基于柔性制造的物流实训系统研究

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The paper summarized the thinking and the goalof the design of logistics training system. Itelaborated the systematic constitution of softwareand hardware and the operational principle indetail. It introduced the system function and theexperiment supported systematicaly， and developedthe system last. The logistics training systemrealized integrated teaching of manufacturfnglogistics. it has very important significance forimproving teaching quality，training the colege students abilty of combiningtheory with practice， promoting the combination ofteaching and scientific research。

Key wordslogistics training system； experiment teaching；system design柔性制造系统是由统-的信息控制系统、物料储运系统和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。柔性制造系统集机械、电子、计算机、控制工程于-体，包含许多高新技术，适合于多品种中小批量生产，能够对动态多变的市场做出快速反应，大幅度地提高劳动生产率，实现了高效率、高质量、高柔性的自动化生产。

工业工程是-门实践性较强的学科，对学生的教育既要注重理论的教学，也要注重实际业务操作能力的培养。物流实训系统的建设就是要搭建理论与实践相结合的综合平台，以生产物流流程为基础，以柔性制造思想为指导，以先进的设备如数控制造单元、机器人子系统、自动化仓库、输送系统等为实现手段，构建-个理念先进、技术领先、方案合理的现代物流综合模拟实训体系，实现生产物流的集成化教学，对提高教学质量，培养学生理论联系实际，促进教学与科研的有机结合，具有重要的意义。

1.系统设计思想与目标工业工程专业是我院的新专业，2004年开始招生，目前正进入专业课程的开设中，需要相关课程的实验支持，急需筹建物流工程实训系统。但由于资金紧缺，无法购置全新的物流工程实实训设备。经过学院领导及专家组的论证，决定在原国外引进的柔性制造系统 (FMS)上开发工业工程专业所需的物流实训系统。

工业工程拟开发的物流实训系统是为学生提供-个完整的、现代化的、柔性化、灵活组合式的物流实训实验平台。它包括真实的、拈化的、多种机械设备、可以灵活组合和控制的电气自动化设备以及当前最先进的单元化的搬运设备等，通过工业控制网络 (现场总线)以及上层管理网络实现上下微机的互控和互连，完成从真实的物理器件到上层微机的管理实验研发环境。

结合现代柔性制造自动化生产线的各种功能及特性，能基本再现-个柔性化现代小型企业或多个行业特征的基本功能，建立- 个柔性化的、可组合式的、手动和全自动化并存的、具有多个行业特征的现代小型企业生产物流系统，为学生提供-个实现设计思想的实物实验和验证环境，满足工业工程专业学生物流工程、生产系统运作的实训功能，使学生更快、更好地应用这些先进的设备和技术，提高学生毕业后的就业率，使之成为实用型人才而做出我们应有的贡献。

2. 系统结构基于柔性制造的物流实训系统由硬件和软件两部分组成。

2.1 硬件(1)数控加工子系统：采用计算机控制的加工中心，包括CNC铣床和CNC车床，这种数控装置适应性强，能在硬件基本不变的情况下，通过修改软件来改变或扩充其功能。加工中心-般都具有换刀装置，工件-次装夹后能连续地完成钻、镗、铣、铰、锪等多种工序加工。

(2)机器人子系统：采用进口5轴联动的机器人，进行智能的搬运、分拣工作，负责将输送来的工件安装到加工中心。也可以进行独立的机器人研究与动作分析研究。

(3)环形工件输送系统：加工中心布置在环形输送线的外侧。在封闭环形输送线中常设置若干支路，作为储存工件和改变输送线路之用，便于实现随机传送，具有较大的灵活性。柔性制造系统中的工件输送系统与其他制造系统中的工件输送系统有很大区别，它不是按固定节拍将工件从某-工位输送到下-工位，而是既不按固定节拍又不按固定顺序输送工件，甚至有时是将几种工件混杂在-起输送。

(4)识别系统：包括视觉识别系统和材料识别系统。用来对工件的材料形状进行识别，根据指令进行不同的加工处理。

(5)全自动立体仓库和AVG4车：实训主要由立体仓库系统，全自动堆垛机和横梁型、托盘立体货架、6轴多环节全自动码垛机械手、全自动出/入库输送线、拆盘导视、电子看板及AGV4车组成，通过ACV小车的自动搬运和导航功能实现将物料或者托盘在不同流水线和模拟站点之间的搬运。

设备在后台信息管理系统的管理下，可实现整盘自动出/入库；整盘拆零配送；货物自动码垛入库；货物的自动运送。

(6)模拟测量站：该站对加工后的工件进行尺寸检查和加工进度检查以及装配检121-查 。

(7)装配站：包括两个装配站，模拟实际生产中的零件装配工位，装配之后传送到模拟测量站进行装配检验。

(8)动作研究监控子系统：通过变焦CCD摄像头与可变视角云台以及数字视频网络服务器构成动作研究监控系统，动态捕捉与实时录像学生装配工件动作，通过网络传输到计算机上并进行动作分析，也可以对工作环境进行实时监控，为虚拟工厂做好准备。

2.2 软件(1)PLC控制系统，仓储管理系统，数控编程，上/下位工控软件编程等控制硬件设备的软件。

3. 系统功能设计与实现从生产角度和教学内容来看，基础工业工程和设施规划与物流分析两门课与生产物流的关系最密切，在课程设置中的作用也最大，因此，基于柔性制造的物流实训系统应该以这两个课程的实验环节作为流程模拟的对象。

3.1 基础工业工程实训系统基础工业工程实验包括流程程序分析、人机操作分析和动作分析三个实验。流程程序分析是以产品或零件的加工全过程为对象，运用程序分析技巧对整个流程程序中的操作、搬运、贮存、检验、暂存五个方面加以记录和考查、分析。人机操作分析是研究-个工序中人和机器的协调关系。动作分析属于第三层次，它是在程序分析、操作分析的基础上，研究人体的各种操作的细微动作，发现作业者无效和不经济的动作。

根据系统设计的思想、IB标和实验的内容，选择信息化支持下的生产装配流水线系统作为实验教学的基础实验条件，在物流实训系统中根据不同产品的生产与装配流程，自动化组合生产线的生产单元和作业方式，模拟产品的生产，并在计算机系统的帮助下利用动作研究、时间研究、工作测定、方法设计、流程和作业分析等技术进行影响工作效率的各因素的实验、研究、分析∩以进行工序流程分析与优化、生产线平衡与优化、生产流水线节拍比照等实验。

3.2 设施规划与物流分析实训系统设施规划与物流分析实验包括生产线物流系统运行规划、自动化仓储系统运行规划、生产线物流系统运行控制与仿真、自动化仓储系统运行控制与仿真。物流实训教学的目的是让学生从宏观角度理解物流过程及物流概念，让学生接触先进、实用的物流技术及设备，锻炼学生的物流技术及设备的操作水平，提高学生的物流系统分析和设计能力。

系统模拟不同产品的生产与装配流程，自动化组合生产线的生产单元和作业方式，包括原材料的出库，经过若干道工序加工成成品，自动入库存储，按照需求提货出库∩现场认识实验室内现有的物流设备及生产物流系统规划布局模式，绘制生产-仓储系统布局图和物流流程图，认识运输环节物流业务和信息的衔接方式，绘制从原材料采购入库、原材料出库、生产加工、包装运输、销售等全过程的物料搬运过程图。

4. 结束语基于柔性制造的物流实训系统采用了先进的柔性制造技术、自动化技术、软件技帝确 i ；姆嘲期 i i 饥，全电坏控系统更加造用。