柔性制造系统的建模与仿真研究已经取得了一些成果，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，建模与仿真需要考虑多个因素和约束条件，例如设备的可用性、工艺的限制和资源的分配等。
这需要研究人员综合考虑不同的因素，并建立合理的模
型和算法。
其次，建模与仿真的精度和效率也是一个问题。
柔性制造系统往往具有复杂的结构和动态变化的特点，需要采用高效的算法和计算方法进行仿真。
最后，与实际系统的对接和验证也是一个挑战。
柔性制造系统存在一定的不确定性和不稳定性，在建模与仿真的过程中需要进行准确的模型验证和实际系统的对比。
未来，柔性制造系统的建模与仿真研究将继续发展。
一方面，随着人工智能和大数据技术的发展，将有更多先进的建模和仿真方法应用于柔性制造系统。
例如，深度学习和强化学习等方法可以用于系统的智能优化和控制。
另一方面，柔性制造系统的建模与仿真将与其他领域的研究相结合，例如供应链管理和智能制造等。
这将促进柔性制造系统的整体效益和系统集成。
总之，柔性制造系统的建模与仿真研究对于提高生产效率和应对市场变化具有重要意义。
建模与仿真可以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。
尽管面临一些挑战和问题，但随着技术的进一步发展和应用，柔性制造系统的建模与仿真研究将继续取得突破，为企业的发展提供重要支持。