計算機集成制造技術(shù)-柔性制造系統(tǒng)

1、（Flexible Manufacturing System）l FMS是一種在中央計算機控制下由兩臺以上配有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)負床以及自動化物料運送裝置組成的、具有生產(chǎn)負荷平衡、生產(chǎn)調(diào)度、對制造過程實時控制與監(jiān)控荷平衡、生產(chǎn)調(diào)度、對制造過程實時控制與監(jiān)控功能的功能的, ,可加工多族零件的柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)?？杉庸ざ嘧辶慵娜嵝宰詣踊a(chǎn)系統(tǒng)。l加工單元；加工單元；l自動物料運輸及管理系統(tǒng)；自動物料運輸及管理系統(tǒng)；l計算機控制與管理裝置；計算機控制與管

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，用以進行零件的機的主體，用以進行零件的機械加工。械加工。 加工單元的機床必須具備的條件：加工單元的機床必須具備的條件： 具有具有CNC計算機數(shù)控裝置，并且有能與計算計算機數(shù)控裝置，并且有能與計算機直接通信的機直接通信的DNC接口裝置；接口裝置； 具有自動工件托盤交換裝置具有自動工件托盤交換裝置( (APC) )及自動刀及自動刀具交換裝置具交換裝置( (ATC) )； 應能完成獨立完整的加工工序，能完成所選定零應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。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、: : 所選定的機床能完成選所選定的機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)量的同型號機床足夠數(shù)量的同型號機床, ,這些機床之間具有這些機床之間具有相互可代替的性質(zhì)。相互可代替的性質(zhì)。l可互補型配置可互補型配置: : 選定零件族的工序需幾種選定零件族的工序需幾種機床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機機床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機床之間具有互補性質(zhì)。床之間具有互補性質(zhì)。物料運送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：物料運送及管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成：工件工件/ /夾具運送及管理系統(tǒng)；夾具運送及管理系統(tǒng)；刀具運送及管理系統(tǒng)。刀具運送及管理系統(tǒng)。l物料倉庫；物

4、料倉庫；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物料運送小車。物料運送小車。l庫房（高架多層貨架）；庫房（高架多層貨架）；l堆垛起重機；堆垛起重機；l場內(nèi)有軌運輸車；場內(nèi)有軌運輸車；l場內(nèi)、場外運輸場內(nèi)、場外運輸AGV小車；小車；l控制計算機；控制計算機；l狀態(tài)檢測器；狀態(tài)檢測器；l信息輸入設備，如條形碼掃描器等。信息輸入設備，如條形碼掃描器等。l機床夾具；機床夾具；l托盤（托盤（Pallet）；）；l自動上下料裝置自動上下料裝置( (APC、機器人、機器人) )。（1）有軌小車（）有軌小車（RGV) ) Rail Guided Vehicle（2）自動導向

5、小車（）自動導向小車（AGV) ) Automatic Guided Vehiclel刀具；刀具；l機床刀庫（固定式和可換式）；機床刀庫（固定式和可換式）；l中央刀庫；中央刀庫；l刀具輸送裝置和刀具交換機構(gòu)；刀具輸送裝置和刀具交換機構(gòu)；l刀具破損監(jiān)測系統(tǒng)；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（聲發(fā)射法、切削力變化法、電機功耗法、激光檢測法）光檢測法）l對刀儀及刀具進出站；對刀儀及刀具進出站；l條形碼閱讀、打印機；條形碼閱讀、打印機；l刀具管理計算機。刀具管理計算機。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在線測量工作站；在線測量工作站；l切屑清除及回收系統(tǒng)；切屑清除及回收系統(tǒng)；l冷卻液供應及回收系統(tǒng)；冷卻液供應及回收系統(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初步設計初步設計l詳細設計詳細設計l加工對象及生產(chǎn)規(guī)模的加工對象及生產(chǎn)規(guī)模的需求分析需求分析l總體設計總體設計l技術(shù)經(jīng)濟效益核算技術(shù)經(jīng)濟效益核算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、工序時間；零件的裝夾及工藝流程

7、、工序時間；l確定系統(tǒng)的規(guī)模確定系統(tǒng)的規(guī)模、設備選型及配置設備選型及配置。 根據(jù)根據(jù)K & T Co. 及及Fritz Werner Co.的經(jīng)驗，的經(jīng)驗，F(xiàn)MS合理的應用范圍是：品合理的應用范圍是：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總體設計是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、總體布局等項設計的總稱?？傮w設計是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、總體布局等項設計的總稱。l加工對象的需求分析；加工對象的需求分析；l系統(tǒng)的系統(tǒng)的功能模型及信息模型設計功能模型及信息模型設計；l機床選型的分析論證；機床選型的分析論證；l刀具刀具/工件運輸系統(tǒng)的方案設計；工件運輸系統(tǒng)的方

8、案設計；l控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計；l網(wǎng)絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方案設計；網(wǎng)絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方案設計；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計。設計。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)運系統(tǒng)運行過程的全部活動。行過程的全部活動。 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)運行系統(tǒng)運行過程的信息流程。過程的信息流程。 ICAM是美國空軍在是美國空軍在1981年公布的一個工程項目年公布的一個工程項目“一體一體化計算機輔助制造化計算機輔助制造” ” （Integrated Computer Aided Man

9、ufacturing） 的簡稱。的簡稱。lIDEF0 用來描述系統(tǒng)用來描述系統(tǒng) 的功能活動的功能活動及其聯(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 用來進行系統(tǒng)用來進行系統(tǒng) 的模擬，建的模擬，建立系統(tǒng)的動態(tài)模型。立系統(tǒng)的動態(tài)模型。l功能或活動的內(nèi)容是什么，即定義是什么；功能或活動的內(nèi)容是什么，即定義是什么；l功能或活動的輸出是什么；功能或活動的輸出是什么；l功能或活動為產(chǎn)生所期望的輸出需要哪些輸入；功能或活動為產(chǎn)生所期望的輸出需要哪些輸入；l執(zhí)行功能或活動需

10、要受到的約束或控制是什么；執(zhí)行功能或活動需要受到的約束或控制是什么；l采用什么樣的機制來支持相應的功能或活動；采用什么樣的機制來支持相應的功能或活動；l該活動或功能與其它活動有何內(nèi)在聯(lián)系。該活動或功能與其它活動有何內(nèi)在聯(lián)系。l I 輸入輸入lC 控制控制lO 輸出輸出lM 機制機制lFMS總投資總投資lFMS總經(jīng)濟效益總經(jīng)濟效益l投資回收率投資回收率l綜合評介結(jié)論綜合評介結(jié)論示例的系統(tǒng)目標：示例的系統(tǒng)目標： 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預計預計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）項）l直接勞動工時費直接勞動工時費l調(diào)整工時費調(diào)整工時費l間接勞動費用間接勞動費用l生產(chǎn)準備費生產(chǎn)準備費l場地費場地費l生產(chǎn)維持費生產(chǎn)維持費l庫存費庫存費l工裝夾具費用工裝夾具費用l廢品損失費用廢品損失費用ROR =