简述柔性制造中的信息系统
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。
机械制造中的柔性制造系统
机械制造中的柔性制造系统在当今高度竞争的制造业环境中，企业需要不断提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并快速响应市场的变化。
为了实现这些目标，柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）应运而生。
柔性制造系统是一种先进的制造技术，它将计算机技术、自动化技术和制造技术有机地结合起来，为机械制造企业提供了高度灵活和高效的生产解决方案。
一、柔性制造系统的定义和组成柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运系统和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。
它能够在不停机的情况下，根据生产任务的变化，自动调整加工工艺和生产流程，实现多品种、中小批量生产的高效化和自动化。
数控加工设备是柔性制造系统的核心，包括数控机床、加工中心等。
这些设备具有高精度、高效率和高自动化程度的特点，能够完成各种复杂零件的加工。
物料储运系统负责原材料、在制品和成品的存储和运输。
它通常包括自动化仓库、输送装置、搬运机器人等，能够实现物料的快速准确配送，保证生产的连续性。
计算机控制系统是柔性制造系统的大脑，它负责对整个生产过程进行监控、调度和管理。
通过计算机控制系统，操作人员可以实时掌握生产进度、设备状态和质量情况，并及时做出调整和决策。
二、柔性制造系统的特点1、高度灵活性柔性制造系统能够快速适应产品品种和生产批量的变化，无需对设备进行大规模的调整和改造。
它可以在同一生产线上同时生产多种不同的产品，大大提高了企业的市场响应能力。
2、高效率通过自动化的物料储运和加工过程，柔性制造系统能够减少生产中的等待时间和运输时间，提高设备的利用率和生产效率。
3、高质量由于采用了先进的数控加工设备和严格的质量控制手段，柔性制造系统能够保证产品的高精度和高质量，降低废品率和次品率。
4、可扩展性柔性制造系统可以根据企业的发展需求进行扩展和升级，增加新的设备和功能，以满足不断增长的生产需求。
三、柔性制造系统的工作原理在柔性制造系统中，计算机控制系统首先接收生产任务，并根据产品的工艺要求和设备的可用性，制定生产计划和调度方案。
柔性制造系统FMS
柔性制造系统FMS70年代末80年代初,随着计算机辅助治理、物料自动搬运、刀具治理和计算机网络、数据库的进展以及CAD/CAM技术、成组技术(GT)、工业机器人等技术的成熟,更加系统化、规模化的柔性制造系统(FMS)就出现了。
所谓FMS,是一组数控机床和其他自动化的工艺设备,由计算机信息操纵系统和物料自动储运系统有机结合的整体,能适合加工对象变换的自动化机械制造系统(FlexibleManufacturingSystem)。
下面就柔性制造系统的组成、分类、优势及进展趋势实行阐述。
一、柔性制造系统(FMS)的组成1.加工系统柔性制造系统采纳的设备由待加工工件的类别决定,主要有加工中心、车削中心或计算机数控(CNC)车、铣、磨及齿轮加工机床等,用以自动地完成多种工序的加工。
2.物料系统物料系统用以实现工件及工装夹具的自动供给和装卸,以及完成工序间的自动传送、调运和存贮工作,包括各种传送带、自动导引小车、工业机器人及专用起吊运送机等。
3.计算机操纵系统计算机操纵系统用以处理柔性制造系统的各种信息,输出操纵CNC机床和物料系统等自动操作所需的信息。
通常采纳三级(设备级、工作站级、单元级)分布式计算机操纵系统,其中单元级操纵系统(单元操纵器)是柔性制造系统的核心。
4.系统软件系统软件用以确保柔性制造系统有效地适合中小批量多品种生产的治理、操纵及优化工作,包括设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程调度软件、系统治理和监控软件。
二、柔性制造系统的分类1.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,具有适合加工多品种产品的灵活性。
FMC的柔性最高。
2.柔性制造线(FML)柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线,对物料系统的柔性要求低于FMS,但生产效率更高。
3.柔性制造系统(FMS)FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心),由集中的操纵系统及物料系统连接起来,可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工治理。
计算机集成制造技术-柔性制造系统
FMS的配置与投资
系统成本：USD 1797195.00 （从表3-5中扣除C项）
确定FMS总经济效益计算项目
直接劳动工时费 调整工时费 间接劳动费用 生产准备费 场地费 生产维持费 库存费 工装夹具费用 废品损失费用
1、直接劳动工时费计算
现有生产系统的直接劳动需求
2、调整工时费
3、间接劳动费用
4、生产准备费
5、场地费用
6、生产维持费
7、库存费用
8、工装夹具费用
9、废品损失费用
FMS年成本节省总值
投资回收率ROR (Rate of Recycle)
ROR = P/C
式中 P – 平均年盈利; C – 第一次投资成本。
FMS的组成
通常由四大部分组成： 加工单元； 自动物料运输及管理系统； 计算机控制与管理装置； 辅助工作站。
FMS的加工单元
加工单元是FMS的主体，用以进行零件 的机械加工。
加工单元的机床必须具备的条件：
①具有CNC计算机数控装置，并且有能与计 算机直接通信的DNC接口装置；
②具有自动工件托盘交换装置(APC)及自动 刀具交换装置(ATC)；
I、C、O、M码
I — 输入 C — 控制 O — 输出 M — 机制
AMS系统结构
AMS厂房平面布置图
ห้องสมุดไป่ตู้
FMS的技术经济效益核算项目
FMS总投资 FMS总经济效益 投资回收率 综合评介结论
FMS总投资
示例的系统目标： 建立新的FMS系统，用以代替现行的由两
条传统生产线组成的生产系统，生产箱体零 件，年产量为19000件。
机械制造中的柔性制造系统与集成
机械制造中的柔性制造系统与集成近年来，随着科技的不断进步，机械制造领域也在不断发展和演变。
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）和集成技术成为了机械制造行业的重要发展方向。
本文将探讨机械制造中的柔性制造系统和集成技术的相关概念、优势以及应用。
柔性制造系统是一种由多台数控机床、自动化传送系统以及计算机控制系统组成的制造系统。
它具有可扩展性、灵活性和高效性的特点。
与传统的生产线不同，柔性制造系统能够根据产品种类和需求进行快速切换和调整，从而提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统的核心是计算机控制系统，它可以通过软件编程实现对机床和传送系统的控制和调度。
柔性制造系统的优势在于提高了生产效率和灵活性。
传统的生产线通常需要大量的人工操作和调整，而柔性制造系统可以实现全自动化的生产和调度，从而减少了人为的干扰和错误。
此外，柔性制造系统还能够实现生产过程的高度集成，通过计算机控制系统实现机床之间的信息共享和协作，从而提高了整个生产系统的效率和质量。
集成技术是柔性制造系统的重要组成部分，它能够实现不同机床和设备之间的信息交流和共享。
在传统的生产线中，各个设备通常是独立运行的，信息流通不畅，这样就导致了生产过程的低效和低质。
而集成技术可以打破设备之间的隔阂，实现设备之间的数据互通和协作。
通过将各个设备和系统连接到一个统一的网络上，可以实现设备之间的实时数据共享和信息传递，从而提高生产效率和产品质量。
在机械制造领域，柔性制造系统和集成技术的应用非常广泛。
例如，在汽车制造领域，柔性制造系统可以实现汽车零部件的快速制造和组装。
通过灵活调整生产线，可以根据市场需求和订单情况实现生产的快速切换和调整，从而提高了生产效率和响应速度。
另一个例子是航空制造领域。
航空设备通常具有复杂的结构和高要求的质量。
柔性制造系统和集成技术可以实现对航空设备的精确加工和装配。
通过控制系统的精细调节和机床的自动化操作，可以保证航空设备的质量和安全性。
柔性制造系统
柔性制造系统随着机电一体化技术的发展，传统的机械技术与新兴的微电子技术相结合，出现了很多现代化的加工设备和手段，特别是数控机床和加工中心的迅速普及和多功能化，为改变中小批量生产的落后状况提供了可能。
柔性制造系统(FMS)便是在这样的背景下产生和发展起来的。
所谓柔性制造系统是利用计算机控制系统和物料输送系统，把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。
它在加工完一定批量的某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向另一种工件转换。
它的主要特点是包括以下几方面。
(1)高柔性。
能在不停机调整的情况下，实现多种不同工艺要求的零件加工。
(2)高效率。
能采用合理的切削用量实现高效加工，同时使辅助时间和准备终结时间减小到最低程度。
(3)高度自动化。
自动更换工件、刀具、夹具，实现自动装夹和输送，自动监测加工过程，有很强的系统软件功能。
柔性制造系统的组成柔性制造系统由加工系统、物流系统、信息流系统三部分组成。
1.加工系统加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具。
通常由若干台加工零件的CNC机床或CNC板材加工设备以及操纵这种机床要使用的刀具所构成。
在加工较复杂零件的FMS加工系统中，由于机床上机载刀库能提供的刀具数目有限，除尽可能使产品设计标准化，以便使用通用刀具和减少专用刀具的数量外，必要时还需要在加工系统中设置机外自动刀库以补充机载刀库容量的不足。
2.物流系统FMS中的物流系统与传统的自动线或流水线有很大的差别，整个工件输送系统的工作状态是可以进行随机调度的，而且都设置有储料库以调节各工位上加工时间的差异。
物流系统包含工件的输送和储存两个方面。
工件输送包括工件从系统外部送入系统和工件在系统内部的传送两部分，目前，大多数工件送入系统和夹具上装夹工件仍由人工操作，系统中设置装卸工位，较重的工件可用各种起重设备或机器人搬运。
工件输送系统按所用运输工具可分成为自动输送车、轨道传送系统、带式传送系统和机器人传送系统四类。
柔性制造系统的构建与应用
柔性制造系统的构建与应用柔性制造系统是一种集成了多种自动化技术和软件系统的生产方式，它的目的是在不同的生产需求下实现灵活快速的生产，提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统的核心技术是数据通信和控制系统，这两个技术的发展使得柔性制造系统得以实现。
一、柔性制造系统的构建技术1. 自动化技术自动化技术是构建柔性制造系统的基础，包括传感器、执行器、机器视觉、机器人等技术。
传感器是获取生产环境信息的装置，通过传感器可以实现物料的自动化处理和产品的质量检验。
执行器包括液压、气动、电动等，它们负责生产过程中的运动和加工。
机器视觉是利用计算机技术完成对物体视觉的感知和理解，可以用于生产过程中的检测和测量。
机器人是最重要和最复杂的一类自动化设备，可以完成许多重复性和复杂工作，提高生产效率和质量。
2. 控制系统控制系统是柔性制造系统中最为关键的部分，控制系统的功能是控制生产过程中各个环节的运行，使整个生产过程实现自动化和灵活性。
控制系统包括硬件和软件两部分，硬件包括PLC、仪表、传感器等，软件包括控制程序、HMI等。
控制系统的设计需要考虑到生产过程的各项要素，包括生产工艺、设备的运行方式、物料流等。
3. 智能算法柔性制造系统需要处理的生产变量和外界环境都是不确定的，这就需要引入智能算法来实现优化控制和管理。
其中包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术。
这些算法不仅可以优化生产系统的运行，还可以实现智能化管理和决策。
二、柔性制造系统的应用柔性制造系统的应用领域非常广泛，涵盖了各行各业的生产制造领域。
下面针对几个行业进行介绍。
1. 汽车制造柔性制造系统在汽车制造领域的应用相对成熟，例如汽车装配线、涂装线等。
汽车装配线是一种高度自动化的生产方式，可以根据订单类型对生产流程进行组合，实现灵活生产。
涂装线是通过自动化技术和工艺控制技术实现油漆涂装过程的自动化。
这些柔性制造系统的应用使汽车制造业实现了高效率、高质量、低成本的生产。
柔性制造系统组成
柔性制造系统组成柔性制造系统（FMS）是一种集成了计算机控制技术、自动化技术、信息技术和生产技术的生产模式。
它包括计算机控制的生产设备集成在一起，通过自动化程度高、柔性性强、信息化程度高的技术手段实现生产工艺的灵活高效。
柔性制造系统能够进行多品种、小批量的生产，并可以快速调整生产的生产能力和生产计划。
下面是柔性制造系统组成的详细介绍。
一、计算机控制系统计算机控制系统是指通过计算机进行生产流程控制的系统。
它包括计算机硬件、软件等基础设施，具有数据采集、处理、传输等功能。
计算机控制可以对生产过程进行实时在线监控，同时实现对生产工艺的在线管理和控制。
二、生产设备生产设备是柔性制造系统的核心组成部分。
它包括各种生产设备，如数控加工中心、机器人、自动装卸系统、搬运机器人等。
这些设备通过计算机集成在一起，形成生产线，能够实现高效、自动的生产。
三、工作站工作站是指生产作业的工作场所，包括机器操作员、手动装配人员等.在柔性制造系统中，工作站可以采用自动化技术，实现部分和全自动操作，从而确保生产过程高效、准确、稳定。
四、机器人机器人是柔性制造系统的重要组成部分，可以根据程序控制实现自动化操作。
在生产过程中，机器人可以代替人手完成复杂的生产任务，从而提高生产效率并降低生产成本。
五、自动化运输系统自动化运输系统是指通过计算机控制的自动化运输设备，如AGV、立体仓库等。
这些设备能够自动地搬运半成品和成品，并在不同的工作站之间进行自动运输。
六、信息系统信息系统是柔性制造系统的关键组成部分。
它包括生产计划编制系统、生产执行系统、质量管理系统等。
信息系统通过对生产数据的采集、分析和处理，可以实现生产和生产管理的有效控制。
七、生产计划编制系统生产计划编制系统是柔性制造系统中的一个核心部分，它可以采用人工、电脑或者是两者结合的制定生产计划方法来确定各个生产环节的制造流程和生产计划，并在计划期间进行跟踪控制，及时的调整生产进度，确保生产计划能够按照计划时间完成。
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简述柔性制造中的信息系统。
随着计算机的发展和日益广泛应用，机械制造业受到了较大的影响。
当计算机技术和机械制造技术相结合后，出现了计算机数控、计算机群控、计算机辅助制造、计算机辅助设计、成组技术、计算机辅助工艺规程、工业机器人技术等新技术。
这些新技术对刚性自动线产生了冲击。
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，或者加工几个相互类似的零件。
如果需改变加工产品的品种，刚性自动线必须做较大的改动，在投资和时间方面的耗资很大，难以满足市场对多品种、小批量、更具特色，符合顾客个人要求样式和功能的产品需求。
但是刚性自动线的设备利用率高，生产率高。
因此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公司的工程师大卫-威廉逊提出了“柔性制造系统-----FMS”的概念。
关于柔性制造系统的定义有很多，比较权威性的定义有：美国国家标准局的定义为:“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。
”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。
”虽然定义不完全相同，但它们都说明了FMS所具有的特征，即FMS是由若干数控设
备、物料运储装置和计算机控制系统组成的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。
目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床，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。
在世界范围内，FMS已经是一种成熟的技术，并已在工业生产部门得到较为广泛的应用。
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。
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组成。
其中，信息系统是指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计算机或其他控制装置(液压、气压装置等)，对机床或运输设备实行分级控制的系统。
FMS信息控制系统的结构组成形式很多，但一般多采用群控方式的递阶系统。
第一级为各个工艺设备的计算机数控装置(CNC)，实现各的口工过程的控制；第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数控指令等信息，分配给第一级中有关设备的数控装置，同时把它们的运转状况信息上报给上级计算机；第三级是FMS的主计算机(控制计算机)，其功能是制订生产作业计划，实施FMS运行状态的管理，及各种数据的管理；第四级是全厂的管理计算机。
性能完善的软件是实现FMS功能的基础，除支持计算机工作的
系统软件外，数量更多的是根据使用要求和用户经验所发展的专门应用软件，大体上包括控制软件(控制机床、物料储运系统、检验装置和监视系统)、计划管理软件(调度管理、质量管理、库存管理、工装管理等)和数据管理软件(仿真、检索和各种数据库)等。
为保证FMS的连续自动运转，须对刀具和切削过程进行监视，可能采用的方法有：测量机床主轴电机输出的电流功率，或主轴的扭矩；利用传感器拾取刀具破裂的信号；利用接触测头直接测量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的变化；累积计算刀具的切削时间以进行刀具寿命管理。
此外，还可利用接触测头来测量机床热变形和工件安装误差，并据此对其进行补偿。
柔性制造系统中的信息主要有两大类，一类是根据企业经营目标所确定的产品设计及定义的数据信息,如产品名称、产品型号、主要规格、各产品的部件明细表、各部件的零件明细表、零件图形及其几何特征、公差技术特征等，另一类是根据FMS的目标所确定的管理与控制的数据信息，包括编制短期生产计划的有关信息，如订单、产品、零件工艺文件、设备资源、刀具、夹具、库存等：与FMS运行控制有关的数据信息，如加工机床、工件托盘、刀具交换运载装置、中央刀库、装卸站、缓冲站、辅助工作站：设备装置的运行状态信息，如刀具是否损坏、机床是否在工作:系统运行状态信息,如工件的位置、托盘位置、机器人工作状态;另外还有在线尺寸测量信息、系统安全情况、检测监控、生产统计、质量信息、故障代码等信息。
按照客户订单或其他生产计划，FMS开始工作后，机床、物料输
送设备、工件装卸设备以及其他辅助设备在信息系统的控制下有序地运行,加工出符合要求的产品。
从形式上看，FMS系统是各种设备的集合，其实质是信息的集成。
和计算机集成制造系统（CIMS）一样，FMS的整个制造过程实质上也是一个数据的采集、传递、加工处理和利用的过程，通过信息的集成实现各种不同设备的集成。
信息流的管理系统是FMS的神经中枢。