柔性制造系統(tǒng)論文

1、精選文檔柔性制造系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)組成、類型及應(yīng)用 姓名： 學(xué)號：2011301390076 院系：11級機(jī)械系三班 通訊： 導(dǎo)師：摘要：本文主要闡述了柔性制造系統(tǒng)的基本概念、，并在此基礎(chǔ)之上了解柔性制造系統(tǒng)的工藝基礎(chǔ)，系統(tǒng)組成和分類進(jìn)行闡明，探討了柔性制造技術(shù)進(jìn)展的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢。關(guān)鍵詞：柔性制造系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 類型 應(yīng)用 一柔性制造系統(tǒng)的定義FMS至今仍未有統(tǒng)一、明確、公認(rèn)的定義，不同的國家、企業(yè)、學(xué)者和用戶往往各有各的說法，所強(qiáng)調(diào)的關(guān)鍵特征也各有差異。所以，精確地定義FMS要比具體地描述一個(gè)FMS困難得多。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局定義FMS為：由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)接起來的一些設(shè)備(通常是具有自動換刀裝置的加

2、工中心機(jī)床)組成，傳輸裝置把工件放在托盤或其他聯(lián)接裝置上送到各加工設(shè)備，加工設(shè)備和傳輸系統(tǒng)在中心計(jì)算機(jī)把握下，使工件加工精確、快速和自動化。柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。日本國際貿(mào)易與工業(yè)部定義FMS為：由2臺或更多NC機(jī)床組成的系統(tǒng)，這些機(jī)床與自動物料管理設(shè)備一一連接，在計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備把握下完成自動加工或處理操作，從而可加工多個(gè)不同外形和尺寸的工件。中國機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動化爭辯所1993年編寫的制造自動化術(shù)語匯編中，定義FMS為：將自動化生產(chǎn)系統(tǒng)從少品種大批量生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向多品種生產(chǎn)型的柔性化系統(tǒng)。FMS包括：(1)機(jī)械加工中心等加工作業(yè)機(jī)床；(2)加工對象的幫助作業(yè)工業(yè)機(jī)器人

3、和托盤；(3)加工對象的搬運(yùn)作業(yè)工業(yè)機(jī)器人/傳送帶/無人搬運(yùn)車；(4)存貯工件的自動倉庫；(5)上述作業(yè)用的各種自動設(shè)備的管理和把握用計(jì)算機(jī)。二柔性制造系統(tǒng)工藝基礎(chǔ)FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它依據(jù)成組的加工對象確定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲運(yùn)系統(tǒng)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行把握，故能自動調(diào)整并實(shí)現(xiàn)肯定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有“柔性”)，并能準(zhǔn)時(shí)地轉(zhuǎn)變產(chǎn)品以滿足市場需求。 FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴(kuò)大，可以包括毛坯制造、機(jī)械加工、裝配和質(zhì)量檢驗(yàn)等。投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于沖壓和

4、焊接的。三.柔性制造系統(tǒng)的組成（1）加工系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)接受的設(shè)備由待加工工件的類別打算,主要有加工中心、車削中心或計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機(jī)床等,用以自動地完成多種工序的加工。（2）物料系統(tǒng)物料系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)工件及工裝夾具的自動供應(yīng)和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調(diào)運(yùn)和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導(dǎo)引小車、工業(yè)機(jī)器人及專用起吊運(yùn)送機(jī)等。（3）計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)用以處理柔性制造系統(tǒng)的各種信息,輸出把握CNC機(jī)床和物料系統(tǒng)等自動操作所需的信息。通常接受三級(設(shè)備級、工作站級、單元級)分布式計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng),其中單元級把握系統(tǒng)(單元把握器)是柔性制造系統(tǒng)的核心。（4）系統(tǒng)

5、軟件系統(tǒng)軟件用以確保柔性制造系統(tǒng)有效地適應(yīng)中小批量多品種生產(chǎn)的管理、把握及優(yōu)化工作,包括設(shè)計(jì)規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過程分析軟件、生產(chǎn)過程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。四.柔性制造系統(tǒng)的分類（1）柔性制造單元(FMC)FMC由單臺帶多托盤系統(tǒng)的加工中心或3臺以下的CNC機(jī)床組成,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的機(jī)敏性。FMC的柔性最高。（2）柔性制造線(FML)柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產(chǎn)線,對物料系統(tǒng)的柔性要求低于FMS,但生產(chǎn)效率更高。（3）柔性制造系統(tǒng)(FMS)FMS通常包括3臺以上的CNC機(jī)床(或加工中心),由集中的把握系統(tǒng)及物料系統(tǒng)連接起來,可在不停機(jī)狀況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量

6、的加工管理。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的制造自動化系統(tǒng)。五. 柔性制造系統(tǒng)應(yīng)用（1）利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)(cAD)技術(shù)CAD技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)環(huán)境下的完整設(shè)計(jì)過程，是一項(xiàng)產(chǎn)品建模技術(shù)(將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型)。帶有32位Pc微機(jī)的cAD已成為應(yīng)用主流。引入專家系統(tǒng)的cAD使其具有智能化，可處理各種簡單問題，當(dāng)前的一個(gè)應(yīng)用熱點(diǎn)是快速成型(RP)技術(shù)。它利用三維cAD數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)將一層層的材料積累成實(shí)體原型。RP技術(shù)具有快速、高柔性、高度集成等突出優(yōu)點(diǎn)，尤其適合制造單件小批量、外形簡單的產(chǎn)品或原型。（2）機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、電子、信息、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的相互融合

7、和交叉，特殊是機(jī)械、信息學(xué)科的融合交叉。從這個(gè)意義上說，其內(nèi)涵是機(jī)械產(chǎn)品的信息化，它由機(jī)械、信息處理、傳感器三大部分組成。近年來，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMs)作為機(jī)電一體化的一個(gè)進(jìn)展方向得到了特殊重視和爭辯。（3）模糊把握技術(shù)模糊數(shù)學(xué)在工業(yè)上的應(yīng)用始于1974年對鍋爐和蒸汽機(jī)的模糊把握。目前模糊把握技術(shù)正處于穩(wěn)定進(jìn)展階段，其核心是模糊把握器。新近開發(fā)的高性能模糊把握器具有基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能，可在把握過程中不斷獵取新的信息，并自動地對把握量進(jìn)行調(diào)整，大大改善了系統(tǒng)的性能。（4）人工智能、專家系統(tǒng)技術(shù)迄今，F(xiàn)Ms中所接受的人工智能(AI)大多基于規(guī)章的專家系統(tǒng)(ES)。專家系統(tǒng)是利用專家學(xué)

8、問和推理規(guī)章進(jìn)行推理，可以對各類問題求解。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實(shí)及驗(yàn)證過的理論與通過閱歷獲得的學(xué)問相結(jié)合，因而為FMs的各方面工作增加了柔性。將來以學(xué)問密集為特征，以學(xué)問處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在FMs中起著關(guān)鍵作用。（5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)ANN是由很多神經(jīng)元依據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連接而成的，模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行并行處理的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在自動把握領(lǐng)域，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展趨勢是其與專家系統(tǒng)和模糊把握技術(shù)的結(jié)合，成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。六 柔性制造系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢(1)FMS仍將快速進(jìn)展FMS在20世紀(jì)80年月末就已進(jìn)入了有用階段，技術(shù)已比較成熟

9、。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發(fā)達(dá)國家還是進(jìn)展中國家都越來越重視柔性制造技術(shù)。FMS初期只是用于非回轉(zhuǎn)體類零件的箱體類零件機(jī)械加工，通常用來完成鉆、鏜、銑及攻絲等工序。后來隨著FMS技術(shù)的進(jìn)展，F(xiàn)MS不僅能完成其他非回轉(zhuǎn)體類零件的加工，還可完成回轉(zhuǎn)體零件的車削、磨削、齒輪加工，甚至于拉削等工序。從機(jī)械制造行業(yè)來看，現(xiàn)在FMS不僅能完成機(jī)械加工，而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個(gè)制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品看，現(xiàn)在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機(jī)、坦克、火炮

10、、艦船，還可用于計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、木制產(chǎn)品、服裝、食品以及醫(yī)藥品和化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。從生產(chǎn)批量來看FMS已從中小批量應(yīng)用向單件和大批量生產(chǎn)方向進(jìn)展。有關(guān)爭辯表明，凡是可接受數(shù)控和計(jì)算機(jī)把握的工序均可由FMS完成。隨著計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)和系統(tǒng)(CIMS)日漸成為制造業(yè)的熱點(diǎn)，很多專家學(xué)者紛紛預(yù)言CIMS是制造業(yè)進(jìn)展的必定趨勢。柔性制造系統(tǒng)作為CIMS的重要組成部分，必定會隨著CIMS的進(jìn)展而進(jìn)展。(2)FMS系統(tǒng)配置朝FMC的方向進(jìn)展柔性制造單元FMC和FMS一樣，都能夠滿足多品種、小批量的柔性制造需要，但FMC具有自己的優(yōu)點(diǎn)。首先，F(xiàn)MC的規(guī)模小，投資少，技術(shù)綜合性和簡單性低，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、論證和運(yùn)

11、行相對簡潔，易于實(shí)現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)小，而且易于擴(kuò)展，是向高級大型FMS進(jìn)展的重要階梯。因此，接受由FMC到FMS的規(guī)劃，既可以削減一次投入的資金，使企業(yè)易于承受，又可以減小風(fēng)險(xiǎn)，易于成功，旦成功就可以獲得效益，為下一步擴(kuò)展供應(yīng)金，同時(shí)也能培育人才、積累閱歷，便于把握FMS的簡單技術(shù)，使FMS的實(shí)施更加穩(wěn)妥。其次，現(xiàn)在的FMc已不再是簡潔或初級FMS的代名詞，F(xiàn)MC不僅可以具有FMs所具有的加工、制造、運(yùn)儲、把握、協(xié)調(diào)功能，還可以具有監(jiān)控、通訊、仿真、生產(chǎn)調(diào)度管理以至于人工智能等功能，在某一具體類型的加工中可以獲得更大的柔性，提高生產(chǎn)率，增加產(chǎn)量，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。(3)FMS系統(tǒng)性能不斷提高構(gòu)成FMs的各項(xiàng)技術(shù)，如加工技術(shù)、運(yùn)儲技術(shù)、刀具管理技術(shù)、把握技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速進(jìn)展，毫無疑問會大大提高FMS系統(tǒng)的性能。在加工中接受噴水切削加工技術(shù)和激光加工技術(shù)，并將很多加工力量很強(qiáng)的加工設(shè)備如立式、臥式鏜銑加工中心，高效萬能車削中心等用于FMS系統(tǒng)，大大提高了FMS的加工力量和柔性，提高了FMS的系統(tǒng)性能。AVG小車以及自動存儲、提取系統(tǒng)的進(jìn)展和應(yīng)用，為FMS供應(yīng)了更加牢靠的物流運(yùn)儲方法，同時(shí)也能縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率