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1、第五章 自动化制造系统各分系统的设计本章主要内容：n n加工设备的选择n n工件储运及管理系统的方案设计n n刀具储运与管理系统方案设计n n作业计划与调度系统设计n n检测与监控系统设计第1节 加工设备选择1.AMS对加工设备的要求 1)1)工序集中工序集中 2)2)质量可靠，能满足加工精度要求质量可靠，能满足加工精度要求 3)3)生产率生产率 4)4)柔性柔性 5)5)成本成本 6)6)易控制性易控制性2.加工设备选择的内容和原则 1)1)选择设备的类型选择设备的类型 2)2)选择设备的规格选择设备的规格 3)3)选择设备的精度选择设备的精度 4)4)选择设备的数控系统选择设备的数控系统
2、5)5)选择刀具型式、自动换刀装置及机床刀库选择刀具型式、自动换刀装置及机床刀库 6)6)选择其它特殊订货事项选择其它特殊订货事项 7)7)技术服务技术服务第2节 工件储运及管理系统方案设计1.工件输送系统 1)1)输送系统型式选择输送系统型式选择 直线型、环型、网络型、树型直线型、环型、网络型、树型 2)2)输送设备的选择输送设备的选择 搬运机器人，搬运机器人，AGVAGV，RGVRGV或者普通输送或者普通输送机、输送带、辊道、悬挂输送设备机、输送带、辊道、悬挂输送设备2.自动化仓库 1)1)仓库形式的选择仓库形式的选择 平面库、立体库平面库、立体库 2)2)立体仓布局拘形式的选择立体仓布局
3、拘形式的选择3.工件储运管理系统功能 1)1)物流系统的控制物流系统的控制插入图5-3 2)AGV 2)AGV的管理的管理 (1)(1)交通管制交通管制 (2)(2)车辆调度车辆调度 (3)(3)系统监控系统监控 3)3)自动化仓库的管理自动化仓库的管理 (1)(1)台帐管理台帐管理 (2)(2)库存管理库存管理 (3)(3)货位管理货位管理 A.A.定货位存放定货位存放 B.B.自由货位存放自由货位存放 C.C.划分区域随机存放划分区域随机存放 (4)(4)信息跟踪的数据管理信息跟踪的数据管理第3节 刀具储运及管理系统方案设计1.刀具存储策略2.刀具管理系统构成 1)1)设备构成：刀具准备车
4、间、刀具供给系统设备构成：刀具准备车间、刀具供给系统和刀具输送系统和刀具输送系统图图5-8 5-8 刀具管理系统设备构成刀具管理系统设备构成 2)2)功能构成：图功能构成：图5-95-9 3)3)软件构成：图软件构成：图5-105-103.刀具管理系统功能设计 1)1)刀具信息管理刀具信息管理 (1)(1)刀具信息刀具信息 A.A.刀具编码信息刀具编码信息 B.B.刀具基本属性刀具基本属性 C.C.刀具组件结构参数刀具组件结构参数 D.D.刀具切削参数刀具切削参数 E.E.刀具补偿信息刀具补偿信息 F.F.刀具实时位置信息刀具实时位置信息 G.G.刀具实时状态信息刀具实时状态信息 (2)(2)
5、刀具信息管理刀具信息管理 A.A.刀具数据库维护刀具数据库维护 B.B.刀具初始化刀具初始化 C.C.刀具预调数据采集与处理刀具预调数据采集与处理 D.D.统计、查询、报表生成统计、查询、报表生成 2)刀具计划管理 (1)(1)刀具需求计划刀具需求计划 (2)(2)刀具采购计划刀具采购计划 (3)(3)刀具准备计划刀具准备计划 (4)(4)刀具下线计划刀具下线计划 3)在线刀具静态管理 (1)(1)刀具进出线管理刀具进出线管理 (2)(2)机床刀库配置机床刀库配置 (3)(3)刀具状态管理刀具状态管理 (4)(4)刀具寿命管理刀具寿命管理 4)在线刀具动态管理 (1)(1)刀具实时调度刀具实时
6、调度 (2)(2)刀具实时监控刀具实时监控 (3)(3)紧急情况处理紧急情况处理第4节 作业计划与调度系统设计 生产作业计划与调度技术的目的在于通过对制造过程中物流的合理规划、调度与控制，达到提高生产效率、缩短制造周期、减少在制品、降低库存，提高生产资源利用率，保证生产任务的完成。1.上层的生产作业计划 1)1)工厂层生产计划，用工厂层生产计划，用ERPERP编制编制 (1)(1)零件级的生产计划零件级的生产计划 (2)(2)按时段编制按时段编制 (3)(3)在需要的时间加工所需数量零件在需要的时间加工所需数量零件 (4)(4)以工作中心为单位以工作中心为单位 2)2)车间生产作业计划车间生产
7、作业计划2.AMS的生产作业计划 单元层的生产作业计划主要是接受车间订单单元层的生产作业计划主要是接受车间订单(周计划周计划)，制定系统每日，制定系统每日(或每班次或每班次)的作业计的作业计划，并将每日或班次作业计划细化，完成工件划，并将每日或班次作业计划细化，完成工件分组、工件组组间排序、加工设备负荷分配、分组、工件组组间排序、加工设备负荷分配、工件静态排序及生成资源需求计划等。工件静态排序及生成资源需求计划等。不同的生产要求，带来不同的优化目标，据不同的生产要求，带来不同的优化目标，据此生成的此生成的AMSAMS作业计划必然各有不同。作业计划必然各有不同。以关键设备的利用率最高为优化目标的
8、生产以关键设备的利用率最高为优化目标的生产作业计划制定过程：作业计划制定过程：(1)(1)订单确认与零件分批订单确认与零件分批 (2)(2)计算零件的工序交货期及提前期计算零件的工序交货期及提前期 (3)(3)核算各类加工设备的负荷，确定关键设核算各类加工设备的负荷，确定关键设备备 (4)(4)落实拖期订单落实拖期订单 (5)(5)安排关键工序的作业计划安排关键工序的作业计划 (6)(6)安排关键零件非关键工序的作业计划安排关键零件非关键工序的作业计划 (7)(7)非关键零件的作业计划非关键零件的作业计划 (8)(8)非关键设备任务调整非关键设备任务调整 (9)(9)零件排序零件排序 (10)
9、(10)生产日作业计划生产日作业计划3.AMS的调度 AMS AMS的调度是一种实时的动态调度，在系统的调度是一种实时的动态调度，在系统加工过程中根据系统当前的实时状态，对生产加工过程中根据系统当前的实时状态，对生产活动进行动态优化控制。活动进行动态优化控制。1)1)调度决策，调度决策，AMSAMS有不同的决策点，不同有不同的决策点，不同的决策点导致收集的系统实时状态数据不同，的决策点导致收集的系统实时状态数据不同，必然导致最终的优化方案有所不一致必然导致最终的优化方案有所不一致 2)2)调度规则，在前述调度决策搜集数据的基调度规则，在前述调度决策搜集数据的基础上，按照某一规则对调度计划做最后
10、的优化础上，按照某一规则对调度计划做最后的优化决策。决策。4.自动化单机的生产计划和调度 自动化单机与自动化单机与AMSAMS的最大区别是没有自动物的最大区别是没有自动物料储运系统及其控制系统。料储运系统及其控制系统。故前述故前述AMSAMS生产作业计划的内容与方法同样生产作业计划的内容与方法同样适用于自动化单机，但某些优化目标与方法不适用于自动化单机，但某些优化目标与方法不适用于自动化单机，也不需要考虑与物料储运适用于自动化单机，也不需要考虑与物料储运系统有关的作业安排。系统有关的作业安排。自动化单机的调度一般无动态调度问题，与自动化单机的调度一般无动态调度问题，与传统制造环境下的车间作业管
11、理类似。传统制造环境下的车间作业管理类似。第5节 检测与监控系统设计1.检测与监控系统组成检测与监控系统的组成 对检测与监控系统的要求：1)1)对不同的检测对象具有不同的检测手段对不同的检测对象具有不同的检测手段 2)2)能继承各种检测信息，随时得到系统实际能继承各种检测信息，随时得到系统实际状况数据，实时处理、实时分析、推理预测和状况数据，实时处理、实时分析、推理预测和预报预报 3)3)能与系统各部分的控制器有机集成，充分能与系统各部分的控制器有机集成，充分利用它们自身的自诊断功能利用它们自身的自诊断功能 4)4)能与能与AMSAMS的控制程序一起协调系统运行的控制程序一起协调系统运行2.运
12、行状态检测与监控 1)1)刀具信息刀具信息 2)2)机床信息机床信息 3)3)系统运行状态信息系统运行状态信息 4)4)在线尺寸测量信息在线尺寸测量信息 5)5)系统安全信息系统安全信息 6)6)仿真信息仿真信息 监控操作包括四个部分：加工设备监控、系监控操作包括四个部分：加工设备监控、系统安全监控、控制过程监控、物流监控统安全监控、控制过程监控、物流监控3.工件尺寸精度检测 1)1)直接测量和间接测量直接测量和间接测量 2)2)接触测量和非接触测量接触测量和非接触测量 3)3)在线测量和离线测量在线测量和离线测量4.4.刀具磨损与破损监测刀具磨损与破损监测 1)1)刀具、工件尺寸及相对距离测定法刀具、工件尺寸及相对距离测定法 2)2)放射线法放射线法 3)3)电阻法电阻法 4)4)光学图像法光学图像法 5)5)切削力法切削力法 6)6)切削温度法切削温度法 7)7)切削功率法切削功率法 8)8)振动法振动法 9)9)噪声分析法噪声分析法 10)10)声发射法声发射法 11)11)加工表面粗糙度法加工表面粗糙度法