fms的构成与功能.pdf

柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统 ( Flexible Manufacturing System, FMS)是由统 一的控制系统和物料输送系统联接起来的一组加工设备,能在不停机 的情况下实现多品种工件的加工,并且具有一定管理功能的制造系 统。作为当代最先进的制造系统之一, FMS 集高效率、高精度、高柔 性于一体,使多品种小批量生产的生产过程也像大量生产一样实现了 自动化。 其柔性主要体现在两个方面: 一是能在同一时间内加工不同种类零件的不同工序; 一是能选择不同的工艺路线加工一种零件的一组工序。 由于上述工艺上的高柔性,使 FMS 的设备利用率大大提高。有资 料表明,一般数控机床的切削时间约占一个工作班时间的 10～30% , 而柔性生产系统的切削时间所占比例能达到 50～90% 。 FMS 的技术功能和生产能力在系统设计之初已经确定和保证,但 实际中能否充分发挥它的能力,确保柔性的真正实现,则取决于投产 后的作业调度与安排。只有合理地安排工艺作业顺序、制定计划,才 能合理有效地使用 FMS 系统。 1. FMS的组成 典型的FMS按其功能, 由数控加工系统、物流系统和信息流系统。 (1)数控加工系统。数控加工系统的功能是以任意顺序自动加工 各种工件，并能自动地更换工件和刀具。主要采用加工中心和数控车 床，前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零 件。中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加 工中心，以获得更高的生产效率。加工系统的设备种类和数量取决于 加工对象的工艺要求。FMS的加工对象一般为回转体和非回转体两大 类。回转体类零件采用车削加工中心。非回转体类零件比如箱体类、 立方体类等则采用镗铣加工中心。除此,一般还配备一定数量的数控 机床或经过数控化改装的机床。 (2）物流系统 在FMS中工件、工具流统称为物流系统，物流系统即物料贮运系 统，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。一个工件从毛坯到成品 的生产过程中，很大一部分时间都消耗于物料贮运系统中，合理的选 择FMS的物料贮运系统，可以大大提高整个制造系统的柔性和效率。 物料系统一般由三个部分组成： ①输送系统：建立各加工设备之间的自动化联系； ②贮存系统：具有自动化存取功能，可以调节加工节拍的差异； ③操作系统：建立加工系统同物流系统和贮运系统之间的自动 化联系。 FMS中的物料输送系统与传统的自动化生产线或流水线不同，FMS 的工件输送系统可以不按固定节拍运送工件，工件的传输也没有固定 的顺序，甚至可以是FMS生产调度建模、优化与仿真研究几种工件混 杂在一起输送，而且工件输送系统都可以进行随机调度。 FMS的物料贮运系统一般包含工件装卸站、托盘缓冲站、物料运 送装置和自动化仓库等几个组成部分，主要用来执行工件、刀具、托 盘以及其他辅助设备与材料装卸、运输和贮存工作。 （3）信息系统 信息系统包括过程控制及过程监视两个子系统。其功能分别为： 过程控制系统进行加工系统和物流贮运系统的自动控制；过程监视系 统进行在线状态数据自动采集和处理。信息系统的核心是一个分布式 数据库管理系统和控制系统，整个系统采用分级控制结构，即FMS中 的信息由多级计算机进行处理和控制。 其主要任务是：组织和指挥制造流程，并对制造流程进行控制和 监视——向FMS的加工系统、物流系统 (贮存系统、输送系统及操作系 统)提供全部控制信息；进行过程监视，反馈各种在线检测数据，以 便修正控制信息，保证安全运行。 FMS 信息控制系统的结构组成形式很多，但一般多采用群控方式 的递阶系统。 第一级为各个工艺设备的计算机数控装置 (CNC)，实现各的口工 过程的控制； 第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数 控指令等信息，分配给第一级中有关设备的数控装置，同时把它们的 运转状况信息上报给上级计算机； 第三级是 FMS 的主计算机(控制计算机)，其功能是制订生产作业 计划，实施 FMS 运行状态的管理，及各种数据的管理；第四级是全厂 的管理计算机。 性能完善的软件是实现 FMS 功能的基础，除支持计算机工作的系 统软件外，数量更多的是根据使用要求和用户经验所发展的专门应用 软件，大体上包括控制软件 (控制机床、物料储运系统、检验装置