柔性制造系统及其调度

《CIMS与CIPS技术及应用》课程读书报告

题目柔性制造系统及其调度

学院信息科学与工程学院

专业控制科学与工程

姓名陈绍武

学号 030110727

教师侍洪波

2012年1月1日

柔性制造系统及其调度

陈绍武

（华东理工大学信息科学与工程学院，上海 200237）

摘要：基于计算机的集成制造(CIMS)时代的到来，柔性制造系统(FMS)是当前制造业的一个重要发展方向，是正在迅速发展和应用的高新技术之一。FMS是一个投资很高的项目，调度和控制策略的好坏对FMS的运行效率和应用效益影响很大。因此，FMS的调度和控制策略的研究是十分必要的。

关键词：柔性制造系统；生产调度；CIMS

Flexible Manufacturing System

andScheduling

CHEN Shao-wu

（School of Information Science and Engineering，East China University of Science and Technology

Shanghai，200237，China）

Abstract：Based the times ofComputer Integrated Manufacturing System (CIMS),FMS (Flexible Manufacturing System) is now a very important developmental direction in currentmanufacturing industry. FMS is a new and advanced technique which is rapidly developing andapplied. FMS needs vast investment. The tactic of scheduling and control of FMS deeply influence onrunning efficiency and applied benefit of FMS. So, the research on the tactic of the scheduling andcontrol of FMS is quite necessary.

Keywords：FMS;Flexible Manufacturing System;Production Schedule;CIMS

1 柔性制造系统的发展背景

随着日益激烈的市场竞争，人们对产品的功能和质量的要求不断提高，传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量，更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。随着微计算机、集成电路、传感器、通信技术、机械与控制设备等技术的迅速发展，适应这些需求的柔性制造系统（FMS-Flexible ManufacturingSystem)就应运而生了。作为计算机集成制造系统(CIMS)的主要组成部分，它标志着传统的机械制造行业进入了一个发展变革的新时代，柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点【1】。

关于柔性制造系统的定义很多，权威性的定义：有美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。”而我国国家军用标准则定义为：“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。”【2】简单地说，FMS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。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。因此在欧美等工业化国家得到了广泛的应用。

目前，我国正成为世界制造大国，要求制造系统和装备能快速适应不同产品生产的需要，从而使制造企业快速响应市场变化。但我国机械制造业仍存在经济效益差、自动化程度低、劳动生产率低的弊端。目前，中小批量的生产已成为制造的主流，但仍以普通机床单机生产为主，尽管我国机床拥有量和从业人数是世界上最多，的但与发达国家相比，相同数量的产出需要付出20倍的生产时间及2倍的能源及原材料。面对日趋激烈的世界竞争环境，我们的企业应变能力差。因而要改变我国制造业的落后局面，必须对传统的制造方式进行技术革新，发展适合于多品种中小批量的柔性制造设备。目前我国汽车、柴油机、拖拉机、工程机械、冷冻机、兵器、航空、航天等部门都已提出对FMS的需求，这也标志着我国有了发展FMS技术的市场基础。

随着计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，简称CIMS)向纵深发展，柔性制造系统的概念也有了新的发展。在CIMS环境下，FMS已跳出了传统MFS 的概念的局限【3】。在CMIS概念下，FMS被定义为在广义上的可编程的控制系统，它具有处理高层次分布数据的能力，具有自动的物流；它是CMIS的概念得以在车间实施，从而实现小批量高效率的制造，以适应不同产品生命周期的动态变化。因此可以认为FMS 是CIMS 的初步实现，也是实现C1MS的必经阶段。但是，在设计FMS 时必须基于CIMS的总体框架统筹考虑。

至今，FMS的构想和思路得到了充分的承认。特别是对一些原来采用大批量自动化生产线进行生产的离散型金属制品企业来说，随着科技、经济的发展和人民生活水平的提高，多品种、中小批量生产已成为机械制造业一个主要的发展趋势，FMS作为一种高效率、高精度的制造系统，已成为当今乃至今后机械自动化发展的重要方向之一。

2 柔性制造系统研究

柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代生产管理技术于一体的先进制造技术。随着科技、经济的发展和人民生活水平的提高，多品种、中小批量生产已成为机械制造业一个主要的发展趋势。FMS作为一种高效率、高精度的制造系统，作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，将成为21世纪制造业的主要生产模式。

2.1 柔性制造系统及其组成

一般认为柔性制造系统是由数控加工设备、物流贮运装置和计算机控制系统组成的自动化控制系统。它包含2台以上具有自动刀具交换和自动工件托盘交换装置的数控机床，以加工中心为核心设备，配有自动物料传递和管理系统，如有轨运输小车或自动导引运输小车，并在中央计算机统一控制和管理下，动态地平衡资源的有效利用，具有生产调度和对加工过

程的实时监控能力，可动态地实现多种零件族的自动加工，适用于多品种、中小批量生产。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，客观上很难有一个统一的模式。

典型的柔性制造系统一般由5个功能系统组成【4】。

①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。它能按照主控计算机的指令自动加工各种零件，并能自动实现工件、刀具的交换。

②自动物流系统：是在机床、装卸站、清洗站和检验站之间运送零件和刀具的传送系统。刀具传送主要是从系统外将预调好的刀具送入系统内的中央刀库，或从中央刀库将刀具送到机床的局部刀库；或者从局部刀库将刀具换入中央刀库，从中央刀库或局部刀库中将磨损或破损的刀具送出系统。

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。自动化仓库系统的主要功能是根据主计算机系统的指令及时准确地发送和存储物料，随时提供各种物料的库存情况，与物料需求计划系统相互交换信息。

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。自动监视系统通过对生产线生产信息和设备状况信息的数据采集，并利用仿真技术实时反映生产线运行状况，实现对生产状况的实时监控，使在远离生产线的控制中心也能够得到生产现场的实时数据，便于自动化生产线实现对生产实际情况的及时掌握、对生产线工作进展情况的动态调度、对生产设备运行情况的实时监测。

⑤计算机控制系统：实现对FMS的运行控制、刀具管理、质量控制及数据管理和网络通信。主要进行加工过程控制，根据生产计划来控制和执行制造系统的任务，监控系统的运行，也就是在总控级、单元级和设备级上的控制，而控制系统把整个控制任务尽可能分为相互独立的功能单元。

FMS控制系统有一些基本的功能单元，其中最重要的有：任务(作业)的管理、作业计划、运行控制、工装资源管理、NC数据管理、物流控制、人机交互控制、工况数据采集等。

2.2 柔性制造系统分类

从机械加工的角度考虑，一般将各种名称的柔性自动化制造设备或设备群(或称广义的FMS)，按其加工设备的规模、投资强度和用途划分为五个级别。

(1) 柔性制造模块FMM(Flexible Manufacturing Module)

FMM是一台扩展了许多自动化功能(如托盘交换器、托盘库或料库、刀库、上下料机械手等)的数控加工设备，它是最小规模的柔性制造设备，相当于功能齐全的加工中心、车削中心或磨削中心等。

(2)柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cel1)

FMC一般由1～2台加工中心、工业机器人、数控(NC)机床及物料运输存贮设备构成。

数控加工设备或FMM之间由小规模的工件自动输送装置进行连接，并由计算机对它们进行生产控制和管理，具有适应加工多品种产品的灵活性。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。其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用程度。

(3)柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System)

FMS通常包括4台或更多的数控加工设备（加工中心与切削中心等）、FMM或FMC，是规模更大的FMC或由FMC为子系统构成的系统。FMS的控制、管理功能也比FMC强，对数据管理与通信网络的要求更高。由集中的控制系统及物料系统连接起来，可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。

(4)柔性制造生产线FML(Flexible Manufacturing Line)

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。它是以离散型生产中的FMS和连续性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。其特点是柔性较低、专用性较强、生产率较高、生产量较大，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中大批量生产。因此，可以说FML相当于专用FMS，对物料系统的柔性要求低于FMS，但生产效率更高。

(5)柔性制造工厂FMF(Flexible Manufacturing Factory)

FMF是以FMS为子系统构成，柔性制造由FMS扩大到全厂范围。配以自动化立体仓库，用计算机系统进行有机的联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。实现全厂范围内生产管理过程、设计过程、制造过程和物料运储过程的全盘自动化，即实际自动化工厂(Factory Automation-FA)的目标。

FMS虽然是一种较新的有很大发展前景的生产系统，但它并不是万能的。这里讨论分类的目的是想说明，FMS是耗资较大的工程，是否采用柔性制造技术、采用何种规模的FMS、何时实施，应根据企业的经营状况、设备状况、技术状况、发展目标、市场前景等。切合实际地认真分析，确认其必要性、合理性和有利可图之后方可分步实施，而不要盲目追求FMS 的实施。

2,3 柔性制造系统的特征

柔性制造系统是指具有柔性且自动化程度高的制造系统。目前所论及的FMS通常是指在批量切削加工中，以先进自动化和高水平柔性为目标的制造系统。从这个意义上说，柔性指时间和空间的灵活性，而先进的自动化是指将手工操作减至最低限度，直至最终将其完全取消的系统。柔性和自动化是FMS的两个主要特征。FMS与传统的单一品种自动生产线(相对而言，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。一般认为，柔性在FMS中占有相当重要的位置。定量测定制造系统的柔性通常应考虑如下若干因素,或者说存在如下若干项可用于评估或测定柔性制造设备或系统的柔性的指标：

(1)机床柔性：构成FMS的机床从一种工序加工转向另一种工序加工的能力，即系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力；

(2)路由柔性：一个给定加工工艺规划的零件在FMS系统中以不同加工路线实现柔性加工的能力，即系统改变每种工件加工工序先后顺序的能力。其衡量指标是系统以实时方式进行工艺决策和现场调度的水平；

(3)产量柔性：经济地实现产品不同产出水平的工作能力；

(4)物料管理柔性：传送和存放不同类型和尺寸的工件的能力，体现了制造设备或系统空间兼容性方面的应变能力；

(5)逐步投资柔性：在需要时可增加或减少它的生产能力，体现了制造设备或系统时间兼容性方面的应变能力；

(6)加工柔性：加工制造一种新零件或改进零件的能力，体现了制造设备或系统空间和时间兼容性方面的应变能力；

(7)持续进步柔性：适应零件设计变化的生产能力，体现了制造设备或系统时间兼容性方面的应变能力。

(8)新零件项的柔性：引入新产品零件加工制造的能力，体现了制造设备或系统空间兼容性方面的应变能力；

(9)互换柔性：在各加工站间和加工功能间的互换或替代能力，体现了制造设备或系统空间兼容性方面的应变能力；

FMS正是将“柔性”和“自动”两者结合，从而实现企业的经济效益：①适应市场需求，以利于多品种中小批量生产；②提高机床利用率，缩减辅助时间以利于降低生产成本；

③缩短生产周期，减少库存量，以利于提高市场响应能力；④提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境。

3 柔性制造系统中的生产调度

调度问题在柔性制造系统、现代物流、计算机科学等领域中非常重要。有效的调度优化算法能使现代商业领域增加产出、减少周转时间、减少库存，最终减少生产费用、增加利润和客户满意度。所以调度优化算法性能的好坏对这些行业的高效运作有着重要影响，其研究也具有重要的理论意义和实用价值。

3.1 生产调度问题概述

调度(Scheduling)是运筹学中的一个重要分支，是为了实现某一目的而对共同使用的资源实行时间分配。调度产生的原因在于多项任务共享特定的资源，而有限的资源却无法以相对于各个单独任务的最优状态同时满足所有任务的处理需求，同时需要寻求一种优化其中一部分或者整批任务的某种处理性能指标的方案。调度问题简单来说，可以描述为：n个工件在m台设备上加工，一个工件分为k道工序，每道工序可以在若干台设备上加工【5】。由于工件的加工工艺的要求不同，每个工件使用m种机器的顺序及其每道工序所需时间己给定，调度问题就是如何安排在每台机器上工件的加工顺序，使某种性能指标最小。

典型的生产调度问题涉及一个要完成的任务集合，其中每一个任务包含一组需要执行的作业序列（工序），这些作业序列需要占用系统的设备、工具等资源，并且必须按照一定的工艺顺序执行。一个资源集合，包括人员、设备、工具、材料等，每台设备可以完成一种或多种作业，不同设备能完成的作业集合可能相同也可能不同。一个约束条件集合，如任务的优先级、工序的先后关系、每个作业要求完成的时间、资源的能力等。一个性能指标集合，用以规定生产过程中需要优化的目标，如生产周期、在制品量、订单交货期、资源利用率、生产成本等。调度的目标就是要为作业集中地合理分配资源，合理安排每个作业的加工次序，使约束条件被满足，同时使部分或全部生产性能指标得到优化。

3.2柔性制造系统中的调度

FMS在结构和功能方面的特征、FMS的运行方式同传统刚性自动化系统之间有本质区别。要使FMS能充分体现其柔性等特点，必须在FMS的运行和生产调度方面引入新的方法和手段，使FMS的运行能达到FM设计的目标。

考虑以下一般的制造环境和其中调度所扮演的角色。制造部门提交的订单必须细化成带有工期的工作。这些工作常常需要在一个加工中心的机器上以特定的顺序进行。如果某些机器繁忙，工作可能会延迟；如果高优先级的工作到达忙的机器，就会发生中断。车间里的突发事件，如机器损坏或加工时间比预期的长，都必须加以考虑，因为它们可能对调度产生重大影响。这里，对要完成的任务开发一个详细的调度计划对于维持效率和控制控制操作是很有帮助的。

图1所示为FMS生产调度分层控制模型，在该四层模型，第一、二层的运行是离线方式，余下两层以在线方式运行。

第一层第二层

第三层第四层

图1 FMS 生产调度四层模型

在该四层模型，第一、二层的运行是离线方式，余下两层以在线方式运行。图1中第一层的主要功能是：接受上级系统（或由人－机界面）输入的制造系统生产任务，通过FMS 系统运行仿真等方法，在FMS系统所承受的加工容量内，对FMS生产任务进行可行性分析，制定班次作业计划。同时，根据生产任务及班次作业计划的历史数据，对班次作业计划做自适应修正。

第二层是根据第一层输入的班次作业计划进行FMS生产运行的静态调度。

第三层是FMS生产管理的动态调度。

第四层是FMS系统资源管理层，该层中的各资源管理器根据上层下达的指令调度各种资源。

4 总结和展望

FMS是一个投资很高的项目，调度和控制策略的好坏对FMS的运行效率和应用效益影响很大。因此，对FMS的调度和控制策略的研究是十分必要的。在FMS中，生产计划调度是FMS运行控制系统的核心，是决定FMS能否取得预期经济效益的关键技术之一，而具有复杂性和随机性的FMS 动态调度则是整个FMS有效运转需要解决的首要问题。

在FMS调度实施之前，一个路径规划机制的计算是非常重要的。然而大多数现存的研究将负荷分配和路径规划看成两个分离的问题，要将负荷分配和路径规划结合在一起来考虑，实现柔性制造系统的负荷分配与路径规划决策，这样才能将有效柔性制造系统的调度应用于工程实践中。

参考文献

[1] 张培忠柔性制造系统[M]，北京机械工业出版社1998年

[2] 张卫星柔性制造系统底层模块的研究与应用[D] 上海交通大学2008

[3] 郑志琴, 钟叔玉. 柔性MIS及其支撑技术[J]. 昆明理工大学学报, 2001, 26(2): 8211

[4] 宋永飞柔性制造系统的调度研究[D] 南京航天大学2009

[5] 何霆, 刘飞, 马玉林等. 车间生产调度问题研究[J], 机械工程学报, 2000, 36(5): 97~102

浅谈柔性制造系统的应用现状及发展趋势

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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

柔性制造系统的刀具动态调度管理系统

柔性制造系统的刀具动态调度管理系统赵中敏1，欧阳小安2 （1.淮海工学院工程训练中心，江苏连云港222005； 2.中冶成工上海第五冶金建设有限公司检测分公司，上海201900）摘要：介绍刀具管理系统的功能，重点研究和分析刀具动态调度管理子系统以及刀具信息管理的重要性和作用，为工业生产提供参考。关键词：刀具管理；柔性制造系统；动态调度；功能模型中图分类号：ＴＧ７１文献标识码：Ｂ在柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）的成功应用中，刀具的有效管理起到非常重要的作用。在一个制造系统中，刀具方面的费用约占生产费用的14%，对于FMS，这个比例还会更高（Tomek1986），但这在以前并未引起太多的注意。尽管FMS的出现提高了企业的生产能力，但是由于对FMS中大量刀具的管理不善，使生产能力的进一步提高受到阻碍。因此对FMS中刀具管理的研究就显得极为重要了。一、刀具管理的功能 FMS中，刀具管理的含义是“以经济的消耗在正确的时间把种类正确和数量准确的刀具送到正确的地方”。按功能分，FMS中刀具管理系统可划分为三个子系统。 1.刀具室支持系统包括刀具预调及数据采集、刀具编码生成及粘贴、刀具组件管理、生成刀具准备计划和生成刀具购买清单。 2.刀具配置管理包括生成机床刀具库配置表、零件组间机床刀具调整管理和刀具寿命管理。 3.刀具动态调度管理包括刀具实时调度、刀具故障检测及处理、刀具寿命实时监控和刀具数据流管理。二、刀具动态调度管理刀具动态管理系统是保证机床在正确时间得到正确刀具的关键。它实现机床刀库、中央刀库的初始化配置、刀具在FMS内的动态调度、刀具寿命管理及刀具破损管理。刀具动态管理系统应根据系统所需加工工件工艺过程、加工路线及系统作业调度计划最优地为机床准备好所需刀具，同时考虑该组刀具在加工该工件时不至于由于剩余寿命不够而破坏，一旦发生意外破损应及时最优地予以补充。 1.刀具实时调度 FMS刀具自动储运和管理系统主要有两种形式：一是在加工中心配置一定数量的刀库。这种配置形式的缺点是，由于每台加工中心的刀具库存容量有限，当加工的工件种类增加时，加工中心不得不停下来更换刀具，因此不能有效地连续生产；二是设置独立的中央刀库，采用换刀机器人或刀具运输小车（Tool AGV）为多台加工中心进行刀具交换服务。采用中央刀库的系统，根据刀具交换方式不同，又可分为交换单把刀具和交换活动刀库两种基本形式。当前使用最普遍的是交换单把刀具方式。完整的刀具自动运输和管理系统应由中央刀具库、刀具预调及刀具装卸站、刀具交换装置（换刀机器人或刀具运输小车）以及管理和控制刀具信息流的刀具工作站计算机组成，如图1所示。其工作过程大致如下。（1）在刀具预调站由人工将刃磨好的专用刀具或采购来的标准刀具在对刀仪上键入刀号和有关参数。图1刀具管理系统硬件设备构成文章编号：1671-0711（２００９）03-0013-03 金属加工中的设备管理专题 13 2009年03月中国设备工程

柔性制造系统

第四章制造自动化技术主要内容： 1. 概述 2. 数控加工技术 3. 工业机器人技术 4. 柔性制造系统 1

4.4 柔性制造系统(FMS) 4.4.1 概述 1. FMS的产生 CNC、CAD/CAM/CAPP、机器人技术等新技术的出现，对刚性自动生产线产生了冲击。所谓刚性自动线，即物流设备和加工工艺是相对固定的，它只能加工一个零件，或加工几个相类似的零件。如需改变加工产品的品种，刚性自动线必须做较大的改动，在投资时间方面的耗资很大，难以满足市场化的需求。但是刚性自动线的设备利用率高，生产率高。结合刚性自动线和机电一体化、数控技术的特点，20世纪60年代，英国Molins公司的David Williamson提出了“柔性制造系统”的概念。 2

柔性制造技术(flexible manufacturing technology, FMT)是为了适应多品种、中小批量生产而诞生的一项制造自动化技术。所谓柔性是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也就是指制造系统能够适应产品变化的能力。 FMS是先进制造技术的一部分。据统计，1985年投入运行的FMS有500多套，1988年800套，1990年1000套，目前约有3000多套FMS正在运行。我国1984年开始研制FMS，1986年从日本引进第一套FMS。 3

2. FMS的定义、组成和类型 (I)FMS的定义和组成 “中华人民共和国国家军用标准”有关“武器装备柔性制造系统术语”的定义： FMS是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统。它包括柔性制造单元，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、中等批量生产。 4

柔性制造系统FMS教学内容

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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

柔性制造系统研究与分析

摘要近年来，随着FMS系统技术的推广和实施，FMS中的生产计划问题得到理论界和工业界的普遍关注，然而，由于理论研究与工程实际缺乏很好的沟通，无论是所研究的问题还是提出的调度方法都离实用化要求有相当的差距。因此，研究一种有效、适用的算法来解决FMS系统实际生产中的计划问题是一个值得研究的课题。本论文围绕着有实际应用背景的FMS生产调度问题，研究新的调度方法和技术及它们在实际调度问题中的应用，主要在以下几个方面作了一些研究, FMS系统计划调度模型研究，并对FMS系统计划调度进行层次划分和层次关系的分析，重点论述了FMS作业计划的内容和主要完成的功能。在分析了各种常用作业计划方法的基础上，提出了制定FMS作业计划的启发式传算法，本章描述了解决FMS作业计划调度最短完工时间问题的一种快速有效的启发式算法。该算法基于一种优先指派规则和随机规则，对实例能够得到最优解或近优解。最后为典型企业提出计划调度系统方案设计。关键词：柔性制造系统FMS 作业计划静态调度动态调度启发式算法

ABSTRACT Recently,with the development and implement of the technology of FMS system,the problem of productive planning and scheduling in FMS system are getting the broad attention in the dotain of theory and industry . But because of the lack of communication between the theory and the pracitce,the questions and methods of scheduling being studied are all unpractical. So,it is worth studying to find effective and applicable algorithms to sovle the problem of productive planning and scheduling in FMS system. The paper studied a new method of scheduling and its application in the practical productive problem.We studied on model of planning and scheduling in FMS.The paper partitioned the arrangement of planning and scheduling in FMS system and analysised the relation of all the arrangement.We also discussed the content and the function of the planning in FMS system. Based on analysing commonly used methods of activity planning，We proposed the heuristic algorithm.In this paper ，heuristic algorithm for solving the minimum makespan problem of job shop scheduling was presented.The algorithm was based on priority dispatching rule and random rule .A lot of instances showed that they could get optial or near optial by the heuristic algorithm. Finally, we proposed scheduling system design for typical enterprises. Key words: Flexible Manufacturing System Activity Planning Static Scheduling Dynamic Scheduling Heuristic Algorithm

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。

柔性制造系统数控单元的调度方法

兵工自动化先进制造技术 O. I. Automation　2005年第24卷第1期 Advance Manufacture Technique 2005, Vol. 24, No. 1 文章编号２００５柏志彬 ??′¨绵阳 621000 柔性制造系统的数控单元层调度最短时间规划和最小松弛度生产调度原则对计划进行排序计算该型设备的现有负荷每增加一条计划要重新计算设备负荷关键词柔性制造系统最小松弛度中图分类号 A Scheduling of CNC Cell Layer for Flexible Manufacturing System LEI Chao, BAI Zhi-bin (Dept. of Automation, NO.58 Research Institute of China Ordnance Industry, Mianyang 621000, China) Abstract: For scheduling of CNC (computer numerical control) cell layer for flexible manufacturing system (FMS), the sequence of production-plan is ordered according to some of scheduling rules such as first manufacturing, shortest time programming (STP), least laxation degree (LLD). The resource and machine types for the plan was gotten through the process information, and the existing load of the machine type was computed, the production-plan was assigned to the machine whose load is the lowest. It’s necessary for added a plan to compute the machine load over again, until the plans on all machine are ordered. Keywords: Scheduling of CNC cell layer; Flexible manufacturing mystem; Shortest time programming; Least laxation degree 1 引言数控单元的调度是整个柔性制造系统或准柔性制造系统中调度的关键数控加工单元主要加工一些精度要求高它的生产任务主要来自于其他普通加工单元还要返回或转到普通加工单元数控加工单元在实际生产中扮演着中转站地角色 2 解决问题的途径和方法在已实施的某产品准柔性制造系统中包含数控加工单元和普通加工单元车间将数控加工单元当作看待进站转出数控加工单元的计划进行审批转出时间只须保证工件的转入基于数控单元计划的特殊性 ?è?ú3μ????′?μ??????D STP在开工日期相同的情况下可利用最短时间规划安排 STP是指生产调度按照加工所需时间的长短来安排 LLD?úò?é??àí?μ??é ???? LLD ×?D??é3ú?è原则松弛度越小的越先安排 ST i ED i －SD i ＋1 松弛度 ED i 第I条计划的开工日期 T i 第I条计划的计划数量根据最短时间和计划松弛度 YS i è·?¨éú2ú?3 Dò í¨1y??????Dío??ùóDéè±?μ???óD?ooé ?ú ±￡?¤1¤Dò?????úμ??é???? ??D?éè??óD3?í?????μ??a1¤è??ú ?±μ?°2??íê?ùóD ?????a?1 通过查看设备计划期内负荷情况哪些计划可能在计划期内不能完成来确定是否需要加班或实行两班制也可将计划加到可替换的设备上可申请 (下转第19页) 收稿日期修回日期雷超四川人2001年毕业于北京理工大学万方数据

柔性制造系统FMS

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

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

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。

柔性制造系统论文

[柔性制造系统的结构组成、类型及应用] 姓名：学号：2011301390076 院系：11级机械系三班通讯：导师：

摘要：本文主要阐述了柔性制造系统的基本概念、，并在此基础之上了解柔性制造系统的工艺基础，系统组成和分类进行阐明，探讨了柔性制造技术发展的应用现状与趋势。关键词：柔性制造系统结构组成类型应用一．柔性制造系统的定义 FMS至今仍未有统一、明确、公认的定义，不同的国家、企业、学者和用户往往各有各的说法，所强调的关键特征也各有差异。所以，确切地定义FMS要比具体地描述一个FMS困难得多。美国国家标准局定义FMS为：由一个传输系统联接起来的一些设备(通常是具有自动换刀装置的加工中心机床)组成，传输装置把工件放在托盘或其他联接装置上送到各加工设备，加工设备和传输系统在中央计算机控制下，使工件加工准确、迅速和自动化。柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。日本国际贸易与工业部定义FMS为：由2台或更多NC机床组成的系统，这些机床与自动物料管理设备一一连接，在计算机或类似设备控制下完成自动加工或处理操作，从而可加工多个不同形状和尺寸的工件。中国机械部北京机械工业自动化研究所1993年编写的《制造自动化术语汇

编》中，定义FMS为：将自动化生产系统从少品种大批量生产型转向多品种生产型的柔性化系统。FMS包括：(1)机械加工中心等加工作业机床；(2)加工对象的辅助作业工业机器人和托盘；(3)加工对象的搬运作业工业机器人/传送带/无人搬运车；(4)存贮工件的自动仓库；(5)上述作业用的各种自动设备的管理和控制用计算机。二．柔性制造系统工艺基础 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。 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。投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。三.柔性制造系统的组成（1）加工系统

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。

柔性制造系统及AGV调度概述

柔性制造系统及AGV调度概述 XXX (机电工程学院 14S0XXX班 14S10XXX73) 摘要：随着中国经济的飞速发展，制造业也步入了智能化的时代，柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的各过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个有机系统。自动导航小车(AGV)作为柔性制造系统中运输系统的主要部分，为柔性制造系统的灵活运作和准确控制提供了快捷、效率的方式，在柔性制造系统中应用得越来越广泛。如何灵活的调度自动导航小车，使得柔性制造系统的整体性能提升、节省工件的完工时间和成本，成为现代学者研究的热点问题。本论文主要研究了柔性制造系统中输入/输出缓存区容量有限的约束下，单台自动导航小车在完成各个加工单元的搬运任务的调度问题。本文还通过分析柔性制造系统的关键技术和发展，展望了现代柔性制造系统的发展趋势，进而阐述了柔性制造系统的重要作用及其发展的深远意义。关键词：柔性制造系统；自动导航小车；调度随着世界经济的飞速发展，市场竞争日趋激烈，市场需求日趋多样化，越来越多的企业选择更为适合企业生存的柔性生产方式，这种生产方式在保证产品质量的前提下具备适应力强、效率高、不易被市场淘汰、自动化程度高的生产特质。同时计算机技术的迅猛发展，数控机床的普及，使得生产加工方式具有更大的灵活性，更适合中、小批量和多品种的生产加工，也为柔性生产技术的发展奠定良好的基础，所以柔性生产方式逐渐成为企业在激烈变化的大环境下实现改革和创新的重要部分。调度作为管理的核心内容和关键技术，主要用来在企业有限资源的约束下，使得最大化资源利用率，达到生产目标。所以科学制定调度方案有利于大幅度缩短产品生产周期、提高产品交货期满足率以及增大企业生产率[1]。 1.柔性制造系统的定义柔性制造系统是数控加工设备、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，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调整，适用于多品种、中小批量生产。一般情况下，FMS应具备以下特点[2]： 1)硬件组成：两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备；一套能自动装卸的运输系统。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等；一套计算机控制系统及信息通信网络。 2)软件组成：包含FMS的运行控制系统，FMS的质量保证系统， FMS的数据管理和通信网络系统。 3)FMS必须具备的功能：能自动管理零件的生产过程，自动控制制造质量，自动进行故障诊断及处理，自动进行信息收集及传输；简单地改变软件或系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件；物料的运输和存储必须为自动。 2.柔性制造系统的类型柔性自动化制造按其加工设备的规模、投资强度和用途划分为以下五个级别： 1)柔性制造模块FMM：FMM是一台扩展了许多自动化功能（如托盘交换器、托盘库或料库、刀库、上下料机械手等）的数控加工设备。 2)柔性制造单元FMC：FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成，即FMC包括2-3台数控加工设备或FMM。 3)柔性制造系统FMS：是一个在中央计算机控制下由两台以上配有自动换刀及自动换工件托盘的数控机床与为之供应刀具和工件托盘的物料运送装置组成的制造系统。 4)柔性制造生产线FML：由多台柔性加工设备及一套自动工件传送装置和控制管理计算