【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 人所從事的工作主要包括以下幾項(xiàng) : ? 修理和維護(hù)設(shè)備 ? 工具更換和安裝 ? 裝載和卸貨系統(tǒng) ? 數(shù)據(jù)輸入 ? 部分計(jì)劃變更 ? 計(jì)劃的實(shí)施 柔性制造 系統(tǒng)的設(shè)備 , 像所有的制造業(yè)的設(shè)備一樣 ,也一定能被檢測(cè)出嚴(yán)重的故障 , 和被破壞。當(dāng)有問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候 ,一個(gè)人修理時(shí)必須認(rèn)清楚它的來(lái)源，并且能夠制定解決問(wèn)題的措施。 人也可以根據(jù)那些制定的措施來(lái)維修那些發(fā)生故障的設(shè)備。 即使是所有的系統(tǒng)都能正常的運(yùn)作 ,也必須進(jìn)行周期的維護(hù)工作。 操作員應(yīng)也能夠調(diào)整機(jī)器和工具 , 并且給工作系統(tǒng)配置必需品。 增加工具能提高 FMS的能力 , 但是不能除去人在工具變更中的作用。 FMS的裝載和卸貨是相同的。 一但原材料已經(jīng)被載入自動(dòng)化物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng) ,它將以被規(guī)定的方式由系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)。 但是 ,在完成的產(chǎn)品卸貨之前進(jìn)行新材料的的載入。 人和那些計(jì)算機(jī)的也是相互作用的，人必須通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制 FMS 的程序。當(dāng)再重新配置 FMS， 生產(chǎn)另外類(lèi)型的零件的時(shí)候 , 他們也必須改變?cè)瓉?lái)的程序。人在 FMS 中扮演著小而且重要的角色，但是這個(gè)角色在關(guān)鍵時(shí)候仍然是十分重要的。 在 FMS 的所有控制系統(tǒng)都是由計(jì)算機(jī)提供。 個(gè)別的機(jī)床在 FMS 里面被 CNC 控制。 全部的系統(tǒng)被 DNC 控制。自動(dòng)化物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)就象數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)、工具控制和交通控制的其他功能一樣 ,也是用計(jì)算機(jī)來(lái)控制的 ,人 / 計(jì)算機(jī)的相互作用這就是 FMS 的柔性。 一、 柔性制造業(yè)的發(fā)展歷史 柔性制造業(yè)最初是有英國(guó)的莫林公司在 1960 年提出的 , 24小時(shí)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行 。 這個(gè) 24小時(shí)的無(wú)人值守的系統(tǒng)就是真正的 FMS 。但是 ,由于自動(dòng)化，集成化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)仍未發(fā)展到可以能夠支撐系統(tǒng) , 所以它一開(kāi)始就有很多局限性。 首先 FMS 是在支撐系統(tǒng)發(fā)展完善的時(shí)間之前發(fā)展的。它發(fā)展到最后被丟棄也是再所難免的。 在 1960年到 1970年間，柔性制造業(yè)的概念還只是存在與一些大學(xué)里。 然而，在 1970年后期和 1980年早期由于復(fù)雜的 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)，柔性制造業(yè)發(fā)展迅速的概念。 在美國(guó)柔性制造業(yè)主要使用者在汽車(chē)，卡車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造業(yè)中。 二、柔性制造業(yè)的原理 在生產(chǎn)制造過(guò)程中制造的生產(chǎn)率和柔性之間總是存在著一定的不協(xié)調(diào)的關(guān)系。 一方面是生產(chǎn)線(xiàn)中有很高的生產(chǎn)率 , 但是柔性非常低。另一方面是獨(dú)立的 CNC 雖然生產(chǎn)率低，但是能提供最大的柔性 , 但是有能力的機(jī)器。 在這兩方面之間是柔性制造業(yè)發(fā)展最合適的方面。當(dāng)仍然維持柔性制造的情況下，能夠制造出在保持較高生產(chǎn)率，在以上兩方面總折中的制造系統(tǒng)制造嗎？ 生產(chǎn)線(xiàn)能夠以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)大量的零件。 這種生產(chǎn)需要采取很多的裝備 , 但是可以把這些大量的設(shè)備的相同的部分關(guān)掉。 它的主要缺點(diǎn)就是在任何一個(gè)部份中，哪怕甚至十分小的設(shè)計(jì)的變化也能夠引起整個(gè)的生產(chǎn)線(xiàn)的停工或者是重新再配置。 這樣的生產(chǎn)線(xiàn)最主要的弱點(diǎn)就是在沒(méi)有寶貴的時(shí)間進(jìn)行重新配置的情況下，不能夠生產(chǎn)制造同一部機(jī)械的各個(gè)不同的部份的零件。 傳統(tǒng)地 CNC機(jī)床已經(jīng)開(kāi)始用來(lái)生產(chǎn)那些在設(shè)計(jì)中微不足道的各種不同的的部份零件。因?yàn)檫@些設(shè)備可能被很快地就被重新調(diào)整、規(guī)劃，以適應(yīng)較小的或是甚至更主要的設(shè)計(jì)的改變 , 所以這些機(jī)床對(duì)這一個(gè)目的是十分理想的。 但是，這些機(jī)車(chē)設(shè)備不能夠獨(dú)立地或以較高的生產(chǎn)率來(lái)生產(chǎn)體積大零件。 FMS能夠生產(chǎn)體積大的和生產(chǎn)率高而優(yōu)越于獨(dú)立的 CNC機(jī)床。 雖然這些機(jī)床和柔性十分不相配，但是它們也是閉合的。對(duì)于柔性制造系統(tǒng)特別地重要的、大概是最集中的能力就是在現(xiàn)在的生產(chǎn)制造形式下，能夠以很高的生產(chǎn)率、很大的柔性，為了生產(chǎn)另外的零件或產(chǎn)品快速地重新配置生產(chǎn)設(shè)備。柔性制造業(yè)就填充這一持續(xù)很久的制造業(yè)的空缺。 柔性制造業(yè)憑借自己的特有的能力，給生產(chǎn)者帶來(lái)了很多的便利 : ? 柔性可以加工一系列的零件 ? 加工零件的任意性 ? 同時(shí)制造不同的零件 ? 減 少裝備時(shí)間和調(diào)試時(shí)間 ? 高效率地應(yīng)用機(jī)床 ? 減少直接的和間接的勞動(dòng)成本 ? 能夠?qū)Σ煌牟牧线M(jìn)行識(shí)別處理 ? 如果一部機(jī)床損壞，不影響零件的制造 三、柔性制造系統(tǒng)組成 FMS 主要有四個(gè)部分來(lái)組成 : ? 機(jī)床工具 ? 控制系統(tǒng) ? 材料處理系統(tǒng) ? 操作人員 一個(gè)柔性制造系統(tǒng)和任何其他的制造業(yè)的系統(tǒng)一樣，使用的是同一類(lèi)型的機(jī)床工具 ,它們是自動(dòng)化或用手操作的，用工具工作。這些機(jī)床包括車(chē)床，磨床，鉆床 , 鋸床 , 等。 在 FMS 中所使用的機(jī)床的類(lèi)型實(shí)際上是靠這些機(jī)床各自的用途來(lái)設(shè) 定的，一些 FMS 需要被設(shè)計(jì)成符合定義明確要求的特性。在這些情況下，包括在系統(tǒng)中的機(jī)床的操作計(jì)劃都是必須的。 一個(gè)這樣的系統(tǒng)就是一個(gè)能夠很好提供服務(wù)的系統(tǒng)。 在一個(gè)車(chē)間的配置設(shè)定中 ,真實(shí)的請(qǐng)求不能被及時(shí)地識(shí)別任何其他的設(shè)定，或一定必然要有很高的可靠性、可能性 , 機(jī)器系統(tǒng)會(huì)至少能夠包含標(biāo)準(zhǔn)的制造業(yè)的操作。這樣的系統(tǒng)就是一個(gè)用途一般的系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)是為 FMS的其它系統(tǒng)提供了許多的不同控制功能 : ? 規(guī)劃零件的運(yùn)儲(chǔ)和分配 ? 控制和監(jiān)聽(tīng)工作流程 ? 控制加工過(guò)程 ? 系統(tǒng) /工具控制 /監(jiān)聽(tīng) 在 FMS的控制系統(tǒng)中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)控制區(qū)域能夠?qū)θ魏我粋€(gè) FMS的部分的所有的活動(dòng)進(jìn)行控制和檢測(cè)。 FMS 控制軟件是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的，因?yàn)樗仨毻瑫r(shí)地執(zhí)行許多不同的任務(wù)。不管曾經(jīng)在這一區(qū)域中實(shí)行的什么樣的研究 ,都沒(méi)有和FMS軟件一樣的設(shè)計(jì)方案功能和結(jié)構(gòu)。 調(diào)度程序功能包括計(jì)劃該如何生成 FMS的命令通用的容量 ,考慮機(jī)床工具的現(xiàn)在工作狀態(tài)，工作進(jìn)程 ,工作工具 ,工作夾具 ,等等。 行程能夠自動(dòng)地安排，也可能在一個(gè)操作員的協(xié)助下進(jìn)行工作。 也有很多 FMS的控制系統(tǒng)是聯(lián)合自動(dòng)機(jī)械和手工操作員操作的 。發(fā)送功能包括實(shí)行程序調(diào)度和協(xié)調(diào)車(chē)間內(nèi)各部分的動(dòng)作，也就是說(shuō) , 能夠決定何時(shí)何地傳送一個(gè)貨盤(pán) , 什么時(shí)候該開(kāi)始在在加工中心中處理 , 等等。 監(jiān)視器的功能與監(jiān)聽(tīng)工作進(jìn)展 , 機(jī)器狀態(tài) , 警報(bào)信息等等 , 有關(guān)系 ,而且能夠給調(diào)度進(jìn)程和發(fā)送者提供輸入所產(chǎn)生各種不同的制造報(bào)告和警報(bào)信息。系統(tǒng)里面處理部份原料的運(yùn)輸由一個(gè)傳送控制模塊來(lái)管理。 用多點(diǎn)控制的運(yùn)輸工具由一個(gè) AGV 系統(tǒng)控制 ,控制邏輯就變的相當(dāng)?shù)貜?fù)雜，并成為 FMS控制軟件的一個(gè)十分重要的部份。當(dāng)在載入?yún)^(qū)域的部分為它收集做好準(zhǔn)備時(shí)， 在一個(gè)終端機(jī)中的一個(gè)裝 載 / 卸載模塊能夠在載入?yún)^(qū)域分別告知操作者進(jìn)入到系統(tǒng)，并且使他或她能夠更新控制系統(tǒng)的狀態(tài)。一個(gè)儲(chǔ)存控制模塊能夠中保留一個(gè)部份被儲(chǔ)存的帳戶(hù)在 AS/RS 中的精確位置。 工具管理模塊維持所有的有關(guān)工具的賬戶(hù)數(shù)據(jù)的并保持工具在 FMS中的真實(shí)的位置。工具管理模塊能夠管理遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)正常的數(shù)目，而且此外，模塊還能控制工具的準(zhǔn)備和流程。 DNC 功能是在生產(chǎn)車(chē)間中為 FMS控制程序和工作機(jī)床和各種裝置之間提供接口技術(shù)。對(duì) FMS來(lái)說(shuō)， 生產(chǎn)車(chē)間的裝備中 DNC功能和作用是很重要的 。 一個(gè)功能齊全的 DNC通過(guò)通信的條款能夠控制在 遠(yuǎn)處的機(jī)械的請(qǐng)求。關(guān)于以前的 DNC 討論的片段 ) 事實(shí)上有很多機(jī)器工具的制造商已經(jīng)發(fā)展了專(zhuān)有的通信條款， 這些條款是很復(fù)雜的，因?yàn)樵?FMS中包含中很多設(shè)備的的發(fā)展和集成。 除此之外，那些多設(shè) 備的物理的集成實(shí)際上是十分困難的；舉例來(lái)說(shuō)，在托盤(pán)中各種各樣的裝載 / 卸載的機(jī)械裝置都是應(yīng)用很復(fù)雜的機(jī)械工具，它們來(lái)自各種不同的生產(chǎn)廠商。因此，僅僅可取的方法就是從主要的機(jī)械工具制造商中購(gòu)買(mǎi)一個(gè)比較接近用具的關(guān)鍵系統(tǒng)，工具購(gòu)買(mǎi)實(shí)現(xiàn) FMS 的唯一適當(dāng)?shù)姆绞揭?gòu)買(mǎi)來(lái)自主要的工作母機(jī)制造業(yè)者之一的一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)必須是 可靠的和能很好地進(jìn)行測(cè)試，并且應(yīng)該由多個(gè)廠商負(fù)責(zé)幫助這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行故障的處理。 自動(dòng)化的物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)的是一個(gè)的能夠協(xié)助獨(dú)立的 CNC 機(jī)床形成一組，并加入到全面的 FMS 之內(nèi)的基本的成分。系統(tǒng)必須能讓那些安裝在托盤(pán)上的工件從一個(gè)工作站移動(dòng)到另外一個(gè)工作站上。當(dāng)工件等待著去一個(gè)指定的工作站被處理的時(shí)候，這個(gè)系統(tǒng)必須盡可能地給它提供適當(dāng)?shù)奈恢谩? 物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)必須能夠卸載在工作站上的工件，并且能夠裝載另外一個(gè)運(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)工作站上的零件。它還必須能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)的控制，并且完全地與柔性制造系統(tǒng)中的其 他的成分相容。最后， 在 FMS中物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)必須能夠承受車(chē)間的嚴(yán)格環(huán)境。 一些 FMSs 配置的自動(dòng)化引導(dǎo)小車(chē) (AGVs)，如物料運(yùn)儲(chǔ)就是一個(gè)重要的方法。 在 FMS中自動(dòng)儲(chǔ)存和取回系統(tǒng) (AS/RS) 常常集合在一起的。 這使系統(tǒng)能在無(wú)人操縱的情況下正常地運(yùn)行，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。在白天班將那些未加工的零件固定在貨盤(pán)中，載入系統(tǒng)并且儲(chǔ)存的 AS/RS中，等待著機(jī)器可能的需要時(shí)的命令。當(dāng)工序完成的時(shí)候 , 運(yùn)輸機(jī)就把零件運(yùn)回到 AS/RS，在 AS/RS里等待下一個(gè)工序或者被從 FMS 被卸載， FMSs 的完全無(wú)人值守的 操作非常少見(jiàn)的；在大部份的情形下一或較多的操作員將會(huì)總是不在長(zhǎng)場(chǎng)的 , 他們很少在重要的情形下干涉系統(tǒng)，(這個(gè)被計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正常地自動(dòng)地工作 ) ，但是系統(tǒng)能夠糾正那些較小的錯(cuò)誤，并且能讓系統(tǒng)高的效率運(yùn)行。 4. 人類(lèi)的操作員 FMS 的最后成分是人的成分。 雖然柔性制造的觀念是盡量減少制造過(guò)程中人的參與次數(shù) ,但是它還不能完全不用人參與。而且 ,人在柔性制造業(yè)中所扮演的角色仍然是十分重要的。包括規(guī)劃 ,操作 ,監(jiān)聽(tīng) ,控制 ,和維護(hù)系統(tǒng)。 制造控制階層的性質(zhì) 當(dāng)描述和討論制造控制和在先進(jìn)制造系統(tǒng)自動(dòng)化工 廠中應(yīng)用 FMS 和 CIM( 計(jì)算機(jī)整合的制造業(yè) ) 技術(shù)的時(shí)候，它對(duì)于安排許多計(jì)劃和在透視階層的控制活動(dòng)是很方便的 ,全部的策略計(jì)劃在頂部，和制造程序的操作控制在底部。 那兩個(gè)最重要的組織， NBS( 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 )現(xiàn)在被叫做 NIST( 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的學(xué)會(huì) ) ，美國(guó)的 (NBS模型 ) 和 ISO( 國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)化組織 ),提議為先進(jìn)的制造系統(tǒng)的控制水平的定義了一個(gè)國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn) ( ISO 模型 )。 NBS模型識(shí)別五個(gè)層次，即工廠層，車(chē)間層，單元層、工作站和設(shè)備層。 ISO 模型增加了一層，在它的模型中包括 六個(gè)層次，即企業(yè)，工廠層 /制造廠，部分層 /區(qū)域，車(chē)間層，工作站，設(shè)備層。這些階層的模型在計(jì)劃和執(zhí)行計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中主要地被當(dāng)作叁考的框架使用，但是他們也是可適用于討論生產(chǎn)計(jì)劃和大概的控制活動(dòng)。 這對(duì)討論制造業(yè)的控制水平的定義是有關(guān)系的，因?yàn)樵谖膶W(xué)和商業(yè)產(chǎn)品的描述中常常會(huì)用到一些自動(dòng)化工廠的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。不同的級(jí)的典型的工作和職務(wù)在如下列各項(xiàng) : 1)企業(yè)控制包括全部的企業(yè)的戰(zhàn)略計(jì)劃。 這是產(chǎn)品的需求計(jì)劃，市場(chǎng)策略 , 和區(qū)分企業(yè)內(nèi)部的各分區(qū)的工作。 制造業(yè)控制被運(yùn)用在企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，就是負(fù)責(zé) 的完成企業(yè)的使命 。 這 些年來(lái)規(guī)劃的水平在應(yīng)用中得到了衡量，并沒(méi)有常常發(fā)生變化。 2)設(shè)備控制負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)企業(yè)策略。 它在制造設(shè)備控制和運(yùn)行方面有這樣的功能例如加工制造和產(chǎn)品工程學(xué)，數(shù)據(jù)管理和其他的長(zhǎng)期活動(dòng)。 3)區(qū)域控制負(fù)責(zé)在車(chē)間內(nèi)的資源配置和制造的協(xié)調(diào)。 這一個(gè)典型的操作控制水平能夠在好幾個(gè)天或數(shù)個(gè)星期維持同一個(gè)狀態(tài)。 這一個(gè)層也經(jīng)常被稱(chēng)為命 車(chē)間層 ， “ 車(chē)間控制層 ” 術(shù)語(yǔ)包括區(qū)域控制和下一層的控制，在美國(guó)的著作中，車(chē)間控制經(jīng)常被稱(chēng)為 制造活動(dòng)控制 ,在 柔性制造系統(tǒng)中 FMS控制軟件將會(huì)對(duì)區(qū)域?qū)嵭锌刂啤? 4)單元控制負(fù)責(zé)在 制造單元里工作站間的作業(yè)調(diào)度。這包括資源分配 , 作業(yè)指令的發(fā)放，工作路線(xiàn)的確定 ,分配給個(gè)別的工作站 , 對(duì)工作和工作站的工作情況的監(jiān)聽(tīng)。 5)工作站控制負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作站上被實(shí)行運(yùn)行分配到工作站的一個(gè)工作 ,這一個(gè)功能操作可以在幾秒到幾小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成 6)設(shè)備層是在一部機(jī)器上執(zhí)行具體的工作。 在一個(gè)工作機(jī)床上，這一層的特點(diǎn)是局部地的控制機(jī)床的主軸速度 , 冷卻等等。 附錄 2外文文獻(xiàn) Flexible Manufacturing System As an introduction to the subsequent discussions of production system and advanced manufacturing technologies it is useful to present a definition of the term manufacturing system .A manufacturing system can be defined as a series of valueadding manufacturing processes converting the raw materials into more useful forms and eventually finished products. In the modern manufacturing