柔性物流系統機制121班第二組全體人員柔性物流系統物流是FMS中物料流動的總稱。在FMS中流

動的物料主要有工件、刀具夾具、切屑及切削液。物流系統是從FMS的進口到出口，實現對這些物料自動識別、存儲、分配、輸送、交換和管理功能的系統

FMS物流系統對輸送裝置的要求（1）通用性（2）變更性

（3）擴展性（4）靈活性（5）可靠性

物流系統柔性物流柔性是指在外部環境條件變化的情況下，以合理的成本水平采用合適的運輸方式在合適的時間和地點收集和配送合適的產品或資源以及服務以滿足顧客或合作伙伴需要的能力。

圖為管控一體化系統拓撲結構圖物料輸送形式包括工件儲運系統和刀具儲運系統，由工件裝卸站、自動化倉庫、自動化小車、機器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置、傳送帶、刀具庫系統、交換工作臺、夾具系統、換刀機械手等組成，儲存和搬運系統搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等。運輸路線可粗略分為直線式、環形封閉式、網狀式和直線隨機式四類。儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。托盤及托盤交換器托盤及托盤交換器AGVAGV是（AutomatedGuidedVehicle）的縮寫，意即“自動導引運輸車”，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，它能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，AGV屬于輪式移動機器人（WMR――WheeledMobileRobot）的范疇。圖為潛伏牽引型AGV的特點（1）較高的柔性（2）實時監視和控制（3）安全可靠（4）維護方便MT-AGV是一個四輪的AGV，後面兩個大輪為差動的驅動輪，前面兩個小輪為萬向輪，轉彎十分靈活，能夠實現90°的轉彎AGV的自動導向系統這是一種傳統的導向技術,1954年出現在美國的第一臺AGV采用的就是電磁感應導向。這種技術己十分成熟,是目前AGV自動導向系統中采用最多的一種。其工作原理如圖3所示沿預定的運行線路敷設導引電纜,并在其中通以低頻正弦波信號,于是在導引電纜周圍就產生了交變的電磁場。AGV的管理任務管理：任務管理類似計算機操作系統的進程管理，它提供對AGV地面控制程序的解釋執行環境；提供根據任務優先級和啟動時間的調度運行；提供對任務的各種操作如啟動、停止、取消等。車輛管理：車輛管理是AGV管理的核心模塊，它根據物料搬運任務的請求，分配調度AGV執行任務，根據AGV行走時間最短原則，計算AGV的最短行走路徑，并控制指揮AGV的行走過程，及時下達裝卸貨和充電命令。AGV系統的硬件結構自動化倉庫自動化技術在倉儲領域（包括主體倉庫）中的發展可分為五個階段：人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。在90年代后期及21世紀的若干年內，智能自動化倉儲將是自動化技術的主要發展方向。自動化立體倉庫有個視頻貨架構造可分為單元貨格式、貫通式、水平旋轉式和垂直旋轉式。（1）單元貨格式倉庫：類似單元貨架式，巷道占去了三分之一左右的面積。（2）貫通式：為了提高倉庫利用率，可以取消位于各排貨架之間的巷道，將個體貨架合并在一起，使每一層、同一列的貨物互相貫通，形成能一次存放多貨物單元的通道，而在另一端由出庫起重機取貨，成為貫通式倉庫。根據貨物單元在通道內的移動方式，貫通式倉庫又可分為重力式貨架倉庫和穿梭小車式貨架倉庫。重力式貨架倉庫每個存貨通道只能存放同一種貨物，所以它適用于貨物品種不太多而數量又相對較大的倉庫。梭式小車可以由起重機從一個存貨通道搬運到另一通道。（3）水平旋轉式倉庫的貨架：這類倉庫本身可以在水平面內沿環形路線來回運行。每組貨架由若干獨立的貨柜組成，用一臺鏈式傳送機將這些貨柜串連起來。每個貨柜下方有支撐滾輪，上部有導向滾輪。傳送機運轉時，貨柜便相應運動。需要提取某種貨物時，只需在操作臺上給予出庫指令。當裝有所需貨物的貨柜轉到出貨口時，貨架停止運轉。這種貨架對于小件物品的揀選作業十分合適。它簡便實用，充分利用空間，適用于作業頻率要求不太高的場合。（4）垂直旋轉貨架式倉庫：與水平旋轉貨架式倉庫相似，只是把水平面內的旋轉改為垂直面內的旋轉。這種貨架特別適用于存放長卷狀貨物，如地毯、地板革、膠片卷、電纜卷等控制系統技術先進，采用現場控制總線直接通訊的方式，真正做到計算機只監不控，所有的決策、作業調度和現場信息等均由堆垛機、出入庫輸送機等現場設備通過相互間的通訊來協調完成。●每個貨位的托盤號分別記錄在堆垛機和計算機的數據庫里，管理員可利用對比功能來比較計算機的記錄和堆垛機里的記錄，并進行修改，修改可自動完成和手動完成。●系統軟、硬件功能齊全，用戶界面清晰，便于操作維護。●堆垛機有自動召回原點的功能，即無論任何情況，只要貨叉居中且水平運行正常時，可按照下達的命令自動返回原點。這意味著操作人員和維護人員可以盡量不進入巷道。●智能的控制系統，可以實現真正的自動盤庫功能，避免了以往繁重的人工盤庫工作，減輕了倉庫管理人員的工作強度，同時保證了出庫作業的出錯率為零。監控管理系統（1）監控管理系統包括數據管理、入庫管理、出庫管理、查詢、報表、單據與盤庫、報警、監控與動畫等模塊系統優點一、節約倉庫占地面積，使倉庫的空間實現了充分的利用。由于自動化立體倉庫采用大型倉儲貨架的拼裝，又加上自動化管理技術使得貨物便于查找，因此建設自動化立體倉庫就比傳統倉庫的占地面積小，但是空間利用率大。在發達國家，提高空間的利用率已經作為系統合理性和先進性的重要考核指標。在提倡節能環保的今天，自動化立體倉庫在節約占地資源上有著很好的效果，也是必將使未來倉儲發展的一大趨勢。二、自動化管理提高了倉庫的管理水平。自動化立體倉庫采用計算機對貨品信息進行準確無誤的信息管理，減少了在存儲貨物中可能會出現的差錯，提高了工作效率。同時，立體自動化倉庫在入庫出庫的貨品運送中實現機動化，搬運工作安全可靠，減少了貨品的破損率，還能通過特殊設計使一些對環境有特殊要求的貨品能有很好的保存環境，比如有毒、易爆的貨品，也減少了人在搬運貨品時可能會受到的傷害。三、自動化立體倉庫可以形成先進的生產鏈，促進了生產力的進步。專業人士指出，由于自動化立體倉庫的存取效率高，因此可以有效地連接倉庫外地生產環節，可以在存儲中形成自動化的物流系統，從而形成有計劃有編排的生產鏈，使生產能力得到了大幅度的提升。貨架貨架的設計是立體倉庫設計的一項重要內容，它直接影響到立體倉庫面積和空間的利用率。①貨架形式：貨架的形式有很多，而用在自動化立體倉庫的貨架一般有：橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動式貨架等。設計時，可根據貨物單元的外形尺寸、重量及其它相關因素來合理選取。②貨格的尺寸：貨格的尺寸取決于貨物單元與貨架立柱、橫梁（牛腿）之間的間隙大小，同對，在一定程度上也受到貨架結構型式及其它因素的影響。堆垛機堆垛機是整個自動化立體倉庫的核心設備，通過手動操作、半自動操作或全自動操作實現把貨物從一處搬運到另一處。它由機架（上橫梁、下橫梁、立柱）、水平行走機構、提升機構、載貨臺、貨叉及電氣控制系統構成。①堆垛機形式的確定：堆垛機形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機、雙軌巷道式堆垛機、轉巷道式堆株機、單立柱型堆垛機、雙立柱型堆垛機等等。②堆垛機速度的確定：根據倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度及貨叉速度。③其它參數及配置：據倉庫現場情況及用戶的要求選定堆垛機的定位方式、通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。堆垛機系統優點一、節約倉庫占地面積，使倉庫的空間實現了充分的利用。由于自動化立體倉庫采用大型倉儲貨架的拼裝，又加上自動化管理技術使得貨物便于查找，因此建設自動化立體倉庫就比傳統倉庫的占地面積小，但是空間利用率大。在發達國家，提高空間的利用率已經作為系統合理性和先進性的重要考核指標。在提倡節能環保的今天，自動化立體倉庫在節約占地資源上有著很好的效果，也是必將使未來倉儲發展的一大趨勢。二、自動化管理提高了倉庫的管理水平。自動化立體倉庫采用計算機對貨品信息進行準確無誤的信息管理，減少了在存儲貨物中可能會出現的差錯，提高了工作效率。同時，立體自動化倉庫在入庫出庫的貨品運送中實現機動化，搬運工作安全可靠，減少了貨品的破損率，還能通過特殊設計使一些對環境有特殊要求的貨品能有很好的保存環境，比如有毒、易爆的貨品，也減少了人在搬運貨品時可能會受到的傷害。三、自動化立體倉庫可以形成先進的生產鏈，促進了生產力的進步。專業人士指出，由于自動化立體倉庫的存取效率高，因此可以有效地連接倉庫外地生產環節，可以在存儲中形成自動化的物流系統，從而形成有計劃有編排的生產鏈，使生產能力得到了大幅度的提升。柔性制造系統的適用范圍（1）柔性制造模塊（FMM）（2）柔性制造單元（FMC)（3）柔性制造系統（FMS）（4）柔性制造生產線（FML）（5）柔性制造工廠（FMF)柔性制造模塊柔性制造模塊（FMM)是指一臺擴展了自動化功能的數控機床如刀具庫，自動換刀裝置。托盤交換器，FMM相當于功能齊全的加工中心。柔性制造單元柔性制造單元（FMC)有一臺至兩臺數控機床組成，除了能夠能自動更換刀具之外，還配有存儲工件的托盤站和自動上下料的工作交換臺，FMC自成體系，占地面積小，成本低，功能完善，有廉價FMS之稱。柔性制造系統(FMS)包括兩臺以上的CNC，FMM或FNC組成，其控制與管理功能比FMC強規模比FMC大，對數據管理與通信網絡要求高。柔性制造生產線

先進工業自動化及制造的基本部分，內容包括物料供給、分揀、加工、檢測、無線通訊、圖象處理、生產監控與管理、物流系統與立體倉庫等主要模塊，其中涉及流程設計、原理圖和接線圖繪畫，器件選型、PLC編程、生產管理等自動化相關的課程。柔性制造工廠柔性制造工廠是將柔性制造自動化由FMS擴展到全企業范圍，通過計算機網絡系統的有機聯系，實現全企業范圍內的生產經營管理過程，設計開發過程，加工制造過程和物料運儲過程的全盤自動化，實現自動化工廠的目標物料輸送形式物料輸送系統是為FMS服務的，它決定著FMS的布局和運行方式。由于大部分FMS的工作站點較多，輸送線路較長，輸送的物料種類不同，此物料輸送系統的整體布局比較復雜。一般可以采用基本回路來組成FMS的輸送系統。直線型輸送形式這種形式比較簡單，在我國現有的FMS中較為常見。它適用于按照規定的順序從一個工作站到下一個工作站的工件輸送，輸送設備作直線運動，在輸送線兩側布置加工設備和裝卸站。直線型輸送形式的線內儲存址小，常需配合中央倉庫及緩沖站。環型輸送形式環型輸送形式的加工設備布置在封閉的環形輸送線的內外側。輸送線上可采用各類連續輸送機、輸送小車、懸掛輸送機等輸送設備。在環形輸送線上，還可增加若干條支線，作為儲存或改變輸送路線之用，故其線內儲存量較大，可不設置中央倉庫。環型輸送形式便于實現隨機存取，具有非常好的靈活性，所以應用范圍較廣。網絡型輸送形式這種輸送形式的輸送設備通常采用自動導向小車。自動導向小車的導向線路埋設在地面下，輸送線路具有很大的柔性，故加工設備敞開性好，物料輸送靈活，在中、小批量產品或新產品的試制階段的FMS中應用越來越廣。網絡型輸送形式的線內儲存量小，一般需設置中央倉庫和托盤自動交換器。以機器人為中心的輸送形式它是以搬運機器人為中心，加工設備布置在機器人搬運范圍內的圓周上。一般機器人配置了夾持回轉類零件的夾持器，因此它適用于加工各類回轉類零件的FMS中。AGV的特點：較高的柔性只要改變一下導向程序，就可以方便地改變、修改和擴充AGV的移動路線。與RAV相比，改造的工作量小得多。實時監視和控制由于計算機能實時地對AGV進行監控，實現AGV與計算機的雙向通信。不管小車在何處或何種狀態（靜止或運動），計算機都可以用調頻法通過發送器向任一特定的小車發出命令，只有頻率相同的小車才能響應這個命令。另一方面，小車也能向計算機發回信息，報告小車的狀態、小車故障、蓄電池狀態等。安全可靠AGV能以低速運行，運行速度一般在10~70m/min之間，通常AGV備有微處理器控制系統，能與本區的其他控制器通信，可以防止相互之間的碰撞。有的AGV上面安裝了定位精度傳感器或定中心裝置，可保證定位精度達到±30mm，精確定位的AGV可達到±3mm。此外，AGV還可備有報警信號燈、揚聲器、急停按鈕、防火安全連鎖裝置，以保證運輸的安全。維護方便維護工作包括對小車蓄電池的再充電和對小車電動機、車上控制器、通信裝性、安全報警裝置的常規檢測等。大多數AGV多備有蓄電池狀況自動預報設施，當蓄電池的儲備能量降到需要再充電的規定值時，AGV會自動去充電站充電，一般AGV可連續工作8h無需充電。.AGV自動認址與精確停位系統自動認址與精確停位系統的任務是使小車能將物料準確地送到位。自動認址系統中首先在工位上安置地址信息發送元件，一般直接在導向線兩側埋設認址的感應線圈。是絕對地址的感應線圈地址碼，它是將每個地址進行編碼，再將若干線圈以不同方式連接，產生不同方向的磁通，用“0”或“1”表示地址碼。上述地址信號由安裝在小車上的接受線圈接受，經放大整形送入計數電路或邏輯判別電路，判斷正確后，發出命令使小車減速、停車，或前后微量調整，達到精確停位。AGV的導向控制系統兩輪差速轉向的AGV導向控制系統。AGV對稱設置兩個導向傳感器，它接收到地面導向線路的電磁感應信號，兩導向傳感器信號經比較放大處理后得到了反映ACV偏差方向和偏差量。此綜合信號經一階微分處理后得到反映AGV偏角的量，經二階微分處理后得到反映AGV偏角變化速度的量。將AGV的偏差、偏角和偏角變化速度三個量加權放大后，用以控制和驅動AGV的轉向系統，使AGV能實時地消除車體與導向線路的偏離。AGV的管理AGV系統的管理就是為了確保系統的可靠運行，最大限度地提高物料的通過量，使生產效益達到最高水平。它一般包括三方面的內容，即交通管制、車輛調度和系統監控。交通管制在多車系統中必須有交通管制，才能避免小車之間的相互碰撞。目前應用最廣的AGV交通管制方式是一種區間控制法，它將導向路線劃分為若干個區間，區間控制法的法則是在同一時刻只允許一個小車位于給定的區間內。車輛調度車輛調度的目標是使AGV系統實現最大的物料通過量。車輛調度需要解決兩個問題：一是實現車輛調度的方法；二是車輛調度應遵循的法則。車輛調度的方法實現車輛調度的方法按等級可分為車內調度系統、車外招呼系統、遙控終端、中央計算機控制以及組合控制等。一般的FMS中采用組合控制來調度車輛。在柔性物流系統中，則由物流工作站計算機調度，這時系統處于最高水平的運行調度狀態。當系統以最高水平控制運行時，萬一失靈了，則可返回到低一級水平控制。例如，物流工作站計算機調度失敗，就可以恢復到遙控終端控制或車載控制，AGV系統仍可繼續工作。車輛調度法則在多車多工作站的系統中，AGV遵循何種車輛調度法則對于FMS的運行性能和效益有很大的影響。最簡單的車輛調度法則是順序車輛調度法則，它是讓AGV在導向線路上不停地行駛，依次經過每一個工作站，當經過有負載需要裝運的工作站時，AGV便裝上負載繼續向前行駛，并把負載輸送到它的目的地。這種調度法則不會出現車間閉鎖（交通阻塞）現象，但物流系統的柔性及物料通過量都比較低。為了克服上述缺點，柔性物流系統逐步采用一些先進的車輛調度法則。車輛調度法則例如，從任務申請角度出發，有最大輸送排隊長度法則、最少行駛時間法則、最短距離法則、最小剩余輸送排隊空間法則、先來先服務法則等；從任務分配角度出發，有最近車輛法則、最快車輛法則、最長空閑車輛法則等。柔性物流系統使用何種法則為最好，這與物流輸送形式、設備布置、工件類型、AGV數目等多種因素有關，需要通過計算機仿真試驗才能確定。系統監控復雜的柔性物流系統自動化程度高、物料輸送量大，為了避免系統出現故障或運行速度減慢等問題，需要對AGV系統進行監控。目前AGV系統監控有三種途徑：定位器面板、攝像機與CRT彩色圖像顯示器及中央記錄與報告。自動化立體倉庫的總體布局裝有物料的標準料箱或托盤進、出高層貨架的形式有下面兩種：(1）貫通式貫通式是將物料從巷道一端入庫，從另一端出庫。這種方式總體布局簡單，便于管理和維護，但是物料完成出庫、入庫過程需經過巷道全場。自動化立體倉庫的總體布局(2）同端出入式它是將物料入庫和出庫布置在巷道的同一端。這種方式的最大優點是能縮短出、入庫時間。尤其是在庫存量不大，且采用自由貨位存儲時，可將物料存放在距巷道出入端較近的貨位，縮短搬運路程，提高出入庫效率。另外倉庫與作業區的接口只有一個，便于集中管理。儲料單元和貨位尺寸的確定自動化立體倉庫的存儲方式是首先把工件放入標準的貨箱內或托盤上，然后再將貨箱或托盤送入高層貨架的貨格中。儲料單元就是一個裝有工件的貨箱或托盤，對于高層貨架不宜存儲過大過重的儲料單元，一般重量不超過1000kg，尺寸大小不超過1m3。儲料單元確定后，就可計算貨位尺寸。儲料單元和貨位尺寸的確定貨位尺寸（長X寬X高=lxbxh）取決于三方面的因素，一是儲料單元的大?。欢莾α蠁卧樌觥⑷霂焖匦璧膬艨粘叽?；三是貨架構件的有關尺寸。凈空尺寸與貨架制造精度、堆垛機軌道的安裝精度及定位精度有關。高層貨架高層貨架是自動化立體倉庫的主體，一般在設計與制造時首先要保證貨架的強度、剛度和整體穩定性，其次要考慮減輕貨架重量、降低鋼材消耗。高層貨架通常由冷拔型鋼、角鋼、工字鋼焊接而成。設計與制造過程中要注意下面的問題1）貨架構件的結構強度。2）貨架整體的焊接強度。3）儲料單元載荷引起的貨位撓度。4）貨架立柱與桁架的垂直度。5）支承腳的位置精度和水平度。巷道式堆垛機的特點l）整機結構高而窄，其寬度一般不超過儲料單元的寬度，因此限制了整機布置和機構選型。2）金屬結構件除應滿足強度和剛度要求外，還要有較高的制造和安裝精度。3）采用專門的取料裝置，常用多節伸縮貨叉或貨板機構。巷道式堆垛機的特點4）各電氣傳動機構應同時滿足快速、平穩和準確。5）配備可靠的安全裝置，控制系統應具有一系列聯鎖保護措施。升降機構升降機構由電動機、制動器、減速器、卷筒（或鏈輪）、鋼絲繩（或起重鏈條）及防落安全裝置組成，用鋼絲繩作柔性件質量輕、工作安全、噪聲小，其傳動裝置一般裝在下部。升降機構而鏈條作為柔性件，其機構比較緊湊，傳動裝置一般裝在上部。為了減小升降電動機功率，可以設置質量等于載貨臺質量或一般起重質量的配重。升降機構的工作速度一般控制在15~25m/min,最高可達45m/min。為了保證平穩、準確地定位，以便存取物料，應設有低速檔，低速一般不大于5m/min,停止精度要求高時為1.5~2m/min。行走機構行走機構由電動機、聯軸節、制動器、減速器和和行走輪組成。按行走機構所在的位置不同可分為地面行走式和上部行走式。行走機構地面支承行走機構，它一般用2個或4個車輪在地面單軌或雙軌一上運行，在堆垛機的頂部設置導向輪沿固定在貨架上弦的導軌導行。上部支承行走機構，它用4個或8個車輪在懸掛于屋架下弦的工字鋼下翼緣上行走，或者用4個車輪沿巷道兩側貨架頂部的2根軌道行走。行走機構兩種形式在下部都裝有水平導輪沿貨架卜部的水平導軌導行。行走機構的工作速度依據巷道長度和物料出入庫頻率而定，正常工作速度控制在50~100m/min，最高可達到180m/min。為了保證停止精度，還需要有一檔4~6m/min的低速，或再增加一檔中速。自動化倉庫的計算機控制系統自動化倉庫的含義是指倉庫管理自動化和出入庫作業自動化。因此要求自動化倉庫的計算機控制系統應具備信息的輸入及預處理、物料的自動存取和倉庫自動化管理等功能。信息的輸入及預處理信息的輸入及預