第10章 柔性制造系统
10.1.1 柔性制造系统定义
至今，对FMS尚无统一、严格的定义，许多国家的组织和协会从自己的理解给出了不同的描述。这里我们引用《中华人民共和国国家军用标准——武器装备柔性制造系统》中关于FMS的术语：柔性制造系统（简称FMS）是由数控加工设备、物料储运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（FMC），能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。其中的FMC由计算机控制的数控机床或加工中心，环形（圆形或椭圆形）托盘输送装置或工业机器人所组成，可不停机转换工件进行连续生产。图10-1为柔性制造单元的示意图。
图10-1 典型的FMC配置
APC—托盘交换装置；MC—加工中心；CNC—计算机数字控制
柔性制造系统由两台或两台以上的数控加工设备（CNC数控机床、加工中心等）或柔性制造单元（FMC）所组成，配有物料自动输送装置，自动上下料装置（运输及装载设备、托盘库，自动化仓库，中央刀库等），并具有计算机综合控制功能，数据管理功能，生产计划和调度管理功能和监控功能等。图10-2为FMS-500系统的示意图。
根据FMS在机械制造不同领域的应用，FMS可分为切削加工FMS、钣金加工FMS、焊接FMS、柔性装配系统等。
图10-2 FMS-500示意图
FMS的类型有：
10.2 柔性制造系统基本组成
FMS由制造工作站、自动化物料储运系统和FMS管理与控制系统三个主要部分组成。制造工作站则主要包括机械加工工作站、清洗站和测量站。
10.2.1FMS制造工作站
1．机械加工工作站。
一般在柔性制造系统中主要的机械加工设备是加工中心，常带有机附刀库，可实现主轴和机附刀库的刀具交换，同时还带有自动托盘交换装置。
加工中心要集成到FMS中，需要满足以下的基本条件：
（1）硬接口托盘自动交换装置（Automated Pallet Changer，APC）和第二刀具交换点；APC采用多种方式，最为常见的双交换台有平行式和回转式两种类型。第二刀具交换点的功能是使加工中心机附刀库通过刀具机器人实现与外界交换刀具。
（2）软接口具有通过计算机网络或其它通信接口实现与上级控制计算机通信的功能，通常称FMS接口。接口的功能是接收上级控制机发给加工中心的各种命令和数据，同时也能把各种数据和状态上传给控制机。
2．清洗站
清洗站可以放在柔性制造系统的生产线内，也可分开。可以独立，也可与装卸站并为一体。所谓清洗，主要指清除切屑和清洗油污，清洗对象包括零件、夹具和托盘。清洗不包括去除零件毛刺，通常去毛刺工作在生产线外进行，因为它
对装卸工作有干扰。通过清洗保证零件在下一工序中的定位，装夹和顺利加工。
3．测量站
检验工序有在线和离线两种方式，各有优点。在线检验仪可由编程令其投入工作，以判定加工误差并直接经由中央计算机进行刀具补偿调整。在线检验的最大优点是能迅速确定制造中的问题，但由于一般检验的速度比生产速度低很多，难于做到在线100％的检验。离线检验则由于检验工位离得远，零件定位和夹紧费时，或缺少自动检验装置等原因具有滞后性。
10.2.2 物料储运系统
在柔性制造系统中，一般采用自动化物料储运系统，即物料的运输和存储过程均在计算机的统一管理和控制下自动完成。物料储运包含了两个方面内容：第一，FMS系统内部的物料装卸、搬运及存储；第二，FMS系统与外部储运系统或其它自动化制造系统之间的物料储运。
在FMS系统中采用物料储运系统，并不意味着完全排除人工参与。事实上，在某些环节采用人工来实现有着良好的效果，如在FMS物料装卸站常采用人工装卸，因为在装卸时，由于在毛坯不统一的前提下，如采用机械手等，对机械手的要求很高，实际的操作可能又不能满意，时间长，效率低，编程复杂等，而人却
能很容易做好这项工作。
在FMS中通常采用的自动化储运设备有传送机、有轨小车、自动导向小车（Automated Guided Vehicle， AGV）、工业机器人等。
1．传送机
传送机是自动化物料储运系统最早采用的形式之一，由于它造价低廉，控制相对比较容易，有着广泛的应用。它通常有皮带式传送机、滚子式传送机和塑料铰链式传送机等。在自动化制造系统中用传送机直接传送工件或托盘有很多应用实例，更常用的是传送托盘。如图10-3所示。
传送机的驱动装置一般有牵引式和机械驱动式。牵引式驱动装置适用于轻载荷、传送距离短的工作条件下，可采用链条、胶带等。对于载荷较大，传动距离长可采用刚性的机械驱动装置。机械驱动装置又可分为单个驱动和分组驱动两种。
图10-3 传送机用来传送托盘
传送机上的托盘在驱动装置的驱动下，随链条或胶带向前平稳运动，其速度随载荷的变化而定。托盘在每个制造工作站前可以精确定位，存放在托盘上的零件通过机器人等传送装置送入制造工作站处理。工作站处理完毕的工件被送回到传送机的空托盘上。
托盘在传送机上的定位是根据系统控制机的命令自动实现的。一般的方法为在托盘定位的前方运用传感器、滤码器或视觉系统来识别，确定是否需要定位。如需要则令挡销或挡块将托盘挡住，然后令机器人或其它形式的传送设备进行传送机和制造工作站之间的物料交换。
传送机的另一种形式为单轨空架传送机。单轨空架传送机将需要传送的工件放在一个悬挂式托架上，托架在一条长链的拖动下沿固定在厂房上空的空架导轨运动，通过控制驱动长链运动的电机，确定运或停。这种传送带可以节省地面占用空间，但架设空架导轨会提高造价。
传送机具有控制相对简单、单位时间内输送量大、传送设备造价低廉、实施技术要求低、维护方便、工件（或托盘）定位准确性差、设备占地面积较大等特点。
2．有轨小车
有轨小车是一种无人驾驶的自动化搬运设备。有轨小车沿着预先铺设的导轨，在牵引装置的推动下，按照控制指令行走，实现物料的自动传送。有轨小车一般由导轨系统、小车控制器、车架和警告和安全装置组成。如图10-4所示。
图10-4 有轨小车组成
（1）导轨系统
导轨系统由底座、圆柱形导轨、传动齿条、回零挡块、越限挡块等组成。圆柱形导轨用于承载小车和小车来回运动的导向，传动齿条实现与小车的驱动连接，它们固定在底座上。小车的回零挡块安装在底座的适当位置上，当小车的回零开关与导轨上的回零挡块相撞，可使控制小车行走位置的高速计数器清零，同时回零挡块的位置也作为小车行走的参考点。在底座两端装有小车越限挡块，当小车上的极限开关与导轨上的越限挡块相撞时，开关会发出越限急停信号。
（2）小车控制器
小车控制器是有轨小车的控制核心单元，它由控制单元和伺服驱动单元组成。它需要有高的抗振动、抗干扰能力。工业控制机和PLC，通常作为有轨小车的控制单元。由于PLC具有高的可靠性，它通过配备高速计数器、通信模块等相应的专用模块，可以充分满足工程实际的需要。
有轨小车控制器的控制功能通常包括对小车行走的控制、物料交换控制、与上级控制器的通信、系统故障的处理和安全保护工作等。
（3）车架
车架是用来固定小车其它部件的，一般由钢架焊接或连接而成。
（4）警告和安全装置
警告装置用于系统报警时发出蜂鸣声及闪光，以提示操作员及时进行故障处理，确保设备安全。安全装置是防止系统失控时作辅助控制用，它由光、电传感器或机械式触点开关作为传感元件，辅以其它机构组合而成。物料运输小车的前后两侧和输送装置的左右两侧均装有安全挡板。当小车的安全挡板受到冲击，压合触点开关后系统急停并报警。
有轨小车具有以下特点：启动速度快，行走平稳，定位精确；承载能力大，适合搬运笨重零件；控制系统相对简便，可靠性高，成本低，易维护；传输路径柔性不高，一般适宜在直线布局的系统中采用。
3．自动导向小车
自动导向小车（Automated Guided Vehicle, AGV）是一个具有电磁或光学的自动导向装置，可以沿着事先预定的路径运行，具有依据应用需求进行编程和选择停靠点等功能的运输小车。
AGV由于具有良好的柔性、高的可靠性、容易扩展、易于与其它自动化系统集成等优点，因而是最具有潜力和优势的FMS自动化运输设备。但AGV也有其自身的缺点，主要表现为一次性投入成本较高，因而投资回收期变长。另外它主要适用于室内，在环境恶劣的露天环境不宜采用，对于磁导向装置的AGV，不能在金属地面上运行。
尽管AGV的形式和使用场合千变万化，但是它的基本组成部分可以分为：车架、电池、导向单元、车载充电器、安全装置、车载控制器、通讯单元、精确定位装置、工作平台等，AGV的核心部件如图10-5所示。
（1）车架
车架是AGV的本体，它通常采用金属焊接，表面用铝合金面板封装而成。
（2）电源及充电器
AGV采用的动力源，通常为24V或48V工业电池，由于电池使用时间短，因而电源需要再充电或重新更换。
AGV电池更新的方法通常有充电和更换两大类。充电方式也有两种方式：随时充电及周期性充电，随时充电方式是指AGV空闲时，随时可以到充电区进行充电，周期性充电是指当AGV退出服务时，去充电区内长时间充电，充足电后，又投入运行，一般说完成一次充电需6小时，其中完成充电时间为4小时，冷却2小时，可使用17小时。AGV和充电器之间联系分自动对接和人工对接两种。
更换方式是指依据AGV的工作时间，如工作了一班或二班，用充好电的电池将旧电池替换下来，以满足下一班的生产要求。
图10-5 AGV的核心部件
（3）AGV控制系统
AGV控制系统是AGV的重要组成部分，它由车载控制器和地面站控制器所组成。车载控制器由中央控制计算机、直流伺服系统驱动单元、电气系统和电磁阀四大部分组成，中央控制计算机和直流伺服单元是核心部分。中央控制计算机由主机板、A/D、D/A转换板、计数器板、输入/输出板、导向信号采集板、伺服驱动板等组成。
AGV车载控制器可以实现以下控制功能：
1）通过脉冲编码器记录AGV运行的距离，并以此来控制AGV的运行速度和确定AGV的位置。
2）监控各种离散信号的输入，如手动控制信号、安全装置激活信号、电池状态信号、导向限位开关、刹车状态等，并作相应处理。
3）提供输出激发或控制AGV的执行机构，如电机控制器、充电连接器、安全报警系统及导向单元等。
4）通过通信单元接收地面站控制命定，或反馈小车的状态信息。
地面站控制器的主要功能为：
1）1）存储AGV的运行路径；
2）2）生成AGV的运动控制命定并经通信单元向AGV发送命定；
3）3）接收AGV反馈的状态信息，并进行分析、处理；
4）4）通过通信接口接收上位机的控制命定，或反馈状态信息；
5）5）采集各类离散信号，并作相应处理。
（4）导向系统
导向系统是用来实现AGV朝不同方向运行的控制单元，导向控制单元由导向天线、导向电机、速度控制器放大器和导向限位开关组成。
导向控制单元组成
（5）定位机构
AGV要满足应用实际的需求，无论其在任何一个站点定位时都要保证一定的精度。由于AGV在地面上运行时是依靠驱动轮转数累积计算运行距离，由于受各种因素的影响，如温度、湿度、地面摩擦力等，因而用轮转数计算行程存在误差。一般行程越大，误差累积也越大，为了保证AGV准确定位，必须设法消除运行误差的累积并选择恰当的定位方法。分段清零是消除累积误差的常用方法；二次定位即粗定位和精定位相结合也是AGV常用的定位方法。
粗定位（一次定位）二次定位（精定位）（6）通信单元
通信单元是联系AGV与上位机（FMS系统控制机或地面站）的桥梁。命令的接收和状态的反馈都得依赖通信单元。通信单元按照其采用的方式可分为连续通信和离散通信。连续通信是指AGV和上位机之间一直保持联系，可以随时发送和接收信息。连续通信实现的途径可通过无线通信和红外线收发器。无线通信就是分别在地面站和AGV上安装无线电发射装置，通过以一定的功率和频率发送和接收信息。但它一般易受雷击或别的干扰源（大功率电机、电焊机等）的影响，降低通信质量。红外线收发器目前也是常用的方法。通常在AGV上安装一个红外线收发器，然后在AGV运行范围内安装一定数量的红外线收发器，确保AGV运行到任一站点或位置可以保持和上位机的通信。在我国自行研制的柔性制造系统BFEC中AGV系统采用的通信单元就是红外线收发器，它在系统内安装了3个红外线收发器。离散通信是指AGV和上位机通信联系只能在某些事先设定的站点进行，在其它位置则无法通信。
AGV的离散通信方式
（7）安全装置
第二类为红外线障碍物检测装置，它安装在AGV四周的中部。检测距离通常为0.3 ~ 1m 内可调，红外线检测装置可以通过检测到的信号作出相应的反应。一种为将AGV减慢速度到0.6m / min 左右，并发出警告信号；另一种反应为立即使AGV停止。
4．工业机器人
通用工业机器手（人）一般由机械主体、传感器、驱动系统和控制器等四部分组成。如图10-6为日本三菱公司生产的机器手。
图10-6 机械手
机械主体构成了机器人执行动作的基础部件。它通常由机器人基座、关节、手爪等组成。基座是机械主体的基础，通常有移动型和固定型两类。关节与人的关节相类似，工业机器人的关节在控制器的控制下通常可使其上的两个零（部）件相对移动或转动。工业机器人所配置的关节可分为五类：线性关节、正交关节、回转关节、扭转关节和旋转关节。它使得机器人的手爪实现灵巧的动作。手爪是接触工作物的部件。手爪包括手指及安全机构，并对作业对象的不同，有不同种类的手爪供使用者选择。机器人只有借助各种各样的传感器才得以使它具有实用性和通用性，去完成许多类似于操作人员所做的工作。机器人的各个关节需要一定的驱动装置来驱动，这些驱动装置可以是电气的、液压的或气动的。控制器是工业机器人的控制和指挥中心，它通过输入设备接收人或其它控制系统的命令，并进行运送与控制，指挥机器人的机座、关节及手爪执行作业。依据对不同类型的机器人控制的需要，控制器也可以分为不同的类型，通常有点位控制器、连续轨迹控制器、单一动作控制器和智能控制器。
由于工业机器人夹持的重量受到一定的限制，所以通常用来传输重量较轻的零件或刀具，因此，在轴类零件FMS中机器人得到广泛的应用。另外由于机器人的工作范围是一定的，所以有时可通过与有轨小车的组合来延伸其工作范围。如图10-7所示。
图10-7 机器人在FMS中的应用实例
5．自动化物料仓库
在自动化制造系统中，通常希望系统具有较大的存储容量，这样便于实现无人化生产。为了达到这一目的，大多系统通过设立自动化立体库来解决。
自动化物料仓库又称自动存取系统（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS）。自动化物料库采用集中式的存储方式，将生产过程中流动的各种物料（如工件、夹具、托盘、刀具、量具等）在自动化制造系统的主控系统和物料系统控制机的控制下，实时地完成制造系统中工作站之间的各种物料的传送和存储。自动化立体库通常由货架、巷道堆垛机和控制系统等组成自动化物料库有多种形式，一般可分为平面库和立体库两种。平面库通常应用于大型工件的存储，在一些自动化制造系统，如FMS中，又称它为中央托盘库。平面库空间利用率低，主要应用在系统规模较小的制造系统中物料的存储。
自动化立体库采用高层货架，用计算机及PLC等管理和控制，货物自动地按给定的控制指令通过巷道，堆垛机和辅助设备进行入库及出库作业的新型仓库。自动化立体库具有占地面积小、空间利用率高、存储量大、周转快、自动化程度高等特点，在FMS等自动化制造系统中得到了广泛的应用，成为现代化生产工厂内物流自动化的重要标志之一。自动化立体库集存储控制、信息管理于一体，在对实现物料的自动化管理、加速资金周转、保证生产均衡诸方面带来了巨大的效益。
10.2.3 FMS管理与控制系统
1．FMS管理与控制系统体系结构
管理与控制系统是FMS的核心和灵魂。由于FMS管理和控制的复杂性，为了降低控制系统的复杂性，简化实施过程，采用横向或纵向的分解与集成而形成
的多层递阶控制结构。递阶控制结构的优点是将一个复杂的系统分解成几个子系统，减少全局控制和开发的难度。这种体系结构是目前技术最成熟，应用最广泛的。
FMS管理与控制系统通常可采用三级递阶控制结构。对这种控制结构系统内的设备数量不宜过多，FMS单元控制机直接实施对设备或子系统的实时控制，对目前计算机性能不断提高，相反FMS规模向中小型方向发展的情况，这种体系结构是比较适宜的。如果FMS系统的规模比较大，采用三级递阶控制结构对单元控制机来说负荷较大时，则可在第二、三级中间加入工作站级。图10-8为具有工作站级的FMS四级递阶控制结构。
图10-8 FMS四级递阶控制结构
由于FMS生产计划控制与调度的作用区域在制造企业递阶控制结构中的车间、单元、工作站、设备层。因此，FMS生产计划控制与调度是通过对制造过程中物料流的合理计划、调度和控制，来缩短产品的制造周期，减少在制品，降低库存，提高生产设备的利用率，最终达到提高FMS生产率的目的。
为了达到上述目的，需要依据FMS所采用的体系结构和运行特点对FMS的生产计划控制与调度的逻辑结构进行合理的规划，提出系统合理的软件配置，确定每个软件的具体功能。
图10-9表示了一种FMS计划控制与调度系统的逻辑结构。
2．FMS管理系统及其功能
FMS管理系统的功能是准备FMS正常运行的各种数据，即作业清单，零件NC程序，刀具文件等。有的FMS系统，为了在实际系统运行前对作业计划进行验证，要用到仿真软件。仿真软件能完成对作业计划的评估，并为实际系统的运行提供参考。综上所述，FMS管理系统软件主要由FMS作业计划管理系统、CAM系统、CAPP系统、模拟仿真系统组成。
图10-9 FMS计划控制与调度系统的逻辑结构
作业计划是管理系统软件中的一个重要组成部分，它制定日作业计划，把周、旬或更长时间的计划逐步落实到FMS中完成。FMS作业计划是生产活动（生产准备、加工）的时间表，它根据厂方提供的生产计划（零件种类，供货日期，需求量等），优化得出月、周、日／班FMS加工的零件及各班次刀具配置清单，夹具清单和原材料清单。编制和执行FMS作业计划，是为了保证按期、按质、按量完成加工任务。首先要满足生产任务，即在规定的交货期内交货，以满足订货，装配要求；其次要使FMS有效地运转起来，以降低产品成本，提高系统的生产率，取得良好的经济效益。
CAM是FMS中的一个重要环节。在FMS中，所有的加工设备都是数控加工、检测和清洗设备，这些设备都需要用数控加工程序进行控制，因此，FMS 要用到大量的数控加工程序。在CIMS环境中，CAM和CAD组成一个独立的功能子系统，通过网络和FMS系统相联接。而在本章中，把CAM归到FMS最上层管理软件中。由于在FMS中加工的零件都比较复杂，FMS对数控加工程序也有特殊的要求，因此，采用CAM生成FMS所用的数控加工程序是非常重要的。
CAPP是CAD和CAM的桥梁，该软件提供零件的加工工艺过程，包括零件加工工艺路线，刀具、夹具、量具清单。这些清单是作业计划中的刀、夹、量具清单的数据源头。
模拟仿真是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统。计算机仿真则是借助计算机，用系统的模型对真实系统或设想的系统进行实验的一门综合性技术。系统仿真是指用仿真技术来研究各种系统，通过仿真可以对系统进行评估，也可以对系统的输入进行评估。FMS仿真，在FMS的设计阶段，用于对系统进行评估，当FMS建立后，就用于FMS的运行仿真，从而对系统的输入进行评估，以达到优化的目的，并为真实系统的运行提供参考。
3．FMS控制系统及其功能
FMS控制系统通常由硬件和软件两方面组成，其组成如图10-10所示。
计算机
硬件网络（网络接口卡、连接电缆、服务器）
外设（打印机等）
生产准备
FMS控制系统动态调度
应用软件系统监控
软件故障诊断
操作系统
系统支持软件网络操作系统
数据库管理系统
图10-10 FMS控制系统组成
FMS控制系统的基本功能如下：
1）传送数据（如物料参数、NC程序、刀具数据等）给FMS中的物料系统和加工设备；
2）协调FMS中各设备的活动，保证把工件和刀具及时地提供给加工设备，使加工设备高效运转；
3）提供友好的操作界面，使操作者能够输入数据，控制、运行和监视FMS 运行；
4）当FMS发生故障，能帮助操作者进行故障诊断和故障处理。
（1）生产准备
任何一个FMS系统自动运行前必须完成生产准备工作。生产准备工作可以在每天下班前或上班后系统自动运行前进行。生产准备的主要内容有：1）获取生产作业计划、工艺计划与NC程序。在系统自动运行前，需要从车间控制器或系统决策支持机中获取当天系统加工所需的FMS作业计划，有的系统中获取的是双日班计划。在获取作业计划的同时下载相应的刀具需求计划和物料需求计划。检查完成该给作业计划中零件加工所需的工艺计划和NC程序是否齐备，如不全则从CAD/CAM系统或上位机中获取。
2）刀具准备。由于刀具准备需要一定的时间，为了保证FMS有较高的生产率，加工设备高的利用率，一般情况下当天系统加工所需的刀具在系统运行前都已事先进入系统。除非加工中出现刀具破损或刀具寿命到的情况，才临时从系统外进刀。因此，在FMS开工前，应当依据刀具需求清单，事先将所需的刀具进行装配、对刀、并通过生产准备系统将刀具送入FMS的中央刀库，相应的刀具参数存入FMS单元控制机的数据库系统中和刀具管理控制机上。对不设中央刀库的FMS应将刀具送入相应的制造工作站的机附刀库中。
3）工装与工件毛坯准备。工装准备是指准备FMS系统完成当日作业计划所需的夹具并安装到随行托盘上，调整完毕。对于使用较为复杂的柔性夹具，准备的周期应适当加长。因为夹具的安装和调整时间，与使用夹具的复杂程度和操作人员的技术水平相关。毛坯准备是指将需在FMS中加工的零件毛坯送到现场或存放在物料库中。
4）系统配置与数据核对。因为一个柔性制造系统可能包括多台加工设备，
有时系统运行时，依据作业的需要或某种特殊的情况（设备临时维修等），某台设备决定临时离线。可通过生产准备系统进行系统设置。系统数据核对也是FMS 运行前一项重要的工作，因为系统中每一个数据将直接影响系统的运行，可能会因一个微小的数据错误造成系统严重的故障，通常采用的办法是将存放在不同位置的数据进行校验，如将存放在单元控制器数据库中数据与制造工作站的数据校验，一旦发现差异需人工进行校核，并通过生产准备系统中的数据管理系统进行纠正。
生产准备除了完成上述四个主要内容外，一般还具有一些对系统中的每个设备或子系统进行单步控制的功能，通过单步控制功能对系统进行操作，可以使得单元控制器上的数据和制造工作站或底层设备上的数据保持一致。如果通过底层设备控制器对所控制的设备进行单步操作，这样往往会造成上下数据的不一致，给系统维护造成一定的麻烦。
（2）动态调度
动态调度就是协调各子系统之间的合作关系；实现工件流、刀具流和信息流自动化传输；使FMS能高度自动化地加工。动态调度系统是FMS控制系统的核心内容，它将FMS生产作业计划调度与控制问题在时间与空间上进行分解。
FMS的运行过程中系统中设备状态的变化是十分复杂的，面对这种复杂和快速的实时状态变化，动态调度系统必须作出实时的反应，使FMS整个系统保持正常、优化运行。因此，FMS实时动态调度是一项十分复杂的任务。每发出一个实时动态调度命令，首先需要采集系统内所有设备的实时状态数据，并对这些数据进行分析；在数据分析的基础上结合调度优化策略，进行系统运行优化决策，最后生成实时动态调度命令。
因此，要开发这样复杂的控制系统必须要有一套严格、有效的工具和方法来保证系统开发的成功，通常称这种辅助开发工具为系统建模工具。对离散控制系统常用的系统建模工具有：排队论、Petri网理论、活动循环图法（Activity Cycle Diagram，ACD）等。
在FMS调度中存在许多决策点，如工件的投入、工件选择设备、设备选择工件、传送设备选择、成品退出系统等，这些决策点需要动态调度系统依据一定的原则作出正确的决策，确保系统运行优化。在FMS控制运行中有以下一些决策点，它们可采用不同的决策规则。
这里以工件投入决策点为例，说明如何确定规则的选用。通常对FMS系统而言，系统执行作业计划时，可以有多个零件同时加入系统加工，究竟哪个零件先进系统加工需要有一定的决策规则来定，通常零件投入规则有：每种零件的批量比例关系；零件的优先级（按交货日期确定）；当前装卸站的夹具优先等。
（3）系统监视
监视系统是监视整个FMS系统的运行工况，使操作者随时能了解整个FMS 系统的运行状态，并能统计出以下系统数据：
1）设备利用率和准备时间；
2）发生故障的平均间隔时间、故障时间；
3）零件投入时间；
4）每个零件的循环时间；
5）操作者开关系统时间；
6）零件加工时间；
7）缓冲区利用率；
8）设备状态信息等。
上述统计数据也按班、日、周、月和年收集起来作为累积资料，供以后分析参考使用。这些数据也可按照系统管理人员的需要，按一定的时间间隔存储到数据库中或打印保存。
（4）故障诊断与处理
故障诊断系统就是诊断出FMS各子系统的故障类型，做出对故障处理的决策，把故障信息提示给系统操作人员等。
10.3 FMS实例
10.3.1FMS-500系统概况
FMS-500是针对液压件壳体零件加工的中小型柔性制造系统，具有一班无人加工的能力。FMS-500由两台卧式加工中心、自动化工件储运系统、自动化刀具储运系统、FMS控制系统和决策管理系统组成。
自动化工件储运系统由中央托架库、装卸站和有轨小车组成，为了完成一班无人加工，中央托盘库的容量为12个，托盘尺寸为500ｍｍ×500ｍｍ。在自动化工件储运系统控制机的控制下，可以以手动、半自动、自动三种方式实现中央托盘区、加工中心和装卸站三者之间工件的运送与交换。有轨小车的平均运行速度为24m/min，重复定位精度为小于0.5mm，最大载重量为500kg。如图10-11所示。
图10-11 FMS-500工件储运系统
刀具储运系统由刀具容量为210把刀的中央刀库、四个自由度的直角坐标机器人和具有24个刀位的刀具交换站、对刀仪所组成。换刀机器人夹持刀具的最大重量为18kg，平均运行速度为24m/min，重复定位精度小于0.5mm。
换刀机器人可以在机床加工过程中进行加工中心机附刀库与中央刀库的刀
具交换。图10-12是FMS-500刀具储运系统。
图10-12 FMS-500刀具储运系统
刀具预调仪用于测量将进入系统的刀具的实际尺寸，测量结果传送给FMS系统控制机（单元机），再由单元机把该数据信息传给相应的加工中心控制器，以便加工中心加工工件时使用。
刀具进出口站为刀具进入或退出系统的暂存装置，其容量为22个刀位，每个刀位有红、绿指示灯，指出刀具是进入还是退出系统。退出系统的刀具由机器人放入刀具出口站，再由操作人员取出；进入系统的刀具由操作者放入进出口站，再由系统刀具交换机器人送入系统。
刀具交换机器人用于刀具在中央刀库、机床机附刀库和进出口站之间的装卸和传输。这种交换可在机床加工的同时进行，不需要停止机床加工，从而形成一个无准备时间的连续加工过程。FMS-500中的两台加工中心为型号相同，功能一致的
卧式加工中心，分别拥有容量为60把的机附刀库，具有随机换刀的功能；并具有刀具破损自动检测和工件尺寸和位置自动测量的功能。
10.3.2 FMS-500系统递阶控制结构与系统功能
FMS-500采用三级递阶控制结构，第一级为决策支持级，第二级为单元控制级，第三级为设备控制级。第一级和第二级用以太网（Ethernet）联接，第二级和第三级用工业控制网络联接。由于加工中心控制器不直接具备与工业控制网络的连接，系统中通过网络接口（Gateway）与加工中心控制器联接。FMS-500系统递阶控制结构如图10-13所示。
1．第一级——管理决策支持级
在管理决策计算机上运行的应用软件有：
（1）自动编程该软件能进行数控加工程序编制，具有处理由直线、圆弧和列表曲线组成的零件轮廓以及加工中心的钻、镗加工能力；按加工中心配置进行后置处理程序；系统具有图形模拟显示功能，可直观检查编程的效果，作为初步对编程正确性的认定。
（2）作业计划编制能提供周作业计划和日作业计划，周作业计划内容为一周内将要加工的零件种类、数量，所需要的毛坯种类、数量等；日作业计划内容为每天（或班）所要用刀具，夹具清单以及零件ＮＣ加工程序等。
图10-13 FMS-500系统递阶控制结构
（3）作业计划模拟仿真通过人机交互方式输入，可在一定的范围内进行系统平面布局的调整和配置的修改。通过对作业计划的仿真，建立系统运行中的各种状态记录，实现对系统的数字仿真和动态图形仿真，并输出仿真结果（包括各设备的利用率，系统的生产率等），验证作业计划的合理性，为系统的实际运行提供参考。
（4）CAPP 可以为FMS系统上加工的33种零件建立CAPP库，该库有４个子库，各用相应的程序模块实现。这四个子库包括：工艺路线库、设备目录清单、工序库（主要是数控加工工序）和图形库，这些库可随时提供检索调用；可以对库内
任何一种零件的工艺过程进行修改，从而产生其它同类零件的工艺过程；可以绘制工序图；可以输出工艺文件。
2．第二级——单元控制级
在FMS单元控制机上运行的应用软件有：
（1）生产准备通过人机界面进行系统配置、系统初始化（系统设备状态检测、刀具和物料系统数据核对等）、获取日作业计划或编辑、获取零件ＮＣ程序、系统内设备的单步操作等；
（2）动态调度研究生产作业计划和系统设备的状态实时控制整个FMS的生产过程。正常情况下，实时动态调度有三种结束的可能，第一种为本班的加工时间已到；第二种为本班日加工计划已完；第三种为操作者人为中断。通常都是以前两种方式中的一种结束，第三种一般是有特殊要求时才发生。当实时动态调度完成加工任务后，自动将系统的各种参数存到数据库中，待下一班开工时使用。
（3）系统状态监视与诊断系统监视实现图形动画显示FMS的运行工况，当一班结束后能统计设备利用率、系统生产率、系统工作时间、加工零件数量、刀具的使用情况等。在FMS系统发生故障时，诊断软件会把故障类型及故障的解释显示出来，以便操作者了解故障情况，通知维修技术人员进行维修。
3．第三级——设备控制级
（1）刀具预调仪完成刀具数据采集和刀具数据传送。
（2）加工中心控制器 完成数控加工，刀具与零偏数据传送，以及系统状态监控。
（3）工件传送控制器 实现过程控制和物料数据传送。
（4）刀具传送控制器 实现过程控制和刀具数据传送。
10.3.3 FMS-500的特点
1．功能完整、可靠性高。研制成功了以箱体类为加工对象的生产实用型FMS，系统功能完整、可靠性高。
2．采用基于现场总线的工业控制局域网。设备层通信基于现场总线技术开发的工业控制实时局域网，具有速度快、可靠性高、实时性好、成本低等特点，并实现了与FMS底层设备的互连。
3．实时多任务操作系统DMOS实时、并发能力强。基于DOS环境开发的
实时多任务操作系统DMOS，充分满足了FMS等工业过程实时、并发控制的需求。
4．故障处理、故障容忍和系统再调度能力强。动态调度和在线故障诊断技术的结合，大大提高了系统的故障处理、故障容忍和系统再调度的能力。
5．具有随机换刀，断刀、姐妹刀、刀具寿命管理与控制功能。
6．有机地将工件和零偏在线测量装置集成到FMS中。
7．系统面向CIMS集成环境开发。具有计划下载、制造信息反馈等纵向集成功能。
8．性能价格比高，配置灵活。
复习思考题
10-1 FMS的基本定义、组成和功能是什么？
10-2 在FMS中有哪些类型的制造工作站，它们在FMS中各自的作用是什么？
10-3 FMS系统与DNC系统的主要区别是什么？FMS的柔性体现在哪些方面？它给制造业带来的优势又是什么？
10-4 FMS物料储运系统可采用的运输、存储设备有哪些？它们各自的特点是什么？
10-5 AGV的基本原理、组成是什么？它和其他类型的传输设备相比具有什么优势？
10-6 FMS控制系统的组成和主要功能是什么？
柔性制造系统FMS方案
柔性制造系统（FMS）方案 一、建设目标 采用工业标准的主流设备和器件，以真实工程零件为加工对象，构建一个企业型的高精度、高可靠性与高安全性的柔性制造生产、教学平台。 二、功能要求 1. 加工对象：以工程零件为加工对象，在该系统下能实现转向螺母的全自动加工，加工的零件符合图纸的各项精度指标要求。同时，该系统还能完成同类型5-6个真实零件的加工。 2. 操作模式：具有“联机/单机”两种操作模式，可单机训练也可整体控制。即系统中的每个加工执行单元（物流传输线、机器人、立体仓储、检测设备等）既能独立完成加工，利于学生的参与；又能联机自动加工，生产出合格的零件。 3. 软硬件接口：系统具备开放兼容的软硬件接口，在每个控制电控柜单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌的PLC 或单片机对系统进行控制与通讯。整套系统从软、硬件到结构都具有很强的开放性，便于扩展更多模块或外接外部工业设备。 4. 管理模式：采用数字化系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程当中的各种数字联接任务，具有现代化柔性制造加工系统的特征，可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工。 5. 硬件性能：核心元器件均采用进口知名品牌，如机器人、可编程控制器、变频器、视觉系统、传感器、气动原件、伺服电机、继电器、人机界面、滚珠丝杠、直线导轨等，以确保设备的高精度、可靠性与安全性。 系统可以最终实现从综合控制监控中心、加工装配自动线、检测分拣系统、到最终的整套物流循环系统功能。可将大型现代化制造自动化现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
三、加工零件及技术要求 图1 零件图1
浅谈柔性制造系统的应用现状及发展趋势
学校logo 本科毕业论文（设计）题目浅谈柔性制造系统的应用现状及发展趋势 学院理工学院 专业机械设计制造及其自动化 年级xxx 级 学号xxxxxxxx 姓名xx 指导教师xx 成绩 20xx年 xx 月 xx 日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) ABSTRACT (1) KEY WORDS (1) 引言 (2) 1.柔性制造系统的产生背景 (2) 2.柔性制造系统的定义及组成 (3) 2.1柔性制造系统的定义 (3) 2.2柔性制造系统的组成 (3) 2.2.1加工系统 (4) 2.2.2运储系统 (4) 2.2.3刀具的运储设备 (5) 2.2.4 柔性制造系统的控制与管理系统 (5) 2.3 柔性制造系统的特点 (6) 3 柔性制造系统的发展 (6) 3.1国外的发展 (6) 3.2国内的发展 (8) 4 柔性制造系统的趋势 (9) 4.1 向小型化、单元化方向发展 (9) 4.2 向模块化、集成化方向发展 (10) 4.3 单项技术性能与系统性能不断提高 (10) 4.4 重视人的因素 (10) 4.5 应用范围逐步扩大 (10) 5 结论 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13)
浅谈柔性制造系统的应用现状及发展趋势 摘要：市场竞争和客户的个性化需求使现代的制造业中多品种，中、小批量生产所占的比重越来越大。柔性制造系统正是为适应这种新的市场环境而发展起来的。本文主要阐述了柔性制造系统的概念，发展历史，系统组成，分析了柔性制造系统的应用现状，使人们能认识柔性制造系统、了解柔性制造系统，知道柔性制造系统的现状和目前柔性制造系统自身的一些不足，让柔性制造系统的发展得到人们的重视，从而让更多的人来关注柔性制造系统。 关键词：柔性系统；发展；组成；发展现状 Abstract:Market competition and personalized customer demand so that modern manufacturing industry in many varieties, small batch production, in the proportion of the growing. Flexible manufacturing system is to adapt to the new market environment and the development of. This article mainly elaborated the flexible manufacturing system concept, development history, system composition, analysis of the flexible manufacturing system's application present situation, so that people can know about the flexible manufacturing system, flexible manufacturing system FMS, know the present situation and the flexible manufacturing system of the limitation, make development of flexible manufacturing systems to get people's attention, and allow more people to pay attention to flexible manufacturing system. Key words:flexible system; development; composition; development status
基于柔性制造系统的创新实训教学
收稿日期：2008-08-29 作者简介：庄焕伟（1981-），男，广东潮州人，广东技术师范学院工业中心助教。研究方向：机器人控制、电机运动控制。 广东技术师范学院学报 2008年第12期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．12，２００8 基于柔性制造系统的创新实训教学 庄焕伟 （广东技术师范学院工业中心，广东广州510665） 摘 要：本文介绍了广东技术师范学院工业实训中心利用柔性制造系统进行实训教学的模式，探讨了通过创 新实训，充分提高和培养学生的各种实际能力。 关键词：实训教学；综合素质；柔性制造系统中图分类号：G 424.31 文献标识码：A 文章编号：1672-402X （2008）12-0088-03 1引言 随着工业自动化技术的迅猛发展，现代自动生产加工系统中的控制和操作技术越来越复杂，往往综合了机械、气动、液压、传感器技术、PLC 及伺服驱动、数控技术、机器人技术、通信技术、柔性制造及计算机集成制造技术等多门学科；在传统的工程学科教学中，通常各门课程单独讲授，每门课程虽然都有相应的实验，但基本上是原理性的验证，一般都是某一特定知识点的实验，而且使用的设备一般是特定的实验平台，与实际工业生产用的设备有着较大的差异，致使学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合运用的，也致使学生在学习各门课程后，仍不具备有实际的综合工程应用能力，仍不能达到现代企业生产对人才的要求水平。 广东技术师范学院（以下简称学校）工业实训中心成立于2003年，是学校各系师生的实操训练中心和职业素质训导中心，工业中心按学科区域建设为艺术学部、工业工程学部、专业技术考证学部、信息技术学部、中文经管学部以及教育与外语学部等，已建有58个文理科实训室。学生在完成专业理论课程的学习后，再到工业中心参加专业相关项目的实训，通过实训，不仅能使得学生掌握一些专业领域的先进技术，增强学生对工厂、企业、公司等环境的深入了解，并熟悉对对口专业基本设备的操作、维护和保养，同时有利于使学生把所学的知识与工程实践结合起来，培养学生的综合工程应用能力，首先，满足现代化企业对人才的需求，其次，使学生走 上工作岗位后，能快速适应实际生产工作。 在柔性制造系统的实训教学中，我们进行创新的教学实践的尝试，围绕的中心思想是：充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创新能力，以科学的方法转换学生的思维方式，系统地提高他们结合工程实际进行综合分析问题和解决问题的能力，使他们养成科学作风和团队协作精神。在柔性制造系统的实训教学上，通过引导学生自行设计训练方案、自行编写加工程序、自行操作加工、自行检验，在较大程度上改变了老师讲授，学生被动接受的传统教学模式，取得了较好的教学效果。 2教学设备的组成和功能 柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing Sys -tem ）是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统；依各种生产要求的不同，柔性制造系统有各种不同的形式。学校工业中心微型自动生产线实训室的柔性制造系统的组成如图1所示。 图1实训设备系统组成
柔性制造系统的关键技术a
柔性制造系统的关键技术 柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、规模 按规模大小FMS可分为如下4类： 1.柔性制造单元(FMC) FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。 2.柔性制造系统(FMS) 通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML) 它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS 之间的生产线。其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专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是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，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。 4.柔性制造工厂(FMF) FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。 二、柔性制造的关键技术 1.计算机辅助设计 未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形
柔性制造单元(FMC)
柔性制造单元（FMC）柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，简称FMC）是在制造单元的基础上发展起来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。通常由1至3台具有零件缓冲区、刀具换刀及托板自动更换装置的数控机床或加工中心与工件储存、运输装置组成，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性，可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物。柔性制造单元适合多品种零件的加工，品种数一般为几十种。根据零件工时和组成FMC的机床数量，年产量从几千件到几万件，也可达十万件以上。FMC的自动化程度虽略低于FMS，但其投资比FMS少得多而经济效益接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国内外众多厂家都将FMC列为发展的重点。 一、柔性制造单元的基本功能 1.自动化加工功能。在柔性制造单元中，有完成自动化加工的设备，如以车削为主的车削柔性制造单元，以钻、镗削为主的钻镗柔性制造单元等。同时辅以其他加工，如车削柔性单元中可以有端铣或钻削、攻螺纹加工等，这些自动化加工设备由计算机进行控制，自动完成加工。 2.物料传输、存储功能。这是柔性制造单元与单台NC或CNC机床的显著区别之一。柔性制造单元配备有运行物料存储容量所需的在制品库、物料传输装备和工件装卸交换装置，并有刀具库和换刀装置。
3.自动检验、监视等功能。它可以完成刀具检测、工件在线测量、刀具破损（折断）或磨损检测监视、机床保护监视等。 4.单元加工的其他功能。单元加工的其他功能包括清洗，检验，切屑处理等。 二、柔性制造单元的基本组成 1.由加工中心或加工中心数控机床（含CNC）混合组成的加工设备。加工回转体零件的车削单元的设备一般不超过4台，大多数加工非回转体零件的单元选用一台加工中心作为基本加工设备。 2.单元内部的自动化工件运输、交换和存储设备。具体随工件特点及其在单元内的输送方式而定，工件在单元内的输送方式有以下两种。 1）托板输送方式。适用于加工箱体或非回转体类零件的FMC。为便于工件输送及其在机床上夹固，工件（或工件及夹具）被装夹在托板上，工件的输送及其在机床上的夹紧都通过托板来实现。具体设备包括托板输送装置、托板存储库和托板自动交换装置。 2）直接输送方式。适用于加工回转体零件的FMC。工件直接由机器人或机械手搬运到数控车床、数控磨床或车削中心上被夹紧加工。机床邻近设有料台存储坯件或工件。若FMC需要与外部系统联系，则料台为托板交换台，工件连同托板由外部输送设备（如小车）输入单元或自单元输出。 3.信息流系统。该系统实现对于加工中信息的处理、存储和传输。托板存储库式FMC。
柔性制造系统及其应用
柔性制造系统及其应用 随着经济一体化，竞争全球化时代的到来，需求多样化、竞争差异化，传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求。迫使传统的大规模生产方式发生改变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产系统所替换，这就使制造系统的柔性越来越重要。柔性制造系统是一个由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统。能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批 随着经济一体化，竞争全球化时代的到来，需求多样化、竞争差异化，传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求。迫使传统的大规模生产方式发生改变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产系统所替换，这就使制造系统的柔性越来越重要。柔性制造系统是一个由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统。能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。当制造对象发生变化时，它通过简单地改变软件、工装、刀具就够制造出所需的零件。 1 柔性制造系统概述 随着经济一体化，竞争全球化时代的到来，需求多样化、竞争差异化，传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求。迫使传统的大规模生产方式发生改变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产系统所替换，这就使制造系统的柔性越来越重要。柔性制造系统是一个由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统。能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。当制造对象发生变化时，它通过简单地改变软件、工装、刀具就够制造出所需的零件。 它主要由三部分组成: (1)多台数控加工设备; (2)可以在装夹工位、加工设备、交换工作站之间运送及储存工件的运储系统;
柔性制造系统
柔性制造系统 一、基本简介 简称,,,，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing Syste m)，英文缩写为FMS。 FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 [编辑本段] 二、主要功能和技术效果 FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS 的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。
采用FMS的主要技术经济效果是:能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期;提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 [编辑本段] 三、发展历史 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特?森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1,2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，FMS在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3,5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。 1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元(包括50个工业机器人)和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。
柔性制造系统简述
柔性制造系统简述 1 前言 20世纪60年代以来,随着生活水平的提高,用户对产品的需求向着多样化、新颖化的方向发展,传统的适用于大批量生产的自动线生产方式已不能满足企业的要求,企业必须寻找新的生产技术以适应多品种、中小批量的市场需求。同时,计算机技术的产生和发展,CAD/CAM 、计算机数控、计算机网络等新技术新概念的出现以及自动控制理论、生产管理科学的发展也为新生产技术的产生奠定了技术基础。在这种情况下,柔性制造技术应运而生。柔性制造系统(Flexible Manufacturing System —FMS)的雏形源于美国马尔罗西(MAL —ROSE)公司，该公司在1963 年制造了世界上第1 条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS 的概念是由英国莫林(MOLIN)公司最早正式提出，并在1965 年取得了发明专利。FMS 正式形成后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。柔性制造系统作为一种新的制造技术，在零件加工业以及与加工和装配相关的领域都得到了广泛的应用。 2 FMS 的定义和组成 FMS 指在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上, 通过计算机软件科学, 把工厂生产活动中的自动化设备有机地集成起来, 打破设计和制造的界限, 取消图纸、工艺卡片, 使产品设计、生产相互结合而成的, 适用于中、小批量和较多品种生产的高柔性、高效率、高自动化程度的制造系统。下图是典型的FMS 示意图。 从从图中可以看出,FMS 一般由5个功能系统构成： (l)自动加工系统。一般由2台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元(FMC)以及其他的加工设备构成。 (2)自动物流系统。该系统包括运送工件、刀具、冷却润滑液等加工过程中所需“物资”的搬运装置以及装卸工作站。 (3)自动仓库系统。由设置在搬运线始端或末端的自动仓库和设在搬运线内的缓冲站构成,用以存放毛坯、半成品和成品。 (4)自动监视系统。由各种传感器检测和识别整个FMS 及各分系统的运行状态,对系统进行故障诊断和处理,保证系统的正常运行。
柔性制造系统
柔性制造系统释义 柔性制造系统的英文写作"Flexible Manufacturing System"简称FMS。它是使用计算机技术将物流和信息流有机地结合起来，从而使得加工系统从"刚性"过渡到"柔性"，即柔性加工、输送等，用干高效率地制造多品种、中小批量产品。在此让我们从我国兵工企业的生产状况入手，来理解柔性的真正含义。 我国的兵工企业，基本上是在立足于打全面战争的战略形势下建设起来的。兵工企业的军品生产，主要是采用大批量生产的刚性生产模式，特点是"一个产品一个厂一条生产线"。 生产某种枪的生产线，就只能生产这种枪，对于别的产品就无能为力了。这种自动生产线生产效率高，批量大，但只针对单一或少量品种产品，缺乏或根本没有柔性。随着国防战略的转移，单一军品订货大幅削减，多品种、少批量的新产品需求不断增加，同时企业需要面向市场开发民用产品。面对新情况，当初追求产量规模的兵工企业，这时就很不适应了。平战结合、寓军于民的柔性化改造和建设成了兵工企业的必由之路。 柔性制造系统是能够适应生产中小批量各种零件的自动化系统，它具有对产品品种和批量变化的自动响应能力。它通常以数控机床或加工中心、加工中心实质上是一台复合的数控机床，它复合了多台数控机床的功能，并带有刀库和自动换刀功能)为基本加工设备，由数控装置或计算机统一控制各加工系统的运行。柔性制造系统的特点主要体现在柔性和自动化上。 柔性主要表现在加工对象的灵活可变性。即可以很容易地在一定范围内从一种零件的加工更换为另一种零件的加工。柔性自动化加工是通过软件(零件加工程序)来控制机床进行加工的。更换另一种零件时，只需改变有关零件数控加工程序和少量夹具'甚至不必更换夹具)，一般不必对机床、设备进行人工调整。这显著地缩短了多品种生产中的设备调整和生产谁备时间。 按柔性自动化程度不同，可把柔性制造技术分为以下3类。 (l)单机数控加工。是指用一台数控机床或加工中心加工机械零件的方法，是柔性自动化加工中规模最小的一种基本方法。其柔性最强，但生产效率最低，适合多品种、极少批量或单件的加工。
柔性制造系统FMS教学内容
柔性制造系统F M S
柔性制造系统(FMS) 1．概述 1.1 柔性制造系统的发展 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于在少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1～2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，柔性制造系统在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3～5台设备组成的柔性制造系统为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。
1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单 元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。 这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有柔性制造系统的基本特征，但自动化程度不很完善的经济型柔性制造系统FMS，使柔性制造系统FMS的设计思想和技 术成果得到普及应用。 迄今为止，全世界有大量的柔性制造系统投入了应用，仅在日本就有175 套完整的柔性制造系统。国际上以柔性制造系统生产的制成品已经占到全部制成品生产的75%以上，而且比率还在增加。 1.2 柔性制造系统的定义 柔性制造系统（简称FMS）是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控 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的变化迅速进行调整，适用于多品种中、小批量生产。（依据：中华人民共和国国家军用标准－武器装备柔性制造系统术语）美国国家标准局(United States National Bureau of Standards)认为是：“由一个传输系统联系起来的一些设备（通常是具有换刀装置的加工中心）。传输装置把工件放在托盘或其它联接装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动。中央计算机控制机床和传输系统，可同时加工几种不同的工件”。 它的出现标志了机械制造行业进入了一个新的发展阶段，克服了原来机械 生产线只适合于大批量生产的刚性特征，能够适应中小批量、多品种的柔性生
DLMPS-800A模块式柔性制造系统
DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统 技术文件 图片仅供参考，请以实物为准 一、设备概述： 现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖了产品设计、生产准备、制造执行等多方面内容，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向社会的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工系统的实验平台，更具有迫切性和现实意义。 1
DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种复杂技术、高度自动化系统，柔性制造技术更是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段，是先进制造技术的基础。 DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是一套完整，灵活、模块化，易扩展的教学系统，根据学生的实际水平研发并制造，从简单到复杂，从零部件到整机。采用铝合金结构件为系统的基本操作平台，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性加工系统，把实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器和现代化生产中的组态控制，工业总线，充分展示在该系统中。 DLMPS-800A模块化柔性生产线实训系统是基于西门子工业自动化PLC控制系统的基础上开发而成的。该模块化柔性生产线，是针对高等教育及科研机构而开发的综合性的实训平台，适用于各类高等院校的机电一体化、自动化、网络化、系统化、先进制造业行业等专业的教学和从事相关专业的技术人员的综合应用，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实训教学活动进行专门设计，有机地融全了光、机、电、气、液于一体。该系统不仅可以作为自动化及网络的教学实训系统，还可以与子系统相配合组成网络化平台，并从中作为拓展使用。 传统的自动化教学系统大多是以单一模块设备为核心进行监测与控制的，这种模块可以完成一些简单的执行动作，但各模块之间缺乏复杂的连接和信息沟通，教师若想及时了解并指导每台设备的操作也存在一定困难，因此各台模块设备之间容易形成“自动化孤岛效应”。随着信息技术的不断发展，网络化的教学设备已经成为发展方向。同样，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习已经成为自动化教学非常重要的组成部分。DLMPS-800A模块式柔性生 2
柔性制造系统及其应用实例
随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。 自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后，70年代初柔性自动化进入了生产实用阶段。几十年来，从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，使柔性自动化得到了迅速发展。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS 的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制。故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产，并能及时地改变产品以满足市场需求。FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS的工艺范围正在不断扩大，包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。 柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。它具有设备利用率高、生产能力相对稳定、产品质量高、运行灵活和产品应变能力大的优点。 一、柔性制造系统及其组成 1. 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）简称FMS，是在计算机统一控制下，由自动装卸与输送系统将若干台数控机床或者加工中心连接起来而构成的一种适合于多品种、中小批量生产的先进的制造系统。图1所示是典型的
柔性制造系统的定义
柔性制造系统的定义 制造是个需求启动的、包括给予信息、改变物性、实现增值的受控造物过程。获取最大的增值一直是制造技术所追求的目标。伴随着物质生活的丰富、市场竞争加剧、客观需求越来越多样化，限制了大量生产方式的发展，迫使制造业不得不朝低成本、高品质、高效率、多品种、中小批量自动化生产方向转变。另一方面，科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高，使制造业的上述转变在技术上成为可能。在需求和技术两者的促使下，出现柔性制造系统，并迅速在制造业中得到了广泛应用。柔性制造系统（Flexible Manufacturing System—FMS）的雏形源于美国马尔罗西（MALROSE）公司，该公司在1963年制造了世界上第一条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS的概念由英国莫林（MOLIM）公司最早正式提出，并在1965年取得了发明专利，1967年推出了名为“Molins System—24”（意为可24小时无人值守自动运行）的柔性制造系统，使FMS正式形成。此后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。 柔性制造系统的定义是科技名词定义。中文名称为：柔性制造系统；英文名称为：flexible manufacturing system，缩写为FMS。 柔性制造系统在成组技术的基础上，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其联接，统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统，它有统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备，能适应加工对象变换。 柔性制造系统有以下三种类型：柔性制造单元、柔性制造系统和柔性自动生产线。 柔性制造系统是由一台或若干台数控机床设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的加工单元，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。它是一种能迅速响应市场需求而相应调整生产品种的制造技术。柔性制造系统可以根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件，适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。 柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统，该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。 柔性自动生产线是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线在性能上接近大批量生产用的自动生产线，而柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产用的柔性制造系统。 由于FMS是一项工程应用技术，它的内部组成根据使用目的而异，客观上也难有一个统一的模式。直观地看，可以说FMS的基本组成与特征是：1）系统由计算机控制和管理；2）系统采用了NC控制为主的多台加工设备和其他生产设备；3）系统中的加工设备和生产设备通过物料输送装置连接。 FMS有两个主要特点，即柔性和自动化。FMS与传统的单一品种自动生产线，相对而言的，可称之为刚性自动生产线，如由机械式、液压式自动机床或组合机床等构成的自动生产线）的不同之处主要在于它具有柔性。有关专家认为，一个理想的FMS应具备8种柔性：（1）设备柔性指系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、族、品种变化时，加工设备所需刀、夹、铺具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程序的准备与调校时间等。（2）工艺柔性指系统能以多种方法加工某一族工件的能力。工艺柔性也称加工柔性或混流柔性，其衡量指标是系统不采用成批生产方式
柔性制造系统
柔性制造／自动化物流系统方案 一、概述 随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的复杂程度也随之增加，而产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这—新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低能耗，从而降低生产成本，以获得更好的经济效益。柔性制造系统正是在这种形势下应运而生的。 柔性制造系统是由数控加工设备、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，以适宜于多品种、中小批量生产。它通过简单地改变软件的方法能够制造出多种零件中任何一种零件。 系统主要由八个单元模块组成： 自动化立体仓库、码垛机单元 CCD形状识别单元； 柔性制造加工单元； 上下料搬运机器人单元； CCD工件尺寸检测及颜色识别单元； 气动分拣及条码打印扫描检测单元； 自动化输送线系统单元； 气动分拣搬运机器人单元。 所有模块单元通过工业总线控制联接。即还包含系统总控单元。 为了促进相关专业的学生对机器人、柔性制造系统等先进制造技术有一个全面的深入了解和体会，我们立足于自己的技术优势，结合实际教学的需求，开发了一套完全模拟工业现场实际应用的柔性制造教学实训系统，并配备了相应的实验指导书。 通过该系统，使学生可通过实验了解柔性制造系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统
各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在机电系统的设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提高。该系统设计有漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护、隔离保护等多种保护功能。 二、系统特点 ●高度集成 通过Profibus-DP工业现场总线及开发型组态软件等网络通讯技术将系统中的所有单机模块设备进行高度的集成。与工业现场形式完全相同。 ●标准化 按工业标准设计，并可全面兼容标准工业级设备。 ●单元模块化 系统中的单元设备具有“联机/单机”两种操作模式。所有的单元设备的软硬件均可以脱离系统独立操作，可用单机设备为平台，进行单项技术的研发，易扩展。即方便教学又最大程度的满足了教师进行科研、学生进行创新的需要。●机器人嵌入式系统控制 六自由度串联机器人及六自由度并联机器人等关键设备采用嵌入式系统控制。系统紧凑小巧，对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间。具有功能很强的存储区保护功能，便于学生动手操作和系统维护。 ●开放性 开放具有自主知识产权的软件源代码。此外，系统中以运动控制技术为主的单元装备需具有良好的硬件开放性，可以和工业上众多装备接口，进行系统集成。软件系统采用开放式源代码和通用软件开发平台（MS VC++和Borland C++），用户可以进行深层次的软件系统二次开发，以便于开发出适合用户需求的系统调度程序和单机运行程序，很大程度上方便了老师和同学课题研究工作。 ●网络化视频监控（选配）
柔性制造系统的应用现状
柔性制造系统的应用现状 专业：机械设计制造及其自动化班级：1092班 学号：12 姓名：唐林娜
摘要： 自20世纪五六十年代以来，一些工业发达的国家与地区，在达到了高度工业化水平以后，就开始了从工业社会向信息社会转化的时期。在20世纪70年代末80年代初出现了“柔性制造系统（FMS）。自1967年英国MODLINS公司建成第一条FMS 以来，随着社会对产品多样化、低制造成本及缩短制造周期等需求日益迫切，FMS 的发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通讯技术、机械与控制技术的发展，柔性制造技术日益成熟。随着全球化市场的形成与发展，各类生产企业进行大规模生产变革，具体实践了柔性制造的变革过程。我国目前的制造业对柔性制造的需求趋于逐渐增长的态势，主要源于快速发展的制造业、新产品、新工艺的需要以及大量外资加工业进入的需要，此外，中国劳动力价值的不断提升也驱使企业经营者购买可大量节省劳动力的柔性制造产品，其中以柔性制造单元和柔性制造线的需求居多。为缩小制造业作为现代生产方式的主流方向和共同基础，柔性制造技术支撑企业满足消费者个性化、多样化需求，同时有效地降低生产成本、提高企业经济效益，全面提升制造能力。本文具体以中联重科为例阐析柔性制造系统技术的应用现状。 关键词：柔性制造系统中联重科应用现状 正文： 柔性制造系统(FMS)指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 一、柔性制造系统的组成 典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统
柔性制造系统
柔性制造系统 摘要：本文旨在介绍柔性制造系统的组成，工作原理，优势以及其面临的困惑，并简单介绍它的发展情况和发展趋势，为以后进一步地学习打下基础。 关键词：柔性制造系统、FMS 引言：随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这一新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低生产成本，以获得更好的效益。柔性制造系统正是这种形势下应运而生的。 一、概述 柔性制造系统（英文全称为Flexible Manufacturing System,简称FMS）是由数控加工设备，物料贮运装置和计算机控制等系统等组成的自动化系统。它包括多个柔性制造单元（FMC），是一种集多种高新技术于一体的现代化制造系统。 二、FMS的一般组成 柔性制造系统是一个很复杂的系统，可概括为下列三部分： 1、加工系统。加工系统的功能是以任意自动化加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具通常由若干台对工件进行加工的数控机床和所使用的刀具构成。 2、物流系统。工件、工具流统称为物流，物流系统，即物料贮运系统，是柔性制造系统中一个重要组成部分。 物流系统一般由下列三部分组成： / 输送系统建立各加工设备之间的自动化联系。它与传统的自动生产线
或流水线不同，FMS的工件输送系统可以不按固定节拍，固定顺序运送 工件，甚至是几种工件混杂在一起输送。 贮存系统具有自动存取机能，用以调节加工节拍的差异，使用的是自 动化存储仓库。 操作系统建立加工系统和贮存系统之间的自动化联系。 3、信息系统。包括过程控制和过程监控个系统。过程控制系统进行加工系统及物流系统的自动控制；过程监控系统进行在状态数据自动采集和处理。 三、FMS的工作原理 FMS工作过程：柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和加工信息后，由其信息系统进行数据信息的处理，分配，并按照所给程序对物流系统工程进行控制。 物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息提供相应品种的毛坏，选出加工所需要的夹具。毛坏的随行夹具由输送系统送出。工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信息，自动识别和选择所装卸的工件及夹具，并将其安装在相应机床上。 机床的加工程识别装置根据送来的工件及加工程序编码，选择加工所需的加工程序，并进行检验。全部加工完毕后，由装卸及运输系统送入成品库，同时把加工质量、数量信息送到监视和记录装轩置，随行夹具被送回夹具库。 当需要改变加工产品时，只要改变传输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序，整个系统即能迅速、自动地按照新的要求来完成新产品的加工。 中央计算机控制着系统中物料的循环，执行进度安排、调度和传送协调等功能。它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息，以便让统作出控制决策。
柔性制造系统码垛机单元的设计与仿真
摘要 柔性制造系统（FMS）是集成了自动控制技术、人工智能、计算机语言编程组态监控等现代化技术的生产设备。 目前实践教学作为教学过程中的一个环节，是工科院校培养跨世纪创造性人才必不可少的。为配合卓越工程师试点工作中的课程改革，结合教学研究任务，本设计针对学校实验室的柔性制造系统中的立体仓库环节进行实验前期准备工作。 本设计主要由三层12仓位的立体仓库和四自由度码垛机械手两部分组成。其中码垛机械手由机械传动部分和电气控制两部分组成，电气控制是由西门子S7-200 CPU224XP型可编程控制器(PLC)、步进电机驱动器、开关电源、位置传感器等器件组成。 在设计过程中，不断参阅相关电气设计规范的资料，参照现有的码垛机的工作模式及控制方法，最终完成PLC为控制核心的码垛单元的PLC控制系统设计，并应用组态软件制作监控仿真界面。 关键词：柔性制造系统；码垛机；立体仓库；PLC；组态
ABSTRACT A Flexible manufacturing systems (FMS) is the production equipment, which integrates the automatic control technology, artificial intelligence, computer programming language configuration and monitoring modern technology. The current practice of teaching as teaching process of a part is the training of cross century creative talents in Colleges of engineering is essential. As with outstanding engineer pilot work in the curriculum reform, combined with teaching and research tasks, the design for the school laboratory in the flexible manufacturing system of stereoscopic warehouse links in experimental preparations. This system is mainly composed of three layers of 12 positions of the warehouse and four degrees of freedom palletizing manipulator. The palletizing manipulator is composed of a mechanical drive and an electric control. The electrical control is formed by Siemens S7-200 CPU224XP programmable logic controller (PLC), stepper motor drive power modules, switching power supply, sensors and other devices. During the design process, the author refers a lot of the materials concerning the electrical design specification, refer to the existing palletizer work mode and control method, finally completed the PLC as control core Palletizing unit PLC control system design, and the application of configuration software production control simulation interface. Key words: Flexible manufacturing systems; Palletizer; Stereoscopic warehouse; PLC; Configuration