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柔性制造范文第1篇

關(guān)鍵詞:FMS工作原理發(fā)展

中圖分類號(hào):TQ153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973 (2010) 05-035-01

1FMS基本概念

所謂FMS,即指以數(shù)控機(jī)床、加工中心及輔助設(shè)備為基礎(chǔ),用柔性的自動(dòng)化運(yùn)輸、存儲(chǔ)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái),由計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)軟、硬件資源實(shí)施集中管理和控制而形成的一個(gè)物料流和信息流密切結(jié)合,沒(méi)有固定加工順序和工作節(jié)拍的完整的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線,主要適用與多品種、中小批量的生產(chǎn)任務(wù)的高效自動(dòng)化制造系統(tǒng)。若要實(shí)現(xiàn)FMS中的物料流和信息流有機(jī)的結(jié)合,同時(shí)又能均衡系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和高柔性。與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比,FMS具有如下的優(yōu)點(diǎn):它能自動(dòng)不同品種、不同結(jié)構(gòu)、不同位置、不同切削方式的零件加工;它能自動(dòng)傳輸、存儲(chǔ)、裝卸物料,自動(dòng)更換刀具、夾具與工件并自動(dòng)檢驗(yàn);它能自動(dòng)進(jìn)行工況診斷,保證加工質(zhì)量和安全;它能全面處理信息,進(jìn)行生產(chǎn)、工程信息的分析,編制生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度與管理程序,實(shí)現(xiàn)可變加工和均衡生產(chǎn)。這即是FMS中所擁有的四個(gè)方面功能:(一)自動(dòng)加工功能;(二)自動(dòng)搬運(yùn)與輸料功能;(三)自動(dòng)監(jiān)控與診斷功能;(四)信息處理功能。為了實(shí)現(xiàn)上述四大功能,一般來(lái)講,FMS就會(huì)由相對(duì)應(yīng)功能的四個(gè)具體功能系統(tǒng)所組成,即為:自動(dòng)加工系統(tǒng),自動(dòng)物流系統(tǒng),自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)與綜合軟件系統(tǒng)。FMS的適應(yīng)范圍較廣,它把高柔性、高自動(dòng)化、高質(zhì)量、高效率結(jié)合起來(lái),在制造業(yè)中的地位十分重要。

2工作過(guò)程

首先,根據(jù)生產(chǎn)的品種與調(diào)度計(jì)劃信息指令,由其信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、分配,并按照所給的程序?qū)ξ锪飨到y(tǒng)進(jìn)行控制,料庫(kù)就會(huì)提供相應(yīng)品種的毛坯零件,輸送系統(tǒng)在夾具存儲(chǔ)庫(kù)中送出相應(yīng)毛坯的隨行夾具,此時(shí),自動(dòng)裝卸機(jī)(或工業(yè)機(jī)器人)自動(dòng)識(shí)別和選擇所裝卸的工件與夾具,并隨之安裝到相應(yīng)的機(jī)床上。其次,把輸送來(lái)的工件與加工程序編碼,通過(guò)機(jī)床之加工程序識(shí)別裝置,選擇其相應(yīng)加工程序、所需刀具與各方面切削參數(shù)等,完成對(duì)工件的自動(dòng)加工。

最后,按照信息系統(tǒng)輸給的控制信息轉(zhuǎn)換工序,對(duì)剛加工完畢的零件進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)合格的成品工件由裝卸及運(yùn)輸系統(tǒng)送入成品庫(kù)。與此同時(shí),把加工質(zhì)量與數(shù)量等信息傳輸?shù)奖O(jiān)控和記錄裝置,隨行夾具也被送回到夾具存儲(chǔ)庫(kù)中。若需加工新品種的零件時(shí),只要改變其生產(chǎn)計(jì)劃信息、技術(shù)信息與加工程序,整個(gè)FMS就會(huì)按照上述過(guò)程按要求、自動(dòng)地完成新的加工。

3FMS的發(fā)展趨勢(shì)

迄今, FMS已滲透、擴(kuò)散到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,并對(duì)生產(chǎn)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,制造柔性是由企業(yè)的長(zhǎng)期戰(zhàn)略考慮而產(chǎn)生的一種生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)決策,故制造柔性便不僅僅是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題,而且也涉及到企業(yè)自身的具體情況和條件。這樣將來(lái)的FMS會(huì)朝著以下的方向去發(fā)展:

3.1向小規(guī)模的柔性制造單元(FMC)發(fā)展

由于FMC的規(guī)模小,投資少,技術(shù)綜合性和復(fù)雜性低,規(guī)劃、設(shè)計(jì)、論證和運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),風(fēng)險(xiǎn)小,而且易于擴(kuò)展。因此,采用由FMC到FMS的規(guī)劃,既可以減少一次投入的資金,使企業(yè)易于承受,又可以減小風(fēng)險(xiǎn),一旦運(yùn)用成功就可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益,為下一步擴(kuò)展提供資金、積累經(jīng)驗(yàn),便于掌握FMS的復(fù)雜技術(shù),使FMS的實(shí)施更加穩(wěn)妥。 另外,現(xiàn)在的FMC已經(jīng)具有FMS所具有的加工、制造、運(yùn)儲(chǔ)、控制、協(xié)調(diào)功能,還具有監(jiān)控、通訊、仿真、生產(chǎn)調(diào)度管理以至于人工智能等功能,在某一具體類型的加工中可獲得更大的柔性,提高生產(chǎn)率,增加產(chǎn)量,改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)外眾多廠家將FMC列為發(fā)展的重點(diǎn)之一。

3.2朝多功能方向發(fā)展

真正完善的新一代FMS將是智能化機(jī)械與人之間相互融合、柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂單至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)。由單純加工型FMS進(jìn)一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。FMS是實(shí)現(xiàn)未來(lái)工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢(shì),是決定制造企業(yè)未來(lái)發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。FMS是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程,在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下,構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化,總體高效益、高柔性,并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造系統(tǒng)。

3.3從計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的高度考慮FMS規(guī)劃設(shè)計(jì)

無(wú)論從理論上還是實(shí)踐中都可以清楚意識(shí)到FMS是CIMS的重要組成部分,FMS必須集成到CIMS大家庭,只有從整個(gè)工廠優(yōu)化的角度來(lái)考慮FMS才能獲得預(yù)期的效果。

3.4FMS實(shí)施會(huì)越來(lái)越重視組織管理和人的因素

除了現(xiàn)代化的硬、軟件外,人在自動(dòng)化中的作用已經(jīng)變得很重要,因?yàn)槿说膭?chuàng)造性、主觀能動(dòng)性是任何機(jī)器所無(wú)法代替的,所以要想成功實(shí)施FMS必須通過(guò)管理把技術(shù)、組織、人和策略集成在一起。

4結(jié)束語(yǔ)

FMS已成為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技,采用FMS所帶來(lái)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果有:能按裝配作業(yè)配套需要,及時(shí)安排所需零件的加工,實(shí)現(xiàn)及時(shí)生產(chǎn),從而減少毛坯和在制品的庫(kù)存量,及相應(yīng)的流動(dòng)資金占用量,縮短生產(chǎn)周期;提高設(shè)備的利用率,減少設(shè)備數(shù)量和廠房面積;減少直接勞動(dòng)力,在少人看管條件下可實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)的連續(xù)“無(wú)人化生產(chǎn)”,提高產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。這必將使FMS會(huì)成為未來(lái)機(jī)械制造的主要生產(chǎn)模式。

參考文獻(xiàn):

[1] 黃鶴汀. 機(jī)械制造裝備[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.5.

[2] 馮敬之. 機(jī)械制造工程原理[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1999.2.

[3] 張根保 .自動(dòng)化制造系統(tǒng)[M].北京:.機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.3.

柔性制造范文第2篇

關(guān)鍵詞: 柔性制造系統(tǒng);Petri網(wǎng);信標(biāo);資源;化簡(jiǎn)

中圖分類號(hào):TP27

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-8513(2010)06-0417-06

Reduction for Petri Net Modeling of Flexible Manufacturing Systems

YUE Hao1，LI Wenjie2, 3

（1. Department of Computer Science and Engineering, Zhangzhou Normal University, Zhangzhou 363000, China; 2. College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science & Technology, Qingdao 266510, China; 3. Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi′an 710065, China）

Abstract: In a class of Flexible Manufacturing Systems (FMS) Petri nets (PN) models N named S3PR, it is proved that neither the strict minimal siphons (SMSs) nor the elementary siphons would contain the special location resources. Therefore, the net with special location resources must be reduced in order that a smaller net can be derived. The reduction algorithm deletes the special location resources, the related transitions, as well as the arcs concerned. Finally, the net obtained has less place, less transition and a simpler net structure.

Key words: flexible manufacturing system; Petri net; siphon; resource; reduction

柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing Systems，F(xiàn)MS)中的資源競(jìng)爭(zhēng)會(huì)導(dǎo)致死鎖，死鎖控制問(wèn)題近年來(lái)倍受關(guān)注［1-11］.我們可以選用多種形式化方法來(lái)解決死鎖問(wèn)題，如Petri網(wǎng)(Petri Net ，PN)、有限自動(dòng)機(jī)、有向圖.其中PN方法因?yàn)槟苡靡环N模塊化和系統(tǒng)化的方法來(lái)描述FMS操作的不同方面和多種特征而成為最流行、應(yīng)用最廣泛的工具［3-4］.

文獻(xiàn)［1］定義了一種Petri網(wǎng)子類S3PR網(wǎng)，通過(guò)給這種網(wǎng)系統(tǒng)的每一個(gè)嚴(yán)格極小信標(biāo)(Strict Minimal Siphon，SMS)添加控制庫(kù)所，而使得網(wǎng)系統(tǒng)是活的.這一工作被認(rèn)為是第一次運(yùn)用結(jié)構(gòu)化分析進(jìn)行基于監(jiān)督器(Monitor-Based)的活性使能（Liveness Enforcement）Petri網(wǎng)監(jiān)控器設(shè)計(jì)［3］.這種方法需要計(jì)算網(wǎng)模型的所有SMS，還有一些如文獻(xiàn)［2,7-11］中的方法也需要計(jì)算SMS集.眾所周知，Petri網(wǎng)信標(biāo)數(shù)目相對(duì)于網(wǎng)規(guī)模來(lái)說(shuō)是指數(shù)級(jí)的，理論上講S3PR網(wǎng)中SMS的數(shù)目也是網(wǎng)規(guī)模大小的指數(shù)級(jí)［3］.雖然沒(méi)有形式化的證明，但大家公認(rèn)SMS的計(jì)算是一件代價(jià)高昂的工作［12-13］.

文獻(xiàn)［2］提出了基本信標(biāo)的概念，基本信標(biāo)理論不僅能極大地減少附加控制庫(kù)所和連接弧的數(shù)目，而且能達(dá)到同樣或更好的控制效果.人們可以先求一個(gè)S3PR網(wǎng)的SMS集，然后從中選出基本信標(biāo)［2］，也可以直接由一個(gè)S3PR網(wǎng)求其基本信標(biāo)，這方面的工作包括文獻(xiàn)［14-16］.但是，不管哪一條途徑，基本信標(biāo)的計(jì)算也是一項(xiàng)花費(fèi)很大的工作.

為了縮小FMS PN模型的規(guī)模，減少SMS或基本信標(biāo)求取中的計(jì)算量，本文提出了一個(gè)消除位置特殊資源［6］的化簡(jiǎn)算法.與原模型相比，執(zhí)行該算法所得到的PN模型具有相同的SMS和基本信標(biāo)，卻具有更少的資源庫(kù)所操作庫(kù)所，更少的變遷，以及更簡(jiǎn)單的網(wǎng)結(jié)構(gòu).

1 基本概念與定義

A,B為2個(gè)集合， A表示集合A的基數(shù)，即A中元素的個(gè)數(shù)，A＼B表示在集合A中除去集合B中的元素所得到的集合.若一個(gè)列向量中的元素均為0（1），則記該列向量為[STHZ]0(1)[ST]，在不致發(fā)生混淆的情況下依然記為0（1）.

定義1 N=(P,T,F)稱為一個(gè)網(wǎng)，其中P和T為有限、非空且互不相交的集合，P是庫(kù)所的集合，T是變遷的集合，F(xiàn)(P×T)∪(T×P)稱為流關(guān)系或連接弧集合.定義x=y∈P∪T/(y,x)∈F為節(jié)點(diǎn)x∈P∪T的前集，而x=y∈P∪T/(x,y)∈F為節(jié)點(diǎn)x∈P∪T的后集，一個(gè)集合的前集（后集）為它的所有元素的前集（后集）的并集.

定義2 設(shè)N=(P,T,F)為一個(gè)網(wǎng)，N的關(guān)聯(lián)矩陣A:P×TZ是由P和T按照如下規(guī)則形成的,即若p∈t\t，A(p,t)=-1，若p∈t\t，A(p,t)=1，否則對(duì)于所有的p∈P和t∈T，有A(p,t)=0.P－向量I:P[WTHZ]Z[WTBX]是以P為序標(biāo)的列向量，T－向量J:T[WTHZ]Z[WTBX]是以T為序標(biāo)的列向量，其中[WTHZ]Z[WTBX]是整數(shù)的集合.

定義3 設(shè)N=(P,T,F)為一個(gè)網(wǎng)，則P－向量I是P－不變式的充要條件為I≠0且I[WTBZ]T[WTBX]A=0成立.不變式I的支撐為I={p∈P/I(p)≠0}.

定義4 設(shè)N=(P,T,F)為一個(gè)網(wǎng)，稱非空集合SP是一個(gè)信標(biāo)(siphon)，當(dāng)且僅當(dāng)SS成立.一個(gè)信標(biāo)是極小的，當(dāng)且僅當(dāng)它不包含任何其它信標(biāo)，若一個(gè)極小信標(biāo)不包含任何P－不變式的支撐，則稱它為嚴(yán)格極小信標(biāo)(SMS).網(wǎng)N的所有SMS組成的集合記為Π.

本文研究對(duì)象為一類S3PR網(wǎng)FMS的PN模型，有關(guān)S3PR網(wǎng)的相關(guān)定義及性質(zhì)詳見文獻(xiàn)［1］，S3PR網(wǎng)的一個(gè)實(shí)例見圖1.基本信標(biāo)的定義及性質(zhì)詳見文獻(xiàn)［2］，網(wǎng)N的所有基本信標(biāo)組成的集合記為ΠE.

如圖1所示的S3PR網(wǎng)N的操作庫(kù)所集為P=p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9，PR=p11,p12,p13,p14,p15，進(jìn)程空閑庫(kù)所為P0=p1,p10，資源庫(kù)所為PR=p11,p12,p13,p14,p15.

2 位置特殊資源定義及其性質(zhì)

根據(jù)文獻(xiàn)［6］，本節(jié)首先定義了一類FMS Petri網(wǎng)模型S3PR網(wǎng)N中的位置特殊資源，證明了N的任意一個(gè)SMS都不包含位置特殊資源和使用這些資源的操作庫(kù)所.

定義5［1］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，集合XP∪P0∪PR，則以(P∪P0∪PR)為序標(biāo)的0,1向量eX的各分量為

eX(p)=1,若p∈X 0,若pX

引理1［1］ 設(shè)N=ki=1Ni=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則N的所有極小P－不變量的集合為

ePi∪P0i/i∈{1,2,…,k}∪eH(r)∪{r}/r∈PR

定義6［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，稱(P0)中的變遷為第1個(gè)操作工序變遷，所有第1個(gè)操作工序變遷所組成的集合記為Tb，即Tb=(P0)，對(duì)于r∈PR，若rTb，即r后集中的變遷均為第1個(gè)操作工序變遷，則稱r為N的位置特殊資源，N的所有位置特殊資源庫(kù)所組成的集合記為PdrR(N).[HJ]

定義7［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，S是N的一個(gè)信標(biāo)，設(shè)SR={r0,r1,r2,…,rn}，則定義L(ri)=SP∩H(ri)，i=0,1,2,…,n.若對(duì)于p∈SP，都有pP0且R(p)∈SR，則稱S滿足RH－條件；如果S不包含N的任何一個(gè)P－不變量的支集，則稱S滿足P－條件.

由定義7和嚴(yán)格極小信標(biāo)（SMS）的定義知S是N的一個(gè)極小信標(biāo)且S滿足P－條件，當(dāng)且僅當(dāng)S是N的一個(gè)SMS.下面的引理說(shuō)明若一個(gè)信標(biāo)S滿足RH－條件而一個(gè)資源庫(kù)所r0不在S之中，則任何使用r0的操作庫(kù)所也不在S之中.

引理2［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，S是N的一個(gè)信標(biāo)，S滿足RH－條件，r0∈PR，且r0S，則S∩(r0∪H(r0))=.

引理3［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，S是N的一個(gè)信標(biāo)，S滿足RH－條件，設(shè)SR={r0,r1,r2,…,rn}，則SP=∪ni=0L(ri).

引理4［6］ 設(shè)S是S3PR網(wǎng)N的一個(gè)信標(biāo)，則S不包含N的任何一個(gè)P－不變量的支集當(dāng)且僅當(dāng)S不包含N的任何一個(gè)極小P－不

變量的支集.

引理5［1］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，S(≠)是一個(gè)不包含N的任何一個(gè)P－不變量支集的信標(biāo)，則S∩PR>1.

這個(gè)引理告訴我們，不包含N的任何一個(gè)P－不變量支集的信標(biāo)（即信標(biāo)滿足P－條件）至少包含2個(gè)資源庫(kù)所.下面的引理說(shuō)明任何一個(gè)第1個(gè)操作工序變遷，其后集中沒(méi)有資源庫(kù)所.

引理6［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則t∈Tb，t(r)=.

引理7［1］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則對(duì)于S∈Π，都有S∪CS=SR∪(∪r∈SRH(r)).

引理8［6］ 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則對(duì)于S∈Π，p∈SP，都有pP0且R(p)∈SR.

推論1［6］ 設(shè)N是一個(gè)S3PR網(wǎng)，S是N的任意一個(gè)SMS，則S滿足RH－條件.

上面的推論告訴我們，N的任何一個(gè)SMS都滿足RH－條件，下面的引理說(shuō)明位置特殊資源庫(kù)所不在任何一個(gè)SMS中.

引理9［6］ 設(shè)N是一個(gè)S3PR網(wǎng)，若r0是N的任意一個(gè)位置特殊資源，則對(duì)N的任意一個(gè)SMS，S∈Π，都有r0S.

下面的推論告訴我們，N的任何一個(gè)SMS都不包含使用位置特殊資源的操作庫(kù)所.

推論2［6］ 設(shè)N是一個(gè)S3PR網(wǎng)，若r0是N的任意一個(gè)位置特殊資源，S是N的任意一個(gè)SMS，即S∈Π，則H(r0)∩S=.

3 除去位置特殊資源及相關(guān)網(wǎng)元素

本節(jié)首先給出一個(gè)化簡(jiǎn)函數(shù)Reduction(N,r0)，用來(lái)刪除N中的一個(gè)位置特殊資源r0，使用這個(gè)資源的操作庫(kù)所，以及相關(guān)的變遷和連接弧.隨后，文中又證明了化簡(jiǎn)得到的網(wǎng)N′同原網(wǎng)N具有相同的SMS和基本信標(biāo).

定義8［1］ 設(shè)N=(P,T,F)是一個(gè)網(wǎng)，XP∪T，則記NX=(PX,TX,FX)為N的由X生成的網(wǎng)，其中PX=P∩X，TX=T∩X，F(xiàn)X=F∩(X×X).

函數(shù)1 N′=Reduction(N,r0)

輸入 帶有位置特殊資源r0的FMS Petri網(wǎng)模型N，N是一個(gè)S3PR網(wǎng)，N=ki=1Ni=(P∪P0∪PR,T,F).

輸出 消去r0之后的S3PR網(wǎng)N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′).

Tb(r0)r0，H(r0)=(Tb(r0))，Tc(r0)=r0； // Tb(r0)是要被刪去的變遷集合，這時(shí)其中的任何一個(gè)變遷t都是第1個(gè)操作工序變遷，由引理6知t(r)=，因此使用r0的操作庫(kù)所集為H(r0)=r0∩P=（Tb(r0)）∩P=（Tb(r0)），Tc(r0)是新產(chǎn)生的N′中的第1個(gè)操作工序變遷集合；

for(Tc(r0)中的每一個(gè)變遷t) do //對(duì)于t∈Tc(r0)；if(t∩P0≠) then //若t后集中有進(jìn)程空閑庫(kù)所，則t應(yīng)當(dāng)被刪去；

Tc(r0)=Tc(r0)＼{t};

Tb(r0)=Tb(r0)∪{t};

end if

X=P0∪(P＼ H(r0))∪(PR＼ {r0})∪(T＼Tb(r0));//在N中刪去資源庫(kù)所r0,以及H(r0)和相關(guān)變遷；N=NX=(PX,TX,FX);

for (i=1 to k) do //對(duì)于組成N的每一個(gè)S2PR Ni;

在N中加上弧集P0i×(Tc(r0)∩Ti);

return N.

例如圖1的S3PR網(wǎng)N，由定義6，Tb=t1,t8，由于(p11)=t1Tb，因此p11是N的一個(gè)位置特殊資源，調(diào)用函數(shù)Reduction(N,p11)，Tb(p11)=t1，Tc(p11)=t2,t6，H(p11)=p7，由于t2∩P0=t6∩P0=，所以函數(shù)Reduction(N,p11)中的第1個(gè)for循環(huán)不執(zhí)行:

X=P0∪(P\p7)∪(PR\p11)∪(T\t1).

由X得出NX后再加上弧(p1,t2),(p1,t6)，最后的得到N′，如圖2所示.

函數(shù)1對(duì)S3PR網(wǎng)N處理后得到N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′)，N′也是一個(gè)S3PR網(wǎng)，N與N′的關(guān)系如下：N′中的資源庫(kù)所比N少了一個(gè)r0，即P′R=PR－{r0}，對(duì)于r∈PdrR(N)＼ {r0}，r∈PdrR(N′)；空閑庫(kù)所集不變，都是P0，操作庫(kù)所少了H(r0)，即P′=P＼H(r0)，變遷集中少了Tb(r0)，即T′=T＼Tb(r0)，相關(guān)的每一個(gè)加工路徑上少了一個(gè)操作庫(kù)所p∈Pi∩H(r0)，對(duì)于資源r∈P′R而言，在N′中的H(r)同在N中的H(r)是相同的.

定義9 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)， N′是由N經(jīng)過(guò)函數(shù)1化簡(jiǎn)后得到的S3PR網(wǎng)，設(shè)化簡(jiǎn)過(guò)程中除去的位置特殊資源庫(kù)所為r0，r0∈PdrR(N)，則N的不包含PdrR(N)中庫(kù)所的且滿足RH－條件和P－條件的信標(biāo)組成的集合記為Π1，Π1中所有極小元素組成的集合記為Π2；N′不包含PdrR(N)中庫(kù)所的且滿足RH－條件和P－條件的信標(biāo)組成的集合記為Π3，Π3中所有極小元素組成的集合記為Π4，N′的所有SMS組成的集合記為Π′，N′的所有基本信標(biāo)組成的集合記為Π′E.

定理1 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)帶有位置特殊資源r0的S3PR網(wǎng)，N′是由N經(jīng)過(guò)函數(shù)1化簡(jiǎn)除去r0后得到的S3PR網(wǎng):

N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′)

=(P0∪(P＼H(r0))∪(PR＼r0),T′,F′).

Π1，Π3如前文定義，則有Π1=Π3.

證明

1)首先證明Π1Π3.

①本節(jié)證明對(duì)于S∈Π1，S在N′中也是一個(gè)信標(biāo).由S∩PdrR=，r0∈PdrR知r0SR，由S滿足RH－條件結(jié)合引理3知SP=∪ni=1L(ri)，S具有S=Sr∪(∪ni=1L(ri))的形式，其中Sr={r1,r2,…,rn}，r0Sr.由S是N的一個(gè)信標(biāo)知在N中，對(duì)p∈S，t∈p，p1∈S，使得.對(duì)于p∈S，分2種情況討論.

情況1：若p∈Sr，由于r0Sr，所以p≠r0，N中的變遷集[KG-*3]p，庫(kù)所集[KG-*3]p，以及弧集F∩((p×{p})∪(p×p))在N′中都保留下來(lái)，所以在N′中也有p∈Sr，t∈p，p1∈S，使得t∈p1.

情況2：若p∈∪ni=1L(ri)，即存在j∈{1,2,…,n}，使得p∈L(rj)H(rj)，在N中，t∈p，rj=(r)t，由r0≠rj知變遷集p，庫(kù)所集(r)(p)，以及弧集F∩((p×{p})∪((r)(p)×p))在N′中都保留下來(lái)，所以在N′中也有p∈∪ni=1L(ri)，t∈p， r∈SrS，使得r=(r)t，t∈r.

由情況1及情況2知，Π′=在N′中也是一個(gè)信標(biāo).

②本節(jié)證明S在N′中滿足RH－條件和P－條件.由函數(shù)1知N′也是一個(gè)S3PR網(wǎng)，并且資源庫(kù)所集為P′R=PR＼{r0}，對(duì)于資源r∈P′R而言，在N′中的H(r)同在N中的H(r)是相同的，S在N中滿足RH－條件知S∩P0=，S在N中滿足RH－條件且r0S，由引理2知S∩(r0∪H(r0))=，結(jié)合S∩P0=知SP′R∪(∪r∈P′RH(r))，又N′與N的進(jìn)程空閑庫(kù)所集均為P0，所以由S在N中滿足RH－條件知S在N′中也滿足RH－條件；由引理1知網(wǎng)N的極小P－不變量的集合為:

由S在N中滿足P－條件知信標(biāo)S不包含INVP(N)中任何一個(gè)元素的支集，結(jié)合S∩P0=和INVP(N)與INVP(N′)之間的關(guān)系，知S不包含INVP(N′)中任何一個(gè)元素的支集，由引理4知S在N′中滿足P－條件.

對(duì)于S∈Π1，S∩PdrR(N)=并且由①知S在N′中也是一個(gè)信標(biāo)，由②知S在N′中也滿足P－條件和RH－條件，因此S∈Π3.有Π1Π3成立.

2)類似可證Π3Π1.

由1)，2)知Π3＝Π1.

推論3 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)帶有位置特殊資源r0的S3PR網(wǎng)，N′是由N經(jīng)過(guò)函數(shù)1化簡(jiǎn)除去r0后得到的S3PR網(wǎng)，則有Π2=Π4.

證明 由定理1知Π1=Π3，由于Π2和Π4分別是Π1，Π3中的極小元素組成的集合，因此有Π2=Π4.

定理2 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則對(duì)于N來(lái)說(shuō)，Π=Π2.

證明 1）首先證明Π2Π.對(duì)于S∈Π2，假設(shè)SΠ，則由于S滿足P－條件而SΠ,所以S不是N的極小信標(biāo)，從S出發(fā)可以找到一個(gè)極小信標(biāo)S′，S′S，由S′S知S′滿足P－條件，所以S′是N的一個(gè)SMS，由推論1知S′滿足RH－條件，由引理9知S′∩PdrR(N)=，所以S′∈Π1.由S′S且S′∈Π1知，S不是Π1中的極小元素，即SΠ2，矛盾.故若S∈Π2，則S∈Π.

2）其次證明ΠΠ2.對(duì)于S∈Π，則S滿足P－條件，S∈Π結(jié)合推論1知S也滿足RH－條件，又由引理9知對(duì)于任意一個(gè)位置特殊資源r0，都有r0S,所以S∈Π1，假設(shè)S不是Π1中的極小元素，則存在S′∈Π1，S′S，S′是N的一個(gè)信標(biāo)，這同S是N的一個(gè)極小信標(biāo)矛盾，因此S∈Π2.ΠΠ2成立.

定理3 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)S3PR網(wǎng)，則對(duì)于N′來(lái)說(shuō)，Π′=Π4.

證明 同定理2的證明類似.

定理4 設(shè)N=(P∪P0∪PR,T,F)是一個(gè)帶有位置特殊資源r0的S3PR網(wǎng)，N′是由N經(jīng)過(guò)函數(shù)1化簡(jiǎn)除去r0后得到的S3PR網(wǎng)，則有Π=Π′.

證明 由定理2知Π=Π2，由定理3知Π′=Π4，而由推論3知Π2=Π4，因此有Π=Π′.

推論4 N與N′定義如定理4，則ΠE=Π′E.

證明 由網(wǎng)基本信標(biāo)的定義結(jié)合定理4易知.

4 結(jié)語(yǔ)

解決柔性制造系統(tǒng)中的死鎖控制問(wèn)題，需要處理系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型.由于處理算法的時(shí)間復(fù)雜度大部分都是非多項(xiàng)式（例如，是指數(shù)級(jí)的），因此，網(wǎng)模型規(guī)模大小往往會(huì)對(duì)計(jì)算量和處理時(shí)間產(chǎn)生重大影響.

本文考查包含一類位置特殊資源的S3PR網(wǎng)柔性制造系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型，提出了一個(gè)化簡(jiǎn)算法,刪去一個(gè)位置特殊資源，以及相關(guān)操作庫(kù)所、變遷和弧刪去,最終得到的網(wǎng)系同原網(wǎng)系統(tǒng)擁有相同的嚴(yán)格極小信標(biāo)和基本信標(biāo).同時(shí)，與原網(wǎng)系統(tǒng)相比，最終得到的網(wǎng)系統(tǒng)具有更少的庫(kù)所、變遷和較簡(jiǎn)單的網(wǎng)結(jié)構(gòu).

當(dāng)然，如文獻(xiàn)［11］的作者邢科義教授指出，文中算法能在多大程度上簡(jiǎn)化系統(tǒng)，這需要有一個(gè)定量的描述或結(jié)論（對(duì)有些系統(tǒng)簡(jiǎn)化好像很有限）.另外，對(duì)本文中算法的時(shí)間復(fù)雜度的分析，筆者將另文討論.

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柔性制造范文第3篇

[關(guān)鍵詞]汽車總裝生產(chǎn)線 柔性化 總裝工藝流程 意義

中圖分類號(hào)：U468.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）09-0378-01

1、柔性生產(chǎn)制造的特點(diǎn)

根據(jù)機(jī)械制造科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)分類，按照生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)化水平的高低，制造可以分為柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性制造線（FML）和柔性制造工廠（FMF）。柔性制造最大的特點(diǎn)在于制造上的柔性，在汽車生產(chǎn)中其表現(xiàn)如下：（1）設(shè)備運(yùn)用柔性化：設(shè)備能完成多種加工，利于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、降低庫(kù)存費(fèi)用、提高設(shè)備利用率和縮短加工周期。

（2）物料運(yùn)送柔性化：物料運(yùn)送設(shè)備能運(yùn)送多種物料，具有較高的可獲得性和利用率。

（3）操作柔性化：具有相同加工工藝的工件能以多種方式進(jìn)行加工，在機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度。

（4）人力資源配飯柔性化：操作人員掌握多種技能，能在不同崗位上工作。

（5）加工路徑柔性化：工件加工能通過(guò)制造系統(tǒng)的多種路徑完成，便于平衡機(jī)床負(fù)荷，增強(qiáng)系統(tǒng)在機(jī)床故障、刀具磨損等情況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

（6）加工過(guò)程柔性化：加工過(guò)程能同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品，具有混合比柔性，通過(guò)提供多樣化的產(chǎn)品來(lái)提高客戶滿意水平。

（7）產(chǎn)品類型柔性化：在產(chǎn)品中能隨時(shí)增加、去除或更換某些零部件，以提高對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)品需求的響應(yīng)能力。

（8）生產(chǎn)批量柔性化：在多種生產(chǎn)批量下，制造系統(tǒng)能獲得相應(yīng)利潤(rùn)，保持其在各種需求水平下的獲利性。

（9）系統(tǒng)擴(kuò)展柔性化：制造系統(tǒng)具有開放性，能擴(kuò)展其生產(chǎn)能力，以適應(yīng)企業(yè)拓展新市場(chǎng)的要求。

（10）生產(chǎn)種類柔性化：無(wú)需增加重要制造設(shè)施，制造系統(tǒng)能制造多種產(chǎn)品，完成多樣化的生產(chǎn)任務(wù)。

（11）市場(chǎng)需求柔性化：制造系統(tǒng)能在多變的市場(chǎng)環(huán)境下求得生存與發(fā)展，具有較強(qiáng)的適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的市場(chǎng)需求的綜合能力。

2、汽車業(yè)柔性制造的發(fā)展及其作用

2.1汽車業(yè)柔性制造的發(fā)展

美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)60年代末至70年代初，先后開展了柔性制造技術(shù)以及裝備的研制工作。1976年，日本法納科公司展出了由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元，為發(fā)展柔性制造提供了設(shè)備基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，隨著柔性制造技術(shù)的成熟，柔性制造得到了迅速發(fā)展，并主要應(yīng)用機(jī)、汽車制造業(yè)等。依靠計(jì)算機(jī)、加工中心和數(shù)控機(jī)床組成的柔性自動(dòng)加工系統(tǒng)，使汽車業(yè)由單一品種、大批量的生產(chǎn)方式，轉(zhuǎn)向多品種、中小批量、適應(yīng)市場(chǎng)需求的精益生產(chǎn)方式，也使汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平大大提高。

2.2汽車業(yè)柔性制造的作用

在國(guó)外汽車工業(yè)中，主要汽車生產(chǎn)廠商如通用、福特、寶馬、奔馳、豐田、大眾、雷諾、沃爾沃等公司都采用了柔性制造系統(tǒng)。隨著各類先進(jìn)加工技術(shù)的相繼問(wèn)世，柔性制造技術(shù)本身也在不斷完善和提高。如瑞士的一家工業(yè)公司采用了由激光加工中心及CNC自動(dòng)車床和自動(dòng)磨床組成的柔性制造單元，該單元由于改用激光加工中心來(lái)代替原來(lái)的銑床，生產(chǎn)率提高了很多倍，而且產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好。以數(shù)控加工為例，為向柔性制造提供基礎(chǔ)設(shè)備，要求數(shù)控系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能，而且還應(yīng)具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換主軸頭（有時(shí)帶坐標(biāo)變換）、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)功能，特別是依據(jù)用戶的不同要求，方便靈活地配置和集成。各種相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使柔性制造規(guī)模不斷擴(kuò)大，將對(duì)汽車生產(chǎn)產(chǎn)生深刻影響。

3 汽車總裝生產(chǎn)線柔性化需注意的幾點(diǎn)問(wèn)題

3.1 生產(chǎn)線的柔性化要求生產(chǎn)過(guò)程更為人性化

如果說(shuō)10年生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品的車，那么它是簡(jiǎn)單的機(jī)械重復(fù)。但對(duì)于柔性化生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，無(wú)論是物料管理還是員工管理都要復(fù)雜許多。在柔性總裝線上，這需要由同一個(gè)工位的工人來(lái)完成。按常理，來(lái)什么車型的車，工人就從線旁的料架上取不同的部件，這就需要安放三個(gè)不同的料架，但是由于是大宗零件，在物流配送中即可根據(jù)不同車型過(guò)來(lái)的順序，對(duì)部件的配送進(jìn)行排序，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間送來(lái)適當(dāng)?shù)牟考@不僅節(jié)省了線旁存料的空間，而且也能夠使工人不需要花時(shí)間進(jìn)行辨別，明顯可以提高工作效率。

3.2生產(chǎn)線的柔性化要培養(yǎng)柔性的人

在生產(chǎn)線柔性化的過(guò)程中，管理人員應(yīng)有在不同崗位工作的經(jīng)歷，這種輪崗形式可稱之為角色換位，這是提供給管理人員成為一個(gè)全才的機(jī)會(huì)。如果一個(gè)管理人員只是一個(gè)部門很出色，但并不知道別的部門怎么運(yùn)作的，能過(guò)輪崗，就會(huì)使其知道上游和下游在怎么做，眼界就會(huì)更為開闊，考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)就會(huì)是全局化的，不會(huì)有扯皮現(xiàn)象的產(chǎn)生。這可概括為：柔性化生產(chǎn)線要求人也要有柔性，以適應(yīng)這種生產(chǎn)布局，適應(yīng)它的節(jié)奏，駕御它，同時(shí)要改進(jìn)它，不能線很柔，人卻很剛。至于產(chǎn)品質(zhì)量的直接締造者――工人，他們要達(dá)到汽車總裝生產(chǎn)線生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)。為適應(yīng)柔性化生產(chǎn)，制造部門的工人應(yīng)至少必須掌握三個(gè)以上工位的工作內(nèi)容，并加大培訓(xùn)力度，培訓(xùn)員工的各種能力。

4 結(jié)語(yǔ)

柔性化生產(chǎn)是近些年來(lái)大多數(shù)產(chǎn)品密集型制造企業(yè)所極力推行的一種生產(chǎn)形態(tài)。其在大多數(shù)制造性行業(yè)都有不同程度的體現(xiàn)，其中汽車行業(yè)尤為突出。汽車行業(yè)是柔性化生產(chǎn)概念體現(xiàn)得最為徹底的一個(gè)行業(yè)。盡管目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)主流汽車廠家都宣稱自己所擁有的生產(chǎn)線是如何先進(jìn)，在同一個(gè)生產(chǎn)平臺(tái)可以同時(shí)生產(chǎn)多少種不同類型的車型，生產(chǎn)線上可同時(shí)組裝不同顏色不同款式的車輛，這些無(wú)不都是在宣稱企業(yè)生產(chǎn)線的柔性化程度之高，在一定程度上向消費(fèi)者傳達(dá)了一個(gè)積極的信息，并從制造和管理水平方面推廣自己企業(yè)。

柔性制造范文第4篇

[摘要]本文根據(jù)柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生,對(duì)柔性制造系統(tǒng)的組成、分類、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展方向等做了詳細(xì)闡述。

[關(guān)鍵詞]柔性制造系統(tǒng)(FMS)組成優(yōu)勢(shì)發(fā)展方向

70年代末80年代初,隨著計(jì)算機(jī)輔助管理、物料自動(dòng)搬運(yùn)、刀具管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展以及CAD/CAM技術(shù)、成組技術(shù)(GT)、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)的成熟,更加系統(tǒng)化、規(guī)模化的柔性制造系統(tǒng)(FMS)就出現(xiàn)了。

所謂FMS,是一組數(shù)控機(jī)床和其他自動(dòng)化的工藝設(shè)備,由計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)和物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體,能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造系統(tǒng)的組成、分類、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行闡述。

一、柔性制造系統(tǒng)(FMS)的組成

1.加工系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)采用的設(shè)備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機(jī)床等,用以自動(dòng)地完成多種工序的加工。

2.物料系統(tǒng)

物料系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)工件及工裝夾具的自動(dòng)供給和裝卸,以及完成工序間的自動(dòng)傳送、調(diào)運(yùn)和存貯工作,包括各種傳送帶、自動(dòng)導(dǎo)引小車、工業(yè)機(jī)器人及專用起吊運(yùn)送機(jī)等。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用以處理柔性制造系統(tǒng)的各種信息,輸出控制CNC機(jī)床和物料系統(tǒng)等自動(dòng)操作所需的信息。通常采用三級(jí)(設(shè)備級(jí)、工作站級(jí)、單元級(jí))分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),其中單元級(jí)控制系統(tǒng)(單元控制器)是柔性制造系統(tǒng)的核心。

4.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件用以確保柔性制造系統(tǒng)有效地適應(yīng)中小批量多品種生產(chǎn)的管理、控制及優(yōu)化工作,包括設(shè)計(jì)規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過(guò)程分析軟件、生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。

二、柔性制造系統(tǒng)的分類

1.柔性制造單元(FMC)

FMC由單臺(tái)帶多托盤系統(tǒng)的加工中心或3臺(tái)以下的CNC機(jī)床組成,具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC的柔性最高。

2.柔性制造線(FML)

柔性制造線FML是處于非柔性自動(dòng)線和FMS之間的生產(chǎn)線,對(duì)物料系統(tǒng)的柔性要求低于FMS,但生產(chǎn)效率更高。

3.柔性制造系統(tǒng)(FMS)

FMS通常包括3臺(tái)以上的CNC機(jī)床(或加工中心),由集中的控制系統(tǒng)及物料系統(tǒng)連接起來(lái),可在不停機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術(shù)最具代表性的制造自動(dòng)化系統(tǒng)。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1.設(shè)備利用率高。由于采用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度,一旦有機(jī)床空閑,計(jì)算機(jī)便分配給該機(jī)床加工任務(wù)。在典型情況下,采用柔性制造系統(tǒng)中的一組機(jī)床所獲得的生產(chǎn)量是單機(jī)作業(yè)環(huán)境下同等數(shù)量機(jī)床生產(chǎn)量的3倍。

2.減少生產(chǎn)周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機(jī)床數(shù)和零件的裝卡次數(shù)。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)度也減少了周轉(zhuǎn)的時(shí)間。

3.具有維持生產(chǎn)的能力。當(dāng)柔性制造系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí),計(jì)算機(jī)可以繞過(guò)出現(xiàn)故障的機(jī)床,使生產(chǎn)得以繼續(xù)。

4.生產(chǎn)具有柔性?？梢皂憫?yīng)生產(chǎn)變化的需求,當(dāng)市場(chǎng)需求或設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí),在FMS的設(shè)計(jì)能力內(nèi),不需要系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的變化,系統(tǒng)具有制造不同產(chǎn)品的柔性。并且,對(duì)于臨時(shí)需要的備用零件可以隨時(shí)混合生產(chǎn),而不影響FMS的正常生產(chǎn)。

5.產(chǎn)品質(zhì)量高。FMS減少了卡具和機(jī)床的數(shù)量,并且卡具與機(jī)床匹配得當(dāng),從而保證了零件的一致性和產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和自動(dòng)補(bǔ)償裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,并采取相應(yīng)的有效措施,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

6.加工成本低。FMS的生產(chǎn)批量在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化,其生產(chǎn)成本是最低的。它除了一次性投資費(fèi)用較高外,其他各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)的生產(chǎn)方案。

四、FMS發(fā)展方向

1.FMS仍將迅速發(fā)展

FMS在20世紀(jì)80年代末就已進(jìn)入了實(shí)用階段,技術(shù)已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的加工技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,因此隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇,無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都越來(lái)越重視柔性制造技術(shù)。

從機(jī)械制造行業(yè)來(lái)看,現(xiàn)在FMS不僅能完成機(jī)械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個(gè)制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品看,現(xiàn)在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機(jī)、坦克、火炮、艦船等,還可用于計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、木制產(chǎn)品、化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。從生產(chǎn)批量來(lái)看,FMS已從中小批量應(yīng)用向單件和大批量生產(chǎn)方向發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)和系統(tǒng)(CIMS)日漸成為制造業(yè)的熱點(diǎn),很多專家學(xué)者紛紛預(yù)言CIMS是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。柔性制造系統(tǒng)作為CIMS的重要組成部分,必然會(huì)隨著CIMS的發(fā)展而發(fā)展。

2.FMS系統(tǒng)性能不斷提高

構(gòu)成FMS的各項(xiàng)技術(shù),如加工技術(shù)、運(yùn)儲(chǔ)技術(shù)、刀具管理技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)大大提高FMS系統(tǒng)的性能。在加工中采用噴水切削加工技術(shù)和激光加工技術(shù),并將許多加工能力很強(qiáng)的加工設(shè)備如立式、臥式鏜銑加工中心,高效萬(wàn)能車削中心等用于FMS系統(tǒng),大大提高了FMS的加工能力和柔性,提高了FMS的系統(tǒng)性能。AVG小車以及自動(dòng)存儲(chǔ)、提取系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用,為FMS提供了更加可靠的物流運(yùn)儲(chǔ)方法,同時(shí)也能縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)率。刀具管理技術(shù)的迅速發(fā)展,為及時(shí)而準(zhǔn)確地為機(jī)床提供適用刀具提供了保證。同時(shí)可以提高系統(tǒng)柔性、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率,降低刀具費(fèi)用,消除人為錯(cuò)誤,提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(zhǎng)無(wú)人操作時(shí)間。

柔性制造范文第5篇

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；柔性制造；研究；功能

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和新的控制技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，柔性制造技術(shù)逐漸的興起。由于制造企業(yè)的不斷發(fā)展，為了滿足種類多、數(shù)量多的要求，所以柔性制造被廣泛的應(yīng)用在制造行業(yè)當(dāng)中。柔性制造技術(shù)是隨著制造的環(huán)境和任務(wù)的變化來(lái)調(diào)整生產(chǎn)方式，所以它是集自動(dòng)化和柔性化的特點(diǎn)于一身，在企業(yè)中利用柔性制造不僅能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量，而且還能夠最大程度上提高生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)柔性制造系統(tǒng)的研究，結(jié)合PLC控制技術(shù)，能夠?qū)χ圃煜到y(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造提出一些新的建議。

一、PLC控制技術(shù)特點(diǎn)

PLC具有典型的計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)，在工業(yè)控制上屬于專用的計(jì)算機(jī)，是取代繼電器控制的系統(tǒng)的一種數(shù)字化電子系統(tǒng)。具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：

1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

PLC的主機(jī)中，輸入與輸出電源之間是沒(méi)有聯(lián)系的，采用的是光電隔離的方式，所以在運(yùn)作上是很獨(dú)立的；在這個(gè)系統(tǒng)中是運(yùn)用循環(huán)掃描的工作方式，同時(shí)在CPU的保障上采取了對(duì)內(nèi)部電路的檢測(cè)，所以不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題；在電氣器件的選擇上都有嚴(yán)格的把關(guān)，生產(chǎn)工藝流程規(guī)范化，同時(shí)各模塊都有屏蔽措施，防止輻射對(duì)元件造成的損害，使電子器件的質(zhì)量提升，所以PLC控制技術(shù)顯得更加的穩(wěn)定，如果器件在運(yùn)行中出現(xiàn)了問(wèn)題，該系統(tǒng)就會(huì)在PLC技術(shù)下自動(dòng)報(bào)警，然后通過(guò)軟件可以進(jìn)行故障的診斷，提升了PLC在工作中的可靠性以及安全性。

2.I/O模塊豐富

PLC對(duì)于不同的工作環(huán)境會(huì)有不同的I/O模塊以及相應(yīng)的設(shè)備，在這種系統(tǒng)中安裝了人―機(jī)對(duì)話的接口模塊，可以提高操作性能，使操作更為的簡(jiǎn)單便捷；在工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中為了使通訊更為的暢通設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)的接口模塊，這些不同類別的I/O模塊，為PLC的應(yīng)用提供了很大的方便。在輸入接口要注意隔離的防護(hù)，為了避免輸入端的電磁干擾或者輻射干擾等現(xiàn)象的發(fā)生，一般采用的是光電耦合器作為電流的輸入端。在解決觸電振動(dòng)的問(wèn)題一般采用RC濾波器可以有效的防止這種誤動(dòng)作的產(chǎn)生。在PLC輸出接口包括繼電器輸出、晶體管輸以及晶閘管輸出三種模式。在每一種線路上都采取了相應(yīng)的隔離措施，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.體積小、能耗低、安裝方便

在連接設(shè)備的時(shí)候，由于PLC模塊體積很小，而且又很輕，所以特別容易安裝，在連接器件的時(shí)候操作方便，是機(jī)電一體化中的重要控制組成。在PLC的控制系統(tǒng)建立上所消耗的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，而且在PLC的操作界面上能夠簡(jiǎn)單明了指示給用戶，給使用者的操作上帶來(lái)很大的便捷。同時(shí)在PLC系統(tǒng)中每個(gè)模塊都安裝了故障檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)視器可以準(zhǔn)確的判斷故障的位置，如果在PLC上的模塊中存在問(wèn)題的時(shí)候，可以利用其他的模塊代替發(fā)生障礙的模塊繼續(xù)工作，能夠使系統(tǒng)快速的恢復(fù)正常，不影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

4.程序編制簡(jiǎn)單

PLC的接線方式為梯形圖語(yǔ)言，這種方式與繼電器原理相類似。比較突出的特點(diǎn)就是使用者可以直觀的看出程序的內(nèi)容，就算對(duì)于不是專業(yè)的編程人員也能夠輕而易舉的掌握。這種技術(shù)在工廠企業(yè)中，可以簡(jiǎn)化操作過(guò)程，對(duì)程序中可以隨時(shí)的進(jìn)行修改。在PLC技術(shù)中具有很高的靈活請(qǐng)、開放性以及經(jīng)濟(jì)性，在使用中能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)的構(gòu)造，能夠把控制、人―機(jī)等各種應(yīng)用聯(lián)系在一起，共同有一個(gè)服務(wù)平臺(tái)來(lái)操控，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。但是在運(yùn)行中還是會(huì)存在一定的問(wèn)題，比如最主要的就是在PC操作系統(tǒng)上才能夠?qū)崿F(xiàn)PLC技術(shù)，有一定的局限性，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。所以需要改變運(yùn)行環(huán)境或者執(zhí)行算法等方式進(jìn)行解決。

5.設(shè)備完善且功能性強(qiáng)

在PLC的規(guī)模研制中開發(fā)出不同系列的產(chǎn)品，在不同的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在電子模塊化的基礎(chǔ)上，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)就非常的容易，而且PLC對(duì)外界的因素的敏感度不是很高，所以具有較好的適應(yīng)性。在各種干擾、輻射甚至瞬間斷電的情況下都能夠繼續(xù)的工作，所以能夠適用于條件非常差的工作環(huán)境。在PLC的功能實(shí)現(xiàn)上包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、順序等，其中還包括對(duì)數(shù)字和模擬量的輸入和輸出，還能夠?qū)崿F(xiàn)自檢、紀(jì)錄等功能。這種強(qiáng)有力的設(shè)備可以再一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，同時(shí)操控這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

二、柔性制造系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能

1.柔性制造系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

柔性制造屬于復(fù)雜的智能化系統(tǒng)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)和微電子學(xué)等技術(shù)，在這種技術(shù)的應(yīng)用下解決了自動(dòng)化與柔性化之間的矛盾，在實(shí)際使用中能夠提高生產(chǎn)率，使企業(yè)的運(yùn)行效率不斷提升。通過(guò)模擬仿真技術(shù)，用兩臺(tái)數(shù)控加工中心組成加工生產(chǎn)線，能夠模擬生產(chǎn)中的磨削、鉆孔以及輸送等工序，在這個(gè)模擬柔性制造系統(tǒng)上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的連續(xù)加工，將工件放在傳送帶上系統(tǒng)就會(huì)不停的運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)柔性制造能夠提高設(shè)備的利用率，更多更快的生產(chǎn)出所需產(chǎn)品，而且生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定，主要是因?yàn)榧庸は到y(tǒng)是由一臺(tái)或者以上的機(jī)床組成，在系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)是生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定的效果，在物料傳送系統(tǒng)上如果發(fā)現(xiàn)障礙也會(huì)繞道而行，很大程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

主要具備以下幾種特點(diǎn)：①提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在利用柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行零件加工時(shí)，裝卸都是同步完成，不僅提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且還能提高零件加工的精度。②運(yùn)行靈活、自由。對(duì)于柔性制造系統(tǒng)的檢驗(yàn)、維護(hù)等都可以在第一班就能夠完成，其余的都不需要工作人員的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在比較先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng)中利用其具有的監(jiān)控功能，對(duì)刀具的磨損以及零件的運(yùn)輸出現(xiàn)的問(wèn)題都能夠及時(shí)的處理。③產(chǎn)品應(yīng)變力大。在系統(tǒng)的運(yùn)行中能夠?qū)Φ毒?、夾具等零件進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加的平穩(wěn)，能夠滿足市場(chǎng)的需求。

2.柔性制造系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)柔性制造的特點(diǎn)以及系統(tǒng)的功能，將雙臺(tái)工作柔性制造系統(tǒng)可以大致分為兩個(gè)部分：一部分是運(yùn)輸帶，主要負(fù)責(zé)在各工作臺(tái)之間的運(yùn)轉(zhuǎn)；一部分是制造單元，主要負(fù)責(zé)磨削和鉆孔。整個(gè)機(jī)械組成部分包括齒輪、減速箱等，直流電機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源，在系統(tǒng)中主要的部件包括為：四條運(yùn)輸帶、八個(gè)直流電動(dòng)機(jī)和五個(gè)傳感器，這就是機(jī)械系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)。

三、柔性制造系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是柔性制造系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行能力進(jìn)行調(diào)控。計(jì)算機(jī)可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC），能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開關(guān)量邏輯的控制、過(guò)程控制以及閉環(huán)控制，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以組成具有通信功能的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，所以在計(jì)算機(jī)控制區(qū)域中屬于高性能的控制器，在各大工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。由于自身具備體積小、可靠性高等特點(diǎn)，所以作為核心的控制設(shè)備在控制裝置中起著非常重要的作用。在控制網(wǎng)絡(luò)的組成上主要是由PC機(jī)和PLC共同控制，PC機(jī)主要作為PLC的編程器和監(jiān)測(cè)器使用，所以在柔性制造系統(tǒng)中采用了PC機(jī)作為上位機(jī)，PLC作為下位機(jī)的控制系統(tǒng)。

1.工藝流程的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述所提到的柔性制造系統(tǒng)的組成來(lái)制定相應(yīng)的流程：首先是對(duì)E1處位置的工件檢測(cè)，如果有工件在加工只能等到加工完畢后，新的工件繼續(xù)加工，這樣才能確保流水線在進(jìn)料口出正常運(yùn)行；如果在沒(méi)有工件在E1處，電動(dòng)機(jī)可以將帶動(dòng)傳送帶送到E2的位置，此時(shí)系統(tǒng)就可以進(jìn)行正常的生產(chǎn)過(guò)程，將上料口打開，在電動(dòng)機(jī)M2、M3的作用下將工件傳送到E5的位置，在M4處的電動(dòng)機(jī)就對(duì)工件開始加工，大約持續(xù)十幾秒鐘電動(dòng)機(jī)就停止工作。然后在M3、M6處的電機(jī)就可以將工件傳送到E9的位置，在M5處的電動(dòng)機(jī)就能夠?qū)ぜM(jìn)行鉆孔的工藝，大約也持續(xù)十幾秒M5處的電動(dòng)機(jī)停止工作，最后工件停留在E9處要檢查在E12上是否有工件，如果有工件就停留一會(huì)等到工件傳送完后繼續(xù)在進(jìn)行下面的工藝流程；如果沒(méi)有工件，則在M7處的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下開啟下料口，在M6、M8處的電動(dòng)機(jī)的作用下將工件傳送到E12的位置，通過(guò)以上每個(gè)環(huán)節(jié)的工藝，就能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)加工的過(guò)程。

2.分配I/O端子

主要反映外部的輸入信號(hào)與輸入端子號(hào)之間的關(guān)系，在每個(gè)控制端都有相應(yīng)的輸出端子號(hào)。由于在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)改變電機(jī)的正負(fù)極就能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向的不同，所以要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)就要同時(shí)用兩個(gè)輸出端子來(lái)控制，然后根據(jù)I/O的點(diǎn)分配將連接圖畫好，在輸入開關(guān)上，不用多余的連接直接接到PLC的輸入端就能完成對(duì)開關(guān)的控制。在連接直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)控制電源的極性就能夠控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的運(yùn)行情況，在連接上是不能夠直接接到PLC的輸出端，需要利用直流繼電器的轉(zhuǎn)換才能夠?qū)崿F(xiàn)電路的連通，繼電器上的觸點(diǎn)與直流電機(jī)相連，這種I/O模塊的具有很高的可操作性，在實(shí)際應(yīng)用中效果很好。

3.程序的運(yùn)行分析

在整個(gè)程序的設(shè)計(jì)中柔性制造主要采用順序的控制方法，而可編程序中的狀態(tài)繼電器能夠幫助順序控制順利的完成，同時(shí)利用相應(yīng)的控制指令，由于在柔性制造中整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程比較多，所以只能對(duì)部分的工藝進(jìn)行程序的驗(yàn)證。在程序運(yùn)行之前，先將PC機(jī)遇PLC連接號(hào)，然后按照需求設(shè)置相應(yīng)的通信數(shù)據(jù)參數(shù)，在一般情況下使用COM1，這種情況下能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸速率的最大化，接近9600bps，規(guī)定用D8120寄存器來(lái)設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)。等到所有數(shù)據(jù)的參數(shù)設(shè)置完成后，就可以執(zhí)行命令，首先是程序的發(fā)送，由計(jì)算機(jī)編好的程序發(fā)到PLC終端上，然后通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)“RUN”功能。根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，可以證明雙工作臺(tái)的柔性制造的流水線能夠正常的運(yùn)行，同時(shí)按照生產(chǎn)要求正確的操作直流電動(dòng)機(jī)的開關(guān)，就完成了所有的系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)。

總而言之，柔性制造采用PLC控制系統(tǒng)更符合設(shè)計(jì)的要求，通過(guò)搭建工作流水線的柔性制造模型，在這種仿真模擬的條件下，縮短了設(shè)計(jì)的周期，同時(shí)又能夠完成最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。整個(gè)程序操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)要求改變模型的設(shè)計(jì)，從而滿足不同的生產(chǎn)線的加工標(biāo)準(zhǔn)，完成多種加工任務(wù)，為中小企業(yè)的生產(chǎn)提供更加科學(xué)的生產(chǎn)方式。

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