柔性制造重点整理

1、本课程出现的常见英文缩写的中文含义和英文全拼（1）FMC ： Flexible Manufacturing Cell柔性制造单元（2）CIM ： Computer Integrated Manufacturing计算机集成制造（3）DNC ： Distributed/Direct Numerical Control分布数字控制 / 直接数字控制（4）CAD/CAM ： Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing计算机辅助设计 / 计算机辅助制造（5）IM ： Intelligent Manufacturing 智能制造（6）OPC： O

2、LE for Process Control用于过程控制的 OLE（7）AGV ： Automated Guided Vehicle自动导向小车（8）CNC ：Computer numerical control计算机数控（9）CAPP： Computer Aided Process Planning计算机辅助工艺过程设计（10）PDM ： Product Data Management 产品数据管理（11）FMS ： Flexible Manufacturing System， 柔性制造系统（12）FTL： Flexible Transfer Line ，“柔性自动线 ”或 “柔性生产线 ”

3、（13）CIMS ： Computer Integrated Manufacturing System 或 ContemporaryIntegrated Manufacturing System “计算机集成制造系统 ”或 “现代集成制造系 统”（14）JIT ： Just In Time ， 准时生产（15）AM ： Agile Manufacturing， 敏捷制造MC ： Machining Center ，加工中心第二章1、DNC 系统的定义 、基本组成和功能分别是什么 ？专业 word 可编辑 DNC 是用一台或多台计算机 ， 对多台数控设备实施综合控制的一种方法 ， 是机械制造 系

4、统的一个重要发展 。 DNC 系统属于自动化制造系统的一种模式 。DNC 控制计算机 ，数据通讯系统 ，DNC 接口，NC 或 CNC 装置，软件系统NC 程序的上载与下载 ；NC 程序存储与管理 ； 系统的简单控制与调度 ；系统状态信息 的采集 、处理和报告 ；根据生产作业计划进行生产调度与控制；计划 、工装（刀具 、量具、夹具 ）信息、物料数据的集成化生产管理 。2、DNC 通信系统的物理连接方式有哪几种 ？它们的优点和不足是什么 ？采用 RS232C 或RS422 ，采用 RS-232C 或RS422 连接方式实现起来比较方便 ， 成本也比较低 ，但也带来以下一些问题 ：（ 1）传输距离

5、短 ；（ 2）传输不够可靠 ； （ 3）传输速率低 ，实时性差 ，响应速度慢 ；（ 4 ）系统规模有限 ；（ 5 ）电缆费用 高，系统复杂性增加 ；（ 6）系统的扩展不容易 。采用计算机网络通信接口 ：新一代的 CNC 装置为了能连入到 DNC 、 FMS中设置了 可直接与网络连接的专用通讯微处理器接口， 通过该接口可以把数控设备连接在工业局域网 （LAN ）中。网络通信协议大多采用 ISO 开放系统互联参考模型七层结构为基 础的有关协议 。（ 1）专用网络 ：美国 AB公司 DATAHIGHWAY（DH）和 DATA HIGHWAY PLUS 网 络（DH+ ）。（2）MAP 网和工业以太网

6、 FANUC、Simens、AB 等 。（ 3）现场总线 （ Field Bus 结构简单 、协议直观 ；价格低廉 、性能稳定 ； 实时性较高 ， 抗干扰能力强 ， 适用与工业现场通信 ）混合通信接口 ： 混合通信接口实际上就是前几种方式的混合。 例如计算机网络与专业 word 可编辑RS-232C 、 RS422、 RS485 混合。3、根据我国制造业目前的实际情况 ， 在企业进行技术改造中你认为 DNC 技术 具有什么样的优势 ？1、良好的通信功能 。可以通信联网的数控设备多 ， 速率高 ；传送方式多样 ，可一次传送 、 逐次传送 、同时传送 。2、良好数据存储和管理功能 。 具有对数据进

7、行有效的管理功能 ；2、调度功能 。 根据加工件数 、交货期 ，生成对每台数控机床传送 NC 程序的调度指令 ；3、生产计划功能 。根据加工时间 、 作业时间及 DNC 的调度指令自动生成生产计划一览 表； 4、无人运转功能 。实现夜间的无人操作 。第三章1、FMS 的基本定义 、组成和功能是什么 ？它的基本布局形式有哪些 ？定义 ： 柔性制造系统 （ 简称 FMS）是由数控加工设备 、物料储 运装置和计算机控制系统 等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的变化迅速 进行调整 ，适用于多品种中 、 小批量生产 。组成 ：第一部分硬件系统 ，制造设备 ： 数控

8、加工设备 （如加工中心 ）、 测量机 、清洗机等；自动化储运设备 ： 传送带 、有轨小车 、AGV、 搬运机器人 、 立体库 、中央托盘库 、物料或 刀具装卸站 、 中央刀库等 ； 计算机控制系统及网络通信系统第二部分软件系统 ， 系统支持软件 ： 操作系统 、网络操作系统 、数据库管理系统专业 word 可编辑FMS 运行控制系统 ：动态调度系统 、实时故障诊断系统 、生产准备系统 ，物料 （工件和刀具）管理控制系统等功能 ： 能自动控制和管理零件的加工过程 ，包括制造质量的自动控制 、 故障的自动诊断和 处理 、 制造信息的自动采集和处理 ；通过简单的软件系统变更 ，便能制造出某一零件族的

9、 多种零件 ；自动控制和管理物料 （包括工件与刀具 ）的运输和存储过程 ； 能解决多机床下 零件的混流加工 ， 且无需增加额外费用 ；具有优化的调度管理功能 ，无需过多的人工介 入， 能做到无人加工 。基本布局形式 ：按系统的规模分类 ：柔性制造单元 ， 柔性制造系统 ， 柔性生产线 ；按应用 对象分类 ：切削加工 FMS ，钣金加工 FMS，焊接 FMS， 柔性装配系统等 ；按系统布局分 类：直线型，机器人型 ，环型 ；2、在 FMS 中有哪些类型的制造工作站 ，加工设备在系统中配置通常有哪两种 方式 ？加工中心 、 车削中心 、清洗站 、测量站互替方式 ： 就是一加工任务即可在这台机床上完

10、成 ， 也可在另一台上完成 。互补方式 ： 就是对一加工任务需通过两台加工中心联合加工方能完成。3、柔性制系统 （FMS ）与 DNC 系统的主要区别是什么 ？FMS 的柔性体现在哪 些方面 ？ 它给制造业带来的优势又是什么 ？主要区别 ： DNC 是用一台或多台计算机 ，对多台数控设备实施综合控制的一种方法 ， DNC 系统属于自动化制造系统的一种模式 ，强调的是信息的集成和信息流的自动化 。 而 FMS 是一个自动化制造系统 ，不仅拥有加工设备 （cnc，加工中心 ）， 而且拥有物料储运专业 word 可编辑 系统 （在某些自动化要求高的情况下 ，往往还会有工具储运 ，包括刀具 ， 夹具的

11、储运 ）， 这是 DNC 所欠缺的 ， 可以说 DNC 是 FMS 的一个功能子单元 ， 结构子系统 。 制造设备的柔性 ，加工柔性；产品柔性 ；零件流动路线柔性 ；产量柔性；系统重构柔性 ； 故障控制柔性 ；优势 ： 设备利用率高 ; 减少设备投资 ; 减少占地面积 ; 减少直接工时费用 ; 减少了在制品的 数量 ，缩短了生产准备时间 ; 具有快速应变能力 ; 维持生产能力强 ; 产品质量高而稳定 ;系统 运行灵活性大 ;产量变化适应性好 ; 便于实现工厂自动化 ; 投资高 、风险大 ， 开发周期长 、 管理水平要求高4、FMS 物料储运系统可采用的运输 、存储设备有哪些 ？ 为什么采用不同

12、的物 料储运设备将直接影响 FMS 的布局 ？物料存储设备 ：自动化立体库 （ ASRS）， 中央托盘区 、装卸站 、刀具进出口站 、中央刀 库、 机附刀库等 ；物料自动化传输设备 ：工业机器人 、 传送带 、有轨小车 、自动导向小车 （ Automated Guided Vehicle, AGV ）等 。原因 ：因为不同的物料储运设备的适用场合不同 。比如 AGV 适用于系统中有很多装卸站或 传输路径几乎是随机的情况下 ， 该种传输方式的柔性比较大 ；机器人适用于工件加工时间 较短 ，上下料站的距离比较近的布局 ，如机器人型的布局 ；RGV 和传送带适用于直线型的 布局；因此采用不同的物料储

13、运设备将直接影响 FMS的布局 。5、AGV 的基本原理 、组成是什么 ？ 它和其他类型的传输设备相比具有什么优 势？主要参数、引导方式 、类型、驱动形式 ？专业 word 可编辑基本原理 ：AGV 有别于有轨自动运输小车是 AGV 的运行不依靠于固定的运行轨道 ，而是 通过采用不同的引导方式来控制运行路线 。AGV 的导引方式分为有线导引和无线导引 。 如 激光导引就是无线导引中的一种 。 有线导引又有电磁感应式和光发射导引式 。随着科学技 术的发展 ，新的导引方式层出不穷 ，如模式识别导引 、 陀螺导引等 。组成 ：车体 ；蓄电和充电装置 ；驱动装置 ；导引装置 ；车上控制器 ；通信装置

14、；安全保护 装置 ； 移载机构 。优势：具有良好的柔性 ； 减少劳动力需求 ；不同的 AGV 能够在同一个系统中运行 ； 在系 统中即使有个别 AGV 不能正常工作 ，系统不会瘫痪 ； 系统容易扩展 ； 提高了产品设备运 输的安全性 ； 高的可靠性 ；减少占用空间 ； 需要少的能源 ，并且运行低噪音 ；容易安装 ， 维护方便 ；易于与其它自动化系统集成 。主要参数 ：（1）承载量 、牵引质量 额定承载量是指自动导向搬运车 、 自动导向叉车在 正常使用时可搬运货物的最大质量 。牵引质量是指自动导向牵引车在平坦道路上行驶时能牵引的最大质量 。（2）车体尺寸车体尺寸是指自动导向车的长 、 宽、高的外

15、形尺寸 。该外形尺寸应该适应搬运物品的尺寸、 通道宽度以及移载动作的要求 。（3）运行速度运行速度是指车辆正常行驶时的速度 。 它是确定车辆作业周期或搬运效率的重要参数（4）定位精度定位精度是指一次定位的认址精度 ， 即车辆到达目的地址处并准备自动移载时的驻车精度。 它是确定移载方式的重要参数 。（ 5） 最小弯道半径最小弯道半径是指满足车辆在运行过程中转弯时弯道的最小曲率半径 。 它是确定车辆弯前道运行所需空间的重要参数。6）导引方式专业 word 可编辑7) 移载方式引导方式 ：直接坐标导引技术 、 电磁导引技术 、磁条导引技术 、光发射引导式 、光学导引 技术 、 激光导引技术 、 激光

16、导引技术 、图象识别导引技术 、 GPS( 全球定位系统 )导航技 术。类型 ：按照导引原理的不同 ，分为固定路径导引和自由路径导引两大类型 。按照结构不同 ，AGV 分为无人搬运车 、 无人牵引车和无人叉车 。驱动形式 ：单轮驱动模式 ( SD-Steer Driving )，差速驱动模式 ( DD-Differential Driving ) 全方向驱动模式 QUAD (Quad Motion )。单轮驱动 是指用一个驱动轮兼有行走和转向功能， 两个从动轮为固定脚轮 ，在稳定性不够时 ， 可增加活动脚轮为辅助支撑 。 此种驱动方式的 AGV 其运动性能稍差 ， 转弯半径较 大， 但导引的可

17、靠行高 。差速驱动 是指 AGV 左右对称安装两个不带转向的驱动轮 ， 以 2 个或多个活动脚轮为从 动轮 ， 依靠左右轮的差速来实现转向 ， 差速驱动模式的 AGV 能够实现单轮驱动的一切功 能， 转弯半径小 ， 灵活性较好 ，驱动轮的磨损较为严重 。全方向驱动 是指以多个驱动轮 ， 均兼有行走和转向功能 。6、FMS 控制系统的组成和主要功能是什么 ？组成 ：单元控制器 ，工作站控制器 ，设备级控制器单元控制器是 FMS控制系统软件的核心 ，它在 FMS运行管理中起着十分重要的作用 。一个 FMS 性能的高低 、 功能的强弱在某种意义上取决于单元控制的功能。单元控制器的基本功能包括 ：单元

18、控制系统的通信管理 、系统运行历史资料的管理 、 单元专业 word 可编辑控制系统的总控管理 、单元控制系统的起停控制 、生产运行监控 （视）、 作业计划的实时 动态调度 、 系统资源的控制与管理 、 系统刀具 、 物料的配置管理与实时动态调度 、 系统故 障的在线诊断与处理 、 数控程序的传送与管理 。这些功能通常按照一定的生产控制逻辑和 时序组成几个功能性的子系统来实现 。工作站控制器 ： 刀具工作站控制系统 ；物料工作站控制系统 ；制造工作站控制系统如果 FMS 体系结构总中没有设置工作站级 ， 工作站控制器的功能通常被分配到单元控制器 上和 （或）设备控制器上 。设备级控制器 ：设备

19、控制器通常是由设备制造商提供 ，运行在设备控制机上 ，如 NC 、 CNC 等。 设备控制器的主要功能是对设备进行控制和管理 ，实现相应的功能 ，对于集成到 FMS 中的设备还必须实现 FMS 接口功能 。7、请详细描述 FMS 控制系统对物料储运系统的控制模型柔性制造系统中物料传送系统就是把各工作站联接起来， 实现物料传送的自动化系统 。物料储运系统的功能由工作站控制器实现 ，如果 FMS 体系结构总中没有设置工作站级 ， 物 料储运系统的功能通常被分配到单元控制器上 。补充1、OPC 的定义 、优势、三种通讯方式OPC 用于过程控制的 OLE， 它定义了工业客户机和服务器之间进行数据交换的

20、工业标准 ； 是基于 Microsoft 的 OLE （Active X）, Component Object Model （ COM ） &Distributed （DOCM）, XML &Internet 以及 .NET 技术 ；专业 word 可编辑优势 ：降低系统集成成本 ，缩短集成周期 ；具有即插即用 ( Plug and Play )的连接性 ；方便地将微软的基础平台与其它应用软件及产品集成到自动化解决方案中 ；简单 、方便地实 现应用程序的连接性和互操作性 ； 使用同一应用软件界面程序 ；不受传统设备供应商遗留 的专用性限制 ， 自由选择 “最好产品 ”；降低故障诊断和系统维护费用 。通讯方式 ：1) 同步方式读写 ：同步方式是在读或写的开始之后方法不返回， 直到读或写操作结束 。2) 异步方式读写 ：异步方式是在读或写的开始之后方法马上返回，此时客户端没有得到从OPCServer 返回的信息 ，