計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)-柔性制造系統(tǒng)

1、（Flexible Manufacturing System）l FMS是一種在中央計(jì)算機(jī)控制下由兩臺(tái)以上配有是一種在中央計(jì)算機(jī)控制下由兩臺(tái)以上配有自動(dòng)刀具交換及自動(dòng)工件托盤交換裝置的數(shù)控機(jī)自動(dòng)刀具交換及自動(dòng)工件托盤交換裝置的數(shù)控機(jī)床以及自動(dòng)化物料運(yùn)送裝置組成的、具有生產(chǎn)負(fù)床以及自動(dòng)化物料運(yùn)送裝置組成的、具有生產(chǎn)負(fù)荷平衡、生產(chǎn)調(diào)度、對(duì)制造過程實(shí)時(shí)控制與監(jiān)控荷平衡、生產(chǎn)調(diào)度、對(duì)制造過程實(shí)時(shí)控制與監(jiān)控功能的功能的, ,可加工多族零件的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)?？杉庸ざ嘧辶慵娜嵝宰詣?dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。l加工單元；加工單元；l自動(dòng)物料運(yùn)輸及管理系統(tǒng)；自動(dòng)物料運(yùn)輸及管理系統(tǒng)；l計(jì)算機(jī)控制與管理裝置；計(jì)算機(jī)控制與管

2、理裝置；l輔助工作站輔助工作站。 加工單元是加工單元是FMS的主體，用以進(jìn)行零件的機(jī)的主體，用以進(jìn)行零件的機(jī)械加工。械加工。 加工單元的機(jī)床必須具備的條件：加工單元的機(jī)床必須具備的條件： 具有具有CNC計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，并且有能與計(jì)算計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，并且有能與計(jì)算機(jī)直接通信的機(jī)直接通信的DNC接口裝置；接口裝置； 具有自動(dòng)工件托盤交換裝置具有自動(dòng)工件托盤交換裝置( (APC) )及自動(dòng)刀及自動(dòng)刀具交換裝置具交換裝置( (ATC) )； 應(yīng)能完成獨(dú)立完整的加工工序，能完成所選定零應(yīng)能完成獨(dú)立完整的加工工序，能完成所選定零件族加工中盡可能多的工序。件族加工中盡可能多的工序。l可代替型配置可代替型配置

3、: : 所選定的機(jī)床能完成選所選定的機(jī)床能完成選定零件的全部工序定零件的全部工序, ,則則FMS系統(tǒng)只需配置系統(tǒng)只需配置足夠數(shù)量的同型號(hào)機(jī)床足夠數(shù)量的同型號(hào)機(jī)床, ,這些機(jī)床之間具有這些機(jī)床之間具有相互可代替的性質(zhì)。相互可代替的性質(zhì)。l可互補(bǔ)型配置可互補(bǔ)型配置: : 選定零件族的工序需幾種選定零件族的工序需幾種機(jī)床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機(jī)機(jī)床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機(jī)床之間具有互補(bǔ)性質(zhì)。床之間具有互補(bǔ)性質(zhì)。物料運(yùn)送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：物料運(yùn)送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：工件工件/ /夾具運(yùn)送及管理系統(tǒng)；夾具運(yùn)送及管理系統(tǒng)；刀具運(yùn)送及管理系統(tǒng)。刀具運(yùn)送及管理系統(tǒng)。l物料倉(cāng)庫(kù)；物

4、料倉(cāng)庫(kù)；l夾具系統(tǒng)；夾具系統(tǒng)；l裝卸工作站；裝卸工作站；l緩沖工作站；緩沖工作站；l物料運(yùn)送小車。物料運(yùn)送小車。l庫(kù)房（高架多層貨架）；庫(kù)房（高架多層貨架）；l堆垛起重機(jī)；堆垛起重機(jī)；l場(chǎng)內(nèi)有軌運(yùn)輸車；場(chǎng)內(nèi)有軌運(yùn)輸車；l場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外運(yùn)輸場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外運(yùn)輸AGV小車；小車；l控制計(jì)算機(jī)；控制計(jì)算機(jī)；l狀態(tài)檢測(cè)器；狀態(tài)檢測(cè)器；l信息輸入設(shè)備，如條形碼掃描器等。信息輸入設(shè)備，如條形碼掃描器等。l機(jī)床夾具；機(jī)床夾具；l托盤（托盤（Pallet）；）；l自動(dòng)上下料裝置自動(dòng)上下料裝置( (APC、機(jī)器人、機(jī)器人) )。（1）有軌小車（）有軌小車（RGV) ) Rail Guided Vehicle（2）自動(dòng)導(dǎo)向

5、小車（）自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV) ) Automatic Guided Vehiclel刀具；刀具；l機(jī)床刀庫(kù)（固定式和可換式）；機(jī)床刀庫(kù)（固定式和可換式）；l中央刀庫(kù)；中央刀庫(kù)；l刀具輸送裝置和刀具交換機(jī)構(gòu)；刀具輸送裝置和刀具交換機(jī)構(gòu)；l刀具破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；刀具破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； （聲發(fā)射法、切削力變化法、電機(jī)功耗法、激（聲發(fā)射法、切削力變化法、電機(jī)功耗法、激光檢測(cè)法）光檢測(cè)法）l對(duì)刀儀及刀具進(jìn)出站；對(duì)刀儀及刀具進(jìn)出站；l條形碼閱讀、打印機(jī)；條形碼閱讀、打印機(jī)；l刀具管理計(jì)算機(jī)。刀具管理計(jì)算機(jī)。根據(jù)不同的根據(jù)不同的FMS需要，配置不同的輔助工作站需要，配置不同的輔助工作站: :l清洗工作站；清洗工作

6、站；l在線測(cè)量工作站；在線測(cè)量工作站；l切屑清除及回收系統(tǒng)；切屑清除及回收系統(tǒng)；l冷卻液供應(yīng)及回收系統(tǒng)；冷卻液供應(yīng)及回收系統(tǒng)；l監(jiān)控工作站監(jiān)控工作站等。l可行性論證可行性論證l需求分析需求分析l初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)l詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)l加工對(duì)象及生產(chǎn)規(guī)模的加工對(duì)象及生產(chǎn)規(guī)模的需求分析需求分析l總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)l技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益核算技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益核算l采用采用GT技術(shù)，技術(shù)，選定選定FMS加工的零件族加工的零件族；l分析各零件族的典型工藝過程分析各零件族的典型工藝過程，以確定出，以確定出FMS加工的零件類型、尺寸、生產(chǎn)批量，加工的零件類型、尺寸、生產(chǎn)批量，零件的裝夾及工藝流程、工序時(shí)間；零件的裝夾及工藝流程

7、、工序時(shí)間；l確定系統(tǒng)的規(guī)模確定系統(tǒng)的規(guī)模、設(shè)備選型及配置設(shè)備選型及配置。 根據(jù)根據(jù)K & T Co. 及及Fritz Werner Co.的經(jīng)驗(yàn)，的經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)MS合理的應(yīng)用范圍是：品合理的應(yīng)用范圍是：品種介于種介于6100之間，批量介于之間，批量介于252000件之間。件之間。FMS總體設(shè)計(jì)是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、總體布局等項(xiàng)設(shè)計(jì)的總稱。總體設(shè)計(jì)是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、總體布局等項(xiàng)設(shè)計(jì)的總稱。l加工對(duì)象的需求分析；加工對(duì)象的需求分析；l系統(tǒng)的系統(tǒng)的功能模型及信息模型設(shè)計(jì)功能模型及信息模型設(shè)計(jì)；l機(jī)床選型的分析論證；機(jī)床選型的分析論證；l刀具刀具/工件運(yùn)輸系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；工件運(yùn)輸系統(tǒng)的方

8、案設(shè)計(jì)；l控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；l網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；l系統(tǒng)的系統(tǒng)的總體布局及廠房平面布置圖總體布局及廠房平面布置圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。lFMS系統(tǒng)功能模型系統(tǒng)功能模型 它是描述它是描述FMS系統(tǒng)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行過程的全部活動(dòng)。行過程的全部活動(dòng)。 lFMS系統(tǒng)信息模型系統(tǒng)信息模型 它是描述它是描述FMS系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行過程的信息流程。過程的信息流程。 ICAM是美國(guó)空軍在是美國(guó)空軍在1981年公布的一個(gè)工程項(xiàng)目年公布的一個(gè)工程項(xiàng)目“一體一體化計(jì)算機(jī)輔助制造化計(jì)算機(jī)輔助制造” ” （Integrated Computer Aided Man

9、ufacturing） 的簡(jiǎn)稱。的簡(jiǎn)稱。lIDEF0 用來描述系統(tǒng)用來描述系統(tǒng) 的功能活動(dòng)的功能活動(dòng)及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的功能模型。及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的功能模型。lIDEF1 用來描述系統(tǒng)用來描述系統(tǒng) 的信息及其的信息及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的信息模型。聯(lián)系，建立系統(tǒng)的信息模型。lIDEF2 用來進(jìn)行系統(tǒng)用來進(jìn)行系統(tǒng) 的模擬，建的模擬，建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。l功能或活動(dòng)的內(nèi)容是什么，即定義是什么；功能或活動(dòng)的內(nèi)容是什么，即定義是什么；l功能或活動(dòng)的輸出是什么；功能或活動(dòng)的輸出是什么；l功能或活動(dòng)為產(chǎn)生所期望的輸出需要哪些輸入；功能或活動(dòng)為產(chǎn)生所期望的輸出需要哪些輸入；l執(zhí)行功能或活動(dòng)需

10、要受到的約束或控制是什么；執(zhí)行功能或活動(dòng)需要受到的約束或控制是什么；l采用什么樣的機(jī)制來支持相應(yīng)的功能或活動(dòng)；采用什么樣的機(jī)制來支持相應(yīng)的功能或活動(dòng)；l該活動(dòng)或功能與其它活動(dòng)有何內(nèi)在聯(lián)系。該活動(dòng)或功能與其它活動(dòng)有何內(nèi)在聯(lián)系。l I 輸入輸入lC 控制控制lO 輸出輸出lM 機(jī)制機(jī)制lFMS總投資總投資lFMS總經(jīng)濟(jì)效益總經(jīng)濟(jì)效益l投資回收率投資回收率l綜合評(píng)介結(jié)論綜合評(píng)介結(jié)論示例的系統(tǒng)目標(biāo)：示例的系統(tǒng)目標(biāo)： 建立新的建立新的FMS系統(tǒng)，用以代替現(xiàn)行的由兩系統(tǒng)，用以代替現(xiàn)行的由兩條傳統(tǒng)生產(chǎn)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)箱體零件，條傳統(tǒng)生產(chǎn)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)箱體零件，年產(chǎn)量為年產(chǎn)量為19000件。件。采用采用FMS預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)配置及投資配置及投資如表如表3-5所示。所示。FMS的的總投資總投資如表如表3-9所示所示: : USD 1640650.00系統(tǒng)成本：系統(tǒng)成本：USD 1797195.00 （從表（從表3-5中扣除中扣除C項(xiàng)）項(xiàng)）l直接勞動(dòng)工時(shí)費(fèi)直接勞動(dòng)工時(shí)費(fèi)l調(diào)整工時(shí)費(fèi)調(diào)整工時(shí)費(fèi)l間接勞動(dòng)費(fèi)用間接勞動(dòng)費(fèi)用l生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)l場(chǎng)地費(fèi)場(chǎng)地費(fèi)l生產(chǎn)維持費(fèi)生產(chǎn)維持費(fèi)l庫(kù)存費(fèi)庫(kù)存費(fèi)l工裝夾具費(fèi)用工裝夾具費(fèi)用l廢品損失費(fèi)用廢品損失費(fèi)用ROR =