1、第8章 柔性制造系統(tǒng)（FMS） 本章要點 8.1 FMS的形成與發(fā)展8.2 FMS的分類與特點 8.3 FMS的組成、工作原理及作用 8.4 FMS自動加工系統(tǒng) 8.5 FMS零件運儲系統(tǒng) 8.6 FMS的信息流系統(tǒng) 8.7 FMS的控制系統(tǒng) 本章要點本章要點 :1熟悉FMS的產(chǎn)生與發(fā)展過程，掌握其應用背景。2掌握FMS的組成原理以及分類特點，熟悉其實際應用中的作用。3掌握FMS自動加工系統(tǒng)。4掌握FMS零件運儲系統(tǒng)。5掌握FMS的信息系統(tǒng)。6掌握FMS的控制系統(tǒng)。下一頁本章要點 隨著科學技術的發(fā)展，計算機的出現(xiàn)給機械制造業(yè)的剛性自動線產(chǎn)生了沖擊。所謂剛性自動線，即指物流設備和加工工藝是相對固

2、定的，它只能加工一個零件，或者加工幾個相互類似的零件。特別是計算機數(shù)控（CNC）、計算機直接控制（又稱群控，即DNC）、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、成組技術（GT）、計算機輔助工藝規(guī)程（CAPP）、工業(yè)機器人（ROBOT）等新技術的出現(xiàn)，迫使我們將剛性自動線與新技術相結合形成適應現(xiàn)代制造需求的“柔性制造系統(tǒng)”（Flexible Manufacturing System，簡稱為FMS）。 上一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展 8.1.1 FMS的形成與發(fā)展對于大批量、少品種的生產(chǎn)情況，一般采用自動流水線制造設備，包括物流設備和相對固定的加工工藝，這稱為剛性自動化（Fixe

3、d Automation）方式。其優(yōu)點是生產(chǎn)效率很高，缺點是設備固定，產(chǎn)品更新對自動流水線改動大等。追求高生產(chǎn)率，是選擇自動流水線最主要的依據(jù)。因此，一種靈活、適應強的FMS方式應運而生。 下一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展 FMS經(jīng)歷了一個由簡到繁的發(fā)展過程，主要結構和組成有計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNCS）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造生產(chǎn)線（FML）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）。 一計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNCS：Computerized Numerical Control System）FMS初級階段是計算機數(shù)控系統(tǒng)CNCS，它用計算機通過執(zhí)行其寄存器內(nèi)的程序來完成數(shù)控系統(tǒng)的部分或全部功能，并配有

4、接口電路、輸入輸出設備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動和進給驅(qū)動裝置等組成的一種專用計算機系統(tǒng)。 二柔性制造單元（FMC：Flexible Manufacturing Cell）上一頁下一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展FMC由單臺帶有多托盤系統(tǒng)的加工中心或三臺以下的CNC機床組成，它可以自動地加工一族工件，適用于小批量多品種加工。其外部系統(tǒng)包括：工件與刀具運輸系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等。 三柔性制造生產(chǎn)線（FML：Flexible Manufacturing Line）柔性制造生產(chǎn)線（FML）又稱為柔性自動線（FTL）或可變自動線，它與傳統(tǒng)的剛性自動線的區(qū)別在于它能同時或依次加工少量不

5、同的工件。 上一頁下一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展 四柔性制造系統(tǒng)（FMS：Flexible Manufacture System）FMS是由兩臺以上CNC機床組成并配備有自動化物料貯運子系統(tǒng)的制造系統(tǒng)，它是適用于中小批量、較多品種加工的高柔性、高智能的制造系統(tǒng)。8.1.2 FMS的定義目前對FMS還沒有統(tǒng)一的定義，它作為一種先進制造技術的代表，不局限于零件的加工，在與加工和裝配相關的領域里也得到越來越廣泛的應用。所以，有關FMS的定義和描述有多種。上一頁下一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展在我國有關標準中FMS被定義為：柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備、物流貯運裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動

6、化制造系統(tǒng)，它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。美國制造工程師協(xié)會的計算機輔助系統(tǒng)和應用協(xié)會把柔性制造系統(tǒng)定義為：使用計算機控制柔性工作站和集成物料運儲裝置來控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列的一種集成制造系統(tǒng)。為方便對FMS的理解，更為直觀的定義為：FMS由兩臺以上的機床、一套物料運輸系統(tǒng)（從裝載到卸載具有高度自動化）和一套控制系統(tǒng)的計算機所組成的制造系統(tǒng)。它采用簡單地改變軟件的方法便能制造出某些部件中的任何零件。上一頁下一頁返回8.1 FMS的形成與發(fā)展FMS的工作過程可描述如下：在裝卸站將毛坯安裝在早已固定在托盤上的夾具中

7、。然后物料傳送系統(tǒng)把毛坯連同夾具和托盤輸送到進行第一道加工工序的加工中心旁邊排隊等候，一旦加工中心空閑，零件就立即送到加工中心加工。每道工序加工完畢后，物料傳輸系統(tǒng)還要將該加工中心完成的半成品取出并送至執(zhí)行下一工序的加工中心旁邊排隊等候。如此不停地進行至最后一道加工工序。在完成零件的整個加工過程中，除進行加工工序外，若有必要還要進行清洗、檢驗以及壓套組裝等工序。如圖8-9所示是一個典型的柔性制造系統(tǒng)示意圖。上一頁返回8.2 FMS的分類與特點 一FMS的分類FMS具有良好的柔性，但是這并不意味著一條FMS就能生產(chǎn)各種類型的產(chǎn)品。它既要兼顧對生產(chǎn)率和柔性的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機床的負荷率

8、。因此就產(chǎn)生了三種類型的FMS，它們分別是：配備互補機床的FMS、配備可互相替換機床的FMS和混合式的FMS。1配備互補機床的FMS這類FMS中，通過物料運儲系統(tǒng)將數(shù)臺CNC機床連接起來，不同機床的工藝能力可以互補，工件通過安裝站進入系統(tǒng)，然后在計算機控制下從一臺機床到另一臺機床，按順序加工，如圖8-10所示。工件通過系統(tǒng)的路徑是固定的。 下一頁返回8.2 FMS的分類與特點2配備可互相替換機床的FMS這種類型的FMS，系統(tǒng)內(nèi)的機床是可以相互代替的，工件可以被送到適合加工它的任一臺加工中心上。計算機的存儲器存有每臺機床的工作情況，可以對機床分配加工零件。一臺加工中心可以完成部分或全部加工工序，

9、如圖8-11所示。 3混合式的FMS這類FMS是互補式FMS和替換式FMS的綜合，即FMS中有一些機床按替換式布置，而另一些機床按互補式安排，以發(fā)揮各自的特點。大多數(shù)FMS采用這種形式，如圖8-12所示。上一頁下一頁返回8.2 FMS的分類與特點 二FMS的特點雖然FMS的定義描述各不相同，但它們反映了FMS應具備的特點如下：1機床連續(xù)24h運行：在兩個日班，工人給設備提供毛坯并進行必要的維護，操作人員通過計算機進行調(diào)度和監(jiān)控。在夜班，由計算機獨立監(jiān)控加工情況。2縮短生產(chǎn)周期：這是由于計算機能進行生產(chǎn)計劃、調(diào)度和機床監(jiān)控，提高了生產(chǎn)率。3減少直接勞動工人數(shù)：在FMS中，加工、換刀、裝夾、測量和

10、物料搬運，全部由計算機自動控制，工人只需負責觀察運行情況。4減少在制品庫存量：FMS采用的是流水線加工原理，因此在制品的中間存儲緩沖站可減到最小。上一頁下一頁返回8.2 FMS的分類與特點5減少刀具和夾具：在FMS生產(chǎn)的零件品種較多，所用的是通用刀具和夾具。6柔性高：FMS通過編程能運用于多品種、中小批量生產(chǎn)，柔性好，性能價格比高。7自動化程度高：在計算機直接控制下實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化制造，大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率，同時提高了設備的利用率，使生產(chǎn)過程可靠性提高。上一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用 一FMS的組成由于FMS強調(diào)制造過程的柔性和高效率，因而適應于多品種、中小批量的生產(chǎn)。

11、FMS的主要硬件設備有：計算機、數(shù)控機床、機器人、托盤、傳輸線、自動搬運小車和自動立體倉庫等。它實現(xiàn)了工廠中工程設計、制造和經(jīng)營管理三大功能中的“制造”功能。FMS概括起來可由下列三部分組成：多工位的數(shù)控加工系統(tǒng)、自動化的物料貯運系統(tǒng)和計算機控制的信息系統(tǒng)，其構成框圖如圖8-13所示。下一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用1加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)的功能是以任意順序自動加工各種工件，并能自動地更換工件和刀具。常由若干臺對工件進行加工的CNC機床和所使用的刀具構成。 2物流系統(tǒng)在FMS中工件和工具流統(tǒng)稱為物流，物流系統(tǒng)即物料貯運系統(tǒng)，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。物流系統(tǒng)一般由三個部分組成

12、：（1）輸送系統(tǒng)：建立各加工設備之間的自動化聯(lián)系。（2）貯存系統(tǒng)：具有自動存取機能，用以調(diào)節(jié)加工節(jié)拍的差異。（3）操作系統(tǒng)：建立加工系統(tǒng)同物流系統(tǒng)和貯存系統(tǒng)之間的自動化系統(tǒng)。 上一頁下一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用 3信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)包括過程控制及過程監(jiān)控兩個系統(tǒng)。其功能分別為：過程控制系統(tǒng)進行加工系統(tǒng)及物流系統(tǒng)的自動控制；過程監(jiān)控系統(tǒng)進行在線狀態(tài)數(shù)據(jù)自動采集和處理。信息系統(tǒng)的核心是一個分布式數(shù)據(jù)庫管理和控制系統(tǒng)，其主要任務是：組織和指揮制造流程，并對制造流程進行控制和監(jiān)視；向FMS的加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)提供全部控制信息并進行過程監(jiān)視，反饋各種在線檢測數(shù)據(jù)，以便修正控制信息，保證安

13、全運行。上一頁下一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用二FMS的工作原理FMS的原理框圖如圖8-15所示。其工作過程可描述如下：柔性制造系統(tǒng)接到上一級控制系統(tǒng)的有關生產(chǎn)計劃信息和技術信息后，由其信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的處理、分配，并按照所給的程序?qū)ξ锪飨到y(tǒng)進行控制。物料庫和夾具庫根據(jù)生產(chǎn)的品種及調(diào)度計劃信息提供相應品種的毛坯，選出加工所需要的夾具。毛坯的隨行夾具由輸送系統(tǒng)送出。工業(yè)機器人或自動裝卸機按照信息系統(tǒng)的指令和工件及夾具的編碼信息，自動識別和選擇所裝卸的工件及夾具，并將其安裝到相應機床上。上一頁下一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用機床的加工程序識別裝置根據(jù)送來的工件及加工

14、程序編碼，選擇加工所需的加工程序，并進行檢驗。全部加工完畢后，由裝卸及運輸系統(tǒng)送入成品庫，同時把加工質(zhì)量、數(shù)量信息送到監(jiān)視和記錄裝置，隨行夾具被送回夾具庫。當需要改變加工產(chǎn)品時，只要改變傳輸給信息系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃信息、技術信息和加工程序，整個系統(tǒng)即能迅速、自動地按照新要求來完成新產(chǎn)品的加工。中央計算機控制著系統(tǒng)中物流的循環(huán)，執(zhí)行進度安排、調(diào)度和傳送協(xié)調(diào)等功能。它不斷收集每個工位上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和其它制造信息，以便作出系統(tǒng)的控制決策。FMS是在加工自動化的基礎上實現(xiàn)物流和信息流的自動化，其“柔性”是指生產(chǎn)組織形式和自動化制造設備對加工任務的適應性。上一頁下一頁返回8.3 FMS的組成、工作原理及作用三

15、FMS的作用 FMS是一個計算機化的自動化制造系統(tǒng)，能以最少的人工干預加工任一范圍的零件族工件。FMS的加工系統(tǒng)包括銑削加工中心、車削加工中心、主軸箱更換式機床等設備。加工系統(tǒng)中所需設備的類型、數(shù)量、尺寸等均由被加工零件的類型、尺寸范圍和批量大小來決定。目前主要有兩類零件在FMS中加工，即棱柱體零件（包括箱體形、平板形等）和回轉(zhuǎn)體類零件。因此，加工系統(tǒng)的結構既取決于被加工零件的類型、形狀、尺寸、精度要求，也取決于批量大小及FMS的自動化程度。FMS既可由銑削加工中心（MC）或車削加工中心（TC）等同一類型的設備組成，也可由數(shù)控機床、其他專用設備、加工中心等多類型的設備組成。加工系統(tǒng)擔任把原材料

16、轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的任務，是FMS的基石。上一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)FMS的自動加工系統(tǒng)包括銑削加工中心、車削加工中心、主軸箱更換式機床等設備。目前主要有兩類零件在FMS中加工，即棱柱體零件（包括箱體形、平板形等）和回轉(zhuǎn)體類零件。FMS既可由銑削加工中心（MC）或車削加工中心（TC）等同一類型的設備組成，也可由數(shù)控機床、其他專用設備、加工中心等多類型的設備組成。加工系統(tǒng)擔任把原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的任務，是FMS的基石。一FMS對加工設備的要求由于FMS是一高自動化的制造系統(tǒng)，不是任何加工設備均可納入FMS中。所以納入FMS運行的機床必須具備三個特點，即工序集中、高柔性與高生產(chǎn)率和控制方便

17、。下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)1加工工序集中由于FMS是適應小批量多品種加工的高度自動化制造系統(tǒng)，造價昂貴，這就要求加工工位的數(shù)目盡可能少，而且接近滿負荷工作。此外，加工工位較少，還可減輕工件流的輸送負擔，所以同一機床加工工位上的加工工序集中就成為柔性制造系統(tǒng)中機床的主要特征。2高柔性和高生產(chǎn)率為滿足高柔性和高生產(chǎn)率要求，近年來在機床結構設計上形成兩個發(fā)展趨勢：柔性化組合機床和模塊化加工中心。所謂柔性化組合機床又稱為可調(diào)式機床，如自動更換主軸箱機床和轉(zhuǎn)塔主軸箱機床。模塊化加工中心把加工中心設計成若干通用部件、標準模塊，根據(jù)加工對象的不同要求組合成不同的加工中心。上一頁下一頁返回8.4

18、FMS自動加工系統(tǒng)3控制方便FMS所采用的機床必須適合納入整個制造系統(tǒng)，因此機床的控制系統(tǒng)不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)自動加工循環(huán)，還要能適應加工對象的改變，易于重新調(diào)整，也就是說要具有“柔性”。二加工設備選擇的原則FMS中的加工設備應該是可靠的、自動化的、高效率的和高柔性的。在選擇時，需考慮到該FMS加工零件的尺寸范圍、經(jīng)濟效益、零件的工藝性、加工精度和材料等。上一頁下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)三典型加工設備1加工中心（MC）加工中心一般指銑削加工中心，是自身帶有刀庫和自動換刀裝置（ATC）的一種多工序數(shù)控機床。工件經(jīng)一次裝夾后，能完成銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋等多工序的加工，并且有多種選刀或換刀功能

19、，從而使生產(chǎn)效率和自動化程度大大提高。加工中心至少有三個坐標運動軸X、Y、Z和三個旋轉(zhuǎn)坐標A、B、C的適當組合而成。按控制軸數(shù)分，MC可分為：（1）三坐標加工中心，即具有X、Y、Z三軸聯(lián)動控制功能；（2）四坐標加工中心，即具有X、Y、Z三軸聯(lián)動和B軸功能；（3）五坐標加工中心，即具有X、Y、Z三軸和B軸，另加C軸功能。 上一頁下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)若按主軸的位置分，可分為立式加工中心、臥式加工中心和立臥兩用加工中心（又稱五面加工中心）。 2車削加工中心（TC）車削加工中心是一種高精度、高效率的數(shù)控機床。它的主體是數(shù)控機床，配上刀庫和自動換刀裝置后，就構成車削加工中心（TC）。如圖

20、8-17所示為車削加工中心結構圖。車削加工中心按主軸的方向是水平或垂直分為臥式和立式兩大類。主要應用于回轉(zhuǎn)體零件的復合加工。 上一頁下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)3主軸箱更換式機床根據(jù)加工零件的需要，通過更換在主軸驅(qū)動單元上的單軸、多軸或多軸頭，從而實現(xiàn)機床加工的柔性與生產(chǎn)率，這就是主軸箱更換式機床（Head Changing Machines）的設計思路。主軸箱更換式機床以12臺主軸驅(qū)動單元為中心，在其周圍設有可供更換主軸箱的箱庫。根據(jù)加工需要將要更換的主軸箱從其箱庫中自動地輸送到驅(qū)動單元的位置上與驅(qū)動單元連接后進行加工。主軸箱更換式機床按照主軸箱更換方式分為三種類型：（1）循環(huán)式輸送

21、主軸箱更換式機床；（2）直線式輸送主軸箱更換式機床；（3）鼓輪式輸送主軸箱更換式機床。上一頁下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng) 四自動化加工設備在FMS中的控制與集成1數(shù)字控制數(shù)控機床是大規(guī)模集成電路（VLSI）、高精度電機位置伺服控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)與多坐標機床結合的產(chǎn)物。它采用硬件邏輯控制，用可編程控制器（PLC）進行加工動作和輔助動作的成組控制，由存儲器來存儲NC程序和PLC程序，并由數(shù)字硬件電路來完成NC程序中的移動指令和插補運算。系統(tǒng)具有NC程序編程支持功能，操作人員可手工在系統(tǒng)上編程。同時，系統(tǒng)也有通信功能，接受自動編程機或CAD/CAM系統(tǒng)生成的NC程序。上一頁下一頁返回8.

22、4 FMS自動加工系統(tǒng)2自適應控制數(shù)控機床上的自適應控制主要具有三個方面的功能：檢測及識別加工環(huán)境中影響機床性能的隨機性變化；決定如何修正控制策略或修正控制器的某些部分，以獲得最優(yōu)的加工性能；修正控制策略，以實現(xiàn)期望的決策。由此可見，自適應控制的三個基本任務是：識別、決策和修改。3控制傳感器為了滿足數(shù)控系統(tǒng)的需要，必須對刀具和工件工作臺的位移及轉(zhuǎn)角、驅(qū)動裝置的速度、切削力、刀具與切削面的距離、刀具溫度、切削深度參數(shù)進行測量。因此設置有各類傳感器，如：位置與速度傳感器、溫度傳感器、力和力矩傳感器等。上一頁下一頁返回8.4 FMS自動加工系統(tǒng)4計算機數(shù)字控制CNC系統(tǒng)與NC系統(tǒng)的功能基本相同，只不

23、過系統(tǒng)中包含有一套計算機系統(tǒng)。邏輯控制、幾何數(shù)據(jù)處理及NC程序執(zhí)行等許多控制均由計算機來實現(xiàn)，具有更強的柔性。5集成化DNC系統(tǒng)通常NC或CNC系統(tǒng)具有串行數(shù)據(jù)通信接口，可用于實現(xiàn)NC程序的雙向傳送功能。如果CNC系統(tǒng)支持DNC功能，則可通過串口及計算機網(wǎng)絡來連接FMS系統(tǒng)控制器。6通過網(wǎng)絡的通信集成現(xiàn)代的CNC，提供了通過PLC網(wǎng)絡和通過CNC系統(tǒng)直接支持以太網(wǎng)的通信集成方式。它具有通信可靠、通信速度快、系統(tǒng)開放性好及控制功能全的優(yōu)點，是DNC系統(tǒng)發(fā)展和應用的方向。上一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)在FMS中，零件運儲系統(tǒng)包含在制造自動化系統(tǒng)之間及其內(nèi)部零件自動運輸和自動儲存兩方面工作。一

24、零件的自動運輸零件運輸系統(tǒng)主要完成兩類不同的任務：一類是零件毛坯、原材料由外界搬運進系統(tǒng)，以及將加工好的成品從系統(tǒng)中搬運走；另一類是毛坯、原材料、半成品在FMS內(nèi)部的搬運。在一般情況下前者是需要人工干預的，而后者可以在計算機的統(tǒng)一管理和控制下自動完成。1零件運輸系統(tǒng)的形式按零件運輸?shù)穆肪€可將工件運輸系統(tǒng)分為五種形式。下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)（1）直線運輸形式主要用于單向順序傳送，傳送工具是各種傳輸帶或自動輸送小車且不能反向傳送。該運輸形式貯存容量很小，常需另設貯存庫。（2）環(huán)形運輸形式運輸工具只能沿環(huán)形線路單向移動，順序到達各個工作站。（3）帶支路的直線運輸形式運輸工具具有隨機改變

25、運動方向的能力，且包含有支路，運輸工具可隨機地進入其他的支路。該運輸形式便于實現(xiàn)隨機存取，具有較大的柔性。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)（4）帶支路的環(huán)形運輸形式它是以環(huán)形回路作為基礎，含有若干支路。運輸工具隨機存取。（5）網(wǎng)絡型運輸形式該運輸形式是隨著各類自動導向小車的研制和應用而發(fā)展的，由于它在地面布線，輸送線路的安排具有很大的柔性，而且機床敞開性好、零件運輸靈活高等優(yōu)點，在中、小批量多品種生產(chǎn)的FMS中應用越來越多。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)2零件運輸工具系統(tǒng)在FMS中，零件運輸系統(tǒng)執(zhí)行搬運的機構主要采用以下三種：有軌輸送系統(tǒng)（傳輸帶：RGV）、無軌輸送系統(tǒng)（

26、AGV）和機器人傳送系統(tǒng)。其選擇與生產(chǎn)系統(tǒng)的布局和運行直接相關，且要與生產(chǎn)流程和生產(chǎn)設備類型相適應，對生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、復雜程度、占用資金多少和經(jīng)濟效益都有較大的影響。（1）有軌輸送系統(tǒng)（RGV）有軌輸送系統(tǒng)主要是指有軌運輸車（RGVRail Guided Vehicle），用于直線往返輸送物料。 上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)有軌運輸車有三種工作方式：在線工作方式：運輸車接受上位計算機的指令工作。離線自動工作方式：可利用操作面板上的鍵盤來編制工件輸送程序，然后按自動啟動按鈕，使其按所編制程序運行。手動工作方式：有軌運輸車沿軌道方向有較高的定位精度要求，通常采用光電碼盤檢測反饋的

27、半閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。（2）無軌輸送系統(tǒng)（AGV）無軌輸送系統(tǒng)即無軌運輸自動導向小車（AGVAutomatic Guide Vehicle）。在剛剛出現(xiàn)時，AGV被稱為無人駕駛小車。它在柔性制造系統(tǒng)中具有以下功能：把工件、刀具和夾具傳送到加工、排序和裝配站，以及從加工、排序、裝配站傳送工件、刀具和夾具到指定地方。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)把毛坯輸送到加工單元。從系統(tǒng)把加工完成的工件輸送到裝配地點。把工件、刀具和夾具輸送到自動存貯和檢索系統(tǒng)（ASRS），以及從自動存貯和檢索系統(tǒng)把工件、刀具和夾具輸送到其它地方。傳送廢屑箱。把托盤自動升、降到加工和排序站里的短程運輸機械上的記錄位置，

28、進行裝卸工作。 AGV系統(tǒng)主要由運輸小車、地板設備及系統(tǒng)控制器等三部分組成。 上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)AGV和RGV的根本區(qū)別在于：AGV是將導向軌道埋設在地面之下，由AGV自動識別軌道的位置并按照中央計算機的指令在相應的軌道上運行的“無軌小車”；而RGV是將軌道直接鋪在地面上或架設在空中的“有軌小車”。AGV還可以自動識別軌道分岔，因此AGV比RGV柔性更好。 （3）機器人傳送系統(tǒng)機器人傳送系統(tǒng)是柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）的主要組成部分，主要用于物料、工件的裝卸和貯運。可用它來將工件從一個輸送裝置送到另一個輸送裝置，或?qū)⒓庸ね甑墓ぜ囊慌_機床再安裝到另一

29、臺加工機床上去。如圖8-26所示是由兩臺車削中心、四臺加工中心、一條往復式傳輸帶和兩臺機器人組成的一個柔性制造系統(tǒng)。這兩臺機器人的任務是完成工件裝卸和搬運工作。第一臺機器人為兩臺車床服務，第二臺機器人為四臺加工中心服務。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)二零件的自動儲存零件的自動儲存設備主要有：托盤緩沖站、工件裝卸站和自動化倉庫。1托盤緩沖站在FMS物流系統(tǒng)中，除了必須設置適當?shù)闹醒肓蠋旌屯斜P庫外，還必須設置各種形式的緩沖貯區(qū)來保證系統(tǒng)的柔性。因為在生產(chǎn)線中會出現(xiàn)偶然的故障，如刀具折斷或機床故障。為了不致阻塞工件向其它工位的輸送，輸送線路中可設置若干個側(cè)回路或多個交叉點的并行物料庫以暫

30、時存放故障工位上的工件。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)2工件裝卸站在FMS中，工件裝卸站是工件進出系統(tǒng)的地方。裝卸工件通常采用人工操作完成。FMS如果采用托盤裝夾運送工件，則工件裝卸站必須有可與小車等托盤運送系統(tǒng)交換托盤的工位。3自動化倉庫自動化倉庫是指用巷式起重堆垛機的立體倉庫。庫房由一些貨架組成，貨架之間留有巷道，根據(jù)需要可以有若干條巷道。一般情況下入庫和出庫都布置在巷道的某一端，有時也可以設計成由巷道的兩端入庫和出庫。每個巷道都有自己專用的堆垛起重機。堆垛機可采用有軌和無軌方式，其控制原理與運輸小車相似，只是起重的高度比較高。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)三自動上

31、下料裝置在FMS中，自動上下料裝置是完成加工設備之間、加工設備與自動化倉庫之間的輸送和搬運等。另外FMS中的所有機床必須接受同一形式的托盤。自動上下料裝置通常有托盤交換器（Automated Pallet Changing）、多托盤庫運載交換器（Automatic Pallet Magazine）、機器人（Robot）等。托盤交換器（或稱自動托盤交換裝置）在FMS中起連接作用，也可以暫存工件，起到防止系統(tǒng)阻塞的緩沖作用。它有回轉(zhuǎn)式托盤交換器和往復式托盤交換器兩種形式。上一頁下一頁返回8.5 FMS零件運儲系統(tǒng)1回轉(zhuǎn)式托盤交換器回轉(zhuǎn)式托盤交換器有兩位、四位和多位等形式。多位的托盤交換器可以儲存若

32、干個工件，所以也稱托盤緩沖站或托盤庫。2往復式托盤交換器它由一個托盤庫和一個托盤交換器組成。當機床加工完畢后，工作臺橫向移動到卸料位置，將裝有加工好的工件托盤移至托盤庫的空位上；然后工作臺橫移至裝料位置，托盤交換器再將待加工的工件移至工作臺上。上一頁返回8.6 FMS的信息流系統(tǒng)一FMS的信息流模型要保證FMS的各種設備裝置與物流系統(tǒng)能自動協(xié)調(diào)工作，并具有充分的柔性，能迅速響應系統(tǒng)內(nèi)外部的變化，及時調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)，關鍵就是要準確地規(guī)劃信息流，使各個子系統(tǒng)之間的信息有效、合理地流動，從而保證系統(tǒng)的計劃、管理、控制和監(jiān)視功能有條不紊地進行。（1）計劃層該層屬于工廠一級，包括產(chǎn)品設計、工藝設計、

33、生產(chǎn)計劃、庫存管理等。它規(guī)劃的時間范圍可從幾個月到幾年。下一頁返回8.6 FMS的信息流系統(tǒng)（2）管理層該層屬于車間或系統(tǒng)管理級，包括作業(yè)計劃、工具管理、在制品及毛坯管理、工藝系統(tǒng)分析等。其規(guī)劃時間從幾周到幾個月。（3）單元層該層屬于系統(tǒng)控制級，擔負分布式數(shù)控、輸送系統(tǒng)與加工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、工況和機床數(shù)據(jù)采集等。其規(guī)劃時間可從幾小時到幾周。（4）設備控制層該層屬于設備控制級，包括數(shù)控機床、機器人控制、運輸和倉庫控制等。其規(guī)劃時間范圍可以從幾分鐘到幾小時。上一頁下一頁返回8.6 FMS的信息流系統(tǒng)（5）動作執(zhí)行層通過伺服系統(tǒng)執(zhí)行控制指令而產(chǎn)生機械運動，或通過傳感器采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控工況等。規(guī)劃時間范圍可

34、以從幾毫秒到幾分鐘。對于柔性制造系統(tǒng)而言，管理層和單元層可分別由高性能計算機或超級計算機作為硬件平臺，而設備控制層大多由具有通信功能的數(shù)控系統(tǒng)和可編程控制器組成。 二FMS的信息流要素、聯(lián)系和特征1FMS的信息流要素FMS系統(tǒng)中共有三種不同類型的數(shù)據(jù)，分別是基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。（1）基本數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)在柔性制造系統(tǒng)開始運行時建立，并在運行中逐漸補充，它包括系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)和物料基本數(shù)據(jù)，系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)有機床編號、類型、貯存工位號、數(shù)量等。 上一頁下一頁返回8.6 FMS的信息流系統(tǒng)（2）控制數(shù)據(jù)即有關加工工件的數(shù)據(jù)，包括：工藝規(guī)程、數(shù)控程序、刀具清單技術控制數(shù)據(jù)、加工任務單。加工任務單指明加工任務類型、批量及完成期限。（3）狀態(tài)數(shù)據(jù)它描述了資源利用的工況，包括：機床加工中心、清洗機、測量機、裝卸系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)等裝置的運行時間、停機時間及故障原因等的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，表明隨行夾具、刀具的壽命及地址識別的物料狀態(tài)數(shù)據(jù)和工件實際加工進度、加工工位、加工時間及成品率的工件統(tǒng)計數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回8.6 FMS的信息流系統(tǒng)2FMS的信息流間的聯(lián)系在FMS系統(tǒng)運行過程中，這些數(shù)據(jù)相互之間有著各種聯(lián)系，主要表現(xiàn)為以下三種形式：（1）數(shù)據(jù)聯(lián)系數(shù)據(jù)聯(lián)系是指系統(tǒng)中不同功能模塊或不同任務需要同一種數(shù)據(jù)或者有相