柔性制造系統(tǒng)論文.doc

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[柔性制造系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)組成、類型及應(yīng)用] 姓名： 學(xué)號：2011301390076 院系：11級機械系三班 通訊： 導(dǎo)師： 摘要：本文主要闡述了柔性制造系統(tǒng)的基本概念、，并在此基礎(chǔ)之上了解柔性制造系統(tǒng)的工藝基礎(chǔ)，系統(tǒng)組成和分類進(jìn)行闡明，探討了柔性制造技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢。 關(guān)鍵詞：柔性制造系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 類型 應(yīng)用 一．柔性制造系統(tǒng)的定義 　FMS至今仍未有統(tǒng)一、明確、公認(rèn)的定義，不同的國家、企業(yè)、學(xué)者和用戶往往各有各的說法，所強調(diào)的關(guān)鍵特征也各有差異。所以，確切地定義FMS要比具體地描述一個FMS困難得多。 　　美國國家標(biāo)準(zhǔn)局定義FMS為：由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)接起來的一些設(shè)備(通常是具有自 動換刀裝置的加工中心機床)組成，傳輸裝置把工件放在托盤或其他聯(lián)接裝置上送到各 加工設(shè)備，加工設(shè)備和傳輸系統(tǒng)在中央計算機控制下，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動 化。柔性制造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。 　　日本國際貿(mào)易與工業(yè)部定義FMS為：由2臺或更多NC機床組成的系統(tǒng)，這些機床 與自動物料管理設(shè)備一一連接，在計算機或類似設(shè)備控制下完成自動加工或處理操 作，從而可加工多個不同形狀和尺寸的工件。 　　中國機械部北京機械工業(yè)自動化研究所1993年編寫的《制造自動化術(shù)語匯編》 中，定義FMS為：將自動化生產(chǎn)系統(tǒng)從少品種大批量生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向多品種生產(chǎn)型的柔性 化系統(tǒng)。FMS包括：(1)機械加工中心等加工作業(yè)機床；(2)加工對象的輔助作業(yè)工業(yè)機 器人和托盤；(3)加工對象的搬運作業(yè)工業(yè)機器人/傳送帶/無人搬運車；(4)存貯工件的 自動倉庫；(5)上述作業(yè)用的各種自動設(shè)備的管理和控制用計算機。 二．柔性制造系統(tǒng)工藝基礎(chǔ) FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對象確定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)，并由計算機進(jìn)行控制，故能自動調(diào)整并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有“柔性”)，并能及時地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。 FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大，可以包括毛坯制造、機械加工、裝配和質(zhì)量檢驗 等。投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于沖壓和焊接的。 三.柔性制造系統(tǒng)的組成 （1）加工系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)采用的設(shè)備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計算機數(shù)控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等,用以自動地完成多種工序的加工。 （2）物料系統(tǒng) 物料系統(tǒng)用以實現(xiàn)工件及工裝夾具的自動供給和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調(diào)運和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導(dǎo)引小車、工業(yè)機器人及專用起吊運送機等。 （3）計算機控制系統(tǒng) 計算機控制系統(tǒng)用以處理柔性制造系統(tǒng)的各種信息,輸出控制CNC機床和物料系統(tǒng)等自動操作所需的信息。通常采用三級(設(shè)備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統(tǒng),其中單元級控制系統(tǒng)(單元控制器)是柔性制造系統(tǒng)的核心。 （4）系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件用以確保柔性制造系統(tǒng)有效地適應(yīng)中小批量多品種生產(chǎn)的管理、控制及優(yōu)化工作,包括設(shè)計規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過程分析軟件、生產(chǎn)過程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。 四.柔性制造系統(tǒng)的分類 （1）柔性制造單元(FMC) FMC由單臺帶多托盤系統(tǒng)的加工中心或3臺以下的CNC機床組成,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC的柔性最高。 （2）柔性制造線(FML) 柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產(chǎn)線,對物料系統(tǒng)的柔性要求低于FMS,但生產(chǎn)效率更高。 （3）柔性制造系統(tǒng)(FMS) FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統(tǒng)及物料系統(tǒng)連接起來,可在不停機情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的制造自動化系統(tǒng)。 五. 柔性制造系統(tǒng)應(yīng)用 （1）利用計算機設(shè)計(cAD)技術(shù) CAD技術(shù)是基于計算機環(huán)境下的完整設(shè)計過程，是一項產(chǎn)品建模技術(shù)(將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型)。帶有32位Pc微機的cAD已成為應(yīng)用主流。引入專家系統(tǒng)的cAD使其具有智能化，可處理各種復(fù)雜問題，當(dāng)前的一個應(yīng)用熱點是快速成型(RP)技術(shù)。它利用三維cAD數(shù)據(jù)，通過快速成型機將一層層的材料堆積成實體原型。RP技術(shù)具有快速、高柔性、高度集成等突出優(yōu)點，尤其適合制造單件小批量、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品或原型。 （2）機電一體化技術(shù) 機電一體化技術(shù)是機械、電子、信息、計算機等多學(xué)科的相互融合和交叉，特別是機械、信息學(xué)科的融合交叉。從這個意義上說，其內(nèi)涵是機械產(chǎn)品的信息化，它由機械、信息處理、傳感器三大部分組成。近年來，微電子機械系統(tǒng)(MEMs)作為機電一體化的一個發(fā)展方向得到了特別重視和研究。 （3）模糊控制技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)在工業(yè)上的應(yīng)用始于1974年對鍋爐和蒸汽機的模糊控制。目前模糊控制技術(shù)正處于穩(wěn)定發(fā)展階段，其核心是模糊控制器。新近開發(fā)的高性能模糊控制器具有基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息，并自動地對控制量進(jìn)行調(diào)整，大大改善了系統(tǒng)的性能。 （4）人工智能、專家系統(tǒng)技術(shù) 迄今，F(xiàn)Ms中所采用的人工智能(AI)大多基于規(guī)則的專家系統(tǒng)(ES)。專家系統(tǒng)是利用專家知識和推理規(guī)則進(jìn)行推理，可以對各類問題求解。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合，因而為FMs的各方面工作增強了柔性。未來以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在FMs中起著關(guān)鍵作用。 （5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù) ANN是由許多神經(jīng)元按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連接而成的，模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行并行處理的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在自動控制領(lǐng)域，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢是其與專家系統(tǒng)和模糊控制技術(shù)的結(jié)合，成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分。 六． 柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 (1)FMS仍將迅速發(fā)展FMS在20世紀(jì)80年代末就已進(jìn)入了實用階段，技術(shù)已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都越來越重視柔性制造技術(shù)。FMS初期只是用于非回轉(zhuǎn)體類零件的箱體類零件機械加工，通常用來完成鉆、鏜、銑及攻絲等工序。后來隨著FMS技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)MS不僅能完成其他非回轉(zhuǎn)體類零件的加工，還可完成回轉(zhuǎn)體零件的車削、磨削、齒輪加工，甚至于拉削等工序。從機械制造行業(yè)來看，現(xiàn)在FMS不僅能完成機械加工，而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品看，現(xiàn)在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船，還可用于計算機、半導(dǎo)體、木制產(chǎn)品、服裝、食品以及醫(yī)藥品和化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。從生產(chǎn)批量來看．FMS已從中小批量應(yīng)用向單件和大批量生產(chǎn)方向發(fā)展。有關(guān)研究表明，凡是可采用數(shù)控和計算機控制的工序均可由FMS完成。隨著計算機集成制造技術(shù)和系統(tǒng)(CIMS)日漸成為制造業(yè)的熱點，很多專家學(xué)者紛紛預(yù)言CIMS是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。柔性制造系統(tǒng)作為CIMS的重要組成部分，必然會隨著CIMS的發(fā)展而發(fā)展。 (2)FMS系統(tǒng)配置朝FMC的方向發(fā)展柔性制造單元FMC和FMS一樣，都能夠滿足多品種、小批量的柔性制造需要，但FMC具有自己的優(yōu)點。首先，F(xiàn)MC的規(guī)模小，投資少，技術(shù)綜合性和復(fù)雜性低，規(guī)劃、設(shè)計、論證和運行相對簡單，易于實現(xiàn)，風(fēng)險小，而且易于擴展，是向高級大型FMS發(fā)展的重要階梯。因此，采用由FMC到FMS的規(guī)劃，既可以減少一次投入的資金，使企業(yè)易于承受，又可以減小風(fēng)險，易于成功，～旦成功就可以獲得效益，為下一步擴展提供金，同時也能培養(yǎng)人才、積 累經(jīng)驗，便于掌握FMS的復(fù)雜技術(shù)，使FMS的實施更加穩(wěn)妥。其次，現(xiàn)在的FMc已不再是簡單或初級FMS的代名詞，F(xiàn)MC不僅可以具有FMs所具有的加工、制造、運儲、控制、協(xié)調(diào)功能，還可以具有監(jiān)控、通訊、仿真、生產(chǎn)調(diào)度管理以至于人工智能等功能，在某一具體類型的加工中可以獲得更大的柔性，提高生產(chǎn)率，增加產(chǎn)量，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。 (3)FMS系統(tǒng)性能不斷提高構(gòu)成FMs的各項技術(shù)，如加工技術(shù)、運儲技術(shù)、刀具管理技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，毫無疑問會大大提高FMS系統(tǒng)的性能。在加工中采用噴水切削加工技術(shù)和激光加工技術(shù)，并將許多加工能力很強的加工設(shè)備如立式、臥式鏜銑加工中心，高效萬能車削中心等用于FMS系統(tǒng)，大大提高了FMS的加工能力和柔性，提高了FMS的系統(tǒng)性能。AVG小車以及自動存儲、提取系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，為FMS提供了更加可靠的物流運儲方法，同時也能縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。刀具管理技術(shù)的迅速發(fā)展，為及時而準(zhǔn)確地為機床提供適用刀具提供了保證。同時可以提高系統(tǒng)柔性、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率，降低刀具費用，消除人為錯 參考文獻(xiàn)： 柔性制造技術(shù)及其發(fā)展-1999-林　勝 柔性制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢研究-2008-高青 柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)勢及其發(fā)展-2004 郭聚東，錢惠芬 先進(jìn)制造技術(shù)-2002-顏永年 柔性制造系統(tǒng)(FMS)的發(fā)展與展望-2001-楊松祥