計算機集成制造技術-柔性制造系統(tǒng)

第三講柔性制造系統(tǒng)（FMS）計算機集成制造技術（CIMT）

（ComputerIntegratedManufacturingTechnology）第一頁，共五十四頁。（FlexibleManufacturingSystem）柔性制造系統(tǒng)（FMS）第二頁，共五十四頁。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、具有生產負荷平衡、生產調度、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系統(tǒng)。第三頁，共五十四頁。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。第四頁，共五十四頁。FMS的加工單元加工單元是FMS的主體，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：①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；②具有自動工件托盤交換裝置(APC)及自動刀具交換裝置(ATC)；③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。第五頁，共五十四頁。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。可互補型配置: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。第六頁，共五十四頁。物料運送及管理系統(tǒng)物料運送及管理系統(tǒng)由兩大部分構成：●工件/夾具運送及管理系統(tǒng)；●刀具運送及管理系統(tǒng)。第七頁，共五十四頁。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。第八頁，共五十四頁。自動化立體倉庫的組成庫房（高架多層貨架）；堆垛起重機；場內有軌運輸車；場內、場外運輸AGV小車；控制計算機；狀態(tài)檢測器；信息輸入設備，如條形碼掃描器等。第九頁，共五十四頁。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)。第十頁，共五十四頁。物料運送小車（1）有軌小車（RGV)RailGuidedVehicle（2）自動導向小車（AGV)

AutomaticGuidedVehicle第十一頁，共五十四頁。自動導向小車第十二頁，共五十四頁。刀具管理系統(tǒng)框圖第十三頁，共五十四頁。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構；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。第十四頁，共五十四頁。輸送刀具的無軌小車第十五頁，共五十四頁。FMS的遞階控制結構第十六頁，共五十四頁。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)；冷卻液供應及回收系統(tǒng)；監(jiān)控工作站等。第十七頁，共五十四頁。FMS規(guī)劃與設計可行性論證需求分析初步設計詳細設計第十八頁，共五十四頁。FMS規(guī)劃與設計中的幾個關鍵問題加工對象及生產規(guī)模的需求分析總體設計技術經濟效益核算第十九頁，共五十四頁。FMS需求分析采用GT技術，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、生產批量，零件的裝夾及工藝流程、工序時間；確定系統(tǒng)的規(guī)模、設備選型及配置。第二十頁，共五十四頁。選定零件族第二十一頁，共五十四頁。零件族工藝分析第二十二頁，共五十四頁。FMS的適用范圍根據(jù)K&TCo.及FritzWernerCo.的經驗，F(xiàn)MS合理的應用范圍是：品種介于6~100之間，批量介于25~2000件之間。第二十三頁，共五十四頁。FMS的配置與投資第二十四頁，共五十四頁。FMS總體設計FMS總體設計是指系統(tǒng)結構、技術方案、總體布局等項設計的總稱。加工對象的需求分析；系統(tǒng)的功能模型及信息模型設計；機床選型的分析論證；刀具/工件運輸系統(tǒng)的方案設計；控制系統(tǒng)結構的設計；網絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方案設計；系統(tǒng)的總體布局及廠房平面布置圖設計。第二十五頁，共五十四頁。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)信息模型它是描述FMS系統(tǒng)運行過程的信息流程。第二十六頁，共五十四頁。IDEF—ICAMDefinition

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”（IntegratedComputerAidedManufacturing）

的簡稱。第二十七頁，共五十四頁。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。第二十八頁，共五十四頁。用IDEF0法設計FMS示例第二十九頁，共五十四頁。IDEF0基本符號功能或活動的內容是什么，即定義是什么；功能或活動的輸出是什么；功能或活動為產生所期望的輸出需要哪些輸入；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的功能或活動；該活動或功能與其它活動有何內在聯(lián)系。第三十頁，共五十四頁。I、C、O、M碼I—輸入C—控制O—輸出M—機制第三十一頁，共五十四頁。AMS系統(tǒng)結構第三十二頁，共五十四頁。AMS廠房平面布置圖第三十三頁，共五十四頁。FMS的技術經濟效益核算項目FMS總投資FMS總經濟效益投資回收率綜合評介結論第三十四頁，共五十四頁。FMS總投資示例的系統(tǒng)目標：建立新的FMS系統(tǒng)，用以代替現(xiàn)行的由兩條傳統(tǒng)生產線組成的生產系統(tǒng)，生產箱體零件，年產量為19000件。采用FMS預計配置及投資如表3-5所示。FMS的總投資如表3-9所示:USD1640650.00第三十五頁，共五十四頁。FMS的配置與投資系統(tǒng)成本：USD1797195.00（從表3-5中扣除C項）第三十六頁，共五十四頁。確定FMS總經濟效益計算項目直接勞動工時費調整工時費間接勞動費用生產準備費場地費生產維持費庫存費工裝夾具費用廢品損失費用第三十七頁，共五十四頁。1、直接勞動工時費計算第三十八頁，共五十四頁?，F(xiàn)有生產系統(tǒng)的直接勞動需求第三十九頁，共五十四頁。2、調整工時費第四十頁，共五十四頁。3、間接勞動費用第四十一頁，共五十四頁。4、生產準備費第四十二頁，共五十四頁。5、場地費用第四十三頁，共五十四頁。6、生產維持費第四十四頁，共五十四頁。7、庫存費用第四十五頁，共五十四頁。8、工裝夾具費用第四十六頁，共五十四頁。9、廢品損失費用第四十七頁，共五十四頁。FMS年成本節(jié)省總值第四十八頁，共五十四頁。投資回收率ROR

(RateofRecycle)ROR=P/C式中P

–平均年盈利;C

–

第一次投資成本。本系統(tǒng):ROR=513900/1640650=31.3%第四十九頁，共五十四頁。FMS的總投資第五十頁，共五十四頁。投資回收期Y=1/ROR(年)本系統(tǒng):Y=1/ROR=1/0.313=3.19年第五十一頁，共五十四頁。綜合評介結論綜合各項分析，本FMS方案是可以接受的。第五十二頁，共五十四頁。

謝謝！第五十三頁，共五十四頁。內容總結第三講柔性制造系統(tǒng)（FMS）。FMS的組成

通常由四大部分組成：。加工單元是FMS的主體，用以進行零件的機械加工。②具有自動工件托盤交換裝置(APC)及自動刀具交換裝置(ATC)。可互補型配置:選定零件族的工序需幾種機床才能完全覆蓋，則所選定的