先进制造技术第四章 物流域活动的先进技术先进制造技术第四章 目录
★ 第一节 企业物流系统概论
★ 第三节 自动导向小车
★ 第五节 物料自动识别及数据获取
★ 第二节 工业机器人
★ 第四节 自动化立体仓库
★ 第六节 柔性制造系统（ FMS）的运储系统实际上，物流在人类发展的早期就已出现。社会分工的发展导致了生产与消费在时间和场所上的不一致，物流活动的出现，将生产与消费连接了起来。现代物流的概念是 1962年 4月美国管理学大师 Peter Drucker在 Fortune杂志上发表的
“经济领域的黑暗大陆”一文中，首次提出的。企业物流理念从提出到发展为相对成熟与完善，经历了近 40年的时间。
第一节 企业物流系统概论农夫 裁缝 客官织女棉花 布匹 衣裳对于现代制造业，就产品的制造过程而言，物料真正处于加工的时间，只占整个生产周期的 5%～ 10%，其余时间处于停滞或搬运时间。物流成本占总成本的 20%～ 40%。现在，物流对企业竞争力的影响俞加显者。
产品质量产品服务企业竞争力产品价格物流，将影响 …
第四章 物流域活动的先进技术一、基本概念
1,物流及其分类
①物流（ Logistics ）
第四章 物流域活动的先进技术
1998年,美国物流管理协会,对物流定义：物流是供应链程序的一部份，
是为满足顾客需要对商品、服务及相关信息，从产地到消费地高效、低成本流动和储存，而进行的规划、实施和控制的过程。
,中华人民共和国国家标准 物流术语,中物流的定义：物品从供应地向接受地的实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。
企业物流是企业内部的物资实体流动，在生产运作过程中，物品从供应、
生产、销售以及废弃物的回收、再利用所发生的运输、储存、装卸、搬运、
包装、流通加工、配送、信息处理等活动，是原材料、半成品、产成品以及相关信息、服务从供应始点到消费终点的流动 。
② 物流的分类第四章 物流域活动的先进技术物流宏观物流微观物流部门物流区域物流国际物流供应物流生产物流销售物流回收物流废弃物流宏观物流。 是社会再生产过程中，国民经济各部门之间，区域之间以及国家之间的物流活动。宏观物流又称社会物流或国民经济物流。
部门物流。 指国民经济各部门之间物资资料的流转。
第四章 物流域活动的先进技术包括区域物流。 包括一定区域范围内的物流和不同区域之间的物流。
国际物流。 是国家之间经济交往、贸易活动中的物资资料流转。
微观物流。 微观物流是局部范围的物流，又叫做企业物流。微观物流是企业生产过程各个阶段物资资料的流转。
供应物流。 企业供应生产所需原材料、零部件、燃料、辅助材料的物流活动。
第四章 物流域活动的先进技术包括生产物流。 指伴随着企业生产工艺的物流活动。
销售物流。 指伴随企业销售活动，将产品转送给客户的物流活动。
回收物流。 指企业在供应、生产、销售过程中产生的可再利用物资的回收活动。
废弃物流。 指企业供应、生产、销售过程中产生的废弃物品的收集、
处理和再生的物流活动。
第四章 物流域活动的先进技术
2,企业物流系统企业物流是指在企业生产经营过程中，物品从原材料供应，经过生产加工，
到产成品销售，及伴随生产消费过程所产生的废旧物资的回收和再利用的完整循环活动，如图所示。
物料流信息流供应商 生产过程在制品储存 成品储存原材料储存 顾客销售物流生产物流供应物流回收、废弃物物流生产资料的采购、
运输、进货、仓储、
库存管理和用料管理。
生产计划与控制，厂内运输（搬运），在制品仓储与管理。
产成品的库存管理，订货处理，
仓储发货运输，
顾客服务。
废旧物资、边角余料等回收利用，各种废弃物的处理。
企业物流的结构
3,企业物流的主要环节企业物流几乎贯穿着企业的整个运营过程。概括地说，企业物流包含如下主要环节：
采购（ Purchasing） 企业根据采购计划，选择供应商，进行商务谈判，确定价格和交货条件，最终签订合同并按要求收货付款的过程。
运输（ Transportation） 物资的实体移动及其移动网络。企业可选择运输方式来运输原材料及产成品，或建立企业自有的运输能力。
存储（ Warehousing & Storage） 包括存货管理与仓储。
物料搬运（ Material Handling） 企业内部物料移送、装卸、保管等活动。
第四章 物流域活动的先进技术生产计划（ Production Planning） 在当前生产计划与物流的关系越来越密切。事实上，生产计划往往依赖于物流的能力及效率。
订单处理（ Order Processing） 订单处理的效率直接影响到备货周期，进而影响到企业的客户服务质量与承诺。
包装 （ Packaging） 包装分为运输包装（亦即工业包装）和零售包装 （亦即商业包装）两大类。
客户服务（ Customer Service） 客户服务水平与物流领域的各项活动有关，存货、运输、仓储的决策等在很程度上取决于客户服务要求。
存货预测（ Stock Forecasting） 准确的存货预测是有效存货控制的基础，尤其是使用零库存（ JIT-Just In Time）和物料需求计划（ MRP-
Material Requiring Plan）方法控制存货的企业。
第四章 物流域活动的先进技术二、生产物流
1,生产物流的定义生产物流是指生产过程中，原材料、在制品、半成品、产成品等，在企业内部的实体流动（ GB/T 18354-2001 ）。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术对整个物流系统进行统一的计划、实施和控制控制物料流动过程完成物料的时间转移和空间转移包括运输、装卸搬运、包装、保管、流通加工
物流系统战略规划
物流系统控制和成绩评定
采购
原材料库存
计划与控制
用料管理
生产计划与控制
成品库存计划与控制
订货处理与顾客服务回收计划与控制
进货运输
原材料仓储
厂内运输
在制品仓储
发货运输
成品仓储回收运输与仓储管理层控制层作业层信息流信息流物料流生产物流的组成
2,生产物流的组成生产物流系统由管理层、控制层和执行层 3部分组成，如图所示。
第四章 物流域活动的先进技术汽车生产物流示意图压力加工 油漆车身装配 内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配 发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆 机械加工自动线热处理
3,生产物流实例
3,现代生产物流管理简介物流管理是指，根据物质资料实体流动的规律，应用管理的基本原理和科学方法，对企业物流活动进行计划、组织、指挥、协调、控制，使各项物流活动实现最佳的协调和配合，以降低物流成本，提高物流效率和企业经济效益。
20世纪 70年代以来产生了许多新的生产物流管理理念（请参阅“物流管理”
类的参考书），如：
第四章 物流域活动的先进技术物料需求计划（ Material requirement planning,MRP ）
制造资源计划（ manufacturing resource planning,MRPⅡ ）
准时生产（ just in time,JIT ）
约束理论（ theory of constrains,TOC ）
二、生产物流系统的设计
1,生产物流的设计原则生产物流系统的设计要遵循以下原则：
功最小原则。 物流“距离”要短，搬运“量”要小。
流动性原则。 应尽量避免工序或作业间的逆向、交错流动或发生与其他物料混杂的情况。
高活性指数原则。 采用高活性指数的搬运系统，减少二次搬运和重复搬运量。
第四章 物流域活动的先进技术
2,生产物流系统的总体设计生产物流系统的总体设计包含以下内容：
A 确定生产物流系统的范围和外部环境。
B 确定生产物流系统的目标任务。
C 确定评价生产物流系统优劣的准则。
D 收集生产物流系统的原始数据。
E 提出各种可供选择的方案。
F 对提出的方案进行评价、比较，并做出抉择。
第四章 物流域活动的先进技术
3,生产物流各子系统的设计生产物流子系统包括：
搬运系统设计。 包括输送工具的选择,输送类型的选择和输送工具数量的选择。常用输送工具的特点见下表。
仓库设计。 包括仓库选址、仓库类型选择、库存系统设计。
配送系统设计。
信息系统设计。 包括物料的识别、系统控制与调度等。
第四章 物流域活动的先进技术常用输送设备特点输送设备类型 性能特点 缺点自动导向小车 AGV 适应性好、柔性高、易于集成、自动化 程度高 价格高、操作维护要求高,要求路面平整无障碍有轨搬运车 RGV 成本低、可靠性好、维护方便、控制简 单 路径固定、柔性差工业机器人 占地少、智能化程度高 传送距离短、装载能力小辊子输送机在其上可同时进行多种作业（检测、装配等）、有一定缓冲作用、简单可靠、
成本低、布置灵活、承载能力大搬运速度低、占地面积大、
柔性差悬挂输送机 架空布置、可同时进行多种作业（清洗,喷漆等）、形式多样、路线长 柔性较差、故障影响全局第四章 物流域活动的先进技术上位系统
HUB
入库 PC
查询 PC
出库 PC 出库控制 PC仓库服务器堆垛机移动台车地面控制盘入库控制 PC
堆垛机移动台车地面控制盘 页面打印机
PC
条码打印机 PC 堆垛机移动台车堆垛机移动台车物流存取系统硬件组成第四章 物流域活动的先进技术物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术固定激光条码扫描器
CCD条码扫描器桌面式
180度条码扫描器二维条码扫描器物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡读卡设备条码打印机物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术堆垛机 滚动式传送带物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术自动导向小车 AGV
物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术工业机器人物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术自动化立体仓库一、工业机器人基础
1,机器人的定义机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔 ·卡佩克使用并推荐给全世界。
然后由另一位作家在他的小说中给出了著名的,机器人三定律,：
第二节 工业机器人机器人第一定律：机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸 。
机器人第二定律：机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾。
机器人第三定律：机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。
机器人定义美国机器协会（ RIA）,机器人是一种用于 移动 各种材料、零件、
工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并 具有编程能力 的多功能操作机。
日本工业机器人协会,工业机器人是一种装备有 记忆装置 和 末端执行装置 的、能够完成各种运动来代替人类劳动的通用机器。
第四章 物流域活动的先进技术国际标准化组织（ ISO）,机器人是一种 自动的,位置可控的,具有编程能力 的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。
中国（ GB/T12643-90）,工业机器人是一种能 自动控制、可重复编程、多功能、多自由度 的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。
② 机器人工业发展史
1958年，美国推出了世界上第一台工业机器人实验样机。
1967年，日本引进了美国的工业机器人技术，经过消化、仿制、改进、创新，到 1980年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。
80年代以来，国际机器人的发展速度平均保持在 25％ ~30％年增长率，
所生产的机器人主要用于改善恶劣的工作条件。
第四章 物流域活动的先进技术我国机器人技术起步较晚,1987年，北京首届国际机器人展览会上，
我国展出了 10余台自行研制或仿制的工业机器人。经过“七五”、“八五”攻关，我国研制和生产的工业机器人已达到了工业应用水平。
二、工业机器人的结构及分类
1,机器人的结构从体系结构来看，机器人分为三大部分：
第四章 物流域活动的先进技术机械部分 用于实现各种动作。
传感部分 用于感知内部和外部的信息。
控制部分 控制机器人完成各种动作。
工业机器人第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术机身部分如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。
手臂部分 分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。
末端操作器 可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。
机器人的机械结构关节 分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。
机器人机械结构第三章 加工域活动中的先进装备机身部分手臂部分末端操作器关节手腕部分机器人的几何模型第三章 加工域活动中的先进装备
5R型工业机器人 机器人几何模型
2,机器人的分类第四章 物流域活动的先进技术操作机器人移动机器人信息机器人按主要功能分人机机器人按用途分工业机器人排险救灾机器人空间机器人水下机器人军用机器人教学机器人娱乐机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 直角坐标工业机器人直角坐标工业机器人只具有移动关节 。
第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 圆柱坐标工业机器人具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。
圆柱坐标工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 球坐标型工业机器人具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人。
球坐标型工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 关节型工业机器人具有三个转动关节的机器人称为关节型机器人。
关节型工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 关节型工业机器人其它还有空间多关节型机器人和
SCARA水平多关节型等。
SCARA水平多关节机器人第四章 物流域活动的先进技术
3,机器人的主要技术参数自由度 指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目工作精度 包括 定位精度 和 重复定位 精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。
工作范围 指机器人末端操作器所能到达的区域。
工作速度 指机器人各个方向的移动速度或转动速度。
承载能力 指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第四章 物流域活动的先进技术
4,机器人的末端执行器（ end effector）
①机械式夹持器机械式夹持器由手爪、传动机构和驱动装置组成。
手爪 手爪是直接与物料接触的部件，根据夹持的物料不同，有多种形式，如图所示。
传动机构 传动机构是向手爪传递运动和动力，以实现手爪夹紧的松开动作的机构。
驱动装置 向传动机构提供动力的装置，有液压、气动、机械等驱动方式。
第三章 加工域活动中的先进装备不同形式的机械夹持器第四章 物流域活动的先进技术
② 吸附式末端执行器吸附式末端执行器是靠吸附力抓取物料的，适用于抓取大平面、易碎等物料。
第四章 物流域活动的先进技术
③ 多指灵巧手是一种模仿人手的夹持器，可完成更为复杂的动作。
第四章 物流域活动的先进技术机器人视频荟萃一,AGV概述
1,AGV的定义第三节 自动导向小车（ AGV）
美国物流协会给出的定义,AGV （ Automated Guided Vehicle）是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具有各种移载功能的运输小车。
国家标准,物流术语,给出的定义,AGV （ Automated Guided
Vehicle）是能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。 AGVS是一种使车辆按照给定的路线自动运行到指定场所，完成物料搬运作业的系统。
2,AGV的特点
AGV 是典型的机电一体化系统，具有自动化程度高、柔性好、准时性好的特点。
第四章 物流域活动的先进技术
3,AGV的分类按照导引原理的不同，分为外导式和自导式两大类型。
外导式（固定路径导引）,是在运行路线上设置导向信息媒介，如导线、色带等，由于车上的导向传感器检测接收到导向信息（如频率、
磁场强度、光强度等），再将此信息经实时处理后用以控制车辆沿运行线路正确地运行。
自导式（自由路径导引）,采用坐标定位原理，即在车上预先设定运行作业路线的坐标信息，并在车辆运行时，实时地检测出实际的车辆位置坐标，再将两者比较、判断后控制车辆导向运行。
自动导向小车 AGV
第四章 物流域活动的先进技术
AGV的基本结构第四章 物流域活动的先进技术
1— 安全挡圈 2,11— 认址线圈 3— 失灵控制线圈 4— 导向探测线圈 5— 驱动轴 6— 驱动电机 7— 转向机构 8— 导向伺服电机 9—
蓄电池箱 10— 车架 12— 制动用电磁离合器 13— 车轮二,AGV的基本结构
AGV由车体、蓄电池、驱动装置、转向装置、车上控制器、通信装置、安全系统、移载装置等组成。
第四章 物流域活动的先进技术车体 车体由车架和相应的机械装置所组成，是 AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础。
蓄和充电装置 AGV常采用 24V或 48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保证连续工作 8小时以上的需要。
驱动装置 ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制 AGV正常运行的装置。
转向装置 接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。
第四章 物流域活动的先进技术车上控制器 接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态（如位置、速度等）及时反馈给控制中心。
通信装置 实现 AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。
安全保护装置安全系统包括对 AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。它具有多重安全保护：主动安全保护装置和被动安全保护装置。
移载装置 与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。
信息传输与处理装置主要功能是对 AGV进行监控，监控 AGV所处的状态，
并与地面控制站实时进行信息传递。
三,AGV的导引方式
1,固定路径导引
①电磁导引（ electronic-magnetic guided）
如下图所示，在 AGV的运行路线下面埋设导向电线，通以 3～ 10KHZ的低压、
低频电流，该交流电信号沿电线周围产生磁场,AGV上装设的信号检测器可以检测到磁场的强弱，并通过检测回路以电压的形式表示出来。
当向轮偏离导向电线后,则信号检测器测出电压差信号,此信号通过放大器放大后控制导向电机工作,然后导向电机再通过减速器控制导向轮回位,这样,
就会使 AGV的导向轮始终跟踪预定的导引路径 。
第四章 物流域活动的先进技术
AGV电磁导引原理示意图
1---导向电线 2— 导向轮 3— 信号检测器
4— 放大器 5— 导向电机 6— 减速器第四章 物流域活动的先进技术
② 光学导引 (Optical Guided)
如下图所示，利用地面颜色与色带颜色的反差（在明亮的地面上用黑色色带，在黑暗的地面上用白色色带）。
导引车的下面装有光源,用以照射色带 。 由色带反射回来的光线由光学检测器 （ 传感器 ） 接受,经过检测和运算回路进行计算,将计算结果传至驱动回路,
由驱动回路控制驱动系统工作 。
当 AGV偏离导引路径时,传感器检测到的亮度不同,经过运算回路计算出相应的偏差值,然后由控制回路对ＡＧＶ的运行状态进行及时修正,使其回到导引路径上来 。 因此,ＡＧＶ能够始终沿着色带的导引轨迹运行 。
第四章 物流域活动的先进技术
AGV电磁导引原理示意图第四章 物流域活动的先进技术地面色带地面
AGV
行驶路线第四章 物流域活动的先进技术
2,自由路径导引常用的自由路径导引方法有行驶路径轨迹推算导向法、惯性导航法、环境映射导引法和激光导航法等。
下图所示为激光导航原理示意图,在导引车顶部装置一个沿 360° 方向按一定频率发射激光的装置 。 同时在 AGV四周的一些固定位置上放置反射镜片 。
当 AGV运行时,不断接受到从三个已知位置反射来的激光束,经过简单的几何运算,就可以确定 AGV的准确位置,控制系统根据ＡＧＶ的准确位置对其进行导向控制 。
激光导航原理示意图第四章 物流域活动的先进技术三,AGV的控制
AGV控制的目的就是将小车与引导路径连接在一起形成一个统一的系统，以完成物料的输送。对 AGV的控制一般采用三级控制方式：中央控制计算机、地面控制器和车上处理器。
中央控制计算机地面控制器 地面控制器 地面控制器第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术第四节 自动化立体仓库一、自动化立体仓库的构成自动化立体仓库主要由高层货架、巷道堆垛机、入出库系统、电气控制系统以及计算机管理及通信系统等组成。
1,高层货架（ High-rise Rack）
由于传统平面仓储方式占地面积大，空间利用率底，货品取放不便，现在高层货架已经成为仓库的主体和标志。
（ 1）单元式货架货架沿长度方向分若干列，
沿宽度方向分若干排，沿高度方向分若干层。货架的每一个货位可以用唯一的坐标确定。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）贯通式货架货架沿宽度方向将几排货贺并到一起，且每层货架的横梁适当倾斜，货物从高端入库。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 3）旋转式货架货架的每一层可以绕垂直轴在水平面内回转。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 4）悬臂式货架沿货架长度方向在立柱或货架片上联结悬臂短梁，用于存储长大物品。
第四章 物流域活动的先进技术
2,巷道堆垛机（ narrow-aside stacker crane）
堆垛机是立体仓库的主要作业机械，是一种专用起重机。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 1）巷道堆垛机分类按结构形式分单立柱型双主柱型由一根立柱和上、下横梁组成自重较轻、刚性较差由两根立柱和上、下横梁组成刚性好但自重较单立柱大第四章 物流域活动的先进技术按支承形式分地面支承型悬挂型由地面上的轨道支承,下部驱动上部设有水平导向轮悬挂于屋架下的吊轨上,上部驱动下部设有导向轮货架支承型 支承于货格顶部的轨道上,上部驱动下部设有导向轮第四章 物流域活动的先进技术按作业方式分单元型拣选型以整个货箱为单元出 /入库能实现自动控制由人工拣货出库多为手动或半自动化控制第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）巷道堆垛机的组成堆垛机起升机构运行机构货叉伸缩机构金属结构载货台是堆垛机主要工作装置主要作用为提升货叉驱动整个堆垛机沿轨道运动能够双向伸缩,用于取放货物是堆垛机的骨架,承受和传递堆垛机的各种负荷货物单元承载装置安全及联锁机构电气设备 包括拖动,控制,检测,和安全保护保证人身和设备安全的所有装置第四章 物流域活动的先进技术三、立体仓库的计算机管理及控制系统自动化立体仓库的计算机管理及控制系统,是基于现代信息技术,控制技术及计算机通信技术等而发展起来的综合应用系统,仓库的高新技术水平就是由此而体现的。
1,立体仓库计算机管理控制系统结构 堆垛机是立体仓库的主要作业机械,管理控制系统的配置因仓库而异,目前国内外仓库的管理控制系统大致可分为以下两大类。
（ 1） 三级管理及控制结构三级管理是指上位管理级、中位监控级和下位操纵级。它主要用于容量较大、设备种类较多的物资仓库，如一些大型企业的备配件仓库。
第四章 物流域活动的先进技术工厂局域网仓库物资信息管理发出作业任务指令承接作业任务、判别、处理，开通入
（库）系统，向下位堆垛机发任务接受反馈信息堆垛机接收指令，
自动完成货物入
（出）库任务操作键盘操作键盘显示打印监控终端打印上位管理下位操作中位监控第四章 物流域活动的先进技术
（ 2） 二级管理及控制结构二级管理与三级管理相比，不专门高监控级。由管理级兼并有关监控功能。这种结构更多地应用于计算机网络及通信技术，软件技术水平较高且硬件配置简单，节省了投资。
工厂管理局域网服务器监控机终端 自动化立体仓库管理系统计算机终端 1
条码阅读机终端 2
条码阅读机终端 n
条码阅读机
PLC1键盘堆垛机 1
PLCn键盘堆垛机 n
管理级控制级第四章 物流域活动的先进技术
2,立体仓库计算机管理控制功能
（ 1）管理系统的主要功能入出库作业功能?响应各终端的入出库申请；
根据入出库原则和现有库存情况，决定存取库的最佳货位；
获取并检测各出入库货物的相关信息；
根据最短路径原则，形成一条或数条从原地址到目的地址的最佳路径
在执行任务过程中，软件通过扫描系统中各设备的运行状态和物流状态，随时选择各货箱的最佳状态，使货箱以最短的时间到达目的地。
系统故障检测和处理功能。
数据管理功能?查询现存货物的所有信息
特定时间段内，入出库货物信息查询；
仓库现有空货位查询；
盘库；
编制、打印各种报表和单据；
出入库作业完成后更新相应的数据库记录；
维护整个仓库的数据库系统。
第四章 物流域活动的先进技术信息交换功能?各终端与服务器之间的通信；
管理机与服务器之间的通信；
管理机与下位各 PLC之间的通信；
管理机与监控终端的通信；
管理机与监控的实时通信；
第四章 物流域活动的先进技术库存分析功能?根据生产计划和某种新产品所需，分析、
判断现有各种材料和半成品的库存是否满足需求；
对库存各类货物的余缺做出相应的报警提示；
通过对在库货物记录信息分析，可以对仓库的货物周转和资金占用等情况做出定量报告。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）管理系统的设计要求可靠性灵活性简明性可维护性管理系统应装有可靠的不间断电源、安全可靠的接地保护，抗干扰性要强。
在管理系统设计时应考虑为系统的扩充和改造预留接口。
管理系统的人机界面应该良好，应尽可能地简明、操作方便。
管理系统应能保证始终处于正确姿态。
第四章 物流域活动的先进技术3,监控系统功能过程监控是实现自动化立体仓库实时控制的重要组成部分。在实际作业过程中，需要对作业信息及运行设备的状态进行监视和管理。
监控调度系统根据主机系统的作业命令，按运行时间最短，作业间的合理配合等原则对作业的先后顺序进行优化组合排队，并将优化后的作业命令发送给各控制系统，对作业进程进行实时监控。
监控操作台可对机械设备的位置、动作、状态、货物承载及运行故障等信息进行显示，以便操作人员对现场情况进行监视和控制。并可通过操作台上的控制开关或键盘对设备进行紧急操作。
4,自动化仓库运行的优化控制优化准则：
1,针对每一个优化任务按其特点和内容选择能提出价值指标或实物指标的特殊判据，用这种方法指定的优化控制作业计划，可综合多个判据任务，
这些任务彼此有信息联系，按一定顺序加以解决，并与仓库的储运作业过程进展相协调。
2,针对成组任务以及与有关任务相对应且在功能上类似的控制参数，从而选择概括的约束条件和综合整体目标函数。
第四章 物流域活动的先进技术第五节 物料自动识别及数据获取物料管理的基本技术是对物料进行自动识别和跟踪。自动识别是指在没有人工干预下对物料流动过程中某一活动关键特性的确定。这些关键特性包括产品的名称、数量、设计、质量、物料来源、目的地、体积、
重量和运输路线等。
物料自动识别的方法有多种，但其识别过程都一样的，主要有以下三个步骤：
数据编码 建立编码系统
② 机器阅读或扫描 用于阅读标签的设备，把标签上的信息转变为电信号
③ 译码 将电信号转换为编码前的人工可读的信息自动识别和数据获取的方法可以概括为以下六种：
光学 利用对比强烈的图形符号编码以便光学仪器识别
② 磁 类似磁带，包括磁条，磁卡，以及银行使用的磁性黑水
③ 电磁 射频识别技术
④智能卡 在塑料卡内植入包含大量信息的微芯片
⑤触摸技术 如触摸屏等
⑥生物技术 利用生物学特征进行识别，包括语音识别、指纹识别和视网膜识别等第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术条型码标签及读取设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡及读取设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡及读取设备识别码块传感器第四章 物流域活动的先进技术射频标签及读取设备第四章 物流域活动的先进技术生物识别设备第四章 物流域活动的先进技术生物识别设备第六节 柔性制造系统（ FMS）的运储系统柔性制造单元与柔性制造系统柔性制造单元（ FMC） 一般由 1～ 2台数控机床与物料传送装置组成，
有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。
柔性制造系统（ FMS） 是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为 FMS。
采用 FMS的主要技术经济效果是：能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，
及相应的流动资金占用量，缩短生产周期；提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜 24
小时的连续“无人化生产”；提高产品质量的一致性。
第四章 物流域活动的先进技术一,FMS运储系统的任务
FMS的运储系统的任务主要包括以下三个方面,
原材料、半成品、成品所构成的工件流的运输和储存
刀具、夹具所构成的工具流的运输和储存
托盘、辅助材料、废品和备件所构成的配套流的运输和储存二、自动运输系统的基本形式自 动远输系统是为 FMS服务的，它决定着 FMS的布局和运行方式。由于大部分 FMS工作站点多，输送线长，输送的物料种类不同，因此自动运输系统的整体布局比较复杂。
1,直线型输送形式第四章 物流域活动的先进技术
2,环型输送形式第四章 物流域活动的先进技术
3,网络型输送形式网络型输送通常采用自动导向小车,运输线路有很大的柔性,故加工设备敞开性好,物料输送灵活,在中、小批量的产品或新产品试制阶段的 FMS中应用越来越广。
4,机器人为中心的输送形式以搬运机器人为中心，加工设备布置在机器人搬运范围内的圆周上。适用于各种回转零件的 FMS中 。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术三、托盘及托盘交换器
1,托盘托盘是工件与机床间的硬件接口，加工时交工件安装于夹具中，夹具安装于托盘上。
第四章 物流域活动的先进技术三、托盘及托盘交换器
1,托盘托盘是工件与机床间的硬件接口，加工时交工件安装于夹具中，夹具安装于托盘上。
第四章 物流域活动的先进技术
2,托盘交换器
（ 1） 回转式托盘交换器利用旋转运动来交换托盘，有两位、四位和多位等形式。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 2） 往复式托盘交换器利用往复直线运动来交换托盘。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 3） 托盘交换系统第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术四、自动化换刀系统
1,刀库第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
2,自动换刀装置第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
3,刀具的识别
(1)刀具编码法这是一种早期使用的刀具识别方法,采用硬件为每一把刀具确定一个固定的编码,有机械式,磁性元件等识别码块传感器第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
(2)软件记忆法将刀库上的每一个刀座进行编号,得到一个刀座的 "地址 ".将刀库中的刀具再编一个号码,然后在系统内部建立一个数据表,记录刀具的 "地址 "。
★ 第一节 企业物流系统概论
★ 第三节 自动导向小车
★ 第五节 物料自动识别及数据获取
★ 第二节 工业机器人
★ 第四节 自动化立体仓库
★ 第六节 柔性制造系统（ FMS）的运储系统实际上，物流在人类发展的早期就已出现。社会分工的发展导致了生产与消费在时间和场所上的不一致，物流活动的出现，将生产与消费连接了起来。现代物流的概念是 1962年 4月美国管理学大师 Peter Drucker在 Fortune杂志上发表的
“经济领域的黑暗大陆”一文中，首次提出的。企业物流理念从提出到发展为相对成熟与完善，经历了近 40年的时间。
第一节 企业物流系统概论农夫 裁缝 客官织女棉花 布匹 衣裳对于现代制造业，就产品的制造过程而言，物料真正处于加工的时间，只占整个生产周期的 5%～ 10%，其余时间处于停滞或搬运时间。物流成本占总成本的 20%～ 40%。现在，物流对企业竞争力的影响俞加显者。
产品质量产品服务企业竞争力产品价格物流，将影响 …
第四章 物流域活动的先进技术一、基本概念
1,物流及其分类
①物流（ Logistics ）
第四章 物流域活动的先进技术
1998年,美国物流管理协会,对物流定义：物流是供应链程序的一部份，
是为满足顾客需要对商品、服务及相关信息，从产地到消费地高效、低成本流动和储存，而进行的规划、实施和控制的过程。
,中华人民共和国国家标准 物流术语,中物流的定义：物品从供应地向接受地的实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。
企业物流是企业内部的物资实体流动，在生产运作过程中，物品从供应、
生产、销售以及废弃物的回收、再利用所发生的运输、储存、装卸、搬运、
包装、流通加工、配送、信息处理等活动，是原材料、半成品、产成品以及相关信息、服务从供应始点到消费终点的流动 。
② 物流的分类第四章 物流域活动的先进技术物流宏观物流微观物流部门物流区域物流国际物流供应物流生产物流销售物流回收物流废弃物流宏观物流。 是社会再生产过程中，国民经济各部门之间，区域之间以及国家之间的物流活动。宏观物流又称社会物流或国民经济物流。
部门物流。 指国民经济各部门之间物资资料的流转。
第四章 物流域活动的先进技术包括区域物流。 包括一定区域范围内的物流和不同区域之间的物流。
国际物流。 是国家之间经济交往、贸易活动中的物资资料流转。
微观物流。 微观物流是局部范围的物流，又叫做企业物流。微观物流是企业生产过程各个阶段物资资料的流转。
供应物流。 企业供应生产所需原材料、零部件、燃料、辅助材料的物流活动。
第四章 物流域活动的先进技术包括生产物流。 指伴随着企业生产工艺的物流活动。
销售物流。 指伴随企业销售活动，将产品转送给客户的物流活动。
回收物流。 指企业在供应、生产、销售过程中产生的可再利用物资的回收活动。
废弃物流。 指企业供应、生产、销售过程中产生的废弃物品的收集、
处理和再生的物流活动。
第四章 物流域活动的先进技术
2,企业物流系统企业物流是指在企业生产经营过程中，物品从原材料供应，经过生产加工，
到产成品销售，及伴随生产消费过程所产生的废旧物资的回收和再利用的完整循环活动，如图所示。
物料流信息流供应商 生产过程在制品储存 成品储存原材料储存 顾客销售物流生产物流供应物流回收、废弃物物流生产资料的采购、
运输、进货、仓储、
库存管理和用料管理。
生产计划与控制，厂内运输（搬运），在制品仓储与管理。
产成品的库存管理，订货处理，
仓储发货运输，
顾客服务。
废旧物资、边角余料等回收利用，各种废弃物的处理。
企业物流的结构
3,企业物流的主要环节企业物流几乎贯穿着企业的整个运营过程。概括地说，企业物流包含如下主要环节：
采购（ Purchasing） 企业根据采购计划，选择供应商，进行商务谈判，确定价格和交货条件，最终签订合同并按要求收货付款的过程。
运输（ Transportation） 物资的实体移动及其移动网络。企业可选择运输方式来运输原材料及产成品，或建立企业自有的运输能力。
存储（ Warehousing & Storage） 包括存货管理与仓储。
物料搬运（ Material Handling） 企业内部物料移送、装卸、保管等活动。
第四章 物流域活动的先进技术生产计划（ Production Planning） 在当前生产计划与物流的关系越来越密切。事实上，生产计划往往依赖于物流的能力及效率。
订单处理（ Order Processing） 订单处理的效率直接影响到备货周期，进而影响到企业的客户服务质量与承诺。
包装 （ Packaging） 包装分为运输包装（亦即工业包装）和零售包装 （亦即商业包装）两大类。
客户服务（ Customer Service） 客户服务水平与物流领域的各项活动有关，存货、运输、仓储的决策等在很程度上取决于客户服务要求。
存货预测（ Stock Forecasting） 准确的存货预测是有效存货控制的基础，尤其是使用零库存（ JIT-Just In Time）和物料需求计划（ MRP-
Material Requiring Plan）方法控制存货的企业。
第四章 物流域活动的先进技术二、生产物流
1,生产物流的定义生产物流是指生产过程中，原材料、在制品、半成品、产成品等，在企业内部的实体流动（ GB/T 18354-2001 ）。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术对整个物流系统进行统一的计划、实施和控制控制物料流动过程完成物料的时间转移和空间转移包括运输、装卸搬运、包装、保管、流通加工
物流系统战略规划
物流系统控制和成绩评定
采购
原材料库存
计划与控制
用料管理
生产计划与控制
成品库存计划与控制
订货处理与顾客服务回收计划与控制
进货运输
原材料仓储
厂内运输
在制品仓储
发货运输
成品仓储回收运输与仓储管理层控制层作业层信息流信息流物料流生产物流的组成
2,生产物流的组成生产物流系统由管理层、控制层和执行层 3部分组成，如图所示。
第四章 物流域活动的先进技术汽车生产物流示意图压力加工 油漆车身装配 内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配 发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆 机械加工自动线热处理
3,生产物流实例
3,现代生产物流管理简介物流管理是指，根据物质资料实体流动的规律，应用管理的基本原理和科学方法，对企业物流活动进行计划、组织、指挥、协调、控制，使各项物流活动实现最佳的协调和配合，以降低物流成本，提高物流效率和企业经济效益。
20世纪 70年代以来产生了许多新的生产物流管理理念（请参阅“物流管理”
类的参考书），如：
第四章 物流域活动的先进技术物料需求计划（ Material requirement planning,MRP ）
制造资源计划（ manufacturing resource planning,MRPⅡ ）
准时生产（ just in time,JIT ）
约束理论（ theory of constrains,TOC ）
二、生产物流系统的设计
1,生产物流的设计原则生产物流系统的设计要遵循以下原则：
功最小原则。 物流“距离”要短，搬运“量”要小。
流动性原则。 应尽量避免工序或作业间的逆向、交错流动或发生与其他物料混杂的情况。
高活性指数原则。 采用高活性指数的搬运系统，减少二次搬运和重复搬运量。
第四章 物流域活动的先进技术
2,生产物流系统的总体设计生产物流系统的总体设计包含以下内容：
A 确定生产物流系统的范围和外部环境。
B 确定生产物流系统的目标任务。
C 确定评价生产物流系统优劣的准则。
D 收集生产物流系统的原始数据。
E 提出各种可供选择的方案。
F 对提出的方案进行评价、比较，并做出抉择。
第四章 物流域活动的先进技术
3,生产物流各子系统的设计生产物流子系统包括：
搬运系统设计。 包括输送工具的选择,输送类型的选择和输送工具数量的选择。常用输送工具的特点见下表。
仓库设计。 包括仓库选址、仓库类型选择、库存系统设计。
配送系统设计。
信息系统设计。 包括物料的识别、系统控制与调度等。
第四章 物流域活动的先进技术常用输送设备特点输送设备类型 性能特点 缺点自动导向小车 AGV 适应性好、柔性高、易于集成、自动化 程度高 价格高、操作维护要求高,要求路面平整无障碍有轨搬运车 RGV 成本低、可靠性好、维护方便、控制简 单 路径固定、柔性差工业机器人 占地少、智能化程度高 传送距离短、装载能力小辊子输送机在其上可同时进行多种作业（检测、装配等）、有一定缓冲作用、简单可靠、
成本低、布置灵活、承载能力大搬运速度低、占地面积大、
柔性差悬挂输送机 架空布置、可同时进行多种作业（清洗,喷漆等）、形式多样、路线长 柔性较差、故障影响全局第四章 物流域活动的先进技术上位系统
HUB
入库 PC
查询 PC
出库 PC 出库控制 PC仓库服务器堆垛机移动台车地面控制盘入库控制 PC
堆垛机移动台车地面控制盘 页面打印机
PC
条码打印机 PC 堆垛机移动台车堆垛机移动台车物流存取系统硬件组成第四章 物流域活动的先进技术物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术固定激光条码扫描器
CCD条码扫描器桌面式
180度条码扫描器二维条码扫描器物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡读卡设备条码打印机物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术堆垛机 滚动式传送带物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术自动导向小车 AGV
物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术工业机器人物流硬件设备第四章 物流域活动的先进技术自动化立体仓库一、工业机器人基础
1,机器人的定义机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔 ·卡佩克使用并推荐给全世界。
然后由另一位作家在他的小说中给出了著名的,机器人三定律,：
第二节 工业机器人机器人第一定律：机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸 。
机器人第二定律：机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾。
机器人第三定律：机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。
机器人定义美国机器协会（ RIA）,机器人是一种用于 移动 各种材料、零件、
工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并 具有编程能力 的多功能操作机。
日本工业机器人协会,工业机器人是一种装备有 记忆装置 和 末端执行装置 的、能够完成各种运动来代替人类劳动的通用机器。
第四章 物流域活动的先进技术国际标准化组织（ ISO）,机器人是一种 自动的,位置可控的,具有编程能力 的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。
中国（ GB/T12643-90）,工业机器人是一种能 自动控制、可重复编程、多功能、多自由度 的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。
② 机器人工业发展史
1958年，美国推出了世界上第一台工业机器人实验样机。
1967年，日本引进了美国的工业机器人技术，经过消化、仿制、改进、创新，到 1980年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。
80年代以来，国际机器人的发展速度平均保持在 25％ ~30％年增长率，
所生产的机器人主要用于改善恶劣的工作条件。
第四章 物流域活动的先进技术我国机器人技术起步较晚,1987年，北京首届国际机器人展览会上，
我国展出了 10余台自行研制或仿制的工业机器人。经过“七五”、“八五”攻关，我国研制和生产的工业机器人已达到了工业应用水平。
二、工业机器人的结构及分类
1,机器人的结构从体系结构来看，机器人分为三大部分：
第四章 物流域活动的先进技术机械部分 用于实现各种动作。
传感部分 用于感知内部和外部的信息。
控制部分 控制机器人完成各种动作。
工业机器人第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术机身部分如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。
手臂部分 分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。
末端操作器 可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。
机器人的机械结构关节 分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。
机器人机械结构第三章 加工域活动中的先进装备机身部分手臂部分末端操作器关节手腕部分机器人的几何模型第三章 加工域活动中的先进装备
5R型工业机器人 机器人几何模型
2,机器人的分类第四章 物流域活动的先进技术操作机器人移动机器人信息机器人按主要功能分人机机器人按用途分工业机器人排险救灾机器人空间机器人水下机器人军用机器人教学机器人娱乐机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 直角坐标工业机器人直角坐标工业机器人只具有移动关节 。
第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 圆柱坐标工业机器人具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。
圆柱坐标工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 球坐标型工业机器人具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人。
球坐标型工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 关节型工业机器人具有三个转动关节的机器人称为关节型机器人。
关节型工业机器人第四章 物流域活动的先进技术按坐标系统分 关节型工业机器人其它还有空间多关节型机器人和
SCARA水平多关节型等。
SCARA水平多关节机器人第四章 物流域活动的先进技术
3,机器人的主要技术参数自由度 指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目工作精度 包括 定位精度 和 重复定位 精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。
工作范围 指机器人末端操作器所能到达的区域。
工作速度 指机器人各个方向的移动速度或转动速度。
承载能力 指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第四章 物流域活动的先进技术
4,机器人的末端执行器（ end effector）
①机械式夹持器机械式夹持器由手爪、传动机构和驱动装置组成。
手爪 手爪是直接与物料接触的部件，根据夹持的物料不同，有多种形式，如图所示。
传动机构 传动机构是向手爪传递运动和动力，以实现手爪夹紧的松开动作的机构。
驱动装置 向传动机构提供动力的装置，有液压、气动、机械等驱动方式。
第三章 加工域活动中的先进装备不同形式的机械夹持器第四章 物流域活动的先进技术
② 吸附式末端执行器吸附式末端执行器是靠吸附力抓取物料的，适用于抓取大平面、易碎等物料。
第四章 物流域活动的先进技术
③ 多指灵巧手是一种模仿人手的夹持器，可完成更为复杂的动作。
第四章 物流域活动的先进技术机器人视频荟萃一,AGV概述
1,AGV的定义第三节 自动导向小车（ AGV）
美国物流协会给出的定义,AGV （ Automated Guided Vehicle）是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具有各种移载功能的运输小车。
国家标准,物流术语,给出的定义,AGV （ Automated Guided
Vehicle）是能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。 AGVS是一种使车辆按照给定的路线自动运行到指定场所，完成物料搬运作业的系统。
2,AGV的特点
AGV 是典型的机电一体化系统，具有自动化程度高、柔性好、准时性好的特点。
第四章 物流域活动的先进技术
3,AGV的分类按照导引原理的不同，分为外导式和自导式两大类型。
外导式（固定路径导引）,是在运行路线上设置导向信息媒介，如导线、色带等，由于车上的导向传感器检测接收到导向信息（如频率、
磁场强度、光强度等），再将此信息经实时处理后用以控制车辆沿运行线路正确地运行。
自导式（自由路径导引）,采用坐标定位原理，即在车上预先设定运行作业路线的坐标信息，并在车辆运行时，实时地检测出实际的车辆位置坐标，再将两者比较、判断后控制车辆导向运行。
自动导向小车 AGV
第四章 物流域活动的先进技术
AGV的基本结构第四章 物流域活动的先进技术
1— 安全挡圈 2,11— 认址线圈 3— 失灵控制线圈 4— 导向探测线圈 5— 驱动轴 6— 驱动电机 7— 转向机构 8— 导向伺服电机 9—
蓄电池箱 10— 车架 12— 制动用电磁离合器 13— 车轮二,AGV的基本结构
AGV由车体、蓄电池、驱动装置、转向装置、车上控制器、通信装置、安全系统、移载装置等组成。
第四章 物流域活动的先进技术车体 车体由车架和相应的机械装置所组成，是 AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础。
蓄和充电装置 AGV常采用 24V或 48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保证连续工作 8小时以上的需要。
驱动装置 ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制 AGV正常运行的装置。
转向装置 接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。
第四章 物流域活动的先进技术车上控制器 接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态（如位置、速度等）及时反馈给控制中心。
通信装置 实现 AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。
安全保护装置安全系统包括对 AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。它具有多重安全保护：主动安全保护装置和被动安全保护装置。
移载装置 与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。
信息传输与处理装置主要功能是对 AGV进行监控，监控 AGV所处的状态，
并与地面控制站实时进行信息传递。
三,AGV的导引方式
1,固定路径导引
①电磁导引（ electronic-magnetic guided）
如下图所示，在 AGV的运行路线下面埋设导向电线，通以 3～ 10KHZ的低压、
低频电流，该交流电信号沿电线周围产生磁场,AGV上装设的信号检测器可以检测到磁场的强弱，并通过检测回路以电压的形式表示出来。
当向轮偏离导向电线后,则信号检测器测出电压差信号,此信号通过放大器放大后控制导向电机工作,然后导向电机再通过减速器控制导向轮回位,这样,
就会使 AGV的导向轮始终跟踪预定的导引路径 。
第四章 物流域活动的先进技术
AGV电磁导引原理示意图
1---导向电线 2— 导向轮 3— 信号检测器
4— 放大器 5— 导向电机 6— 减速器第四章 物流域活动的先进技术
② 光学导引 (Optical Guided)
如下图所示，利用地面颜色与色带颜色的反差（在明亮的地面上用黑色色带，在黑暗的地面上用白色色带）。
导引车的下面装有光源,用以照射色带 。 由色带反射回来的光线由光学检测器 （ 传感器 ） 接受,经过检测和运算回路进行计算,将计算结果传至驱动回路,
由驱动回路控制驱动系统工作 。
当 AGV偏离导引路径时,传感器检测到的亮度不同,经过运算回路计算出相应的偏差值,然后由控制回路对ＡＧＶ的运行状态进行及时修正,使其回到导引路径上来 。 因此,ＡＧＶ能够始终沿着色带的导引轨迹运行 。
第四章 物流域活动的先进技术
AGV电磁导引原理示意图第四章 物流域活动的先进技术地面色带地面
AGV
行驶路线第四章 物流域活动的先进技术
2,自由路径导引常用的自由路径导引方法有行驶路径轨迹推算导向法、惯性导航法、环境映射导引法和激光导航法等。
下图所示为激光导航原理示意图,在导引车顶部装置一个沿 360° 方向按一定频率发射激光的装置 。 同时在 AGV四周的一些固定位置上放置反射镜片 。
当 AGV运行时,不断接受到从三个已知位置反射来的激光束,经过简单的几何运算,就可以确定 AGV的准确位置,控制系统根据ＡＧＶ的准确位置对其进行导向控制 。
激光导航原理示意图第四章 物流域活动的先进技术三,AGV的控制
AGV控制的目的就是将小车与引导路径连接在一起形成一个统一的系统，以完成物料的输送。对 AGV的控制一般采用三级控制方式：中央控制计算机、地面控制器和车上处理器。
中央控制计算机地面控制器 地面控制器 地面控制器第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术第四节 自动化立体仓库一、自动化立体仓库的构成自动化立体仓库主要由高层货架、巷道堆垛机、入出库系统、电气控制系统以及计算机管理及通信系统等组成。
1,高层货架（ High-rise Rack）
由于传统平面仓储方式占地面积大，空间利用率底，货品取放不便，现在高层货架已经成为仓库的主体和标志。
（ 1）单元式货架货架沿长度方向分若干列，
沿宽度方向分若干排，沿高度方向分若干层。货架的每一个货位可以用唯一的坐标确定。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）贯通式货架货架沿宽度方向将几排货贺并到一起，且每层货架的横梁适当倾斜，货物从高端入库。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 3）旋转式货架货架的每一层可以绕垂直轴在水平面内回转。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 4）悬臂式货架沿货架长度方向在立柱或货架片上联结悬臂短梁，用于存储长大物品。
第四章 物流域活动的先进技术
2,巷道堆垛机（ narrow-aside stacker crane）
堆垛机是立体仓库的主要作业机械，是一种专用起重机。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 1）巷道堆垛机分类按结构形式分单立柱型双主柱型由一根立柱和上、下横梁组成自重较轻、刚性较差由两根立柱和上、下横梁组成刚性好但自重较单立柱大第四章 物流域活动的先进技术按支承形式分地面支承型悬挂型由地面上的轨道支承,下部驱动上部设有水平导向轮悬挂于屋架下的吊轨上,上部驱动下部设有导向轮货架支承型 支承于货格顶部的轨道上,上部驱动下部设有导向轮第四章 物流域活动的先进技术按作业方式分单元型拣选型以整个货箱为单元出 /入库能实现自动控制由人工拣货出库多为手动或半自动化控制第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）巷道堆垛机的组成堆垛机起升机构运行机构货叉伸缩机构金属结构载货台是堆垛机主要工作装置主要作用为提升货叉驱动整个堆垛机沿轨道运动能够双向伸缩,用于取放货物是堆垛机的骨架,承受和传递堆垛机的各种负荷货物单元承载装置安全及联锁机构电气设备 包括拖动,控制,检测,和安全保护保证人身和设备安全的所有装置第四章 物流域活动的先进技术三、立体仓库的计算机管理及控制系统自动化立体仓库的计算机管理及控制系统,是基于现代信息技术,控制技术及计算机通信技术等而发展起来的综合应用系统,仓库的高新技术水平就是由此而体现的。
1,立体仓库计算机管理控制系统结构 堆垛机是立体仓库的主要作业机械,管理控制系统的配置因仓库而异,目前国内外仓库的管理控制系统大致可分为以下两大类。
（ 1） 三级管理及控制结构三级管理是指上位管理级、中位监控级和下位操纵级。它主要用于容量较大、设备种类较多的物资仓库，如一些大型企业的备配件仓库。
第四章 物流域活动的先进技术工厂局域网仓库物资信息管理发出作业任务指令承接作业任务、判别、处理，开通入
（库）系统，向下位堆垛机发任务接受反馈信息堆垛机接收指令，
自动完成货物入
（出）库任务操作键盘操作键盘显示打印监控终端打印上位管理下位操作中位监控第四章 物流域活动的先进技术
（ 2） 二级管理及控制结构二级管理与三级管理相比，不专门高监控级。由管理级兼并有关监控功能。这种结构更多地应用于计算机网络及通信技术，软件技术水平较高且硬件配置简单，节省了投资。
工厂管理局域网服务器监控机终端 自动化立体仓库管理系统计算机终端 1
条码阅读机终端 2
条码阅读机终端 n
条码阅读机
PLC1键盘堆垛机 1
PLCn键盘堆垛机 n
管理级控制级第四章 物流域活动的先进技术
2,立体仓库计算机管理控制功能
（ 1）管理系统的主要功能入出库作业功能?响应各终端的入出库申请；
根据入出库原则和现有库存情况，决定存取库的最佳货位；
获取并检测各出入库货物的相关信息；
根据最短路径原则，形成一条或数条从原地址到目的地址的最佳路径
在执行任务过程中，软件通过扫描系统中各设备的运行状态和物流状态，随时选择各货箱的最佳状态，使货箱以最短的时间到达目的地。
系统故障检测和处理功能。
数据管理功能?查询现存货物的所有信息
特定时间段内，入出库货物信息查询；
仓库现有空货位查询；
盘库；
编制、打印各种报表和单据；
出入库作业完成后更新相应的数据库记录；
维护整个仓库的数据库系统。
第四章 物流域活动的先进技术信息交换功能?各终端与服务器之间的通信；
管理机与服务器之间的通信；
管理机与下位各 PLC之间的通信；
管理机与监控终端的通信；
管理机与监控的实时通信；
第四章 物流域活动的先进技术库存分析功能?根据生产计划和某种新产品所需，分析、
判断现有各种材料和半成品的库存是否满足需求；
对库存各类货物的余缺做出相应的报警提示；
通过对在库货物记录信息分析，可以对仓库的货物周转和资金占用等情况做出定量报告。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术
（ 2）管理系统的设计要求可靠性灵活性简明性可维护性管理系统应装有可靠的不间断电源、安全可靠的接地保护，抗干扰性要强。
在管理系统设计时应考虑为系统的扩充和改造预留接口。
管理系统的人机界面应该良好，应尽可能地简明、操作方便。
管理系统应能保证始终处于正确姿态。
第四章 物流域活动的先进技术3,监控系统功能过程监控是实现自动化立体仓库实时控制的重要组成部分。在实际作业过程中，需要对作业信息及运行设备的状态进行监视和管理。
监控调度系统根据主机系统的作业命令，按运行时间最短，作业间的合理配合等原则对作业的先后顺序进行优化组合排队，并将优化后的作业命令发送给各控制系统，对作业进程进行实时监控。
监控操作台可对机械设备的位置、动作、状态、货物承载及运行故障等信息进行显示，以便操作人员对现场情况进行监视和控制。并可通过操作台上的控制开关或键盘对设备进行紧急操作。
4,自动化仓库运行的优化控制优化准则：
1,针对每一个优化任务按其特点和内容选择能提出价值指标或实物指标的特殊判据，用这种方法指定的优化控制作业计划，可综合多个判据任务，
这些任务彼此有信息联系，按一定顺序加以解决，并与仓库的储运作业过程进展相协调。
2,针对成组任务以及与有关任务相对应且在功能上类似的控制参数，从而选择概括的约束条件和综合整体目标函数。
第四章 物流域活动的先进技术第五节 物料自动识别及数据获取物料管理的基本技术是对物料进行自动识别和跟踪。自动识别是指在没有人工干预下对物料流动过程中某一活动关键特性的确定。这些关键特性包括产品的名称、数量、设计、质量、物料来源、目的地、体积、
重量和运输路线等。
物料自动识别的方法有多种，但其识别过程都一样的，主要有以下三个步骤：
数据编码 建立编码系统
② 机器阅读或扫描 用于阅读标签的设备，把标签上的信息转变为电信号
③ 译码 将电信号转换为编码前的人工可读的信息自动识别和数据获取的方法可以概括为以下六种：
光学 利用对比强烈的图形符号编码以便光学仪器识别
② 磁 类似磁带，包括磁条，磁卡，以及银行使用的磁性黑水
③ 电磁 射频识别技术
④智能卡 在塑料卡内植入包含大量信息的微芯片
⑤触摸技术 如触摸屏等
⑥生物技术 利用生物学特征进行识别，包括语音识别、指纹识别和视网膜识别等第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术条型码标签及读取设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡及读取设备第四章 物流域活动的先进技术磁卡及读取设备识别码块传感器第四章 物流域活动的先进技术射频标签及读取设备第四章 物流域活动的先进技术生物识别设备第四章 物流域活动的先进技术生物识别设备第六节 柔性制造系统（ FMS）的运储系统柔性制造单元与柔性制造系统柔性制造单元（ FMC） 一般由 1～ 2台数控机床与物料传送装置组成，
有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。
柔性制造系统（ FMS） 是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为 FMS。
采用 FMS的主要技术经济效果是：能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，
及相应的流动资金占用量，缩短生产周期；提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜 24
小时的连续“无人化生产”；提高产品质量的一致性。
第四章 物流域活动的先进技术一,FMS运储系统的任务
FMS的运储系统的任务主要包括以下三个方面,
原材料、半成品、成品所构成的工件流的运输和储存
刀具、夹具所构成的工具流的运输和储存
托盘、辅助材料、废品和备件所构成的配套流的运输和储存二、自动运输系统的基本形式自 动远输系统是为 FMS服务的，它决定着 FMS的布局和运行方式。由于大部分 FMS工作站点多，输送线长，输送的物料种类不同，因此自动运输系统的整体布局比较复杂。
1,直线型输送形式第四章 物流域活动的先进技术
2,环型输送形式第四章 物流域活动的先进技术
3,网络型输送形式网络型输送通常采用自动导向小车,运输线路有很大的柔性,故加工设备敞开性好,物料输送灵活,在中、小批量的产品或新产品试制阶段的 FMS中应用越来越广。
4,机器人为中心的输送形式以搬运机器人为中心，加工设备布置在机器人搬运范围内的圆周上。适用于各种回转零件的 FMS中 。
第四章 物流域活动的先进技术第四章 物流域活动的先进技术三、托盘及托盘交换器
1,托盘托盘是工件与机床间的硬件接口，加工时交工件安装于夹具中，夹具安装于托盘上。
第四章 物流域活动的先进技术三、托盘及托盘交换器
1,托盘托盘是工件与机床间的硬件接口，加工时交工件安装于夹具中，夹具安装于托盘上。
第四章 物流域活动的先进技术
2,托盘交换器
（ 1） 回转式托盘交换器利用旋转运动来交换托盘，有两位、四位和多位等形式。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 2） 往复式托盘交换器利用往复直线运动来交换托盘。
第四章 物流域活动的先进技术
（ 3） 托盘交换系统第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术四、自动化换刀系统
1,刀库第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
2,自动换刀装置第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
3,刀具的识别
(1)刀具编码法这是一种早期使用的刀具识别方法,采用硬件为每一把刀具确定一个固定的编码,有机械式,磁性元件等识别码块传感器第三章 加工域活动中的先进装备第四章 物流域活动的先进技术
(2)软件记忆法将刀库上的每一个刀座进行编号,得到一个刀座的 "地址 ".将刀库中的刀具再编一个号码,然后在系统内部建立一个数据表,记录刀具的 "地址 "。
