先进制造技术+柔性制造38

FlexibleManufacturing第六章柔性制造Outline—概述Asanintroductiontothesubsequentdiscussionsofproductionsystemsandadvancedmanufacturingtechnologiesitisusefultopresentadefinitionofthetermmanufacturingsystem.关于对继生产系统和先进的制造技术讨论后的阐述，介绍制造系统术语的定义是十分有用的。Amanufacturingsystemcanbedefinedasaseriesofvalue-addingmanufacturingprocessesconvertingtherawmaterialsintomoreusefulformsandeventuallyfinishedproducts.一个制造系统可以定义为一系列将原材料转变成更有用的形式，直至最终产品增值的制造加工过程。Inthemodernmanufacturingsetting,flexibilityisanimportantcharacteristic.Becausemanufacturingsystemisversatileandadaptable,whilealsocapableofhandlingrelativelyhighproductionruns.在现代制造业的框架中，柔性是一个重要的特性。这意味一个制造系统是通用的和广泛适应的,同时也有较高的生产能力。Aflexiblemanufacturingsystemisversatileinthatitcanproduceavarietyofparts.Itisadaptablebecauseitcanbequicklymodifiedtoproduceacompletelydifferentlineofparts.一个柔性的制造系统是通用的，它能生产多种零件。它具有适应性是因为它可以被很快地调整，生产完全不同的零件。Aflexiblemanufacturingsystem(FMS)isanindividualmachineorgroupofmachinesservedbyanautomatedmaterialshandlingsystemthatiscomputercontrolledandhasatoolhandlingcapability.一个柔性制造系统是一个单独的或成组的基于自动化物料处理系统的机器，被计算机控制的，具有工具处理能力的机器。Becauseofitstoolhandlingcapabilityandcomputercontrol,suchasystemcanbecontinuallyreconfiguredtomanufactureawidevarietyofparts.Thisiswhyitiscalledaflexiblemanufacturingsystem.因为有工具处理能力和被计算机控制，这个系统可以被不断地调整，制造广泛和多样的零件。这是它为什么被叫做柔性制造业系统的原因。Flexiblemanufacturingrepresentsamajorsteptowardthegoaloffullyintegratedmanufacturing.柔性制造是迈向完全一体化制造的重要一步。Itinvolvesintegrationofautomatedproductionprocesses.它包括自动化生产程序的一体化。Inflexiblemanufacturing,theautomatedmanufacturingmachine（i.e.,lathe,mill,drill)andtheautomatedmaterialshandlingsystemshareinstantaneouscommunicationviaacomputernetwork.在柔性制造过程中，自动化的制造机器（例如，车床，磨床，钻床）与自动化物料搬运系统通过一个计算机网络被即时联络。Fig.6.1isanexampleofaflexiblemanufacturingsystem.如图6.1所示就是一个柔性制造系统。Flexiblemanufacturingtakesamajorsteptowardthegoaloffullyintegratedmanufacturingbyintegratingseveralautomatedmanufacturingconcepts:柔性制造对以下几个自动化制造概念的整合是实现完全整合的目标过程中所采取的一个重要的步骤：自动化生产程序(1)Computernumericalcontrol(CNC)ofindividualmachinetools.(1)计算机对个体机床的数字控制(CNC)(2)Distributednumericalcontrol(DNC)ofmanufacturingsystems.(2)制造系统的分布式数字控制(DNC)(3)Automatedmaterialshandlingsystems.(3)自动化物料搬运系统(4)Grouptechnology(familiesofparts).(4)组合工艺学(零件的系列)Whentheseautomatedprocesses,machines,andconceptsarebroughttogetherinoneintegratedsystem,anFMSistheresult.当这些自动化程序、机床和思想被引入一个集成化的系统中的时候，FMS就完成了。HumansandcomputersplaymajorrolesinanFMS.人和计算机在柔性制造系统中扮演重要的角色。思想（concept复数形式）Theamountofhumanlaborismuchlessthanwithamanuallyoperatedmanufacturingsystem,ofcourse.人类的劳动量当然要比用手工操作的制造系统少。However,humansstillplayavitalroleintheoperationofanFMS.Humantasksincludethefollowing:然而，人类仍然在FMS的操作中扮演着重要的角色。人类的工作包括下列各项：(1)Equipmenttroubleshooting,maintenance,andrepair(1)设备故障检修、保养和修理(2)Toolchangingandsetup(2)更换和调整工具(3)Loadingandunloadingthesystem(3)载入和卸载系统(4)Datainput(4)数据输入(5)Changingofpartsprograms(5)部分计划的变更(6)Developmentofprograms(6)程序拓展Flexiblemanufacturingsystemequipment,likeallmanufacturingequipment,mustbemonitoredforbugs,malfunctions,andbreakdowns.柔性制造系统设备，像所有的制造设备一样，一定会出现出错、故障和崩溃。Whenaproblemisdiscovered,ahumantroubleshootermustidentifyitssourceandprescribecorrectivemeasures.当一个问题被发现的时候，修理它的人必须找出问题的来源，并提出纠正的方案。人也承担着采取正确的措施修理那发生故障设备的任务。Evenwhenallsystemsareproperlyfunctioning,periodicmaintenanceisnecessary.即使当所有的系统正在正常地工作，定期维护也是必需的。Humanoperatorsalsosetupmachines,changetools,andreconfiguresystemsasnecessary.人类操作者在安装机械、更换工具及重置系统方面发挥着必要的作用。ThetoolhandlingcapabilityofanFMSdecreases,butdoesnoteliminateinvolvementintoolchangingandsetup.ThesameistrueofloadingandunloadingtheFMS.柔性制造系统的机床处理能力的减少不包括更换和安装刀具以及载入和卸载柔性制造系统。Oncerawmaterialhasbeenloadedontotheautomatedmaterialshandlingsystem,itismovedthroughthesystemintheprescribedmanner.一旦原料被加载到自动化物料搬运系统中,它就被系统以规定的运动方式移动。However,theoriginalloadingontothematerialshandlingsystemisstillusuallydonebyhumanoperators,asistheunloadingoffinishedproducts.然而，最初的把原料加载到物料搬运系统中仍然常被人类操作工完成，卸载成品件也是如此。Humansarealsoneededforinteractionwiththecomputer.HumansdeveloppartprogramsthatcontroltheFMSviacomputers.人也需要和计算机互动。人用计算机控制FMS加工零件的程序。TheyalsochangetheprogramsasnecessarywhenreconfiguringtheFMStoproduceanothertypeofpartorparts.Humansplaylesslabor-intensiverolesinanFMS,buttherolesarestillcritical.当FMS生产另外类型的零部件的时候，人必须重置它的程序。人在FMS中劳动量很少，但仍然是至关重要的角色。ControlatalllevelsinanFMSisprovidedbycomputers.FMS中各个级别的控制都是由计算机提供的。IndividualmachinetoolswithinanFMSarecontrolledbyCNC.TheoverallsystemiscontrolledbyDNC.个别机床在一个柔性制造系统中通过CNC控制的。而整个系统是被DNC控制的。Theautomatedmaterialshandlingsystemiscomputercontrolled,asareotherfunctionsincludingdatacollection,systemmonitoring,toolcontrol,andtrafficcontrol.如同包括数据收集、系统监视、工具控制和信息交换控制等其他功能一样，自动化的材料处理系统也是由计算机控制的。Human/computerinteractionisthekeytotheflexibilityofanFMS.人机交互是FMS柔性的关键。6.1HistoricalDevelopmentofFlexibleManufacturing柔性制造的历史发展Flexiblemanufacturingwasborninthemid-1960swhentheBritishfirmMolins,Ltd.DevelopeditsSystem24.System24wasarealFMS.柔性制造技术出现在在十九世纪六十年代中期，当时在英国的Molins公司发展了System24。System24是真正意义上的柔性制造系统。However,itwasdoomedfromtheoutsetbecauseautomation,inte