awd-1229-st第7章CIMS環(huán)境下制造自動(dòng)化信息集成技術(shù)

1、1 7.1 引言 7.2 車(chē)間控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.3 車(chē)間物流管理 7.4 柔性制造系統(tǒng)(FMS)信息集成 第七章 CIMS環(huán)境下制造自動(dòng)化信息集成技術(shù)27.1 引言 制造自動(dòng)化系統(tǒng)既是自上而下信息傳輸?shù)哪┒耍质亲韵露闲畔⒉杉脑搭^。 車(chē)間是制造自動(dòng)化的核心，制造自動(dòng)化系統(tǒng)又稱(chēng)為車(chē)間制造自動(dòng)化系統(tǒng)。包括：車(chē)間控制系統(tǒng)、加工系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、刀具管理系統(tǒng)等。7.1.1 車(chē)間控制系統(tǒng)的發(fā)展MRP：以BOM為主線(xiàn)，通過(guò)產(chǎn)品的逐級(jí)分解，把產(chǎn)品分解成為若干部件，部件分解為零件，依據(jù)零件確定原材料，然后根據(jù)交貨日期逐一確定各加工階段的完工時(shí)間，該系統(tǒng)被形象稱(chēng)之為推系統(tǒng)。MRPII37.1 引言JIT：

2、在理論上完全沒(méi)有任何資源浪費(fèi)和排隊(duì)現(xiàn)象，可以最大限度地清除任何不產(chǎn)生效益的垃圾，它以產(chǎn)品交貨日期反過(guò)來(lái)要求各分承制商、供貨商的交貨時(shí)間，該系統(tǒng)被稱(chēng)為拉系統(tǒng)。OPT：歐洲人的JIT是最優(yōu)化生產(chǎn)控制技術(shù)， 認(rèn)為制造企業(yè)的最終目標(biāo)是獲取利潤(rùn)，企業(yè)的一切活動(dòng)以此為中心。但由于制造復(fù)雜性，并不能保證制造系統(tǒng)達(dá)到所期望的目標(biāo)。在新的生產(chǎn)模式下，具有自行決策、相互協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)和最優(yōu)化運(yùn)行方式47.1.2 車(chē)間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系 功能聯(lián)系主要功能：車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的制訂與調(diào)度、刀具管理、物料管理、制造與體驗(yàn)、質(zhì)量控制、監(jiān)控功能聯(lián)系：車(chē)間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的制訂必須以MIS主生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和較長(zhǎng)

3、期生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃為依據(jù)，該計(jì)劃在車(chē)間完成。車(chē)間計(jì)劃制定必然使用許多工藝信息，諸如零件的技術(shù)要求，采用的加工方法、使用的設(shè)備、工裝等，這些信息由CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供。零件制造過(guò)程中遵循何種控制規(guī)律，使用什么精度的檢具由QIS分系統(tǒng)提供。若作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，如機(jī)床損壞、刀具破損、工件超差等，就必須進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，此時(shí)零件的可選加工路徑或可替換的刀具均由CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)規(guī)定，而零件超差處理意見(jiàn)由QIS決定。 57.1.2 車(chē)間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系 車(chē)間生產(chǎn)資源的管理，均與MIS、CAD/CAPP/CAM、QIS分系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。車(chē)間生產(chǎn)資源的狀態(tài)是M

4、IS制定生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)，車(chē)間內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)劃的制定當(dāng)然也離不開(kāi)本身資源的檢查、評(píng)估、車(chē)間調(diào)度還必須了解資源的動(dòng)態(tài)信息，完成資源的動(dòng)態(tài)再分配。CAPP系統(tǒng)根據(jù)車(chē)間資源情況制定零件加工工藝。車(chē)間量具、檢驗(yàn)夾具的可用性取決于就QIS的定檢計(jì)劃。車(chē)間的制造、檢驗(yàn)及質(zhì)量管理功能的實(shí)現(xiàn)，也必須依靠其它分系統(tǒng)的支持。車(chē)間制造所需的工藝規(guī)程、代碼來(lái)自CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)。檢驗(yàn)規(guī)程或檢驗(yàn)代碼則來(lái)自QIS分系統(tǒng)，作為質(zhì)量管理的依據(jù)。67.1.2 車(chē)間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系 車(chē)間監(jiān)控系統(tǒng)保證車(chē)間計(jì)劃的順利執(zhí)行，為MIS、QIS、CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供車(chē)間的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，以便根據(jù)實(shí)際加工

5、情況更改有關(guān)計(jì)劃，檢查追蹤出現(xiàn)質(zhì)量事故的原因，以杜絕類(lèi)似事件的再次發(fā)生。車(chē)間控制系統(tǒng)需要分布是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可保證車(chē)間控制系統(tǒng)中所需信息的一致性、完整性、安全性，而網(wǎng)絡(luò)則是數(shù)據(jù)交互、共享的橋梁。77.1.2 車(chē)間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系信息聯(lián)系按性制分: 靜態(tài)信息：在零件加工過(guò)程中，基本保持不變的信息：產(chǎn)品工藝規(guī)程、加工程序。動(dòng)態(tài)信息：在零件加工過(guò)程中，信息是變化的，如車(chē)間計(jì)劃跟蹤信息、庫(kù)存信息、設(shè)備、人員狀態(tài)信息。按信息來(lái)源和去向分：輸入信息：外系統(tǒng)輸入給車(chē)間控制系統(tǒng)的信息，如生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、工藝規(guī)程、NC代碼。輸出信息：車(chē)間控制系統(tǒng)輸出給外系統(tǒng)的信息

6、，如作業(yè)計(jì)劃完成情況、庫(kù)存信息、刀量具準(zhǔn)備情況。87.2 車(chē)間控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 7.2.1 車(chē)間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)遞階控制 把一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制功能進(jìn)行正確、合理的分解，劃分為若干層次，上層向下層發(fā)布命令，下層向上層反饋命令執(zhí)行結(jié)果，并共同構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)特點(diǎn)通過(guò)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)分解，使各層功能相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)便于模塊化開(kāi)發(fā)，使功能的增加、刪除、修改、擴(kuò)充較為方便，增加了系統(tǒng)的開(kāi)放性減少資源浪費(fèi)車(chē)間控制系統(tǒng)覆蓋了車(chē)間層、單元層、工作站層和設(shè)備層四個(gè)層次97.2.1 車(chē)間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)組成設(shè)備控制器由各種數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、坐標(biāo)測(cè)量及、AGV、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)等的控制器組成是車(chē)間控制系

7、統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求最高的一級(jí)向上與各個(gè)工作站控制器相連，向下直接控制各個(gè)設(shè)備，把工作站控制器的命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序地簡(jiǎn)單任務(wù)，并通過(guò)傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行情況工作站控制器負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)車(chē)間中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)根據(jù)單元控制器下達(dá)的命令完成各種加工設(shè)備、加工過(guò)程監(jiān)控及協(xié)調(diào)、加工檢驗(yàn)等工作107.2.1 車(chē)間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)單元控制器是車(chē)間控制系統(tǒng)中同時(shí)兼有計(jì)劃、調(diào)度功能的重要環(huán)節(jié)完成任務(wù)的實(shí)時(shí)分解、調(diào)度、資源需求分析，向各個(gè)工作站分配任務(wù)及監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行情況，并向車(chē)間控制器報(bào)告作業(yè)完成情況和單元狀態(tài)車(chē)間控制器車(chē)間控制系統(tǒng)的最高級(jí)負(fù)責(zé)制訂并協(xié)調(diào)車(chē)間的生產(chǎn)計(jì)劃和資源優(yōu)化分配，使車(chē)間以最低的成本生產(chǎn)

8、最好的產(chǎn)品是車(chē)間控制系統(tǒng)與外界交換信息的核心與樞紐，具有計(jì)劃、調(diào)度、監(jiān)控三大功能117.2.1 車(chē)間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)計(jì)劃的主要任務(wù)是根據(jù)MIS分系統(tǒng)下達(dá)的主生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和由CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供的生產(chǎn)工藝信息制訂車(chē)間一定時(shí)期內(nèi)的生產(chǎn)計(jì)劃。計(jì)劃制訂的依據(jù)是車(chē)間生產(chǎn)能力和生產(chǎn)任務(wù)的評(píng)價(jià)和分析。調(diào)度的任務(wù)是根據(jù)各生產(chǎn)單元的計(jì)劃完成情況對(duì)單元間的生產(chǎn)任務(wù)或資源分配做適當(dāng)調(diào)整，保證車(chē)間生產(chǎn)任務(wù)按期完成。監(jiān)控主要用于監(jiān)視各單元在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象，并把這種異常情況提供給調(diào)度功能，供其決策之用。127.2.2 車(chē)間控制系統(tǒng)開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放性功能結(jié)構(gòu)上的開(kāi)放性。車(chē)間控制系統(tǒng)能根據(jù)不同的生

9、產(chǎn)任務(wù)靈活地分割及組合其自身的功能，提供不同的服務(wù)，使車(chē)間以最低的成本生產(chǎn)最好的產(chǎn)品，并能夠方便地開(kāi)發(fā)新的功能，從而適應(yīng)多種多樣的生產(chǎn)環(huán)境。平臺(tái)軟件對(duì)硬件系統(tǒng)的開(kāi)放性。按軟件操作系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化要求，從保證平臺(tái)軟件的可移植性和版本延續(xù)性出發(fā)，在平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)中采用通用的操作系統(tǒng)和通用的開(kāi)發(fā)環(huán)境，以保證平臺(tái)軟件適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展、容納新設(shè)備的能力。平臺(tái)軟件對(duì)支撐系統(tǒng)的開(kāi)放性。平臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，與具體硬件環(huán)境隔離，采用開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)互連。集成框架體系結(jié)構(gòu)和功能層次137.2.3 車(chē)間控制系統(tǒng)可重構(gòu)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟一個(gè)具有開(kāi)發(fā)某種新產(chǎn)品所需的、具有不同技術(shù)和專(zhuān)長(zhǎng)的一些組織

10、，通過(guò)一個(gè)盟主共同組成的階段性聯(lián)盟。各個(gè)組織采取Win-Win策略，以聯(lián)盟體的整體優(yōu)勢(shì)共同應(yīng)付市場(chǎng)挑戰(zhàn)，聯(lián)合參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)車(chē)間生產(chǎn)管理模式提供新的要求： 要求車(chē)間控制系統(tǒng)必須是可重構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，從而能夠快速組合成新的聯(lián)盟，并且不因此而降低車(chē)間的生產(chǎn)能力，車(chē)間在不同的聯(lián)盟中能夠發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)，獲得最大的利益新型的組織結(jié)構(gòu)和快速的、四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式14車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃與作業(yè)調(diào)度方法車(chē)間計(jì)劃與作業(yè)調(diào)度是車(chē)間控制系統(tǒng)的核心。生產(chǎn)計(jì)劃編制車(chē)間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃時(shí)，首先要考慮的問(wèn)題是保證零件交貨期其次要考慮單元間加工任務(wù)的均衡，還要考慮車(chē)間內(nèi)生產(chǎn)資源合理、充分、高效的利用，并據(jù)此把車(chē)間的任務(wù)分解成各單元周作

11、業(yè)計(jì)劃和資源需求計(jì)劃。以此為基礎(chǔ)，制定單元日或班作業(yè)計(jì)劃和資源供給計(jì)劃。單元作業(yè)計(jì)劃：屬于工序級(jí)作業(yè)計(jì)劃，不僅要決定每日、班要完成的零件工序數(shù)量，而且還要決定零件進(jìn)入各單元的先后順序、每個(gè)零件的加工路徑以及所需的設(shè)備、刀具、量具、夾具等。制定該計(jì)劃，突出的問(wèn)題是在保證零件交貨期的前提下，如何更好的優(yōu)化使用單元內(nèi)資源。15制定作業(yè)計(jì)劃的過(guò)程首先要把車(chē)間下達(dá)的作業(yè)計(jì)劃所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)分批。分批的主要原因是單元內(nèi)加工資源的約束，如有限的機(jī)床、夾具、刀具等分批的主要目的在于均勻地、有效地利用單元內(nèi)各項(xiàng)資源，如：某類(lèi)零件的生產(chǎn)數(shù)量較多，即使全部機(jī)床都來(lái)加工該類(lèi)零件，也不能一次性加工完成，此時(shí)零件就必須分

12、批。16由于零件的交貨日期參差不齊，只好將零件分批加工，以保證按期完成任務(wù)。零件分批的原則是加工全部零件所需的批量數(shù)最少，全部機(jī)床的平均利用率最高。分批后應(yīng)考慮的問(wèn)題是在完成每批的生產(chǎn)任務(wù)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化利用系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)資源。分批和均衡是很復(fù)雜的有約束優(yōu)化問(wèn)題。人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)以及各種計(jì)算機(jī)輔助決策軟件在此領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。加工一個(gè)批量零件所需時(shí)間越短越好變換批次所需的調(diào)整時(shí)間越少越好17作業(yè)調(diào)度定義 又稱(chēng)實(shí)時(shí)調(diào)度，是對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的補(bǔ)充和完善。根據(jù)車(chē)間實(shí)際加工過(guò)程中隨時(shí)出現(xiàn)的故障情況，對(duì)車(chē)間作業(yè)計(jì)劃做出調(diào)整、修改，使車(chē)間生產(chǎn)得以順利進(jìn)行，保證零件按期交貨。包括內(nèi)容：被加工工件的動(dòng)態(tài)排序和系統(tǒng)生產(chǎn)及輔助

13、資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。18作業(yè)調(diào)度作業(yè)排序方法縱向：一個(gè)零件的制造過(guò)程是由一系列作業(yè)完成的，每個(gè)零件對(duì)應(yīng)一個(gè)作業(yè)序列。橫向：一個(gè)設(shè)備有多個(gè)作業(yè)在等待，作業(yè)按照優(yōu)先級(jí)別形成序列，每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)作業(yè)序列。當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，改變零件到加工順序和工藝路徑，做出新的排序，達(dá)到新的均衡。19作業(yè)調(diào)度基于人工智能的車(chē)間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 多黑板/多智能體黑板：一個(gè)具有控制器和知識(shí)源的共同數(shù)據(jù)區(qū)，知識(shí)源可以包括專(zhuān)家系統(tǒng)，置于黑板上的問(wèn)題可由知識(shí)源共同協(xié)作求解。智能體：既包含數(shù)據(jù)，又有處理機(jī)制的自治體，各自制體可以互通信息，共同求解同一個(gè)問(wèn)題 組成：計(jì)劃、調(diào)度、監(jiān)控三個(gè)黑板體

14、20基于人工智能的車(chē)間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) 計(jì)劃黑板體常規(guī)計(jì)劃緊急計(jì)劃21基于人工智能的車(chē)間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) 調(diào)度黑板體功能 調(diào)度活動(dòng) 監(jiān)控黑板體跟蹤工件和設(shè)備狀態(tài)處理并反饋有關(guān)采集信息 向上一級(jí)黑板反饋系統(tǒng)狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用情況22基于人工智能的車(chē)間計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) 控制結(jié)構(gòu) 237.3 車(chē)間物流管理 由倉(cāng)庫(kù)、緩存站、傳送帶、運(yùn)送小車(chē)、機(jī)械手等組成，主要完成車(chē)間內(nèi)原材料、半成品、成品、刀具、夾具、托盤(pán)、輔助材料等的運(yùn)送。 物流系統(tǒng)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)效率起著關(guān)鍵作用。 如何有效提高車(chē)間物流效率是車(chē)間生產(chǎn)管理至觀重要的問(wèn)題。247.3.1 工件管理與傳輸控制車(chē)間布局 車(chē)間布局與物流傳輸有著密切關(guān)系，應(yīng)遵循以下原則：隨

15、機(jī)布置原則: 將若干機(jī)床隨機(jī)地排列在車(chē)間內(nèi)。 25車(chē)間布局功能布置原則：根據(jù)加工設(shè)備的功能分門(mén)別類(lèi)地將同類(lèi)設(shè)備組織在一起。26車(chē)間布局模塊化布置原則：車(chē)間是由若干功能類(lèi)似的獨(dú)立模塊組成，在應(yīng)付緊急任務(wù)和意外事件方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，也有利于無(wú)聊的傳輸。27車(chē)間布局加工單元布置原則：基于成組技術(shù)，每一個(gè)加工單元都完成相應(yīng)的一類(lèi)產(chǎn)品，物料流動(dòng)較方便。28車(chē)間布局加工階段布置原則：將車(chē)間分為準(zhǔn)備加工階段、機(jī)械加工階段、特種加工階段等，使物流從車(chē)間一端進(jìn)入，從另一端流出。 297.3.1 工件管理與傳輸控制車(chē)間傳輸系統(tǒng)基本組成 完成的工作：毛坯、原材料由車(chē)間外部搬運(yùn)進(jìn)車(chē)間，將加工好的成品從車(chē)間中運(yùn)出工件

16、在車(chē)間內(nèi)不同工段、不同設(shè)備間的搬運(yùn) 倉(cāng)庫(kù)原材料車(chē)削銑削熱處理車(chē)削銑削熱處理磨削成品傳送系統(tǒng)物流管理系統(tǒng)人工干預(yù)半自動(dòng)化30毛坯是棒料、型材 需要在切斷機(jī)床上按要求尺寸下料，或直 接送入某些機(jī)床的自動(dòng)進(jìn)料裝置毛坯是鑄、鍛件 首先把毛坯裝在夾具上，然后才能送機(jī)床 加工。大型毛坯 借助吊車(chē)、叉車(chē)等搬運(yùn)設(shè)備工件傳輸工具：叉車(chē)、橋式起重機(jī)、手推小車(chē)、傳送帶、無(wú)人運(yùn)輸小車(chē)、機(jī)器人機(jī)加車(chē)間大批量生產(chǎn)車(chē)間有軌和無(wú)軌可采用地面軌道或支架軌道按照制導(dǎo)方式可分有線(xiàn)導(dǎo)向、磁性導(dǎo)向、激光導(dǎo)向、無(wú)線(xiàn)遙控自動(dòng)、半自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)317.3.1 工件管理與傳輸控制車(chē)間物流控制系統(tǒng) 分為三層遞階結(jié)構(gòu)：管理層：對(duì)整個(gè)物流系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)

17、劃、控制、形成有效的反饋約束和激勵(lì)機(jī)制。控制層：控制物料流動(dòng)過(guò)程，包括車(chē)間生產(chǎn)訂單處理、庫(kù)存生產(chǎn)計(jì)劃與控制，生產(chǎn)計(jì)劃與控制，用料管理作業(yè)層：完成物料的時(shí)間轉(zhuǎn)移和空間轉(zhuǎn)移，包括運(yùn)輸、裝卸、搬運(yùn)、存放等車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)是車(chē)間物流系統(tǒng)的最高指揮者 327.3.2 刀具管理 刀具管理是車(chē)間系統(tǒng)重要組成部分，包括刀具計(jì)劃、刀具調(diào)度、刀具監(jiān)控、刀具信息管理等，分為三層遞階結(jié)構(gòu)：刀具計(jì)劃管理功能：刀具訂購(gòu)、刀具準(zhǔn)備情況反饋、制訂刀具供給計(jì)劃刀具訂購(gòu)：根據(jù)專(zhuān)用刀具制作周期和通用刀具訂貨周期，確定刀具訂購(gòu)周期；根據(jù)車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃、工藝規(guī)程刀具壽命參數(shù)，計(jì)算刀具訂購(gòu)周期內(nèi)生產(chǎn)所需的刀具數(shù)量；制訂刀具訂購(gòu)計(jì)劃，

18、交有關(guān)職能部門(mén)執(zhí)行 33刀具計(jì)劃管理刀具準(zhǔn)備情況反饋：完成車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃所需刀具數(shù)量的確認(rèn)，保證作業(yè)計(jì)劃所需的刀具能夠滿(mǎn)足供應(yīng)；若刀具數(shù)量不符合要求，及時(shí)反饋信息，對(duì)所做計(jì)劃作適當(dāng)調(diào)整，保證車(chē)間生產(chǎn)正常進(jìn)行。刀具供給計(jì)劃：根據(jù)車(chē)間日生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和刀具需求計(jì)劃制訂的，包括：刀具數(shù)量、刀柄型號(hào)與所需用機(jī)床主軸頭部型式的匹配、使用刀具的設(shè)備名稱(chēng)與型號(hào)、刀具供給日期等，刀具供給計(jì)劃是刀具分配的依據(jù)347.3.2 刀具管理刀具調(diào)度 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所用刀具非正常磨損、破損，或緊急生產(chǎn)任務(wù)所需刀具的補(bǔ)充供給調(diào)度分兩種情況：生產(chǎn)線(xiàn)上已有所需的刀具，且沒(méi)有使用，能夠滿(mǎn)足加工要求，則現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)解決；生產(chǎn)線(xiàn)上沒(méi)有或雖然有所需

19、刀具，但正在使用，則需要從中央刀庫(kù)緊急輸出所需刀具刀具調(diào)度涉及到刀具壽命、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)每一把刀具的識(shí)別、定位等。357.3.2 刀具管理刀具監(jiān)控 為了及時(shí)了解每時(shí)每刻在使用的大量刀具因磨損而發(fā)生的性質(zhì)變化，保證生產(chǎn)安全，防止工件報(bào)廢。刀具監(jiān)控包括：刀具壽命、刀具磨損量、刀具破損的檢測(cè)。刀具壽命指刀具的耐用度，即在正常情況下，磨損量達(dá)到磨鈍位置為止的縱切削時(shí)間刀具壽命取決于刀具材料、被加工工件材料和切削參數(shù)等多種因素，通常用實(shí)驗(yàn)方法確定。刀具磨損的監(jiān)控要求裝備有專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)裝置。例如：可以利用測(cè)量鉆頭長(zhǎng)度偏置量的裝置來(lái)檢測(cè)鉆頭的磨損。刀具破損的發(fā)現(xiàn)目前采用聲發(fā)射等專(zhuān)用技術(shù)和設(shè)備。367.3.2 刀具管

20、理刀具信息管理37物流管理信息系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理模塊的功能設(shè)計(jì) 387.4 FMS信息集成 FMS（Flexible Manufacturing System）是一組數(shù)控機(jī)床和其他自動(dòng)化的工藝設(shè)備，由計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)和物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體。 美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會(huì)把柔性制造系統(tǒng)定義為“使用計(jì)算機(jī)控制、柔性工作站和集成物料運(yùn)儲(chǔ)裝置來(lái)控制并完成零件族某一工序或一系列工序的一種集成制造系統(tǒng)”。 還有一種更直觀的定義是：“柔性制造系統(tǒng)，至少有兩臺(tái)機(jī)床，一套物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)(從裝載到卸載具有高度自動(dòng)化)和一套控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)所組成的制造系統(tǒng)，它采用簡(jiǎn)單地改變軟件的方法便能制造出某

21、些部件中的任何零件”。還有各種其他的定義來(lái)描述柔性制造系統(tǒng)。397.4 FMS信息集成工藝基礎(chǔ)： 成組技術(shù)功能 ： 加工制造和部分生產(chǎn)管理 良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果：高的設(shè)備利用率：降低生產(chǎn)成本：減少了在制品庫(kù)存，縮短生產(chǎn)周期：大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量：407.4 FMS信息集成發(fā)展：1967年，英國(guó)莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設(shè)備是六臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無(wú)人看管條件下，實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困難而未全部建成。同年，美國(guó)的懷特森斯特蘭公司建成 Omniline I系統(tǒng)，它由八臺(tái)加工中心和兩臺(tái)多軸鉆床組成，工件被裝在托

22、盤(pán)上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機(jī)床間傳送和進(jìn)行加工。這種柔性自動(dòng)化設(shè)備適于少品種、大批量生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)相似，所以也叫柔性自動(dòng)線(xiàn)。日本、前蘇聯(lián)、德國(guó)等也都在60年代末至70年代初，先后開(kāi)展了FMS的研制工作。 41發(fā)展：1976年，日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元(簡(jiǎn)稱(chēng)FMC)，為發(fā)展FMS提供了重要的設(shè)備形式。柔性制造單元(FMC)一般由12臺(tái)數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置組成，有獨(dú)立的工件儲(chǔ)存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，甚至自動(dòng)檢測(cè)工件，可實(shí)現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生產(chǎn)應(yīng)用。70年代末期，F(xiàn)MS在技術(shù)上和數(shù)量上都

23、有較大發(fā)展，80年代初期已進(jìn)入實(shí)用階段，其中以由35臺(tái)設(shè)備組成的FMS為最多，但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用 1982年，日本發(fā)那科公司建成自動(dòng)化電機(jī)加工車(chē)間，由60個(gè)柔性制造單元（包括50個(gè)工業(yè)機(jī)器人）和一個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)組成，另有兩臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)臺(tái)車(chē)傳送毛坯和工件，此外還有一個(gè)無(wú)人化電機(jī)裝配車(chē)間，它們都能連續(xù)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 427.4 FMS信息集成特征： 柔性：對(duì)產(chǎn)品的柔性，即系統(tǒng)為不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品變化進(jìn)行設(shè)置，以提高設(shè)備利用率，減少加工過(guò)程中零件的中間存儲(chǔ)，迅速響應(yīng)需求變化。具體表現(xiàn)：機(jī)床的柔性： FMS中機(jī)床通常為CNC機(jī)床或加工中心，可通過(guò)配置相應(yīng)的刀具、夾具、托盤(pán)、NC加工代碼等，完成給定

24、零件族中任一零件的加工。加工柔性：FMS能夠以多種流程加工一組類(lèi)型、材料不同的零件，即使同一類(lèi)型的零件也可采用不同的加工手段與方法43特征零件加工路線(xiàn)的柔性：FMS在加工零件過(guò)程中出現(xiàn)局部故障時(shí)，能迅速選擇新的加工路線(xiàn)并繼續(xù)加工，以保證零件按期交付。產(chǎn)量柔性：良好的FMS在加工批量較小的零件或加工批量很大的零件時(shí)在成本上不應(yīng)有顯著的差異，能夠完全適應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)量的變化。擴(kuò)展柔性：FMS系統(tǒng)在需要時(shí)能夠方便地、模塊化地?cái)U(kuò)展其規(guī)模，并且擴(kuò)展的部分能與原有部分完全融合，形成一個(gè)新的整體。生產(chǎn)柔性：FMS能夠生產(chǎn)各類(lèi)零件447.4 FMS信息集成FMS主要組成及部分功能加工系統(tǒng)：是FMS的基礎(chǔ)，一般由兩臺(tái)

25、以上的數(shù)控機(jī)床或加工中心及一些加工輔助設(shè)備組成，用于把原材料轉(zhuǎn)換成最終合格產(chǎn)品。儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)：由自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、堆垛機(jī)、傳送帶或有軌、無(wú)軌小車(chē)、搬運(yùn)機(jī)器人、上下料托盤(pán)、交換工作站等組成。儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度的高低，直接決定了FMS自動(dòng)化程度的高低控制系統(tǒng)：FMS核心系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)基本功能 數(shù)據(jù)分配、向FMS內(nèi)的各種設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)FMS內(nèi)設(shè)備的各種活動(dòng)、通過(guò)協(xié)調(diào)，使物料傳輸系統(tǒng)能及時(shí)把待加工工件傳送到加工設(shè)備，達(dá)到提高設(shè)備利用率的目的。友好的人機(jī)界面便于操作者操作。故障處理，在系統(tǒng)發(fā)生故障后，使系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行的條件與能力。45FMS控制系統(tǒng) 運(yùn)行所需的信息零件的加工信息作業(yè)計(jì)劃信息質(zhì)量控制信息物料信息工裝信息狀態(tài)監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)信息467.4 FMS信息集成關(guān)鍵技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù)：直接利用數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹(shù)脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。 47關(guān)鍵技術(shù)模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開(kāi)發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過(guò)程中不斷獲取