柔性制造系统
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机械制造中的柔性制造系统在当今高度竞争的制造业环境中,企业需要不断提高生产效率、降低成本、提高产品质量,并快速响应市场的变化。
为了实现这些目标,柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,简称FMS)应运而生。
柔性制造系统是一种先进的制造技术,它将计算机技术、自动化技术和制造技术有机地结合起来,为机械制造企业提供了高度灵活和高效的生产解决方案。
一、柔性制造系统的定义和组成柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运系统和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。
它能够在不停机的情况下,根据生产任务的变化,自动调整加工工艺和生产流程,实现多品种、中小批量生产的高效化和自动化。
数控加工设备是柔性制造系统的核心,包括数控机床、加工中心等。
这些设备具有高精度、高效率和高自动化程度的特点,能够完成各种复杂零件的加工。
物料储运系统负责原材料、在制品和成品的存储和运输。
它通常包括自动化仓库、输送装置、搬运机器人等,能够实现物料的快速准确配送,保证生产的连续性。
计算机控制系统是柔性制造系统的大脑,它负责对整个生产过程进行监控、调度和管理。
通过计算机控制系统,操作人员可以实时掌握生产进度、设备状态和质量情况,并及时做出调整和决策。
二、柔性制造系统的特点1、高度灵活性柔性制造系统能够快速适应产品品种和生产批量的变化,无需对设备进行大规模的调整和改造。
它可以在同一生产线上同时生产多种不同的产品,大大提高了企业的市场响应能力。
2、高效率通过自动化的物料储运和加工过程,柔性制造系统能够减少生产中的等待时间和运输时间,提高设备的利用率和生产效率。
3、高质量由于采用了先进的数控加工设备和严格的质量控制手段,柔性制造系统能够保证产品的高精度和高质量,降低废品率和次品率。
4、可扩展性柔性制造系统可以根据企业的发展需求进行扩展和升级,增加新的设备和功能,以满足不断增长的生产需求。
三、柔性制造系统的工作原理在柔性制造系统中,计算机控制系统首先接收生产任务,并根据产品的工艺要求和设备的可用性,制定生产计划和调度方案。
柔性制造系统柔性制造系统(FMS一一Flexible Manufact uring Syst em)是一个由计算机集中控制和管理的制造系统,具有多个半独立的工位和一个物料储存运输系统的体系,能自主地高效率地同时完成多品种中小批量零件的生产任务。
由上述定义,一般应包括以下要素:标准的数控机床或柔性制造单元。
我们又把具有自动上下料功能或具有多个工位, 具有加工型及装配型的数控机床,称之为“制造单元”,它是FMS中的基本制造单元。
一个在数控设备和装卡工位之间运送零件和刀具的传递系统。
一个发布指令,协调机床、工件和刀具传送装置的监控系统。
中央刀具库及其管理系统。
自动化仓库及其管理系统。
FMS是一个很复杂的系统,在目前的发展过程中,组合方案是多种多样的。
简单小型的FMS,只具备前三个要素,复杂的功能强的FMS,除具备上述五个要素外,还需要一些附属设备。
柔性制造系统的组成与功能系统的组成:(1)中央管理和控制计算机(2)物流控制装置(3)自动化仓库(4)无人输送台 (5)制造单元(6)中央刀具库(7)夹具站 (8)信息传输网络(9)随行工作台系统的功能:1)以成组技术为核心的对零件分析编组的功能。
2)以微型计算机为核心的编排作业计划的智能功能。
3)以加工中心为核心,自动换刀、换工件的加工功能。
4)以托盘和运输系统为核心的工件存放与运输功能。
5)以各种自动检测装置为核心的自动测量、定位与保护功能柔性制造系统的关键技术在进行柔性制造系统的设计、规划时,主要涉及以下几个关键技术,包括:柔性制造系统的监控和管理系统,柔性制造系统的物流系统,柔性制造系统的刀具传输和管理系统,柔性制造系统的联网技术,柔性制造系统的辅助系统设计等。
1.柔性制造系统的监控和管理系统2.柔性制造系统的物流系统3.柔性制造系统的刀具管理系统4.柔性制造系统的通信5.柔性制造系统的辅助系统FMS的辅助系统包括清洗工作站、切削液自动排放和集中回收处理及集中供液、气等设施组成。
柔性制造系统随着机电一体化技术的发展,传统的机械技术与新兴的微电子技术相结合,出现了很多现代化的加工设备和手段,特别是数控机床和加工中心的迅速普及和多功能化,为改变中小批量生产的落后状况提供了可能。
柔性制造系统(FMS)便是在这样的背景下产生和发展起来的。
所谓柔性制造系统是利用计算机控制系统和物料输送系统,把若干台设备联系起来,形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。
它在加工完一定批量的某种工件后,能在不停机调整的情况下,自动地向另一种工件转换。
它的主要特点是包括以下几方面。
(1)高柔性。
能在不停机调整的情况下,实现多种不同工艺要求的零件加工。
(2)高效率。
能采用合理的切削用量实现高效加工,同时使辅助时间和准备终结时间减小到最低程度。
(3)高度自动化。
自动更换工件、刀具、夹具,实现自动装夹和输送,自动监测加工过程,有很强的系统软件功能。
柔性制造系统的组成柔性制造系统由加工系统、物流系统、信息流系统三部分组成。
1.加工系统加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种工件,并能自动地更换工件和刀具。
通常由若干台加工零件的CNC机床或CNC板材加工设备以及操纵这种机床要使用的刀具所构成。
在加工较复杂零件的FMS加工系统中,由于机床上机载刀库能提供的刀具数目有限,除尽可能使产品设计标准化,以便使用通用刀具和减少专用刀具的数量外,必要时还需要在加工系统中设置机外自动刀库以补充机载刀库容量的不足。
2.物流系统FMS中的物流系统与传统的自动线或流水线有很大的差别,整个工件输送系统的工作状态是可以进行随机调度的,而且都设置有储料库以调节各工位上加工时间的差异。
物流系统包含工件的输送和储存两个方面。
工件输送包括工件从系统外部送入系统和工件在系统内部的传送两部分,目前,大多数工件送入系统和夹具上装夹工件仍由人工操作,系统中设置装卸工位,较重的工件可用各种起重设备或机器人搬运。
工件输送系统按所用运输工具可分成为自动输送车、轨道传送系统、带式传送系统和机器人传送系统四类。
柔性制造系统的优点柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)是一种集成了自动化设备、计算机控制和智能化技术的先进制造系统。
与传统的生产线相比,柔性制造系统具有许多独特的优点。
本文将探讨柔性制造系统的优点,并解释为什么越来越多的企业选择使用柔性制造系统来提升其生产效率和竞争力。
1. 生产灵活性柔性制造系统允许企业根据需求进行快速调整和重组生产线。
这种灵活性使企业能够快速适应市场变化和客户需求的变化。
它能够处理多种类型的产品和批量大小,而不需要停机进行设备或工艺的更改。
这样,企业就可以更快地推出新产品,并根据市场需求进行生产优化。
2. 节约成本柔性制造系统通过自动化和集成的生产流程,能够减少人力和物料的浪费,从而降低生产成本。
相比传统的生产线,柔性制造系统可以更好地优化资源利用,减少库存和运输成本。
此外,柔性制造系统还能提供实时数据分析和生产监控,帮助企业及时发现和解决生产中的问题,避免不必要的损失。
3. 提高生产效率柔性制造系统通过自动化和智能化的技术,实现了高效的生产流程。
它能够同时进行多种工序,减少机器和工人之间的等待时间,从而提高生产效率。
柔性制造系统还可以通过优化排程和调度,最大限度地提高生产线的利用率。
这种高效性不仅可以缩短生产周期,还可以提高产品质量和一致性。
4. 提高产品质量柔性制造系统通过自动化和智能化技术,减少了人为因素对产品质量的影响。
它能够实时监控生产过程,并及时发现和纠正潜在的问题。
柔性制造系统还可以通过自动化检测和质量控制,确保产品符合规范和标准。
这样,企业可以提供更高质量的产品,增加客户满意度,树立良好的品牌形象。
5. 创新能力柔性制造系统具有高度的可配置性和可扩展性,使企业能够更快速地实现生产线的改进和创新。
它可以方便地引入新的工艺和技术,提供更多的生产选择和灵活性。
柔性制造系统还可以支持数据驱动的生产过程优化和决策,帮助企业更好地应对市场挑战和竞争压力。
柔性制造系统柔性制造是与“刚性”制造自动化相对应提出来的新概念,是以数值控制、计算机、信息处理、精密机械等技术为基础的先进制造技术。
柔性制造系统,即FMS。
柔性制造系统由主机(即数控机床)、物流系统(即毛坯、工件、刀具的存储、输送、交换系统)、控制整个系统运行的计算机系统三个基本部分组成。
对机械制造厂而言,其FMS由如下单元组合而成:加工设备、装配设备、检测设备、输送装置、交换装置、装卸站、保管设备、信息管理及控制装置、辅助设备。
柔性制造系统的分类:柔性制造单元(FMC) ,FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的CNC机床组成,具有适应加工多品种产品的灵活性。
FMC的柔性最高。
柔性制造线(FML) :柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线,对物料系统的柔性要求低于FMS,但生产效率更高。
柔性制造系统(FMS) : FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心),由集中的控制系统及物料系统连接起来,可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工管理。
FMS 是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。
常见的FMS具有以下功能:自动制造功能,在柔性制造系统中,由数控机床这类设备承担制造任务;自动交换工件和刀具的功能;自动输送工和刀具的功能;自动保管毛坯、工件、半成品、工具夹、模具的功能;自动监视功能(即刀具磨损、破损的监测),自动补偿,自诊断等;作业计划与调度。
柔性制造系统的基本功能包括自动加工功能(包括检验、清洗等)、自动搬运功能和将以上两者综合起来的综合软件功能。
加工系统:柔性制造系统采用的设备由待加工工件的类别决定,主要有加工中心、车削中心或计算机数控(CNC)车、铣、磨及齿轮加工机床等,用以自动地完成多种工序的加工。
物料系统:物料系统用以实现工件及工装夹具的自动供给和装卸,以及完成工序间的自动传送、调运和存贮工作,包括各种传送带、自动导引小车、工业机器人及专用起吊运送机等。
机械制造中的柔性制造系统研究报告一、引言在当今竞争激烈的制造业领域,满足市场多样化和个性化的需求成为企业生存和发展的关键。
传统的刚性制造系统在应对产品快速更新换代和小批量多品种生产时显得力不从心,而柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)的出现为解决这些问题提供了有效的途径。
二、柔性制造系统的定义与组成(一)定义柔性制造系统是一种由计算机控制的、能够在一定范围内适应加工对象变化的自动化制造系统。
它将数控机床、工业机器人、自动搬运车、自动化仓库等设备通过自动化输送系统连接起来,并在中央控制系统的统一管理下协调工作。
(二)组成1、加工系统通常由若干台数控机床或加工中心组成,是 FMS 的核心部分,负责完成各种零件的加工任务。
2、物流系统包括自动化输送设备(如传送带、自动导引小车等)、自动化存储设备(如立体仓库)以及搬运机器人等,负责原材料、在制品和成品的运输和存储。
3、控制系统是 FMS 的大脑,负责对整个系统进行调度、监控和管理,确保各设备之间的协调运行。
4、刀具管理系统负责刀具的存储、调配和监控,保证加工过程中刀具的及时供应和正常使用。
三、柔性制造系统的特点与优势(一)特点1、灵活性能够快速适应产品品种和生产批量的变化,无需对设备进行大规模的调整和改造。
2、自动化程度高实现了从原材料到成品的全过程自动化生产,减少了人工干预,提高了生产效率和产品质量。
3、可重构性系统的设备和布局可以根据生产需求进行重新组合和调整,以适应不同的生产任务。
(二)优势1、提高生产效率通过优化生产流程和减少设备调整时间,能够显著缩短生产周期,提高设备利用率。
2、降低生产成本减少了在制品库存和废品率,同时降低了人力成本和设备维护成本。
3、提高产品质量自动化生产过程能够保证产品质量的稳定性和一致性,减少人为因素的影响。
4、增强企业竞争力能够快速响应市场需求,为企业赢得更多的订单和市场份额。
计算机集成制造技术柔性制造系统1. 引言随着科技的不断发展,计算机集成制造技术已经在制造业中得到广泛应用。
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,简称FMS)作为计算机集成制造技术的一种重要应用,已经成为现代制造业中的关键组成部分。
本文将介绍计算机集成制造技术柔性制造系统的概念、特点、优势以及在实际应用中可能面临的挑战。
2. 柔性制造系统的概念柔性制造系统是指利用计算机控制和自动化技术来实现对多品种、小批量生产的一种生产方式。
它通过灵活的生产能力和自动化设备的配合,能够快速地适应市场需求的变化,提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统通常由计算机控制的机器设备、计算机网络、传感器、执行器等组成。
它能够自动调整生产线的组成和工艺流程,实现多种产品的生产,并能根据生产需求进行自主调整。
3. 柔性制造系统的特点柔性制造系统具有以下特点:•多品种生产能力:柔性制造系统能够通过调整设备和工艺流程,适应多种产品的生产需求。
•小批量生产能力:柔性制造系统能够实现快速转换,并且能够适应小批量的生产需求。
•自动化程度高:在柔性制造系统中,大部分的生产过程都是通过计算机控制和自动化设备实现的,减少了人为操作的错误和劳动强度。
•生产效率高:柔性制造系统通过自动化和优化的工艺流程,能够提高生产效率,减少生产时间和资源的浪费。
4. 柔性制造系统的优势柔性制造系统具有以下优势:•提高生产效率:柔性制造系统能够实现生产过程的自动化和优化,提高生产效率,降低生产成本。
•更快的产品上市时间:柔性制造系统能够快速适应市场需求的变化,减少了产品的研发和上市时间,提高了企业的竞争力。
•降低库存成本:柔性制造系统能够根据需求进行调整,减少了库存的积压,降低了库存成本。
•提高生产质量:柔性制造系统能够通过自动化和优化的工艺流程,减少了人为操作的错误,提高了产品的质量。
5. 柔性制造系统的挑战柔性制造系统在实际应用中也面临一些挑战:•技术要求高:柔性制造系统的建设和运行需要高水平的技术和专业知识,对人员的要求较高。
机械制造中的柔性制造系统有哪些特点在当今的机械制造领域,柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,简称 FMS)正发挥着日益重要的作用。
柔性制造系统是一种具有高度灵活性和自动化程度的制造系统,它能够适应市场需求的快速变化和多样化,为企业提高生产效率、降低成本、提升产品质量提供了有力支持。
那么,柔性制造系统究竟有哪些特点呢?一、高度的自动化柔性制造系统的首要特点是高度的自动化。
在传统的机械制造中,许多工序需要人工操作,不仅效率低下,而且容易出现人为误差。
而柔性制造系统通过使用先进的自动化设备和控制系统,实现了从原材料输入到成品输出的全过程自动化。
例如,自动化的物料搬运系统可以准确、快速地将原材料和零部件输送到各个加工工位,自动化的加工设备能够按照预设的程序进行精确加工,自动化的检测设备可以对产品进行实时检测和质量控制。
这种高度的自动化大大减少了人工干预,提高了生产效率和产品质量的稳定性。
二、灵活性强灵活性是柔性制造系统的核心特点之一。
它能够快速响应市场需求的变化,迅速调整生产计划和产品品种。
当市场需求发生变化时,柔性制造系统可以通过更换刀具、夹具、加工程序等方式,在较短的时间内实现产品的转换和生产。
例如,如果市场对某种产品的需求增加,系统可以增加该产品的生产数量;如果市场需求转向另一种产品,系统可以迅速调整生产线,开始生产新的产品。
这种灵活性使得企业能够更好地适应市场的不确定性,提高市场竞争力。
三、设备通用性高柔性制造系统中的设备通常具有较高的通用性。
例如,加工中心可以通过更换刀具和夹具,完成多种不同类型的加工任务;机器人可以根据不同的工作需求进行编程和配置。
这种通用性使得设备的利用率大大提高,减少了设备的闲置和浪费。
同时,通用性高的设备也降低了企业的设备投资成本,因为企业不需要为每种产品都购置专门的设备。
四、生产效率高由于实现了高度自动化和灵活性,柔性制造系统能够显著提高生产效率。
FMS是什么意思柔性制造系统 (FMS) 是一种制造系统,它包含足够的灵活性以使系统能够对生产变化做出快速反应。
这种灵活性通常被认为分为两类。
首先是机器的灵活性。
这允许更改系统以生产新的产品类型并更改零件上使用的操作顺序。
第二是路由灵活性。
这包括使用多台机器对零件执行相同操作的能力以及系统吸收大规模变化的能力,例如体积、容量或能力。
大多数 FMS 系统由三个主要系统组成:优化零件流程的材料处理系统、控制材料运动的中央控制计算机和工作机器(通常是自动化 CNC 机器或机器人)。
在制造业中使用机器人有很多好处。
每个机器人单元都与一个材料处理系统相连,这使得将零件从一个机器人单元移动到另一个机器人单元变得容易。
在加工结束时,成品零件被送到自动检测单元,然后从 FMS 中取出。
FMS 的主要优势在于其在管理制造资源方面的高度灵活性,例如制造新产品的时间和精力。
柔性制造系统 (FMS) 是一种能够适应不断变化的需求的制造资产。
它允许根据需要生产不止一种类型的零件或“系列”零件。
有多种类型的柔性制造系统,每一种在制造业都有不同的应用。
柔性制造系统的类型FMS 可以分为以下任何一种:随机顺序 FMS:复杂的设置,允许生产复杂的设计专用 FMS:专门的系统,设计用于生产固定选择的零件装配:机器焊接、螺栓连接或以其他方式从其他零件连接和组装零件加工:加工零件以改变其形状、特征或外观单个机器单元 (SMC)柔性制造单元 (FMC):包含 2-3 台机器柔性制造系统 (FMS):包含 4 台以上机器柔性制造系统的构成柔性制造系统由生产“单元”组成,包括控制计算机、工作机器和物料处理系统。
如果没有物料处理或计算机控制系统,FMS将失去许多使其如此有用的灵活性。
三个主要模块对其功能至关重要:控制计算机、生产机器和物料处理系统。
控制计算机该模块控制系统,并允许操作员与其进行交互。
它还允许系统从生产一个零件快速切换到另一个零件。
柔性制造系统柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。
目前所谈及的FMS 通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。
随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,FMS发展颇为迅速,并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展,也促使柔性制造技术日臻成熟,80年代后,制造业自动化进入一个崭新时代,即基于计算机的集成制造(CIMS)时代,FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
一、规模按规模大小FMS可分为如下4类:1.柔性制造单元(FMC)FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有适应加工多品种产品的灵活性。
FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物,其特点是实现单机柔性化及自动化,迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。
其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。
它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。
它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。
柔性制造系统(FMS)一、概述1.发展历史1967年美国Molins公司制造首条FMS即System-24以及1970年美国K&T公司推出的飞机和拖拉机零件的多品种,小批量生产的自动线被人们公认为是世界上FMS的起源。
FMS 的出现解决了在离散型工业生产中一直试图解决而未能解决的经常变换品种的中小批量生产自动化的问题。
20多年来,FMT及FMS受到世界各国广泛重视,发展迅速并日趋成熟。
79年代后期到80年代是FMS在世界上蓬勃发展的时期,1982年美国芝加哥国际机床展览会和日本11界大阪国际机床展鉴会充分说明了FMS已从试验阶段进入实用阶段并已开始商品化。
美国、日本等工业发达国家都先后推出了一些大型的FMS的发展计划,耗资往往为几千万乃至上亿元,与此同时,考虑到企业的经济承受能力及投资风险性,也推出不少小型、经济型的FMS。
70年代后期FMS及以后的独立制造的岛、P-FMS的出现,使企业的柔性化找到了一条经济、实用又可留有发展余地的道路。
同时FMS的概念也已向其他生产领域移植,如从机械加工扩展到钣金、冲压、电火花加工、焊接、铸造等领域,从机械加工业扩展到服装。
食品等行业等等。
FMS是数控机床或设备自动化的延伸,FMS的一般定义可以用以下三方面来概括:FMS是一个计算机控制的生产系统;系统采用半独立的NC机床;这些机床通过物料输送系统连成一体。
其中,数控机床提供了灵活的加工工艺,物料输送系统将数控机床互相联系起来,计算机则不断对设备的动作进行监控,同时提供控制作用并进行工程记录,计算机还可通过仿真来预示系统各部件的行为,并提供必要的准确的量测。
FMS的基本组成随侍加工工件及其他条件而变化,但是系统的扩展必须以模块结构为基础。
用于切削加工的FMS主要由四部分组成:若干台数控机床、物料搬运系统、计算机控制系统、系统软件。
FMS的柔性可以从几方面评价,如图生产柔性工艺柔性设备柔性工序柔性生产柔性流程柔性批量柔性扩张柔性柔性制造自动化技术包含FMS的四个基本部分中的自动化技术,及自动化的加工设备、自动化的刀具系统。
柔性制造系统是一种把自动化加工设备、物流自动化加工处理和信息流自动处理融为一体的智能化加工系统。
进入80年代之后,柔性制造系统得到迅速发展。
柔性制造系统由三个基本部分,如图1-10所示,各部分的组成作用简述如下:1.加工子系统根据工件的工艺要求,加工子系统差别很大。
如图1-11是一个FMS组成实例。
加工子系统由数控车床(单元1)、数控端面外圆磨床(单元2)、数控车床(单元3)、立式加工中心(单元4)、卧式加工中心(单元5)组成,五个加工单元配有四台工业机器人,单元2还配有中心孔清洗机。
该系统可以加工伺服电机的轴类、法兰盘类、支架体类、壳体类共14种零件。
2.物流子系统该系统由自动输送小车、各种输送机构、机器人、工件装卸站。
工件存储工位、刀具输入输出站、刀库等构成。
物流子系统在计算机的控制下自动完成刀具和工件的输送工作。
如图1-11中物流子系统由四个机器人、自动仓库、工件出入托盘站,机床前托盘站等五个和一辆自动搬运车组成。
3.信息流子系统由主计算机、分级计算机及其接口、外围设备和各种控制装置的硬件和软件组成。
信息流子系统的主要功能是实现各子系统之间的信息联系,对系统进行管理,确保系统的正常工作。
对一个复杂系统,只有通过计算机分级管理才能对系统进行更有成效的管理,保证在工作时各部分保持协调一致。
对FMS,计算机系统一般分为三级,第一级为主计算机,又称为管理计算机。
管理计算机根据调度作业命令或根据现场反馈信号(如故障、报警信号)运行“作业调度软件”,实现各种工况的作业调度计划,并对下一级计算机发出相应的控制指令,第二级为过程控制计算机,包括计算机群控(DNC)、刀具管理计算机和工件管理计算机,其作用是接受主计算机的指令,根据指令对下属设备实施具体管理。
第三级由各设备的控制计算机构成,实现具体的程序动作。
如图1-11中信息流子系统由中央管理计算机、物流控制计算机、单元控制计算机、各数控机床和机器人中的数控装置以及信息传送网络组成。
柔性制造系统
摘要:本文旨在介绍柔性制造系统的组成,工作原理,优势以及其面临的困惑,并简单介绍它的发展情况和发展趋势,为以后进一步地学习打下基础。
关键词:柔性制造系统、FMS
引言:随着科学技术的迅速发展,新产品不断涌现,产品的市场寿命日益缩短,更新换代加速,中、小批量生产占有越来越重要的地位。
面临这一新的局面,必须大幅度提高制造柔性和生产效率,缩短生产周期,保证产品质量,降低生产成本,以获得更好的效益。
柔性制造系统正是这种形势下应运而生的。
一、概述
柔性制造系统(英文全称为Flexible Manufacturing System,简称FMS)是由数控加工设备,物料贮运装置和计算机控制等系统等组成的自动化系统。
它包括多个柔性制造单元(FMC),是一种集多种高新技术于一体的现代化制造系统。
二、FMS的一般组成
柔性制造系统是一个很复杂的系统,可概括为下列三部分:
1、加工系统。
加工系统的功能是以任意自动化加工各种工件,并能自动地更换工件和刀具通常由若干台对工件进行加工的数控机床和所使用的刀具构成。
2、物流系统。
工件、工具流统称为物流,物流系统,即物料贮运系统,是柔性制造系统中一个重要组成部分。
物流系统一般由下列三部分组成:
/
输送系统建立各加工设备之间的自动化联系。
它与传统的自动生产线
或流水线不同,FMS的工件输送系统可以不按固定节拍,固定顺序运送
工件,甚至是几种工件混杂在一起输送。
贮存系统具有自动存取机能,用以调节加工节拍的差异,使用的是自
动化存储仓库。
操作系统建立加工系统和贮存系统之间的自动化联系。
3、信息系统。
包括过程控制和过程监控个系统。
过程控制系统进行加工系统及物流系统的自动控制;过程监控系统进行在状态数据自动采集和处理。
三、FMS的工作原理
FMS工作过程:柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和加工信息后,由其信息系统进行数据信息的处理,分配,并按照所给程序对物流系统工程进行控制。
物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息提供相应品种的毛坏,选出加工所需要的夹具。
毛坏的随行夹具由输送系统送出。
工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信息,自动识别和选择所装卸的工件及夹具,并将其安装在相应机床上。
机床的加工程识别装置根据送来的工件及加工程序编码,选择加工所需的加工程序,并进行检验。
全部加工完毕后,由装卸及运输系统送入成品库,同时把加工质量、数量信息送到监视和记录装轩置,随行夹具被送回夹具库。
当需要改变加工产品时,只要改变传输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序,整个系统即能迅速、自动地按照新的要求来完成新产品的加工。
中央计算机控制着系统中物料的循环,执行进度安排、调度和传送协调等功能。
它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息,以便让统作出控制决策。
FMS是在加工自动化的基础上实现物流和信息流的自动化,其“柔性”是指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务(工件)的适应性。
四、~
五、FMS在制造领域的优势
FMS可以同时加工多种不同类型的产品。
并能在不明显打乱正常生产计划的情况下,插入备件和急件制造任务。
产品质量高、稳定性好。
高度的自动化,零件装卡次数的减少,工装的精心准备等,都有利于提高单个零件的质量。
高效率的生产。
计算机给每个零件都安排了加工机床,一旦机床空闲,即刻将零件送上加工,设备的利用率得到提高;高程度的自动化生产方式,整个系统除了工件装卸外,无需工人去操纵;自动化的物流系统更是大大减少了工件输送及等待加工的时间,从而提高生产效率。
维持生产能力强。
当一台或几台机床发生故障时仍能降级运转的能力。
以上这些优势都是得益于FMS高水平的柔性和高程度的自动化,这也是FMS 最主要的两个特点。
六、FMS面监的困惑
投资高、风险大。
像FMS这样高科技、高自动化的生产系统,其投资是非常巨大的。
单是刀具系统方面的投资就已经接近加工中心的费用,还有诸如自动化的立体仓库、自动化导引小车,机器人,控制系统(软,硬件)等先进设备的投入都远大于传统的自动化流水线。
如此高的投入带来了极大的风险,一旦投资失败,损失可想而知。
管理水平要求高。
系统的使用和维护需要有较高水平的工人和技术人员。
一些企业过分依赖设备的先进性,片面追求“无人化”的运作模式,忽视了人在系统工程中的主观能动性。
要知道,人的智能因素是任何先进无法替代的,只有人力因素积极参与,才能保证整个系统工程的顺利运行。
其它先进生产模式如:CIMS(计算机集成制造系统),AM(敏捷制造),VM (虚拟制造)等也向FMS提出了极大的挑战。
七、!
八、FMS的起源和发展简介
1、国外:
FMS最初是在20世纪60年代由英国Molins公司的一位工程师David Williamson提出的。
他在一个机加工车间装了第一套FMS,称之为Molins system-24。
这就是世界上最初的柔性加工系统。
1976年,日本FANUC公司提出了由加工中心和机器人组成的柔性制造单元(FMS)。
20世纪80年代中期以后,随着计算机技术的不断进步,FMS成为各国机械制造业发展的重点。
据统计,1994年初,世界各国投入运行的FMS约有三千多个,其中日本拥有2100多个,占世界首位。
50%的FMS由美国制造商提供,另外50%由日本和德国厂商提供。
2、在国内:
1985年,我国引进第一条用于回转体加工的柔性制造系统(JCS-FMS-1)。
1987年以后,我国又相继从当时的联邦德国引进了三套FMS。
1991年,重庆大学与北京机床研究所联合研制了JCS-FMS-2实用型单元控
制系统,它是我国科技人员自行设计和开发的第一套FMS。
2005年,中国大约有15条的FMS投入调试和使用。
九、?
十、FMS的发展趋势
随着经济的持续发展,人民的需求趋向多样式,大规模生产方式下的单一品种难以满足人们的需求,激烈的市场竞争导致产品的周期寿命越来越短,中、小批量的生产地位越来越重要,在此趋势下,FMS会得到不断发展和进步,其应用范围也会更加广泛。
随着FMS技术的发展,FMS不仅能完成其他非回转体类零件的加工,还可完成回转体零件的车削、磨削、齿轮加工等工序。
从生产的产品看,FMS还可用于计算机,半导体、木产品、服装和化工等产品的生产。
FMS正朝着模块化、自动化方向发展,也逐步向人力资源管理和供应链管理等领域渗透。
十一、结语
FMS是一个高柔性、高自动化的生产系统,它适应多品种,中、小批量的生产。
FMS的理念更被广泛地接受和认可,柔性的重要性也得到了充分的肯定。
相信在科学技术迅猛发展的今天,无论是在中国,还是国外,FMS一定会得到不断完善和发展。