（机械制造及其自动化专业论文）基于网络的fml制造执行系统的研究.pdf

，j1 。鼍_1， at h e s i si nm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ga n d a u t o m a t i o n t h er e s e a r c ho nm e so ff m l b a s e do n n e t w o r k i n g - b y g u o h o n g s h a n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rg o n gy a d o n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 8 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：鄞减山 日期：2 掰积凋；咽 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年口 学位论文作者签名：西戒山 签字日期：汐会午o7 日2 日 导师签名： 签字日期： - 卜 ， p 一 h ， ， 产 东北大学硕士学位论文摘要 摘要 上个世纪出现的以计算机为载体的互联网，悄悄地进入并且融入我们的生 活。现代社会的发展，对于互联网已经达到前所未有的依赖程度。利用网络覆盖 面广且方便地实现数据传输的优势，网络制造几乎是在无限地延伸了企业的业务 和运作空间。如何能让实施网络化制造的企业提高设备与资源共享，实现对远程 设备的监控和故障诊断、实现数据网络与控制网络的集成，是摆在每一个实施网 络化制造的现代企业面前的一个急需解决的问题。制造执行系统( m a n u f a c t u r i n g e x e c u t i o ns y s t e m ，m e s ) 很好的解决了现场设备资源共享、设备的监控和故障 诊断等。但是面向网络的m e s 并没有得到充分的研究，m e s 现在只是作为e r p 、 m r p i i 等上层管理软件采集现场数据的一个桥梁，这将极大地限制m e s 本身的 作用。在这种背景下，本文展开对网络化制造( n e t w o r km a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o n s y s t e mn m e s ) 执行系统的研究，并在学校先进制造所柔性线上进行了验证。 论文首先提出了m e s 的定义，由于制造执行系统( m e s ) 概念的提出只有 2 0 年左右的时间，它至今没有形成统一的定义。本文给出了比较权威的m e s a ( m a n u f a c t u d n ge x e c u t i o ns y s t e ma s s o c i a t i o n ，m e s a ) 的定义，在其定义中并 未提出网络化m e s ( n m e s ) 统的制造执行系统的结构后，本文从软件结构上 划分了基于b 届( 浏览器, i l l 务器) 结构的m r e s 和基于c s ( 客户端i l l 务器) 结 构的m e s ，并分析了各自的优缺点，网络m e s 可以通过这两种结构实现。 论文研究了实验对象制造所柔性线和其m e s 系统状况；同时在网络化m e s 的网络结构上提出了一种“多层次的m e s 网络 和一种“在一同层次多功能的 m e s 网络 。最后提出了一种两种结构复合的网络结构，分析得出它具有更高的 优越性；然后针对柔性线m e s ，提出了在w i n d o w s 系统下，网络化m e s 利用 s o c k e t 套接字实现网络通讯。并用v c + + 语言分析了通讯过程；最后，分析了 无线通讯网络的架构和实现方法，为a g v 实现无线控制提供了依据。 本课题根据所提出的网络化m e s 实现思想，利用v c + + 编程得到了柔性线 网络化m e s 服务器端和m e s 客户端，并对其实现思路做了介绍；另外，单独分 析了a g v 小车无线通讯的实现；最后在先进制造所柔性线实验室通过计算机网 络实现了服务器端和客户端m e s 的通讯，实现了异地操作柔性线和生产状态监 控。 i i 摘要东北大学硕士学位论文 论文研究了立体仓库的组成，并着重研究了堆垛机的结构及其工作原理。通 过不同的方法分析了立体仓库库位号和货架堆垛机速度，堆垛机运行方式之间的 关系；创新性的利用了动态规划的策略来研究堆垛机路径优化； 最后，在柔性线立体仓库上实现了本论文的优化理论。主要有三个方面：采 用“g tc o m m a n d e r 软件，实现了立体仓库堆垛机两轴联动；改动i v i e s 中库位 分布状态，以验证论文提出的库位号优化策略。最后实现了动态规划的编程思路， 优化了堆垛机的路径。 关键字：网络化制造；制造执行系统；柔性线；立体仓库：堆垛机；a g v - - 、 一 、 t 鲁 佛 一 东北大学硕士学位论文abstract a b s t r a c t t h ei n t e r n e tt h a tb a s e di nc o m p u t e r sl a s tc e n t u r y , e n t e r sq u i e t l ya n di n t e g r a t e so u r d a i l yl i f e t h ed e v e l o p m e n to fn o w a d a y ss o c i e t yh a sa l r e a d ya t t a i n e dah i i g hl e v e l d e p e n d e n c et h a tn e v e ra t t a i n e db e f o r e w eu s et h ea d v a n t a g e so fn e t w o r kc o v e r i n g l a r g ea r e a sa n di t sd a t ad e l i v e r sq u i c k l yt h a tw ec a nr e a l i z ei tv e r yc o n v e n i e n t l y t h e n e t w o r km a n u f a c t u r i n gh a sa l m o s te x t e n d e dt h ec o m p a n i e s b u s i n e s sa n do p e r a t i o n s p a c e si n d e f i n i t e l y t h e r ei sa nu r g e n t l yn e e dt or e s o l v ep r o b l e mt h a ti nf r o n to fe v e r y c o m p a n yw h i c ha c t u a l i z et h en e t w o r km a n u f a c t u r i n g t h a ti sh o wt h ec o m p a n i e s w h i c ha c t u a l i z et h en e t w o r km a n u f a c t u r i n gc a ni m p r o v et h e s h a r i n go ft h ee q u i p m e n t s a n dr e s o u r c e sr e a l i z et h ec o n t r o l l i n ga n ds u r v e i l l a n c e sa n dm a l f u n c t i o nd i a g n o s i sf o r t h el a n gd i s t a n c ee q u i p m e n t s ，r e a l i z et h ei n t e g r a t i n go ft h ed a t an e t w o r ka n dt h e c o n t r o l l i n gn e t w o r k m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) s o l v et h el o c a l e e q u i p m e n tr e s o u r c e ss h a r i n g ，t h ec o n t r o l l i n ga n ds u r v e i l l a n c e sa n dm a l f u n c t i o no ft h e e q u i p m e n t s ，a n de t c h o w e v e r ，t h e r ei sn o te n o u g hr e s e a r c hi nt h em a n u f a c t u r i n g e x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) w h i c hf a c e st h en e t w o r k m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) i so n l yu s e da sab r i d g eo ft h eu p p e rm a n a g e m e n ts o f tw a r e se r p , m r p i ia n d e t c c o l l e c t i n gt h el o c a l ed a t a s oi tc a nl i m i tt h eu s a g eo fm a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o n s y s t e m ( m e s ) r i g h ts m a r t u n d e rt h i sb a c k g r o u n d ，t h ea r t i c l ec a r r i e st h er e s e a r c ho n t h en e t w o r km a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( n - m e s ) a n dv a l i d a t et h er e s u l t so n t h eh e x i b l em a n u f a c t u r i n gl i n e ( f m l ) i na d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gs t a t i o no fn e u t h ea r t i c l e f i r s t l yg i v e su st h ed e f i n i t i o no fm e s h o w e v e r ，t h ec o n c e p to f m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) w a sp u tf o r w a r do n l y2 0y e a r so rs o t h e r e i s n tau n i t i v ed e f i n i t i o nu pt on o w if i r s t l yg i v et h ea u t h o r i t a t i v ed e f i n i t i o no ft h e m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e ma s s o c i a t i o n ( m e s a ) ，b u tt h e r ei sn oc o n c e p to ft h e n e t w o r km a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( n m e s ) a f t e ra n a l y z i n gt h es t r u c t u r eo f t h et r a d i t i o n a lm e s ，o no n es i d e ，t h ea r t i c l ec l a s s i f i e si n n o v a t i v e l yt h em e si n t o b r o w s e r s e v e ra n dc l i e n t s e v e r ss t r u c t u r e s , a n d a n a l y z e s t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e so ft h eb sa n dc ss t r u c t u r e s t h en e t w o r km a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o n s y s t e m ( n - m e s ) c a nb er e a l i z e di nt h et w ow a y s o nt h eo t h e rs i d e ，t h ea r t i c l e c l a s s i f i e st h em e si nt h ea p p l i c a t i o n s i v a b s t r a c t东北大学硕士学位论文 t h ea r t i c l et a k e sr e s e a r c h e so nt h ec o n d i t i o n so fi t se x p e r i m e n t a lo b j e c tf m lt h a t i nm a n u f a c t u r i n gs t a t i o no fn e ua n di t sm e s i nt h es a m et i m e ，i tr a i s e st h es t r u c t u r e o fm u l t i l a y e rm e sn e t w o r ka n dt h es t r u c t u r eo fm u l t i f u n c t i o ni nt h es a m el a y e rm e s n e t w o r ki nt h en e t w o r km a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( n m e s ) f i n a l l yi tg i v e s u sac o m p o u n dn e t w o r ks t r u c t u r eo fn m e s ，a n da n a l y z e st h a ti th a sm o r ea d v a n t a g e s t h e na c c o r d i n gt ot h em e so ft h ef m l , t h ea r t i c l er a i s e st h em a n u f a c t u r i n g e x e c u t i o ns y s t e m ( n m e s ) c a nr e a l i z et h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o n st h r o u g ht h e s o c k e t , a n da n a l y z e st h ep r o c e s so ft h ed a t ac o m m u n i c a t i o ni n t h ec o m p u t e r l a n g u a g eo fv c + + a tl a s t ，i ta n a l y z e st h es t r u c t u r ea n do fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n a n di t sr e a l i z i n gw a y s ，w h i c hi so f f e r i n gt h eg i s to ft h ea u t o m a t e dg u i d e dv e h i c l e ( a g v ) sw i r e l e s sc o n t r o l l i n g t h ec o u r s ct o p i ca c c o r d i n gt ot h er e a l i z a t i o nt h e o r i e s ，g e t st h en e t w o r kb a s e dm e s f o rs e v e ra n dt h em e sf o rt h ec l i e n ti nv c + + ，a n dg i v e st h ep r e s e n t a t i o no fi t st h o u g h t w a y w h a t sm o r e ，i ts i n g l ya n a l y z e sa u t o m a t e dg u i d e dv e h i c l e ( a g v ) w i r e l e s si n u s e ；f i n a l l y , ir e a l i z et h ec o m m u n i c a t i o no ft h es e v e rm e sa n dt h ec l i e n tm e s t h r o u g ht h eh e x i b l em a n u f a c t u r i n gl i n e ( f m l ) i nt h e a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g s t a t i o n ，a n dr e a l i z et h el o n gd i s t a n c eo p e r a t i o no ft h eh e x i b l em a n u f a c t u r i n gl i n e ( f m l ) a n di t sp r o d u c i n gc o n d i t i o n s c o n t r o l l i n ga n ds u r v e i l l a n c e s t h ea r t i c l et a k e si t sr e s e a r c ho nt h em a k e u po ft h ew a r e h o u s e ，a n de s p e c i a l l yt a k e s t h er e s e a r c ho nt h es t r u c t u r eo ft h es t a c k e ra n di t sw o r k i n gp r i n c i p l e i ta n a l y z e st h e r e l a t i o n s h i p so f t h ew a r e h o u s eg r i dn u m b e r , t h ev e l o c i t yo ft h es t a c k e ra n dt h em e t h o d t h a ts t a c k e r s r u n n i n g i nd i f f e r e n t w a y s i n n o v a t i v e l ya p p l i e s t h e d y n a m i c p r o g r a m m i n gm e t h o dt oo p t i m i z et h ew a y t h es t a c k e r sr u n n i n g a tl a s t , ir e a l i z et h e o p t i m i z e dp r i n c i p l eo ft h ew a r e h o u s eo nt h e f l e x i b l e m a n u f a c t u r i n gl i n e ( f m l ) i tc a nd i v i d ei n t ot h r e ep a r t s t h ef i r s tp a r ti su s i n gt h e s o f t w a r eo fg tc o m m a n d e r , r e a l i z i n gt h et w oa x i sm o v ei nc o o r d i n a t ew a y c h a n g e t h ed i s t r i b u t i n go ft h ew a r e h o u s eg r i dn u m b e rt ov a l i d a t et h eo p t i m i s t i cs t r a t e g yo ft h e w a r e h o u s eg r i dn u m b e rd i s c u s s e di nt h ea r t i c l e a tl a s t , ir e a l i z et h ep r o g r a mt h o u g h t o fd y n a m i cp r o g r a m m i n gm e t h o d , w h i c hi so p t i m i z e dt h er u n n i n gw a yo ft h es t a c k e r s k e y w o r d s ： n e t w o r km a n u f a c t u r i n g ；m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ( m e s ) ； f l e x i b l em a n u f a c t u r i n gl i n e ( 刚l ) ；w a r eh o u s es t a c k e r s ；a u t o m a t e dg u i d e dv e h i c l e ( a g v ) v 9 、 一 一 t ， 一 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i v 第1 章绪论1 1 1 课题的研究背景。1 1 2 网络化制造和柔性制造的研究现状。2 1 2 1 网络化制造研究现状2 1 2 2 柔性制造3 1 3 论文的主要工作7 1 4 论文的研究意义9 第2 章基于网络的制造执行系统的构架方法1 0 2 1 制造执行系统的定义1 0 2 2 制造执行系统在网络化制造系统平台的定位1 1 2 3 制造执行系统的功能框架。1 6 2 4 网络化制造执行系统m m e s ) 的软件构架1 7 2 4 1 基于b 幅结构的n m e s 1 8 2 4 1 基于c 搐结构的n m e s 1 9 第3 章柔性线n m e s 系统的原理分析2 1 3 1 设备资源简介2 l 3 2 柔性线制造执行系统的介绍。2 2 3 3n m e s 原理2 8 3 3 1 问题的提出2 8 3 3 2 系统的硬件结构及网络结构实现2 8 3 3 3 服务器m e s 的网络通讯实现3 1 3 3 3 1 创建支持s o c k e t 的项目3 2 3 3 3 2 创建服务套接字和监听线程3 2 v l 目录东北大学硕士学位论文 3 3 3 3 实现监听线程。并创建数据接收线控3 2 3 3 3 4 实现数据接收线程3 3 3 3 3 5 发送数据，关闭套接字3 3 3 3 4 客户端m e s 网络通讯。3 4 3 3 4 1 创建支持s o c k e t 的项目3 4 3 3 4 2 创建客户套接字，与服务器端进行连接。3 4 3 3 4 3 实现数据接收线程3 5 3 3 4 4 发送数据，关闭套接字3 5 3 3 5 过程总结3 5 3 4a g v 局域网无线通讯原理3 7 第4 章网络化m e s ( n m e s ) 的实现3 9 4 1 系统的框架结构3 9 4 2 网络化m e s ( n m e s ) 的通讯实现方式4 0 4 2 1 与软件应用层通讯。4 0 4 2 2 与现场管理系统通讯4 1 4 3 网络管理模块4 4 4 3 1 服务器和客户端的确定。4 4 4 3 2 网络建立过程4 4 4 3 3 网络管理模块的实现4 5 4 4 系统部分模块的网络化编程实现：4 7 4 4 1 系统状态4 7 4 4 2 系统控制4 7 4 5n m e s 下a g v 小车无线控制的实现4 8 4 5 1 系统的组成4 8 4 5 2a g v 设备端控制系统4 9 4 5 3a g v 无线控制思想及过程5 0 4 5 3 1 无线控制思想5 0 4 5 3 2a g v 无线控制过程。5 2 第5 章柔性线立体仓库部分优化5 4 v 一 薯 东北大学硕士学位论文目录 5 1 立体仓库的组成。5 4 5 2 堆跺机5 5 5 3 相关参数5 7 5 3 1 堆垛机作业循环时间5 7 5 3 2 堆垛机基准出入库能力5 8 5 4 立体仓库堆跺机路径优化5 9 5 4 1 问题的提出5 9 5 4 2 立体仓库堆垛机的存放物品方式5 9 5 4 3 库位号优化方案6 0 5 4 4 堆垛机路径优化。6 4 第6 章柔性线立体仓库优化实现6 7 6 1 两轴联动一6 7 6 1 1 控制系统一6 7 6 1 2 两轴联动的实现方法。6 9 6 1 2 】【g tc o m m a n d e r 6 9 6 1 2 2 编程实现两轴联动7 1 6 2 立体仓库库位号的优化7 3 6 3 堆垛机路径优化7 4 第7 章结论与展望7 6 7 1i 右论：7 6 7 2 展望7 7 参考文献7 8 致 射8 1 v i i i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 1 课题的研究背景 第1 章绪论 2 1 世纪以来，世界的政治、经济和技术的格局都有同新月异的变化和发展， 全球范围内激烈的市场竞争，使得企业生存于一种随需应变的商务( o nd e m a n d b u s i n e s s ) 环境中，制造业不得不面对日益频繁、无法预知的市场变化，产品生 命周期的日益缩短和更新速度的加快，以及顾客需求的日趋个性化、多样化。伴 随着世界经济全球化进程的不断加速，许多制造企业都在调整自己的后端生产模 式和制造组织方式，逐渐由面向产品转变为面向客户、面向需求和面向服务。企 业必须有能力对任何客户的需求、市场机遇或外部挑战作出快速响应，动态调整 其生产制造模式和经营策略，才能在竞争中处于优势地位。 随着信息技术，特别是网络技术、i n t e r a c t 技术的迅速发展，各种先进的制 造模式应运而生，根据国际生产工程学会的统计，目前研究者提出的先进生产制 造模式至少有3 0 多种【，网络化制造自上世纪提出以来，便被认为是能够适应 全球化竞争的重要制造模式。而网络化制造将成为2 1 世纪网络经济时代制造业 的发展方向，它即将带来制造技术研究领域的一次变革。2 0 世纪是网络大爆炸 的时代，2 1 世纪是必将是网络化制造大行其道的时代。 柔性制造的概念是在传统生产模式在满足用户多样化的需求的一次绝对性 的创新。它打破了传统刚性制造的产品单一的致命缺点，因此，未来企业的发展 方向必将是柔性制造企业的天下。现在“柔性 这个词已经被用到了各个行业， 并非单纯的制造行业。这是因为，很多事物，我们并不期望它只停留在一种状态， 而是要它可以“柔性”的改变不同的状态。比如，软件行业，他们要求自己的软 件必须有一定的”柔性”，也就是众所周知的软件的可复用性，重构性。 另一个方面，先进的生产模式的提出，并不是单独地存在于生产过程中，而 是与其他生产模式混合，形成一种复合的生产模式，使生产过程的各个方面达到 一种最优的状态，以满足现在激烈的市场竞争和日益复杂多变的顾客需求。 目前，并没有任何一种复杂的生产模式能够整合所有的先进生产模式，因为 所处行业的不同，从而会选择不同的种类的组合，从而达到本领域生产的最优模 式，以满足本行业生产。这种组合方式当然也可以从某个概念出发，而产生一些 组合的成产模式。例如，绿色制造模式。虽然它本身是一种先进的制造模式，但 - 1 第1 章绪论 东北大学硕士学位论文 是它主要是一种概念，一种要求生产过程中必须满足“绿色一的要求。 本论文涉及到的先进制造模式主要是网络化制造和柔性制造，顾名思义，网 络化制造就是网络技术和制造紧密结合的产物。柔性制造系统( f m s ，f l e x i b l e m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) ，所谓柔性制造，肯定是相对于传统的刚性制造来说的。 本课题的研究对象是东北大学先进制造研究所与深圳固高科技公司合作完 成的一套柔性生产线及一些生产设备。这套柔性线以教学演示为主要目的，因此 它麻雀虽小五脏俱全。从技术角度上来讲是目前比较先进的生产设备。这套柔性 线f m l ( f l e x i b l em a n u f a c t u r i n gl i n e ) 由于只是用于教学，所以还不能达到工厂现 场的可靠性标准。系统各个组成部分都需要完善，本课题就是在这个背景下提出 的。 1 2 网络化制造和柔性制造的研究现状 1 2 1 网络化制造研究现状 我国华中科技大学教授杨叔子院士指出：“建立一种市场需求驱动的、具有 快速响应机制的网络化制造模式将是当前乃至今后若干长的时期内制造业所面 临的最紧迫的任务之一，是制造企业摆脱困境，赢得市场，掌握竞争主动权的关 键。一由此可见，实施网络化制造，已是现代制造业的主要发展趋势之一1 2 j 。下 面主要分国内国外两个部分介绍网络化制造的发展现状。 1 国外网络化制造研究现状 为了占领先进制造与自动化技术的制高点，世界各国在研究、开发与应用先 进制造技术时均十分重视发展与网络化制造相关的技术，许多国家都提出了跨世 纪战略报告，例如： 美国：在1 9 9 2 年，：先进制造技术计划将基于信息高速公路的敏捷制造作 为美国2 1 世纪的制造战略，其中有多个重大项目包含了网络化制造技术；在1 9 9 5 年，美国国家关键技术报告中将计算机集成制造及网络化制造支持软件列为 制造领域的重要子领域【3 l ；1 9 9 7 年 美国俄罗斯虚拟企业网( r a v e n ) 将 美俄虚拟企业的建立与发展列为全球制造基础框架。政府、企业和民间合作实施 的这些先进制造计划大大促进了美国制造业的发展1 4 j 。 欧洲：在欧共体的尤里卡计划( e u r e k a ) 和 信息技术研究发展战略计 划( e s p r l l r ) 中，网络化制造技术项目占有相当大的比例。欧盟为了提高制造 企业的竞争力，又连续开展了：第四届框架研究计划和 第五届框架研究计划 ( 1 9 9 8 年) 。德国的制造2 0 0 0 计划中的研究重点几乎无一不是围绕着网络 2 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 化制造技术。这些计划对欧共体国家的制造业发展起到了重要的推动作用。 亚洲：日本的智能制造系统( i m s ) 计划和e j a p a n 战略( 2 0 0 0 年) 、韩 国的高级先进技术国家计划( g 7 计划) 和网络化韩国2 1 世纪( 1 9 9 9 年) 、 新加坡 i n f o c o m m2 1 战略计划中的“c - i - _ 业发展战略( e b i d s ) 一计划等均将网 络化制造技术列为重要研究内容。 某些企业和高校也进行了网络化制造的研究。美国m d s 有限公司 ( m a n u f a c t u r i n gd a t as y s t e m s ，i n c ) 开发的软件系统o p e n c n c5 1 可实现c n c 设备通过车间局域网或i n t e m e t 直接与e r p 、生产计划系统或设备维护系统相集 成：英国剑桥大学正在开展“全球制造虚拟网络( g m v n ) 项目的研究； 2 国内网络化制造的研究 国外网络化制造及其相关技术的发展引起了我国学术界、工业界和国家综合 部门的重视，并被国家定为重点发展的科技领域之一，我国已将先进制造技术列 为“九五 规划和2 0 1 0 年中长期科研发展规划中的主要关键技术和发展方向之 一，国家8 6 3 c i m s 计划在现代集成制造系统技术主题和科技部拟定的制造业信 息化研究与应用示范的重点省( 市册究计划中，都将网络化制造公共服务平台的 研究列为a 类重点研究课题。“九五 以来，我国学者关于敏捷制造、动态联盟 等方面都展开了研究，如汪应洛教授提出的l a f 制造系统模式【5 1 ，蒋新松院士 关于动态联盟的研究【6 1 ，卢秉恒教授提出的快速响应制造【7 1 ，张曙教授提出独立 制造岛集成研究【引，刘飞教授提出的陶瓷产品网络化协同制造及电于商务框架研 列引，清华大学正致力于“网络化敏捷制造工程 9 8 5 项目研究，国家机械工业 局主持开展的分散网络化制造在精密成型与加工领域的应用研究及示范，李培根 院士和杨叔子院士等开展的基于a g e n t 的分布式网络化智能制造系统和网络化 敏捷制造单元的基础理论与实现技术研究【1 0 l ，王成恩教授致力于远程协同机器人 制造研究与示范，刘飞教授等提出的区域性网络化制造系纠1 1 l ，香港理工大学李 荣彬教授和同济大学张曙教授等提出的分散网络化制造的构思，西安交通大学江 平宇教授等开展的基于i n t e m e t w e b 的快速成型远程制造服务系统和网络化制造 e - s e r v i c e 体系框架研究等1 5 d 。 1 2 2 柔性制造 柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制 造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互 孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下， 构成一个覆盖整个企业的有机系统。所谓“柔性 ，即灵活性，主要表现在： 生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；对加工产品的批量可根 3 - 第1 章绪论东北大学硕士学位论文 据需要迅速调整；对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产；可迅 速而有效地综合应用新技术；对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要 求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小 的生产需求，战时能迅速扩大生产能力，而且产品质优价廉。柔性制造设备可在 无需大量追加投资的条件下提供连续采用新技术、新工艺的能力，也不需要专门 的设施，就可生产出特殊的军用产品。 柔性制造系统按照规模可以分为如下四类i l z j ： ( 一) 柔性制造单元( f m c ) f m c 的问世并在生产中使用约比f m s 晚6 8 年，它是由1 砣台加工中心、 工业机器人、数控机床、物料运送存贮设备和一套工业控制计算机构成，具有适 应加工多品种产品的灵活性。f m c 可视为一个规模最小的f m s ，是f m s 向廉价 化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进 入普及应用阶段如图1 1 ，下面一个生产现场，各个柔性制造单元都由一些栅栏 分隔开来，形成一个独立的具有一定生产功能的柔性制造单元。 图1 1 柔性制造单兀f m c f i g 1 1f l e x i b l em a n u f a c t u r i n gc e l l ( 二) 柔性制造系统( f m s ) 柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生 产系统。该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种 的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工 4 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。柔性制造系统主要由以下几个部分组 成。 自动加工系统 自动加工系统，指以成组技术为基础，把外形尺寸( 形状不必完全一致) 、重 量大致相似，材料相同，工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床 等设备上加工的系统。 物流系统 物流系统，指由多种运输装置构成，如传送带、轨道一转盘以及机械手等， 完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性制造系统主要的组成部分。 信息系统 信息系统，指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过 电子计算机或其他控制装置( 液压、气压装置等) ，对机床或运输设备实行分级控 制的系统。 软件系统 软件系统，指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理的必不可少的组 成部分。它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。柔性制造系统适合于 年产量1 0 0 0 - - 1 0 0 ，0 0 0 件之间的中小批量生产。 图1 2 柔性制造系统中的a g v 小车 f i g 1 2t h ea g v o ff m s 从柔性制造系统的构成来看，它的自动加工系统可以是若干柔性制造单元的 结合体。这些柔性制造单元通过物流系统，信息系统和软件系统有机的结合 5 - 第1 章绪论 东北大学硕士学位论文 成了一个整体。组成了更具有柔性生产功能和生产更复杂产品的能力的柔性制造 系统( f m s