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题目：物流自动化-柔性制造系统学 院： 机械与车辆学院 专 业： 机械电子工程 班 级 姓 名： 学 号： 任课老师： 二0一一年十一月物流自动化柔性制造系统 ）摘要：通过参观机电一体化实验室，对柔性制物流造系统有了一个初步的了解，该系统通过全自动物流系统将仓库里的原件进过出库，到达加工机器，加工好后入库等一系列动作组成。 这一复杂系统由一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。本次实验让我们很好的把理论知识与实际相结合，对于课本上知识有了更深的了解。关键词：机电一体化、柔性制造系统、仓储系统、输送系统一、 柔性制造系统介绍柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简写为FMS）是因工业上可预期或不可预期之变更而允许弹性且可自动化生产的工程制造系统，所以又称为弹性制造系统。主要是以机械加工或制造产业为主，应用生产范围十分广泛，包括制程、组立、机台和一些自动化的工作，这些系统可以达到不同程度的弹性，完全与该系统的组成组件有关。该系统常应用于需大量生产且变化性高的制造零件与产品组合工厂。柔性制造系统主要的特色在于生产过程中若更换产品型态时，并不需要频繁更换生产机械，只要利用电脑化的工业控制系统修正即可达成，以因应市场制品的快速变化要求，并可达到分集化且量少的生产制品的客户需求。概述正在进行FMS调机与教导的机器手，工作平台为CNC 铣床和CNC车床柔性制造系统简而言之是就是利用电脑来安排机械来达到自动加工生产线的制造系统。可以由用户或研发者自定义一套生产系统，主要是利用电脑控制的工具机，辅以生产装配设备、机器手，品质检验机器、自动光学检查等设备并搭配电脑集成制造（CIM）的物料搬运及仓储系统。该弹性化通常被分为两类，细分如下：第一类是“机器弹性”涵盖了系统制造新产品的应变能力及因零组件工序改变之应变能力； 第二类是“用途弹性”使用不同种机器设备得以运行相同工序之同一零组件，如同制造系统吸收大规模改变如生产批量、产能、生产力。 大部份柔性制造系统还有主要三个系统，结合各种分散式数据处理、自动化物流以及集成物料处理的工业制造系统。通常是用数个自动化CNC工具机作为工作机器，并以输送带与机械手等物料输送系统来连接，以使零组件流程优化和中控电脑来控管物料运输及机械流程。发展历程早期工厂因人力成本低廉，多属劳力密集产业，工厂机械设备以手动操作与传统专用机为主。从1960年代后半开始，工业的生产工厂需要低生产成本及缩短完成交期，如此才可达到分集化的变化，并满足顾客对于产品要求于分集化的趋势。因此为了应付此种要求，需要一种适合中多种类且少量生产的生产系统1。定义与形式FMS的理想是制造系统能够拥有人类富有无止境的弹性，又兼有自动化设备大量生产的特性，两者兼具为佳，但实际应用上却难以兼顾。以加工的工件为例子，对工件的种类坚持弹性，则生产方面便难以提升，而单一化进行加工则较容易大幅提高产量，但产品种类的弹性就会受限。FMS的定义其实并无明确严格的区分，但是FMS主要是用于工业制造的系统，因此必须持有最低限度的机能，即使FMS的规模有大小之分，但都必须具备物料控制、生产管理、品质管理、监控管理、工具管理、自动化运转六大机能。FMS的形式同样也无固定区分，原因是在各企业之间千变万化的生产系统，因此FMS也在弹性化下以配合最适合该企业的形式为最佳原则。虽然以无人化自动工厂为目标，但仍需要人类一定的局部介入与配合才能运作。柔性制造弹性可处理微小零件或大型组件之能力，允许各种变化性不同零组件组合及制造后续之工程，也可任意改变生产量以及变化特定范围的产品制造设计。工业柔性制造系统由自动控制设备，电控机械设备，数控机械设备，检验仪器设备，电脑，感应器及其他坐落在该系统中之检验设备。制造业生产部门的自动控制设备其用途在可予多广泛类产品之高度生产力。每机器人单元Robotic cell和工作站结点node将伴随置于物料运输系统中如输送带或无人搬运车（Automatic Guided Vehicle，简称AVG）。每生产之零组件需要不同制造和工作站结点。所有零件从某工作站结点到另一结点的动作是通过物料运输系统去完成。在零件加工后已完成品将进入自动检验工作站结点及后续从柔性制造系统卸料动作5。特性 CNC 工具机“柔性制造系统传送数据”包含大部份来自工作站结点、设备及仪表器具的短期消息及大笔系统所需的文件数据。该消息规模涵盖少数字元组到数百为元组。运行软件和其他数据如造册在大规模文件中，当加工阶段之数据，运行仪器沟通之数据，监测状态之数据及从各小工作站回报之数据等。回报时间也有些差异，大笔代码文件案从主要电脑下载到每仪器或从柔性制造系统开始之工作站结点node通常约要花60秒。仪表信息需在决定性时间延迟deterministic time delay的某期间内提交，其他信息类型运于短时间警急回报和传输与接收大部份瞬间消息5。柔性制造系统的可靠性协定（reliable FMS protocol）来支持所有FMS特性是现今急迫的。现存美国电气电子工程师协会（IEEE）所制定协定并不能满足现今环境之实际沟通需求。载波传感多重访问碰撞侦测（即CSMA/CD，为Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect的简写）协定延迟是指当一些工作站结点不受因消息碰撞增加而产生限制。标记（Token Bus）有决定性消息延迟但不能优先支持FMS沟通之沟道结构（access scheme）。符记环状（Token-Ring）提供通过优先次序和低消息延迟；然而该传送数据并不可信。单一结点（工作站node）失误通常发生在通过该工作站结点之传送错误。另外，符记环状的拓扑（一种实体网络架构的型态）也是需要高等布线安装网络及成本。FMS通信协定设计支持实时沟通时间和延迟故障回报消息和实时回应任何紧急信号之需求。因为工业生产过程中常见过热、尘埃和电磁干扰（EMS）产生之机械失误和故障，因此需要一优先机制和实时紧急警报消息并且运作适当传输回复程序。标记（Token Bus）修改实行于一个优先通路机制，允许短且低延迟传输消息以及较长消息。优缺点柔性制造系统主要优点是管理制造资源（如投入研发新产品之制造时间与管理）之高弹性，柔性制造系统之最佳应用是如同大量生产的小批量生产，其优点是较快速，较低单位生产成本，较好人力生产力及机器效益，品质改善，增加系统可靠度，减少零组件库存及电脑辅助设计与制造 （CAD/CAM） 运作之适应力。但缺点是导入阶段需要投注一定时间、技术与成本来建构系统，尤其是大型FA工厂，因系统运作后最大效果制品的制作时间为以往的1/3，操作人员亦减少1/5，但为了如此大规模自动化生产设备，除了建构成本之外，还需要投入更多搭配的副系统和累积固有的技术，绝对不是一朝一夕可达成。二、实验流程看了这么多柔性制造系统的介绍，我来谈谈此次我们实验所接触的柔性制造系统。物流自动化柔性制造系统示意图1. 冷却机 2.激光内雕机 3.工业机器人（机器手臂） 4.控制电脑5.全自动立体仓库 6.全自动物流系统 7.气动自动化立体仓库控制系统 8.数控机床（外雕刻）工作流程：1. 联机。通过控制电脑（4）对各个柔性系统进行联机（2.3.6.8）2. 出库。全自动物流系统（6）从全自动立体仓库（5）中取出原材料，再经由全自动物流系统（6）运输到系统程序指定位置（期间位置控制由电磁传感器控制原材料位置），之后由工业机器人（3）将原材料送入激光内雕机（2）中。3. 雕刻。原材料在内雕机（2）中进行雕刻系统中所设定的图案，雕刻成成品。4. 入库。雕刻完毕，由工业机器人（3）将成品，送到全自动物流系统（6）中，全自动物流系统（6）将成品送入全自动立体仓库（5）中的指定位置。三、实验室存在问题及解决1、问题 （1）入库时机器手位置精确不够，无法准确放入托盘中。（2）入库时如果原仓库位置上有材料（出库时原位置无材料）时，则系统出错。（3）内雕机（2）严重漏光，雕刻不清楚。（4）部分地方电磁感应不灵敏2、解决方法（1）对原系统程序进行修改，精确机器手（3）坐标位置（2）对原系统程序进行改进，让全自动物流系统（6）在入库时遇到阻碍时自动更改入库位置，并记录此位置有物品。出库时则在物流系统在规定时间内未感应到材料，进行修改记录（3）检测内雕机（2），对其激光聚焦位置修正（4）检测电磁感应器，对材料坐标位置精确四、实验总结通过这次试验，我深刻的认识到自动化物流的功能及运作方式。未来的发展