先进制造技术第五章 信息域活动的先进技术先进制造技术第五章 目录
★第一节 现代制造的信息化和数字化
★第三节 网络化制造和虚拟企业
★第五节 制造执行系统
★第二节 制造过程数字控制与在线监控
★第四节 电子化制造（ E-制造）
★第六节 现代企业管理模式及管理技术第一节 现代制造的信息化和数字化一、概述
1,现代制造中的信息及其含义广意上的制造信息反映了制造系统的有序化过程,是对制造过程确定性的表征,能实现制造过程特定功能所需的测度,制造信息包括了实施制造过程所需的技术措施、以及协调生产环节相互关系的逻辑决策知识等。
制造系统和制造过程中的制造信息可分为 设计信息 和 制造信息 。
设计信息是指设计工程师设计出具体产品的几何位置和形体信息、表面信息、几何形体物理信息。
制造信息包括制造资源配置及对制造资源的控制，通常表现为加工工艺规程、装配工艺规程等生产指导文件。
第五章 信息域活动的先进技术功能需求 设计 设计信息 制造过程设计 制造信息制造约束制造约束反馈设计约束制造过程反馈
2,制造系统信息域活动的特点
（ 1）众多的社会技术信息源现代制造系统是一个社会技术集成的时变、动态的开放式系统，它以生产要素作为输入，实现制造转换，使用户、潜在用户和受益者满意的动态、开发的人工工程系统。
（ 2）制造信息源的 规定转换特性,非平稳性,随机性,非线性,有序性 和 耗散特征规定转换特性是指根据订货要求和保证企业竞争力的质量（ Q）、成本（ C）和交货期（ T）等要求而设计的制造工艺过程规定的制造转换顺序和转换过程各工序的要求；非平稳性和耗散特征是指制造过程远离物理平衡态、是非平稳和不可逆的，而且同一切耗散结构系统一样必须消耗能量。
随机性是指此过程具有不确定性；非线性是指此过程是离散的，无法用表态的线性模型描述；有序性是靠消耗能量与物质交换而支持的钠熵过程作用的表现。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息域活动的先进技术
3,制造系统概念模型
（ 1）输入包括有两大类：
①有形资源 土地、厂房、机器、设备、能源、动力、各种自然资源、
人力资源等；
②无形资源 管理、市场、技术、信息、知识、智力资源以及企业形象、产品品牌、客户关系、公众认可等。
（ 2）输出输出是制造系统存在的前提，包括：
①产品 包括有形无形
②服务 售前售后服务、技术输出、人员培训、人文环境
③客户 留住老客户、创造新客户
④社会责任 环境保护、公共建设、人文环境等第五章 信息域活动的先进技术
（ 3）资源转换依据物理或化学原理，基于遗传工程的生物学原理将输入转换成为新的资源转换方法，衡量资源转换优劣的指标有：时间（ T）、质量（ Q）、
成本（ C）、服务（ S）、环境（ E）；
（ 4）机制机制是指支撑企业实现资源转换的各种平台，包括：
①硬件平台；
②软件平台；
③战略平台；
④知识平台；
⑤文化平台；
（ 5）机制主要指外部约束。
第五章 信息域活动的先进技术
4,制造系统主要环节的信息流信息反馈与交换市场分析 产品设计工艺规划制造和装配检验出厂销售服务市场信息第五章 信息域活动的先进技术二、从数字化制造到企业信息化
1,制造业信息化
（ 1）制造业信息化及其内涵制造业信息化的内涵主要体现在：
◆信息化产品设计（ CAD）、工艺设计（ CAPP）、数控加工（ NC）、
数控测量（ CMM）,FMS以及快速成型（ RP）等；
◆ 信息化的营销和管理，主要有 MIS,MRP-II,PDM,ERP等；
◆ 制造仿真和虚拟制造；
◆ 基于 Internet和局域网的网络制造、电子化制造；
◆ 智能制造；
◆ 虚拟企业和供应链、企业动态联盟；
◆ 制造工程数据库及决策支持系统；
第五章 信息域活动的先进技术
（ 2）制造业信息化技术的 5个特征
a.设计数字化 通过设计数字化和智能化可以缩短产品开发周期，促进产品的数字化，提高企业的产品创新能力；
b.生产过程数字化 通过实现生产过程控制的数字化，自动化和智能化，提高企业生产过程自动化水平；
c.制造装备数字化 通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化，
提高产品的精度和加工装配效率；
d.管理数字化 实现企业内部及外部管理的数字化、定量化和最优化、
促进企业重组和优化，提高企业管理效益和水平；
e.企业数字化 可以实现全球化环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，实现企业信息集成、过程集成和内外部资源集成，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品结构的调整，实现制造企业的整体优化，提高我国企业、区域和行业的竞争能力。
第五章 信息域活动的先进技术
2,数字化制造制造业数字化是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然发展趋势。数字化制造可分三大块：以设计为中心的数字制造、以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。
3,企业信息化企业信息化是指信息技术在企业产品开发设计、生产、管理、商务及办公等领域的全方位应用，即运用信息技术，对企业的各种生产经营活动进行全方位的改造，充分开发利用企业的人、财、物资源及企业内外信息资源，降低生产和管理成本，提高经济效益。
企业信息化包括制造过程的信息化、管理的信息化和电子商务三个层面。
第五章 信息域活动的先进技术第二节 制造过程数字控制与在线监控一、开放式 CNC系统及其智能化
1,开放式 CNC
（ 1）开放式 CNC的概念开放式控制系统包括一组逻辑上分离的组件，组件之间和组件与应用平台之间的界面有良好的定义，以使为自不同供应商的组件协同工作运行于多个平台之上完成控制工作，并对用户和其它控制系统提供良好的界面。
①互操作性（ interoperability）
②可移植性（ portability）
③可伸缩性（ scalability）
④可互换性（ interchangeability）
第五章 信息域活动的先进技术
（ 2）开放式 CNC体系结构当前开放式 CNC系统的研究热点有开放式数控系统的体系结构规范、
通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库和数控系统功能软件开发工具等。开放式 CNC系统大致可归纳为以下三类结构：
a.基于 PC型工业 PC
CNC软件运动控制器 伺服驱动器 伺服电机 传动机构光电编码器计量光栅反馈环节第五章 信息域活动的先进技术
b,PC+CNC型以专用 CNC系统 +PC机组成,PC作前端,CNC作后端，既能运行各种 PC
软件又保持原 CNC系统的功能；复杂的多轴插补由 CNC完成。
c,全软件型数控上层应用：
CAD/CAM，
FMS,CIMS等网络软件数控高性能 PC
信号转换器机床及伺服
2,CNC系统的智能化智能数控技术是研究将被加工件的几何信息和加工工艺信息等经过智能化交流伺服系统处理，转换成一系列运动、动作指令，输送给伺服电机来完成工件加工的技术。数控系统智能化主要反映在以下几个方面：
①追求加工效率和加工质量方面的智能化；
②提高驱动性能及使用连接方便智能化；
③简化编程和操作方面的智能化；
④加工过程控制方面的智能化。
第五章 信息域活动的先进技术二、现代制造系统的检测监控
1,制造系统的检测监控
（ 1）运行与控制检测监控运行与控制系统自检、系统通信功能及状态检测、设备状态检测、
循环时间检测、作业状态检测等。
（ 2）加工设备和刀具的状态检测监控观测制造设备运行状态正常与否，主轴切削扭矩检测，主轴温升检测，刀具状态监控，切削液状态检测，排屑状态检测，机床振动怀噪声检测等。
（ 3）工件加工质量检测利用 CN机床所带的测量系统对工件进行在线主动检测，采用三坐标测量机或其它检测测量设备和装置在系统内进行测量。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息域活动的先进技术
（ 4）物料流检测监控工件进出站的闲、忙状态检测，工件、夹具在工件进出站的自动识别，工件（含夹具、托盘）在工件进出站、托盘缓冲站、机床托盘自动交换装置与自动导引小车之间的引入 /引出检测，物料在自动立体仓库上的存取检测，货位状态检测,AGV载荷状态检测,AGV障碍物与冲突检测，
刀具参数的阅读与识别，刀具进出站刀位状态检测，换刀机器人运行状态怀运行路径检测，换刀机器人对刀具的抓取、存放检测。
（ 5）环境参数及安全监控电网电压、电流值监测，空气的湿度、温度监测，供水、供气压力监测，火灾监测，人员进出监测，环境监测以及其他监测。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息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 现代制造的信息化和数字化
★第三节 网络化制造和虚拟企业
★第五节 制造执行系统
★第二节 制造过程数字控制与在线监控
★第四节 电子化制造（ E-制造）
★第六节 现代企业管理模式及管理技术第一节 现代制造的信息化和数字化一、概述
1,现代制造中的信息及其含义广意上的制造信息反映了制造系统的有序化过程,是对制造过程确定性的表征,能实现制造过程特定功能所需的测度,制造信息包括了实施制造过程所需的技术措施、以及协调生产环节相互关系的逻辑决策知识等。
制造系统和制造过程中的制造信息可分为 设计信息 和 制造信息 。
设计信息是指设计工程师设计出具体产品的几何位置和形体信息、表面信息、几何形体物理信息。
制造信息包括制造资源配置及对制造资源的控制，通常表现为加工工艺规程、装配工艺规程等生产指导文件。
第五章 信息域活动的先进技术功能需求 设计 设计信息 制造过程设计 制造信息制造约束制造约束反馈设计约束制造过程反馈
2,制造系统信息域活动的特点
（ 1）众多的社会技术信息源现代制造系统是一个社会技术集成的时变、动态的开放式系统，它以生产要素作为输入，实现制造转换，使用户、潜在用户和受益者满意的动态、开发的人工工程系统。
（ 2）制造信息源的 规定转换特性,非平稳性,随机性,非线性,有序性 和 耗散特征规定转换特性是指根据订货要求和保证企业竞争力的质量（ Q）、成本（ C）和交货期（ T）等要求而设计的制造工艺过程规定的制造转换顺序和转换过程各工序的要求；非平稳性和耗散特征是指制造过程远离物理平衡态、是非平稳和不可逆的，而且同一切耗散结构系统一样必须消耗能量。
随机性是指此过程具有不确定性；非线性是指此过程是离散的，无法用表态的线性模型描述；有序性是靠消耗能量与物质交换而支持的钠熵过程作用的表现。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息域活动的先进技术
3,制造系统概念模型
（ 1）输入包括有两大类：
①有形资源 土地、厂房、机器、设备、能源、动力、各种自然资源、
人力资源等；
②无形资源 管理、市场、技术、信息、知识、智力资源以及企业形象、产品品牌、客户关系、公众认可等。
（ 2）输出输出是制造系统存在的前提，包括：
①产品 包括有形无形
②服务 售前售后服务、技术输出、人员培训、人文环境
③客户 留住老客户、创造新客户
④社会责任 环境保护、公共建设、人文环境等第五章 信息域活动的先进技术
（ 3）资源转换依据物理或化学原理，基于遗传工程的生物学原理将输入转换成为新的资源转换方法，衡量资源转换优劣的指标有：时间（ T）、质量（ Q）、
成本（ C）、服务（ S）、环境（ E）；
（ 4）机制机制是指支撑企业实现资源转换的各种平台，包括：
①硬件平台；
②软件平台；
③战略平台；
④知识平台；
⑤文化平台；
（ 5）机制主要指外部约束。
第五章 信息域活动的先进技术
4,制造系统主要环节的信息流信息反馈与交换市场分析 产品设计工艺规划制造和装配检验出厂销售服务市场信息第五章 信息域活动的先进技术二、从数字化制造到企业信息化
1,制造业信息化
（ 1）制造业信息化及其内涵制造业信息化的内涵主要体现在：
◆信息化产品设计（ CAD）、工艺设计（ CAPP）、数控加工（ NC）、
数控测量（ CMM）,FMS以及快速成型（ RP）等；
◆ 信息化的营销和管理，主要有 MIS,MRP-II,PDM,ERP等；
◆ 制造仿真和虚拟制造；
◆ 基于 Internet和局域网的网络制造、电子化制造；
◆ 智能制造；
◆ 虚拟企业和供应链、企业动态联盟；
◆ 制造工程数据库及决策支持系统；
第五章 信息域活动的先进技术
（ 2）制造业信息化技术的 5个特征
a.设计数字化 通过设计数字化和智能化可以缩短产品开发周期，促进产品的数字化，提高企业的产品创新能力；
b.生产过程数字化 通过实现生产过程控制的数字化，自动化和智能化，提高企业生产过程自动化水平；
c.制造装备数字化 通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化，
提高产品的精度和加工装配效率；
d.管理数字化 实现企业内部及外部管理的数字化、定量化和最优化、
促进企业重组和优化，提高企业管理效益和水平；
e.企业数字化 可以实现全球化环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，实现企业信息集成、过程集成和内外部资源集成，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品结构的调整，实现制造企业的整体优化，提高我国企业、区域和行业的竞争能力。
第五章 信息域活动的先进技术
2,数字化制造制造业数字化是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然发展趋势。数字化制造可分三大块：以设计为中心的数字制造、以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。
3,企业信息化企业信息化是指信息技术在企业产品开发设计、生产、管理、商务及办公等领域的全方位应用，即运用信息技术，对企业的各种生产经营活动进行全方位的改造，充分开发利用企业的人、财、物资源及企业内外信息资源，降低生产和管理成本，提高经济效益。
企业信息化包括制造过程的信息化、管理的信息化和电子商务三个层面。
第五章 信息域活动的先进技术第二节 制造过程数字控制与在线监控一、开放式 CNC系统及其智能化
1,开放式 CNC
（ 1）开放式 CNC的概念开放式控制系统包括一组逻辑上分离的组件，组件之间和组件与应用平台之间的界面有良好的定义，以使为自不同供应商的组件协同工作运行于多个平台之上完成控制工作，并对用户和其它控制系统提供良好的界面。
①互操作性（ interoperability）
②可移植性（ portability）
③可伸缩性（ scalability）
④可互换性（ interchangeability）
第五章 信息域活动的先进技术
（ 2）开放式 CNC体系结构当前开放式 CNC系统的研究热点有开放式数控系统的体系结构规范、
通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库和数控系统功能软件开发工具等。开放式 CNC系统大致可归纳为以下三类结构：
a.基于 PC型工业 PC
CNC软件运动控制器 伺服驱动器 伺服电机 传动机构光电编码器计量光栅反馈环节第五章 信息域活动的先进技术
b,PC+CNC型以专用 CNC系统 +PC机组成,PC作前端,CNC作后端，既能运行各种 PC
软件又保持原 CNC系统的功能；复杂的多轴插补由 CNC完成。
c,全软件型数控上层应用：
CAD/CAM，
FMS,CIMS等网络软件数控高性能 PC
信号转换器机床及伺服
2,CNC系统的智能化智能数控技术是研究将被加工件的几何信息和加工工艺信息等经过智能化交流伺服系统处理，转换成一系列运动、动作指令，输送给伺服电机来完成工件加工的技术。数控系统智能化主要反映在以下几个方面：
①追求加工效率和加工质量方面的智能化；
②提高驱动性能及使用连接方便智能化；
③简化编程和操作方面的智能化；
④加工过程控制方面的智能化。
第五章 信息域活动的先进技术二、现代制造系统的检测监控
1,制造系统的检测监控
（ 1）运行与控制检测监控运行与控制系统自检、系统通信功能及状态检测、设备状态检测、
循环时间检测、作业状态检测等。
（ 2）加工设备和刀具的状态检测监控观测制造设备运行状态正常与否，主轴切削扭矩检测，主轴温升检测，刀具状态监控，切削液状态检测，排屑状态检测，机床振动怀噪声检测等。
（ 3）工件加工质量检测利用 CN机床所带的测量系统对工件进行在线主动检测，采用三坐标测量机或其它检测测量设备和装置在系统内进行测量。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息域活动的先进技术
（ 4）物料流检测监控工件进出站的闲、忙状态检测，工件、夹具在工件进出站的自动识别，工件（含夹具、托盘）在工件进出站、托盘缓冲站、机床托盘自动交换装置与自动导引小车之间的引入 /引出检测，物料在自动立体仓库上的存取检测，货位状态检测,AGV载荷状态检测,AGV障碍物与冲突检测，
刀具参数的阅读与识别，刀具进出站刀位状态检测，换刀机器人运行状态怀运行路径检测，换刀机器人对刀具的抓取、存放检测。
（ 5）环境参数及安全监控电网电压、电流值监测，空气的湿度、温度监测，供水、供气压力监测，火灾监测，人员进出监测，环境监测以及其他监测。
第五章 信息域活动的先进技术第五章 信息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 "。
