s第章 CIMS環(huán)境下制造自動(dòng)化信息集成技術(shù)

7.1引言7.2車間控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3車間物流管理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)17.1引言制造自動(dòng)化系統(tǒng)既是自上而下信息傳輸?shù)哪┒?，又是自下而上信息采集的源頭。車間是制造自動(dòng)化的核心，制造自動(dòng)化系統(tǒng)又稱為車間制造自動(dòng)化系統(tǒng)。包括：車間控制系統(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車間控制系統(tǒng)的發(fā)展MRP：以BOM為主線，通過產(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)被形象稱之為推系統(tǒng)。MRPII27.1引言JIT：在理論上完全沒有任何資源浪費(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)品交貨日期反過來要求各分承制商、供貨商的交貨時(shí)間，該系統(tǒng)被稱為拉系統(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，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37.1.2車間控制系統(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)劃和較長期生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃為依據(jù)，該計(jì)劃在車間完成。車間計(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由QIS決定。47.1.2車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系車間生產(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。車間生產(chǎn)資源的狀態(tài)是MIS制定生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)，車間內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)劃的制定當(dāng)然也離不開本身資源的檢查、評(píng)估、車間調(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)車間資源情況制定零件加工工藝。車間量具、檢驗(yàn)夾具的可用性取決于就QIS的定檢計(jì)劃。車間的制造、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。車間制造所需的工藝規(guī)程、ＮＣ代碼來自CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)。檢驗(yàn)規(guī)程或檢驗(yàn)ＮＣ代碼則來自QIS分系統(tǒng)，作為質(zhì)量管理的依據(jù)。57.1.2車間控制系統(tǒng)與CIMS其它分系統(tǒng)的關(guān)系車間監(jiān)控系統(tǒng)保證車間計(jì)劃的順利執(zhí)行，為MIS、QIS、CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)提供車間的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，以便根據(jù)實(shí)際加工情況更改有關(guān)計(jì)劃，檢查追蹤出現(xiàn)質(zhì)量事故的原因，以杜絕類似事件的再次發(fā)生。車間控制系統(tǒng)需要分布是數(shù)據(jù)庫系統(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。67.1.2車間控制系統(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：在零件加工過程中，信息是變化的，如車間計(jì)劃跟蹤信息、庫存信息、設(shè)備、人員狀態(tài)信息。按信息來源和去向分：輸入信息：外系統(tǒng)輸入給車間控制系統(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：車間控制系統(tǒng)輸出給外系統(tǒng)的信息，如作業(yè)計(jì)劃完成情況、庫存信息、刀量具準(zhǔn)備情況。77.2車間控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

7.2.1車間控制系統(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)通過對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)分解，使各層功能相對(duì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)便于模塊化開發(fā)，使功能的增加、刪除、修改、擴(kuò)充較為方便，增加了系統(tǒng)的開放性減少資源浪費(fèi)車間控制系統(tǒng)覆蓋了車間層、單元層、工作站層和設(shè)備層四個(gè)層次87.2.1車間控制系統(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)化立體倉庫等的控制器組成是車間控制系統(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、有次序地簡單任務(wù)，并通過傳感器監(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、加工過程監(jiān)控及協(xié)調(diào)、加工檢驗(yàn)等工作97.2.1車間控制系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)單元控制器是車間控制系統(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，并向車間控制器報(bào)告作業(yè)完成情況和單元狀態(tài)車間控制器車間控制系統(tǒng)的最高級(jí)負(fù)責(zé)制訂并協(xié)調(diào)車間的生產(chǎn)計(jì)劃和資源優(yōu)化分配，使車間以最低的成本生產(chǎn)最好的產(chǎn)品是車間控制系統(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107.2.1車間控控制系統(tǒng)遞遞階結(jié)構(gòu)計(jì)劃的主要任務(wù)務(wù)是根據(jù)MIS分系系統(tǒng)下達(dá)的的主生產(chǎn)作作業(yè)計(jì)劃和和由CAD/CAPP/CAM分系統(tǒng)統(tǒng)提供的生生產(chǎn)工藝信信息制訂車車間一定時(shí)時(shí)期內(nèi)的生生產(chǎn)計(jì)劃。。計(jì)劃制訂訂的依據(jù)是是車間生產(chǎn)產(chǎn)能力和生生產(chǎn)任務(wù)的的評(píng)價(jià)和分分析。調(diào)度的任務(wù)是根根據(jù)各生產(chǎn)產(chǎn)單元的計(jì)計(jì)劃完成情情況對(duì)單元元間的生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)或資資源分配做做適當(dāng)調(diào)整整，保證車車間生產(chǎn)任任務(wù)按期完完成。監(jiān)控主要用于監(jiān)監(jiān)視各單元元在生產(chǎn)過過程中出現(xiàn)現(xiàn)的各種異異?，F(xiàn)象，，并把這種種異常情況況提供給調(diào)調(diào)度功能，，供其決策策之用。117.2.2車車間間控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)開開放放體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)開放放性性功能能結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上的的開開放放性性。。車間間控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)能能根根據(jù)據(jù)不不同同的的生生產(chǎn)產(chǎn)任任務(wù)務(wù)靈靈活活地地分分割割及及組組合合其其自自身身的的功功能能，，提提供供不不同同的的服服務(wù)務(wù)，，使使車車間間以以最最低低的的成成本本生生產(chǎn)產(chǎn)最最好好的的產(chǎn)產(chǎn)品品，，并并能能夠夠方方便便地地開開發(fā)發(fā)新新的的功功能能，，從從而而適適應(yīng)應(yīng)多多種種多多樣樣的的生生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)環(huán)境境。。平臺(tái)臺(tái)軟軟件件對(duì)對(duì)硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開放放性性。。按軟軟件件操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)接接口口標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化要要求求，，從從保保證證平平臺(tái)臺(tái)軟軟件件的的可可移移植植性性和和版版本本延延續(xù)續(xù)性性出出發(fā)發(fā)，，在在平平臺(tái)臺(tái)軟軟件件開開發(fā)發(fā)中中采采用用通通用用的的操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)和和通通用用的的開開發(fā)發(fā)環(huán)環(huán)境境，，以以保保證證平平臺(tái)臺(tái)軟軟件件適適應(yīng)應(yīng)新新技技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展、、容容納納新新設(shè)設(shè)備備的的能能力力。。平臺(tái)臺(tái)軟軟件件對(duì)對(duì)支支撐撐系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開放放性性。。平臺(tái)臺(tái)軟軟件件的的開開發(fā)發(fā)應(yīng)應(yīng)采采用用國國際際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)協(xié)協(xié)議議，，與與具具體體硬硬件件環(huán)環(huán)境境隔隔離離，，采采用用開開放放數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)異異構(gòu)構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫互互連連。。集成成框框架架體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和功功能能層層次次127.2.3車車間間控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)可可重重構(gòu)構(gòu)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)聯(lián)盟盟一個(gè)個(gè)具具有有開開發(fā)發(fā)某某種種新新產(chǎn)產(chǎn)品品所所需需的的、、具具有有不不同同技技術(shù)術(shù)和和專專長長的的一一些些組組織織，，通通過過一一個(gè)個(gè)盟盟主主共共同同組組成成的的階階段段性性聯(lián)聯(lián)盟盟。。各個(gè)個(gè)組組織織采采取取Win-Win策策略略，，以以聯(lián)聯(lián)盟盟體體的的整整體體優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)共共同同應(yīng)應(yīng)付付市市場場挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)，，聯(lián)聯(lián)合合參參與與市市場場競競爭爭。。對(duì)車車間間生生產(chǎn)產(chǎn)管管理理模模式式提提供供新新的的要要求求：：要求求車車間間控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)必必須須是是可可重重構(gòu)構(gòu)的的體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，從從而而能能夠夠快快速速組組合合成成新新的的聯(lián)聯(lián)盟盟，，并并且且不不因因此此而而降降低低車車間間的的生生產(chǎn)產(chǎn)能能力力，，車車間間在在不不同同的的聯(lián)聯(lián)盟盟中中能能夠夠發(fā)發(fā)揮揮最最大大的的優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)，，獲獲得得最最大大的的利利益益新型型的的組組織織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和快快速速的的、、四四通通八八達(dá)達(dá)的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)互互聯(lián)聯(lián)方方式式13車間間生生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)計(jì)劃劃與與作作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度方方法法車間間計(jì)計(jì)劃劃與與作作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度是是車車間間控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的核核心心。。生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)計(jì)劃劃編制制車車間間生生產(chǎn)產(chǎn)作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃時(shí)時(shí)，，首首先先要要考考慮慮的的問問題題是是保保證證零零件件交交貨貨期期其次次要要考考慮慮單單元元間間加加工工任任務(wù)務(wù)的的均均衡衡，，還還要要考考慮慮車車間間內(nèi)內(nèi)生生產(chǎn)產(chǎn)資資源源合合理理、、充充分分、、高高效效的的利利用用，，并并據(jù)據(jù)此此把把車車間間的的任任務(wù)務(wù)分分解解成成各各單單元元周周作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃和和資資源源需需求求計(jì)計(jì)劃劃。。以以此此為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)，，制制定定單元元日或或班班作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃和和資資源源供供給給計(jì)計(jì)劃劃。。單元元作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃：：屬于于工工序序級(jí)級(jí)作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃，，不不僅僅要要決決定定每每日日、、班班要要完完成成的的零零件件工工序序數(shù)數(shù)量量，，而而且且還還要要決決定定零零件件進(jìn)進(jìn)入入各各單單元元的的先先后后順順序序、、每每個(gè)個(gè)零零件件的的加加工工路路徑徑以以及及所所需需的的設(shè)設(shè)備備、、刀刀具具、、量量具具、、夾夾具具等等。。制制定定該該計(jì)計(jì)劃劃，，突突出出的的問問題題是是在在保保證證零零件件交交貨貨期期的的前前提提下下，，如如何何更更好好的的優(yōu)優(yōu)化化使使用用單單元元內(nèi)內(nèi)資資源源。。14制定定作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃的的過過程程首先先要要把把車車間間下下達(dá)達(dá)的的作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的生生產(chǎn)產(chǎn)任任務(wù)務(wù)分分批批。。分批批的的主主要要原原因因是單單元元內(nèi)內(nèi)加加工工資資源源的的約約束束，，如如有有限限的的機(jī)機(jī)床床、、夾夾具具、、刀刀具具等等分批批的的主主要要目目的的在于于均均勻勻地地、、有有效效地地利利用用單單元元內(nèi)內(nèi)各各項(xiàng)項(xiàng)資資源源，，如如：：某某類類零零件件的的生生產(chǎn)產(chǎn)數(shù)數(shù)量量較較多多，，即即使使全全部部機(jī)機(jī)床床都都來來加加工工該該類類零零件件，，也也不不能能一一次次性性加加工工完完成成，，此此時(shí)時(shí)零零件件就就必必須須分分批批。。15由于于零零件件的的交交貨貨日日期期參參差差不不齊齊，，只只好好將將零零件件分分批批加加工工，，以以保保證證按按期期完完成成任任務(wù)務(wù)。。零件件分分批批的的原原則則是是加工工全全部部零零件件所所需需的的批批量量數(shù)數(shù)最最少少，，全部部機(jī)機(jī)床床的的平平均均利利用用率率最最高高。。分批批后后應(yīng)應(yīng)考考慮慮的的問問題題是是在在完完成成每每批批的的生生產(chǎn)產(chǎn)任任務(wù)務(wù)中中，，應(yīng)應(yīng)當(dāng)當(dāng)優(yōu)優(yōu)化化利利用用系系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)內(nèi)的的各各項(xiàng)項(xiàng)資資源源。。分批批和和均均衡衡是是很很復(fù)復(fù)雜雜的的有有約約束束優(yōu)優(yōu)化化問問題題。。人人工工智智能能和和專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)以以及及各各種種計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助決決策策軟軟件件在在此此領(lǐng)領(lǐng)域域應(yīng)應(yīng)用用廣廣泛泛。。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16作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度定義義又稱稱實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)調(diào)調(diào)度度，，是是對(duì)對(duì)生生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)計(jì)劃劃的的補(bǔ)補(bǔ)充充和和完完善善。。根據(jù)據(jù)車車間間實(shí)實(shí)際際加加工工過過程程中中隨隨時(shí)時(shí)出出現(xiàn)現(xiàn)的的故故障障情情況況，，對(duì)對(duì)車車間間作作業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)劃劃做做出出調(diào)調(diào)整整、、修修改改，，使使車車間間生生產(chǎn)產(chǎn)得得以以順順利利進(jìn)進(jìn)行行，，保保證證零零件件按按期期交交貨貨。。包括括內(nèi)內(nèi)容容：：被被加加工工工工件件的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)排排序序和和系系統(tǒng)統(tǒng)生生產(chǎn)產(chǎn)及及輔輔助助資資源源的的實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分分配配。。17作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度作業(yè)業(yè)排排序序方方法法縱向向：：一個(gè)個(gè)零零件件的的制制造造過過程程是是由由一一系系列列作作業(yè)業(yè)完完成成的的，，每每個(gè)個(gè)零零件件對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)一一個(gè)個(gè)作作業(yè)業(yè)序序列列。。橫向向：：一個(gè)個(gè)設(shè)設(shè)備備有有多多個(gè)個(gè)作作業(yè)業(yè)在在等等待待，，作作業(yè)業(yè)按按照照優(yōu)優(yōu)先先級(jí)級(jí)別別形形成成序序列列，，每每個(gè)個(gè)設(shè)設(shè)備備對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)一一個(gè)個(gè)作作業(yè)業(yè)序序列列。。當(dāng)出出現(xiàn)現(xiàn)擾擾動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，要要根根據(jù)據(jù)系系統(tǒng)統(tǒng)的的實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)狀狀態(tài)態(tài)作作出出適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡恼{(diào)調(diào)整整，，改改變變零零件件到到加加工工順順序序和和工工藝藝路路徑徑，，做做出出新新的的排排序序，，達(dá)達(dá)到到新新的的均均衡衡。。18作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度基于于人人工工智智能能的的車車間間計(jì)計(jì)劃劃調(diào)調(diào)度度系系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)————多多黑黑板板/多多智智能能體體黑板板：：一一個(gè)個(gè)具具有有控控制制器器和和知知識(shí)識(shí)源源的的共共同同數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)區(qū)區(qū)，，知知識(shí)識(shí)源源可可以以包包括括專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)，，置置于于黑黑板板上上的的問問題題可可由由知知識(shí)識(shí)源源共共同同協(xié)協(xié)作作求求解解。。智能能體體：：既既包包含含數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，又又有有處處理理機(jī)機(jī)制制的的自自治治體體，，各各自自制制體體可可以以互互通通信信息息，，共共同同求求解解同同一一個(gè)個(gè)問問題題組成：計(jì)計(jì)劃、調(diào)調(diào)度、監(jiān)監(jiān)控三個(gè)個(gè)黑板體體19基于人工工智能的的車間計(jì)計(jì)劃調(diào)度度系統(tǒng)計(jì)劃黑板板體常規(guī)計(jì)劃劃緊急計(jì)劃劃20基于人工工智能的的車間計(jì)計(jì)劃調(diào)度度系統(tǒng)調(diào)度黑板板體功能調(diào)度活動(dòng)動(dòng)監(jiān)控黑板板體跟蹤工件件和設(shè)備備狀態(tài)處理并反反饋有關(guān)關(guān)采集信信息向上一級(jí)級(jí)黑板反反饋系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)信信息統(tǒng)計(jì)設(shè)備備使用情情況21基于人工工智能的的車間計(jì)計(jì)劃調(diào)度度系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)構(gòu)227.3車車間物物流管理理由倉庫、、緩存站站、傳送送帶、運(yùn)運(yùn)送小車車、機(jī)械械手等組組成，主主要完成成車間內(nèi)內(nèi)原材料料、半成成品、成成品、刀刀具、夾夾具、托托盤、輔輔助材料料等的運(yùn)運(yùn)送。物流系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)車間間生產(chǎn)效效率起著著關(guān)鍵作作用。如何有效效提高車車間物流流效率是是車間生生產(chǎn)管理理至觀重重要的問問題。237.3.1工工件管理理與傳輸輸控制車間布局局車間布局局與物流流傳輸有有著密切切關(guān)系，，應(yīng)遵循循以下原原則：隨機(jī)布置置原則:將若干機(jī)機(jī)床隨機(jī)機(jī)地排列列在車間間內(nèi)。24車間布局局功能布置置原則：：根據(jù)加工工設(shè)備的的功能分分門別類類地將同同類設(shè)備備組織在在一起。。25車間布局局模塊化布布置原則則：車間是由由若干功功能類似似的獨(dú)立立模塊組組成，在在應(yīng)付緊緊急任務(wù)務(wù)和意外外事件方方面有著著明顯的的優(yōu)勢(shì)，，也有利利于無聊聊的傳輸輸。26車間布局局加工單元元布置原原則：基于成組組技術(shù)，，每一個(gè)個(gè)加工單單元都完完成相應(yīng)應(yīng)的一類類產(chǎn)品，，物料流流動(dòng)較方方便。27車間布局局加工階段段布置原原則：將車間分分為準(zhǔn)備備加工階階段、機(jī)機(jī)械加工工階段、、特種加加工階段段等，使使物流從從車間一一端進(jìn)入入，從另另一端流流出。287.3.1工工件管理理與傳輸輸控制車間傳輸輸系統(tǒng)基基本組成成完成的工工作：毛坯、原原材料由由車間外外部搬運(yùn)運(yùn)進(jìn)車間間，將加加工好的的成品從從車間中中運(yùn)出工件在車車間內(nèi)不不同工段段、不同同設(shè)備間間的搬運(yùn)運(yùn)倉庫原材料車削銑削熱處理車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)預(yù)半自動(dòng)化化29毛坯是棒棒料、型型材需要在切切斷機(jī)床床上按要要求尺寸寸下料，，或直接送入某某些機(jī)床床的自動(dòng)動(dòng)進(jìn)料裝裝置毛坯是鑄鑄、鍛件件首先把毛毛坯裝在在夾具上上，然后后才能送送機(jī)床加工。大型毛坯坯借助吊車車、叉車車等搬運(yùn)運(yùn)設(shè)備工件傳輸輸工具：：叉車、橋橋式起重重機(jī)、手手推小車車、傳送送帶、無無人運(yùn)輸輸小車、、機(jī)器人人機(jī)加車間間大批量生生產(chǎn)車間間有軌和無無軌可采用地地面軌道道或支架架軌道按照制導(dǎo)導(dǎo)方式可可分有線線導(dǎo)向、、磁性導(dǎo)導(dǎo)向、激激光導(dǎo)向向、無線線遙控自動(dòng)、半半自動(dòng)生生產(chǎn)線307.3.1工工件管理理與傳輸輸控制車間物流流控制系系統(tǒng)分為三層層遞階結(jié)結(jié)構(gòu)：管理層：：對(duì)整個(gè)物物流系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃劃、控制制、形成成有效的的反饋約約束和激激勵(lì)機(jī)制制。控制層：：控制物料料流動(dòng)過過程，包包括車間間生產(chǎn)訂訂單處理理、庫存存生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃與控控制，生生產(chǎn)計(jì)劃劃與控制制，用料料管理作業(yè)層：：完成物料料的時(shí)間間轉(zhuǎn)移和和空間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，包包括運(yùn)輸輸、裝卸卸、搬運(yùn)運(yùn)、存放放等車間生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃與與控制系系統(tǒng)是車車間物流流系統(tǒng)的的最高指指揮者317.3.2刀刀具管理理刀具管理理是車間間系統(tǒng)重重要組成成部分，，包括刀刀具計(jì)劃劃、刀具具調(diào)度、、刀具監(jiān)監(jiān)控、刀刀具信息息管理等等，分為為三層遞遞階結(jié)構(gòu)構(gòu)：刀具計(jì)劃劃管理功能：刀刀具訂購購、刀具具準(zhǔn)備情情況反饋饋、制訂訂刀具供供給計(jì)劃劃刀具訂購購：根據(jù)專用用刀具制制作周期期和通用用刀具訂訂貨周期期，確定定刀具訂訂購周期期；根據(jù)車間間生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃、工工藝規(guī)程程刀具壽壽命參數(shù)數(shù)，計(jì)算算刀具訂訂購周期期內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)所需的的刀具數(shù)數(shù)量；制訂刀具具訂購計(jì)計(jì)劃，交交有關(guān)職職能部門門執(zhí)行32刀具計(jì)劃劃管理刀具準(zhǔn)備備情況反反饋：完成車間間生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃所需需刀具數(shù)數(shù)量的確確認(rèn)，保保證作業(yè)業(yè)計(jì)劃所所需的刀刀具能夠夠滿足供供應(yīng)；若刀具數(shù)數(shù)量不符符合要求求，及時(shí)時(shí)反饋信信息，對(duì)對(duì)所做計(jì)計(jì)劃作適適當(dāng)調(diào)整整，保證證車間生生產(chǎn)正常常進(jìn)行。。刀具供給給計(jì)劃：：根據(jù)車間間日生產(chǎn)產(chǎn)作業(yè)計(jì)計(jì)劃和刀刀具需求求計(jì)劃制制訂的，，包括：：刀具數(shù)數(shù)量、刀刀柄型號(hào)號(hào)與所需需用機(jī)床床主軸頭頭部型式式的匹配配、使用用刀具的的設(shè)備名名稱與型型號(hào)、刀刀具供給給日期等等，刀具具供給計(jì)計(jì)劃是刀刀具分配配的依據(jù)據(jù)337.3.2刀刀具管理理刀具調(diào)度度現(xiàn)場生產(chǎn)產(chǎn)所用刀刀具非正正常磨損損、破損損，或緊緊急生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)所所需刀具具的補(bǔ)充充供給調(diào)度分兩兩種情況況：生產(chǎn)線上上已有所所需的刀刀具，且且沒有使使用，能能夠滿足足加工要要求，則則現(xiàn)場調(diào)調(diào)節(jié)解決決；生產(chǎn)線上上沒有或或雖然有有所需刀刀具，但但正在使使用，則則需要從從中央刀刀庫緊急急輸出所所需刀具具刀具調(diào)度度涉及到到刀具壽壽命、生生產(chǎn)現(xiàn)場場每一把把刀具的的識(shí)別、、定位等等。347.3.2刀刀具管理理刀具監(jiān)控控為了及時(shí)時(shí)了解每每時(shí)每刻刻在使用用的大量量刀具因因磨損而而發(fā)生的的性質(zhì)變化，保保證生產(chǎn)產(chǎn)安全，，防止工工件報(bào)廢廢。刀具具監(jiān)控包包括：刀刀具壽命、刀具具磨損量量、刀具具破損的的檢測(cè)。。刀具壽命命指刀具的的耐用度度，即在在正常情情況下，，磨損量量達(dá)到磨磨鈍位置置為止的的縱切削削時(shí)間刀具壽命命取決于刀刀具材料料、被加加工工件件材料和和切削參參數(shù)等多多種因素素，通常常用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法確確定。刀具磨損損的監(jiān)控要要求裝備備有專門門的檢測(cè)測(cè)裝置。。例如：：可以利利用測(cè)量量鉆頭長長度偏置置量的裝裝置來檢檢測(cè)鉆頭頭的磨損損。刀具具破損的的發(fā)現(xiàn)目目前采用用聲發(fā)射射等專用用技術(shù)和和設(shè)備。。357.3.2刀刀具管理理刀具信息息管理36物流管理理信息系系統(tǒng)倉儲(chǔ)儲(chǔ)管理模模塊的功功能設(shè)計(jì)計(jì)377.4FMS信息集集成FMS（（FlexibleManufacturingSystem））是一組組數(shù)控機(jī)機(jī)床和其其他自動(dòng)動(dòng)化的工工藝設(shè)備備，由計(jì)計(jì)算機(jī)信信息控制制系統(tǒng)和和物料自自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)系統(tǒng)有有機(jī)結(jié)合合的整體體。美國制造造工程師師協(xié)會(huì)的的計(jì)算機(jī)機(jī)輔助系系統(tǒng)和應(yīng)應(yīng)用協(xié)會(huì)會(huì)把柔性性制造系系統(tǒng)定義義為“使用計(jì)算算機(jī)控制制、柔性性工作站站和集成成物料運(yùn)運(yùn)儲(chǔ)裝置置來控制制并完成成零件族族某一工工序或一一系列工工序的一一種集成成制造系系統(tǒng)”。。還有一種種更直觀觀的定義義是：“柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)，至少少有兩臺(tái)臺(tái)機(jī)床，，一套物物料運(yùn)儲(chǔ)儲(chǔ)系統(tǒng)(從裝載載到卸載載具有高高度自動(dòng)動(dòng)化)和和一套控控制系統(tǒng)統(tǒng)的計(jì)算算機(jī)所組組成的制制造系統(tǒng)統(tǒng)，它采采用簡單單地改變變軟件的的方法便便能制造造出某些些部件中中的任何何零件””。還有有各種其其他的定定義來描描述柔性性制造系系統(tǒng)。387.4FMS信息集集成工藝基礎(chǔ)礎(chǔ)：成成組技術(shù)術(shù)功能：：加工工制造和和部分生生產(chǎn)管理理良好的技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效果：：高的設(shè)備備利用率率：降低生產(chǎn)產(chǎn)成本：：減少了在在制品庫庫存，縮縮短生產(chǎn)產(chǎn)周期：：大幅度提提高產(chǎn)品品質(zhì)量：：397.4FMS信息集集成發(fā)展：1967年，英英國莫林林斯公司司首次根根據(jù)威廉廉森提出出的FMS基本本概念，，研制了了“系統(tǒng)統(tǒng)24””。其主主要設(shè)備備是六臺(tái)臺(tái)模塊化化結(jié)構(gòu)的的多工序序數(shù)控機(jī)機(jī)床，目目標(biāo)是在在無人看看管條件件下，實(shí)實(shí)現(xiàn)晝夜夜24小小時(shí)連續(xù)續(xù)加工，，但最終終由于經(jīng)經(jīng)濟(jì)和技技術(shù)上的的困難而而未全部部建成。。同年，美美國的懷懷特·森森斯特蘭蘭公司建建成OmnilineI系統(tǒng)，，它由八八臺(tái)加工工中心和和兩臺(tái)多多軸鉆床床組成，，工件被被裝在托托盤上的的夾具中中，按固固定順序序以一定定節(jié)拍在在各機(jī)床床間傳送送和進(jìn)行行加工。。這種柔柔性自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備適于少少品種、、大批量量生產(chǎn)中中使用，，在形式式上與傳傳統(tǒng)的自自動(dòng)生產(chǎn)產(chǎn)線相似似，所以以也叫柔柔性自動(dòng)動(dòng)線。日日本、前前蘇聯(lián)、、德國等等也都在在60年年代末至至70年年代初，，先后開開展了FMS的的研制工工作。40發(fā)展：1976年，日日本發(fā)那那科公司司展出了了由加工工中心和和工業(yè)機(jī)機(jī)器人組組成的柔柔性制造造單元(簡稱FMC)，為發(fā)發(fā)展FMS提供供了重要要的設(shè)備備形式。。柔性制制造單元元(FMC)一一般由1～2臺(tái)臺(tái)數(shù)控機(jī)機(jī)床與物物料傳送送裝置組組成，有有獨(dú)立的的工件儲(chǔ)儲(chǔ)存站和和單元控控制系統(tǒng)統(tǒng)，能在在機(jī)床上上自動(dòng)裝裝卸工件件，甚至至自動(dòng)檢檢測(cè)工件件，可實(shí)實(shí)現(xiàn)有限限工序的的連續(xù)生生產(chǎn)，適適于多品品種小批批量生產(chǎn)產(chǎn)應(yīng)用。。70年代代末期，，F(xiàn)MS在技術(shù)術(shù)上和數(shù)數(shù)量上都都有較大大發(fā)展，，80年年代初期期已進(jìn)入入實(shí)用階階段，其其中以由由3～5臺(tái)設(shè)備備組成的的FMS為最多多，但也也有規(guī)模模更龐大大的系統(tǒng)統(tǒng)投入使使用1982年，日日本發(fā)那那科公司司建成自自動(dòng)化電電機(jī)加工工車間，，由60個(gè)柔性性制造單單元（包包括50個(gè)工業(yè)業(yè)機(jī)器人人）和一一個(gè)立體體倉庫組組成，另另有兩臺(tái)臺(tái)自動(dòng)引引導(dǎo)臺(tái)車車傳送毛毛坯和工工件，此此外還有有一個(gè)無無人化電電機(jī)裝配配車間，，它們都都能連續(xù)續(xù)24小小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。417.4FMS信息集集成特征：柔性：對(duì)對(duì)產(chǎn)品的的柔性，，即系統(tǒng)統(tǒng)為不同同的產(chǎn)品品和產(chǎn)品品變化進(jìn)進(jìn)行設(shè)置置，以提提高設(shè)備備利用率率，減少少加工過過程中零零件的中中間存儲(chǔ)儲(chǔ)，迅速速響應(yīng)需需求變化化。具體體表現(xiàn)：：機(jī)床的柔柔性：FMS中中機(jī)床通通常為CNC機(jī)機(jī)床或加加工中心心，可通通過配置置相應(yīng)的的刀具、、夾具、、托盤、、NC加加工代碼碼等，完完成給定定零件族族中任一一零件的的加工。。加工柔性性：FMS能能夠以多多種流程程加工一一組類型型、材料料不同的的零件，，即使同同一類型型的零件件也可采采用不同同的加工工手段與與方法42特征零件加工工路線的的柔性：：FMS在在加工零零件過程程中出現(xiàn)現(xiàn)局部故故障時(shí)，，能迅速速選擇新新的加工工路線并并繼續(xù)加加工，以以保證零零件按期期交付。。產(chǎn)量柔性性：良好的FMS在在加工批批量較小小的零件件或加工工批量很很大的零零件時(shí)在在成本上上不應(yīng)有有顯著的的差異，，能夠完完全適應(yīng)應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)產(chǎn)量的變變化。擴(kuò)展柔性性：FMS系系統(tǒng)在需需要時(shí)能能夠方便便地、模模塊化地地?cái)U(kuò)展其其規(guī)模，，并且擴(kuò)擴(kuò)展的部部分能與與原有部部分完全全融合，，形成一一個(gè)新的的整體。。生產(chǎn)柔性性：FMS能能夠生產(chǎn)產(chǎn)各類零零件437.4FMS信息集集成FMS主主要組成成及部分分功能加工系統(tǒng)統(tǒng)：是FMS的的基礎(chǔ)，，一般由由兩臺(tái)以以上的數(shù)數(shù)控機(jī)床床或加工工中心及及一些加加工輔助助設(shè)備組組成，用用于把原原材料轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成最最終合格格產(chǎn)品。。儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)統(tǒng)：由自自動(dòng)化立立體倉庫庫、堆垛垛機(jī)、傳傳送帶或或有軌、、無軌小小車、搬搬運(yùn)機(jī)器器人、上上下料托托盤、交交換工作作站等組組成。儲(chǔ)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)統(tǒng)的自動(dòng)動(dòng)化程度度的高低低，直接接決定了了FMS自動(dòng)化化程度的的高低控制系統(tǒng)統(tǒng)：FMS核心心系統(tǒng)基本本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)基本本功能數(shù)據(jù)分配配、向FMS內(nèi)內(nèi)的各種種設(shè)備發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)、協(xié)調(diào)調(diào)FMS內(nèi)設(shè)備的各種種活動(dòng)、、通過協(xié)協(xié)調(diào)，使使物料傳傳輸系統(tǒng)統(tǒng)能及時(shí)時(shí)把待加加工工件傳送到到加工設(shè)設(shè)備，達(dá)達(dá)到提高高設(shè)備利利用率的的目的。。友好的的人機(jī)界界面便于操作作者操作作。故障障處理，，在系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生故故障后，，使系統(tǒng)統(tǒng)具有自自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行行的條件件與能力力。44FMS控控制系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行所需需的信息息零件的加加工信息息作業(yè)計(jì)劃劃信息質(zhì)量控制制信息物料信息息工裝信息息狀態(tài)監(jiān)控控信息統(tǒng)計(jì)信息息457.4FMS信息集集成關(guān)鍵技術(shù)術(shù)計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)計(jì)當(dāng)前設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)最最新的一一個(gè)突破是光敏立立體成形形技術(shù)：：直接利利用ＣＡＡＤ數(shù)據(jù)據(jù),通過過計(jì)算機(jī)機(jī)控制的的激光掃掃描系統(tǒng)統(tǒng),將三三維數(shù)字字模型分分成若干干層二維維片狀圖圖形,并并按二維維片狀圖圖形對(duì)池池內(nèi)的光光敏樹脂脂液面進(jìn)進(jìn)行光學(xué)學(xué)掃描,被掃描描到的液液面則變變成固化化塑料,如此循循環(huán)操作作,逐層層掃描成成形,并并自動(dòng)地地將分層層成形的的各片狀狀固化塑塑料粘合合在一起起,僅需需確定數(shù)數(shù)據(jù),數(shù)數(shù)小時(shí)內(nèi)內(nèi)便可制制出精確確的原型型。它有有助于加加快開發(fā)發(fā)新產(chǎn)品品和研制制新結(jié)構(gòu)構(gòu)的速度度。46關(guān)鍵技術(shù)術(shù)模糊控制制技術(shù)模糊數(shù)學(xué)學(xué)的實(shí)際際應(yīng)用是是模糊控控制器。。最近開開發(fā)出的的高性能能模糊控控制器具具有自學(xué)學(xué)習(xí)功能能,