計算機集成制造技術(shù)（CIMT）(PPT 53)第三講柔性制造系統(tǒng)（FMS）

1、第三講 柔性制造系統(tǒng)（FMS）計算機集成制造技術(shù)（CIMT）（Computer Integrated Manufacturing Technology）（Flexible Manufacturing System）柔性制造系統(tǒng)（FMS）FMS定義 FMS是一種在中央計算機控制下由兩臺以上配有自動刀具交換及自動工件托盤交換裝置的數(shù)控機床以及自動化物料運送裝置組成的、具有生產(chǎn)負(fù)荷平衡、生產(chǎn)調(diào)度、對制造過程實時控制與監(jiān)控功能的,可加工多族零件的柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。FMS的組成通常由四大部分組成：加工單元；自動物料運輸及管理系統(tǒng)；計算機控制與管理裝置；輔助工作站。FMS的加工單元 加工單元是FMS的主

2、體，用以進行零件的機械加工。 加工單元的機床必須具備的條件： 具有CNC計算機數(shù)控裝置，并且有能與計算機直接通信的DNC接口裝置； 具有自動工件托盤交換裝置(APC)及自動刀具交換裝置(ATC)； 應(yīng)能完成獨立完整的加工工序，能完成所選定零件族加工中盡可能多的工序。FMS機床配置方式可代替型配置: 所選定的機床能完成選定零件的全部工序,則FMS系統(tǒng)只需配置足夠數(shù)量的同型號機床,這些機床之間具有相互可代替的性質(zhì)?？苫パa型配置: 選定零件族的工序需幾種機床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機床之間具有互補性質(zhì)。物料運送及管理系統(tǒng)物料運送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：工件/夾具運送及管理系統(tǒng)；刀具運送及管理

3、系統(tǒng)。工件/夾具運送管理系統(tǒng)的組成物料倉庫；夾具系統(tǒng)；裝卸工作站；緩沖工作站；物料運送小車。自動化立體倉庫的組成庫房（高架多層貨架）；堆垛起重機；場內(nèi)有軌運輸車；場內(nèi)、場外運輸AGV小車；控制計算機；狀態(tài)檢測器；信息輸入設(shè)備，如條形碼掃描器等。FMS的夾具系統(tǒng)的組成機床夾具；托盤（Pallet）；自動上下料裝置(APC、機器人)。物料運送小車（1）有軌小車（RGV) Rail Guided Vehicle（2）自動導(dǎo)向小車（AGV) Automatic Guided Vehicle自動導(dǎo)向小車刀具管理系統(tǒng)框圖FMS刀具系統(tǒng)組成刀具；機床刀庫（固定式和可換式）；中央刀庫；刀具輸送裝置和刀具交換機

4、構(gòu)；刀具破損監(jiān)測系統(tǒng)；（聲發(fā)射法、切削力變化法、電機功耗法、激光檢測法）對刀儀及刀具進出站；條形碼閱讀、打印機；刀具管理計算機。輸送刀具的無軌小車FMS的遞階控制結(jié)構(gòu)輔助工作站根據(jù)不同的FMS需要，配置不同的輔助工作站:清洗工作站；在線測量工作站；切屑清除及回收系統(tǒng)；冷卻液供應(yīng)及回收系統(tǒng)；監(jiān)控工作站等。FMS規(guī)劃與設(shè)計可行性論證需求分析初步設(shè)計詳細(xì)設(shè)計FMS規(guī)劃與設(shè)計中的幾個關(guān)鍵問題加工對象及生產(chǎn)規(guī)模的需求分析總體設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟效益核算FMS需求分析采用GT技術(shù)，選定FMS加工的零件族；分析各零件族的典型工藝過程，以確定出FMS加工的零件類型、尺寸、生產(chǎn)批量，零件的裝夾及工藝流程、工序時間；確定

5、系統(tǒng)的規(guī)模、設(shè)備選型及配置。選定零件族零件族工藝分析FMS的適用范圍 根據(jù)K & T Co. 及Fritz Werner Co.的經(jīng)驗，F(xiàn)MS合理的應(yīng)用范圍是：品種介于6100之間，批量介于252000件之間。FMS的配置與投資FMS總體設(shè)計FMS總體設(shè)計是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、總體布局等項設(shè)計的總稱。加工對象的需求分析；系統(tǒng)的功能模型及信息模型設(shè)計；機床選型的分析論證；刀具/工件運輸系統(tǒng)的方案設(shè)計；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方案設(shè)計；系統(tǒng)的總體布局及廠房平面布置圖設(shè)計。FMS系統(tǒng)功能模型與信息模型FMS系統(tǒng)功能模型 它是描述FMS系統(tǒng)運行過程的全部活動。 FMS系統(tǒng)信息模

6、型 它是描述FMS系統(tǒng)運行過程的信息流程。IDEF ICAM Definition ICAM是美國空軍在1981年公布的一個工程項目“一體化計算機輔助制造” （Integrated Computer Aided Manufacturing） 的簡稱。IDEF方法的三大組成部分IDEF0 用來描述系統(tǒng) 的功能活動及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的功能模型。IDEF1 用來描述系統(tǒng) 的信息及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的信息模型。IDEF2 用來進行系統(tǒng) 的模擬，建立系統(tǒng)的動態(tài)模型。用IDEF0 法設(shè)計FMS示例IDEF0 基本符號功能或活動的內(nèi)容是什么，即定義是什么；功能或活動的輸出是什么；功能或活動為產(chǎn)生所期望的輸出需

7、要哪些輸入；執(zhí)行功能或活動需要受到的約束或控制是什么；采用什么樣的機制來支持相應(yīng)的功能或活動；該活動或功能與其它活動有何內(nèi)在聯(lián)系。I、C、O、M碼 I 輸入C 控制O 輸出M 機制AMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)AMS廠房平面布置圖FMS的技術(shù)經(jīng)濟效益核算項目FMS總投資FMS總經(jīng)濟效益投資回收率綜合評介結(jié)論FMS總投資示例的系統(tǒng)目標(biāo)： 建立新的FMS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，年產(chǎn)量為19000件。采用FMS預(yù)計配置及投資如表3-5所示。FMS的總投資如表3-9所示: USD 1640650.00FMS的配置與投資系統(tǒng)成本：USD 1797195.00 （從表3-5中扣除C項）確定FMS總經(jīng)濟效益計算項目直接勞動工時費調(diào)整工時費間接勞動費用生產(chǎn)準(zhǔn)備費場地費生產(chǎn)維持費庫存費工裝夾具費用廢品損失費用1、直接勞動工時費計算現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的直接勞動需求2、調(diào)整工時費3、間接勞動費用4、生產(chǎn)準(zhǔn)備費5、場地費用6、生產(chǎn)維持費7、庫存費用8、工裝夾具費用9、廢品損失費用FMS年成本節(jié)省總值投資回收率ROR (Rate of Recycle)ROR = P/C式中 P 平均年盈利; C 第一次投