計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(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)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(guò)程實(shí)時(shí)控制與監(jiān)控功能的,可加工多族零件的柔性自動(dòng)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(dòng)物料運(yùn)輸及管理系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)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(jìn)行零件的機(jī)械加工。 加工單元的機(jī)床必須具備的條件： 具有CNC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DNC接口裝置； 具有自動(dòng)工件托盤交換裝置(APC)及自動(dòng)刀具交換裝置(ATC)； 應(yīng)能完成獨(dú)立完整的加工工序，能完成所選定零件族加工中盡可能多的工序。FMS機(jī)床配置方式可代替型配置: 所選定的機(jī)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(hào)機(jī)床,這些機(jī)床之間具有相互可代替的性質(zhì)。可互補(bǔ)型配置: 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)床之間具有互補(bǔ)性質(zhì)。物料運(yùn)送及管理系統(tǒng)物料運(yùn)送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：工件/夾具運(yùn)送及管理系統(tǒng)；刀具運(yùn)送及管理

3、系統(tǒng)。工件/夾具運(yùn)送管理系統(tǒng)的組成物料倉(cāng)庫(kù)；夾具系統(tǒng)；裝卸工作站；緩沖工作站；物料運(yùn)送小車。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的組成庫(kù)房（高架多層貨架）；堆垛起重機(jī)；場(chǎng)內(nèi)有軌運(yùn)輸車；場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外運(yùn)輸AGV小車；控制計(jì)算機(jī)；狀態(tài)檢測(cè)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(jī)床夾具；托盤（Pallet）；自動(dòng)上下料裝置(APC、機(jī)器人)。物料運(yùn)送小車（1）有軌小車（RGV) Rail Guided Vehicle（2）自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV) Automatic Guided Vehicle自動(dòng)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(jī)床刀庫(kù)（固定式和可換式）；中央刀庫(kù)；刀具輸送裝置和刀具交換機(jī)

4、構(gòu)；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、激光檢測(cè)法）對(duì)刀儀及刀具進(jìn)出站；條形碼閱讀、打印機(jī)；刀具管理計(jì)算機(jī)。輸送刀具的無(wú)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(cè)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(jì)可行性論證需求分析初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)FMS規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題加工對(duì)象及生產(chǎn)規(guī)模的需求分析總體設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(guò)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(shí)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(yàn)，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(jì)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。加工對(duì)象的需求分析；系統(tǒng)的功能模型及信息模型設(shè)計(jì)；機(jī)床選型的分析論證；刀具/工件運(yùn)輸系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(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)；系統(tǒng)的總體布局及廠房平面布置圖設(shè)計(jì)。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(yùn)行過(guò)程的全部活動(dòng)。 FMS系統(tǒng)信息模

6、型 它是描述FMS系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的信息流程。IDEF ICAM Definition ICAM是美國(guó)空軍在1981年公布的一個(gè)工程項(xiàng)目“一體化計(jì)算機(jī)輔助制造” （Integrated Computer Aided Manufacturing） 的簡(jiǎn)稱。IDEF方法的三大組成部分IDEF0 用來(lái)描述系統(tǒng) 的功能活動(dòng)及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的功能模型。IDEF1 用來(lái)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(lái)進(jìn)行系統(tǒng) 的模擬，建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。用IDEF0 法設(shè)計(jì)FMS示例IDEF0 基本符號(hào)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)的輸出是什么；功能或活動(dòng)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(dòng)需要受到的約束或控制是什么；采用什么樣的機(jī)制來(lái)支持相應(yīng)的功能或活動(dòng)；該活動(dòng)或功能與其它活動(dòng)有何內(nèi)在聯(lián)系。I、C、O、M碼 I 輸入C 控制O 輸出M 機(jī)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(jì)效益核算項(xiàng)目FMS總投資FMS總經(jīng)濟(jì)效益投資回收率綜合評(píng)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(jì)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(xiàng)）確定FMS總經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算項(xiàng)目直接勞動(dòng)工時(shí)費(fèi)調(diào)整工時(shí)費(fèi)間接勞動(dòng)費(fèi)用生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)場(chǎng)地費(fèi)生產(chǎn)維持費(fèi)庫(kù)存費(fèi)工裝夾具費(fèi)用廢品損失費(fèi)用1、直接勞動(dòng)工時(shí)費(fèi)計(jì)算現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的直接勞動(dòng)需求2、調(diào)整工時(shí)費(fèi)3、間接勞動(dòng)費(fèi)用4、生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)5、場(chǎng)地費(fèi)用6、生產(chǎn)維持費(fèi)7、庫(kù)存費(fèi)用8、工裝夾具費(fèi)用9、廢品損失費(fèi)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