第8章自动化与信息化
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第8章自动化与信息化
•三、柔性制造线（FML）
• FML是介于单一或小品种大批量传统自动线与中小批量 多品种柔性制造线之间的生产线。 •加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专 用机床或NC机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS， 但生产率更高。 •它以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分 散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及 自动化。
• 它由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制 造单元所组成，配有工件自动上下料装置（如托盘交换装置、 机器人）、自动输送装置、自动化仓库等，由计算机控制系 统进行加工控制、计划调度安排及工况监测。
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的适用范围
wk.baidu.com
•
•10000
大
•自动线
•生产率提高
•100
0
零
件 批
•2 柔性制造生产线（FML— —Flexible Manufacturing Line）
• 将FMS中的各机床按工 艺过程布局，可以有生产节 拍，但是可变的加工生产线， 是刚性自动线与柔性制造系 统的一种结合。
•244FM摩托车发动机汽缸加工自动线
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的类型
•3 柔性制造系统（FMS）
第8章自动化与信息化
2020/11/27
第8章自动化与信息化
主要内容
柔性制造技术 集成制造技术 计算机集成制造系统 信息化带动自动化
第8章自动化与信息化
柔性制造技术
柔性制造系统的组成、原理 柔性制造系统的类型、应用 FMS 加工系统的配置 FMS 物流系统的组成 FMS 控制管理系统简介
第8章自动化与信息化
•（1）加工模块 加工模块的开发是构建柔性制造线的重 要内容。加工模块是一种通用部件，是专为柔性制造线使 用而设计的。主轴的无级调速是所有加工模块的必备条件。 •（2）刀具的准备和供应 在FML中，当生产批量很小、 刀具寿命较短和工件品种更换频繁时，可考虑采用自动换 刀，此时刀库可设在加工模块上或设立中央刀库来提供各 种刀具。 •（3）工件输送及输送节拍 FML的物料输送具有定向 性，而FMS的物料输送则无一定方向和次序。工件输送 可分为直接输送和随行夹具输送两种方式。 •（4）对控制系统的要求 虽然FML的控制装置与FMS 所使用的相同，由于FML的工件输送是定向的，因而对控 制装置的功能要求较少，这样可大大简化了控制软件的复 杂性。
• 加工系统和物 流系统的自动控制 和作业协调，在线 资料自动采集和处 理，运行仿真及故 障诊断等
第8章自动化与信息化
柔性制造系统特点
•1 很强的柔性制造能力 •2 设备利用率高 •3 劳动生产率高 •4 自动化程度高，产品质量稳定 •5 经济效益高
第8章自动化与信息化
制造自动化系统的柔性描述
•（1）机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时， 机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
正常进行的能力。
• （5）能力柔性 当生产量改变、系统也能经济运行的能力。 • （6）扩展柔性 根据生产任务的需求，可以很容易地调整系
统结构的能力。
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的类型
•1 柔性制造单元（FMC——Flexible Manufacturing Cell） • FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形 托盘输送装置或工业机器人组成。
第8章自动化与信息化
•数控机床配工业机器人
第8章自动化与信息化
•2.FMC的效益
• 采用FMC比采用若干单台的数控机床或加工中心， 具有更显著的技术经济效益，主要体现在如下几个方面： •（1）增加柔性，降低库存 与单台加工中心相比， FMC可以实现多品种配套加工。 •（2）可实现24小时连续运转，降低生产成本 •（3）便于实现计算机集成制造系统
•10
量0
•专用机床 •柔性制造生产线
•柔性制造系统
•柔性增 大
•10 小
•柔性制造单元 •数控机床通用机床
•0 •少
10 零件品种数
100 多
第8章自动化与信息化
1000
•二、柔性制造单元（FMC）
•1. FMC的结构 • FMC是在制造单元的基础上发展起来的、 又具有柔性制造系统的部分特点的一种制造单 元。 •它具有独立自动加工的功能，部分还具有自 动传送和监控管理的功能，可实现某些零件的 多品种、小批量的加工。
柔性制造系统组成
•柔性制造系统
• • •
• •
• • •
•加工系统 加 辅检 工 助测 设 设设 备 备备
•物流系统 工刀 件具 流流
•控制与管理系 统
过 过过 程 程程 控 调监 制 度视
• 以任意顺序自 动加工多种工件，自 动更换工件和刀具， 增加功能后可实现工 件自动清洗与测量等
• 满足可变节拍 生产的物料自动识 别、存储、输送和 交换的要求。增加 功能后可实现刀具 预调和管理等
• （2）工艺柔性 是当工艺流程不变时自身适应产品或原材 料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化 而改变相应工艺的难易程度。
• （3）产品柔性 系统能够非常经济和迅速地生产出新产品 的能力，以及对原有产品可用特性的继承能力和兼容能力。
• （4）维护柔性 采用多种方式查询、处理故障，保障生产
第8章自动化与信息化
• 二、柔性制造单元（FMC）
• 1. FMC的结构
加工中心配上托盘交换系统
主要以托盘交换系统为特征，一般具有5个
以上的托盘，组成环形回转式托盘库。
数控机床配工业机器人
最一般的形式由二台数控车床配上机器人，
加上工件传输系统组成。
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•加工中心配托盘交换系 统
• 柔性制造系统（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 包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的 变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 (“中华人民共和国国家军用标准”) • 柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。
第8章自动化与信息化
第8章自动化与信息化
柔性制造技术和柔性制造系统
• 柔性制造技术（FMT——Flexible Manufacturing Technology）是集数控技术、计算机技术、机器人技术、 现代管理技术为一体的现代制造技术，主要用于多品种 小批量或变批量生产。 • 柔性——指制造系统能够适应产品变化的能力
•三、柔性制造线（FML）
• FML是介于单一或小品种大批量传统自动线与中小批量 多品种柔性制造线之间的生产线。 •加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专 用机床或NC机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS， 但生产率更高。 •它以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分 散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及 自动化。
• 它由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制 造单元所组成，配有工件自动上下料装置（如托盘交换装置、 机器人）、自动输送装置、自动化仓库等，由计算机控制系 统进行加工控制、计划调度安排及工况监测。
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的适用范围
wk.baidu.com
•
•10000
大
•自动线
•生产率提高
•100
0
零
件 批
•2 柔性制造生产线（FML— —Flexible Manufacturing Line）
• 将FMS中的各机床按工 艺过程布局，可以有生产节 拍，但是可变的加工生产线， 是刚性自动线与柔性制造系 统的一种结合。
•244FM摩托车发动机汽缸加工自动线
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的类型
•3 柔性制造系统（FMS）
第8章自动化与信息化
2020/11/27
第8章自动化与信息化
主要内容
柔性制造技术 集成制造技术 计算机集成制造系统 信息化带动自动化
第8章自动化与信息化
柔性制造技术
柔性制造系统的组成、原理 柔性制造系统的类型、应用 FMS 加工系统的配置 FMS 物流系统的组成 FMS 控制管理系统简介
第8章自动化与信息化
•（1）加工模块 加工模块的开发是构建柔性制造线的重 要内容。加工模块是一种通用部件，是专为柔性制造线使 用而设计的。主轴的无级调速是所有加工模块的必备条件。 •（2）刀具的准备和供应 在FML中，当生产批量很小、 刀具寿命较短和工件品种更换频繁时，可考虑采用自动换 刀，此时刀库可设在加工模块上或设立中央刀库来提供各 种刀具。 •（3）工件输送及输送节拍 FML的物料输送具有定向 性，而FMS的物料输送则无一定方向和次序。工件输送 可分为直接输送和随行夹具输送两种方式。 •（4）对控制系统的要求 虽然FML的控制装置与FMS 所使用的相同，由于FML的工件输送是定向的，因而对控 制装置的功能要求较少，这样可大大简化了控制软件的复 杂性。
• 加工系统和物 流系统的自动控制 和作业协调，在线 资料自动采集和处 理，运行仿真及故 障诊断等
第8章自动化与信息化
柔性制造系统特点
•1 很强的柔性制造能力 •2 设备利用率高 •3 劳动生产率高 •4 自动化程度高，产品质量稳定 •5 经济效益高
第8章自动化与信息化
制造自动化系统的柔性描述
•（1）机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时， 机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
正常进行的能力。
• （5）能力柔性 当生产量改变、系统也能经济运行的能力。 • （6）扩展柔性 根据生产任务的需求，可以很容易地调整系
统结构的能力。
第8章自动化与信息化
柔性制造系统的类型
•1 柔性制造单元（FMC——Flexible Manufacturing Cell） • FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形 托盘输送装置或工业机器人组成。
第8章自动化与信息化
•数控机床配工业机器人
第8章自动化与信息化
•2.FMC的效益
• 采用FMC比采用若干单台的数控机床或加工中心， 具有更显著的技术经济效益，主要体现在如下几个方面： •（1）增加柔性，降低库存 与单台加工中心相比， FMC可以实现多品种配套加工。 •（2）可实现24小时连续运转，降低生产成本 •（3）便于实现计算机集成制造系统
•10
量0
•专用机床 •柔性制造生产线
•柔性制造系统
•柔性增 大
•10 小
•柔性制造单元 •数控机床通用机床
•0 •少
10 零件品种数
100 多
第8章自动化与信息化
1000
•二、柔性制造单元（FMC）
•1. FMC的结构 • FMC是在制造单元的基础上发展起来的、 又具有柔性制造系统的部分特点的一种制造单 元。 •它具有独立自动加工的功能，部分还具有自 动传送和监控管理的功能，可实现某些零件的 多品种、小批量的加工。
柔性制造系统组成
•柔性制造系统
• • •
• •
• • •
•加工系统 加 辅检 工 助测 设 设设 备 备备
•物流系统 工刀 件具 流流
•控制与管理系 统
过 过过 程 程程 控 调监 制 度视
• 以任意顺序自 动加工多种工件，自 动更换工件和刀具， 增加功能后可实现工 件自动清洗与测量等
• 满足可变节拍 生产的物料自动识 别、存储、输送和 交换的要求。增加 功能后可实现刀具 预调和管理等
• （2）工艺柔性 是当工艺流程不变时自身适应产品或原材 料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化 而改变相应工艺的难易程度。
• （3）产品柔性 系统能够非常经济和迅速地生产出新产品 的能力，以及对原有产品可用特性的继承能力和兼容能力。
• （4）维护柔性 采用多种方式查询、处理故障，保障生产
第8章自动化与信息化
• 二、柔性制造单元（FMC）
• 1. FMC的结构
加工中心配上托盘交换系统
主要以托盘交换系统为特征，一般具有5个
以上的托盘，组成环形回转式托盘库。
数控机床配工业机器人
最一般的形式由二台数控车床配上机器人，
加上工件传输系统组成。
第8章自动化与信息化
•加工中心配托盘交换系 统
• 柔性制造系统（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 包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的 变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 (“中华人民共和国国家军用标准”) • 柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。
第8章自动化与信息化
第8章自动化与信息化
柔性制造技术和柔性制造系统
• 柔性制造技术（FMT——Flexible Manufacturing Technology）是集数控技术、计算机技术、机器人技术、 现代管理技术为一体的现代制造技术，主要用于多品种 小批量或变批量生产。 • 柔性——指制造系统能够适应产品变化的能力