装配流水线原理和工作方法

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1、中文名称：流水线装配英文名称：assembly on flow line production定义：按一定的程序，使工件定向移动的装配过程。应用学科： 机械工程（一级学科）；钳工及装配工具（二级学科）；钳工及装配工具一般 名词（三级学科）装配流水线的概念装配线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和 在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的装配要求。装配流水线的传输方式有 同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，实现手工装配 或半自动装配。装配线在企业的批量生产中不可或缺。装配流水线线体可分为有顶带照明风扇式装配线样与无顶式样

2、组装线两种. 线体每工位均设有气源供应节头.线体的运行速度可根据工人操作的熟练程度进行调节。 装配线也叫生产线，是流水线的一种。装配线是在生产当中运行的线体，主要分为：有 动力和无动力滚筒线、板式链、流利条输送线、壁挂式装配线、皮带输送线、差速链、台车 流水线、手推（万向球）装配线、灌装线等。装配流水线的传输方式装配流水线的传输方式有同步传输的/ （强制式）也可以是非 同步传输/（柔性式），根据配置的选择，实现手工装配或半自动装配。流水线在企业的批 量生产中不可或缺。装配流水线最常用的方式工厂装配流水线最常用的方式是十字型排列的皮带流水线皮带流水线可以通过调节线体输送速度来满足不同生产工艺的要

3、求。输送皮带的材质有 防静电、耐磨、耐高温、耐油、耐酸碱以及食品级的皮带等多种，可根据使用场合的不同进 行灵活选择。皮带流水线运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。根据生产作业可选用： 普通连续运行、节拍运行、变速运行等控制方式；线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等 形式。装配流水线的用途装配流水线，广泛适用于肉类加工业、冷冻食品业、水产加工业、饮料及食品、乳品加 工业、制药、包装、电子、电器、汽配、加工制造业、农副产品加工业等等多种行业。 装配流水线规格参数1、线体长度根据产品的装配工艺编排计算得出；2、

4、 线体高度为2M,其中工作面高度75020mm可调；3、线体宽度：1200mm，根据产品规格自由定；4、线体配置：1）日光灯， 2）电风扇， 3）气管配有快换节口， 4）工艺图板，5）工具箱配有 220V 电源插座， 6）隔台板；产生背景借鉴了工业流水线制造的思想，现代CPU也采用了流水线设计。在工业制造中采用流 水线可以提高单位时间的生产量；同样在CPU中采用流水线设计也有助于提高CPU的频S 51 J率。先以汽车装配为例来解释流水线的工作方式。假设装 配一辆汽车需要4 个步骤：1.冲压：制作车身外壳和底盘等部件， 2.焊接：将冲压成形后的 各部件焊接成车身， 3.涂装：将车身等主要部件清洗

5、、化学处理、打磨、喷漆和烘干， 4.总 装：将各部件（包括发动机和向外采购的零部件）组装成车；同时对应地需要冲压、焊接 涂装和总装四个工人。采用流水线的制造方式，同一时刻四辆汽车在装配。如果不采用流水 线，那么第一辆汽车依次经过上述四个步骤装配完成之后，下一辆汽车才开始进行装配，最 早期的工业制造就是采用的这种原始的方式。未采用流水线的原始制造方式，同一时刻只有 一辆汽车在装配。不久之后就发现，某个时段中一辆汽车在进行装配时，其它三个工人处于闲置状态，显 然这是对资源的极大浪费！于是开始思考能有效利用资源的方法：在第一辆汽车经过冲压进入焊接工序的时候，立刻开始进行第二辆汽车的冲压，而不是等到第

6、一辆汽车经过全部四个工序后才开始。之后的每一辆汽车都是在前一辆冲压完毕 后立刻进入冲压工序，这样在后续生产中就能够保证四个工人一直处于运行状态，不会造成 人员的闲置。这样的生产方式就好似流水川流不息，因此被称为流水线。CPU 的工作也可以大致分为指令的获取、解码、运算和结果的写入四个步骤，采用流 水线设计之后，指令（好比待装配的汽车）就可以连续不断地进行处理。在同一个较长的时 间段内，显然拥有流水线设计的 CPU 能够处理更多的指令。具体分类流水线功能繁杂，种类也非常多；如果按照处理级别来分类，流水线可以有操作部件级、指令级和处理机级；如果按照流水线可以完成的动作的数量来分类，又可以分为单功能

7、和多功能流水线；如果按照流水线内部的功能部件的连接方式来分类，则有线性流水线和非线性流水线；按照可处理对象来分类，还可以有标量流水线 和向量流水线。流水线的分类：1、按处理级别分：功能部件级：在实现较为复杂的运算时采用 指令级：将一条指令执行过程分为多个阶段 处理器间级：每个处理器完成其专门的任务。2、按完成的功能分类：单功能流水线：只完成一种如乘法或浮点运算等，多用于数字信号处理器(DSP), 各处理器可并行完成各自的功能，加快整机处理速度。多功能流水线：在不同情况下可完成不同功能接的方式分类：静态流水线：同一时间内，多功能结构只能按一种功能的连接方式工作。 动态流水线：同一时间内，可以有多

8、种功能的连接方式同时工作。4、按处理的数据类型分类：标量流水线：一般数据向量流水线：矢量数据。X+Y=Z每一个代表一维数据。5、流水线结构上分类： 线性流水线：指各功能模块顺序串行连接，无反馈回路，如前面介绍的。 非线性流水线：带有反馈回路的流水线。性能指标 衡量一种流水线处理方式的性能高低的书面数据主要由吞吐率、效率和加速比这三个参 数来决定。吞吐率 指的是计算机中的流水线在特定的时间内可以处理的任务或输出数据的结果的数量。流 水线的吞吐率可以进一步分为最大吞吐率和实际吞吐率。它们主要和流水段的处理时间、缓存寄存器的延迟时间有关，流水段的处理时间越长，缓存寄存器的延迟时间越大，那么，这条流水

9、线的吞吐量就越小。因为，在线性流水线中，最大 吞吐率Tpmax=流水线时钟周期T/1=max (T1,.Ti,.Tm) +T1/1，而其中,m是流水线的 段数， i 是特定过程段执行时间。如果，一条流水线的段数越多，过程执行时间越长，那么， 这条流水线的理论吞吐率就越小。由此，要对于流水线的瓶颈部分的处理主要在于减少流水段的处理时间。实现的方法一 般有两种：1、把瓶颈部分的流水线分拆，以便任务可以充分流水处理。流水段的处理时间过长， 一般是由于任务堵塞造成的，而任务的堵塞会导致流水线不能在同一个时钟周期内启动另一 个操作，可以把流水段划分，在各小流水段中间设置缓存寄存器，缓冲上一个流水段的任务

10、， 使流水线充分流水。假如X流水段的处理时间为3T,可以把X流水段再细分成3小段，这 样，每小段的功能相同，但是处理时间已经变成3T/3=T 了。9 i门建时猝軾时炜啊皓Clkr,从而提高cpu处理速度。超级标量机能同时对若干条指令进行 译码，将可以并行执行的指令送往不同的执行部件，在程序运行期间，由硬件(通常是状态 记录部件和调度部件)来完成指令调度。超级标量机主要是借助硬件资源重复(例如有两套译 码器和ALU等)来实现空间的并行操作。熟知的pentium系列(可能是p-II开始)，还有 SUNSPARC系列的较高级型号，以及MIPS若干型号等都采用了超级标量技术。超长指令字超常指令字(VL

11、IW： VeryLonglnstructionWord)是由美国Yale大学教授Fisher提出 的。它有点类似于超级标量，是一条指令来实现多个操作的并行执行，之所以放到一条指令 是为了减少内存访问。通常一条指令多达上百位，有若干操作数，每条指令可以做不同的几 种运算。那些指令可以并行执行是由编译器来选择的。通常VLIW机只有一个控制器，每个 周期启动一条长指令，长指令被分为几个字段，每个字段控制相应的部件。由于编译器需要 考虑数据相关性，避免冲突，并且尽可能利用并行，完成指令调度，所以硬件结构较简单。VLIW机器较少，可能不太容易实现，业界比较有名的VLIW公司之一是Transmeta, 在

12、加州硅谷Sa ntaClara （硅谷圣地之一，还有San Jose, PaloAlto）。它做的机器采用X86 指令集，VLIW实现，具体资料可以去访问公司的网站。向量机平时接触的计算机都是标量机，向量机都是大型计算机，一般用于军事工业，气象预报， 以及其他大型科学计算领域，这也说明了向量机都很贵。国产的银河计算机就是向量机普通 的计算机所做的计算，例如加减乘除，只能对一组数据进行操作，被称为标量运算。向量运 算一般是若干同类型标量运算的循环。向量运算通常是对多组数据成批进行同样运算，所得 结果也是一组数据。很多做科学计算的大（巨）型机都是向量机。SIMD 技术单指令多数据（SingleInstructionMultipleData）简称 SIMD。SIMD 结构的 CPU 有多 个执行部件，但都在同一个指令部件的控制下SIMD在性能优势呢：以加法指令为例，单 指令单数据（SISD）的CPU对加法指令译码后，执行部件先访问内存，取得第一个操作数； 之后再一次访问内存，取得第二个操作数；随后才能进行求和运算。而在SIMD型CPU中， 指令译码后几个执行部件同时访问内存，一次性获得所有操作数进行运算。这个特点使得 SIMD特别适合于多媒体应用等数据密集型运算。AMD公司的3DNOW !技术其实质就是 SIMD，这使K62处理器在音频解码、视频回放、3D游戏等应用中显示出优异性能。