柔性制造系统.pptx

柔性制造系统技术 FlexibleManufacturingSystem FMS 定义 在成组技术的基础上 以多台 种 数控机床或数组柔性制造单元为核心 通过自动化物流系统将其联接 统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理 组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统 一 产生背景 1 1950年 美国MIT诞生了第一台三坐标数控铣床以后 机电一体化及数控 NC 的概念出现了 2 机电一体化技术进一步发展 出现了计算机数控 CN 计算机直接控制 又称群控 DNC 计算机辅助制造 CAM 计算机辅助设计 CAD 成组技术 GT 计算机辅助工艺规程 CAPP 工业机器人技术 ROBOT 等新技术 在这些新技术的基础上 为多品种 小批量生产的需要而兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展 作为这种技术具体应用的柔性制造系统 FMS 柔性制造单元 FMC 和柔性制造自动线 FML 等柔性制造设备纷纷问世 其中柔性制造系统 FlexibleManufacturingSystem FMS 最具代表性 3 FMS的雏形源于美国MALROSE公司 该公司在1963年制造了世界上第一条多品种柴油机零件的数控生产线 4 FMS的概念由英国MOLIN公司最早正式提出 并在965年取得了发明专利 1967年FMS正式形成 二 发展历程 1967年 英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念 研制了 系统24 1967年 美国的怀特 森斯特兰公司建成OmnilineI系统 它由八台加工中心和两台多轴钻床组成 工件被装在托盘上的夹具中 按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工 1976年 日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元 简称FMC 1982年 日本发那科公司建成自动化电机加工车间 由60个柔性制造单元 包括50个工业机器人 和一个立体仓库组成 另有两台自动引导台车传送毛坯和工件 此外还有一个无人化电机装配车间 它们都能连续24小时运转 1985年世界各国已投入运行的FMS有500多套 88年近800套 90年超过1000套 目前约共有4000多套FMS在运行 三 FMS特点 1 FMS的主要特点 柔性和自动化柔性 是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力 也是指制造系统能够适应产品变化的能力 可分为瞬时 短期和长期柔性三种 凡具备上述三种柔性特征之一的 具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性自动化 2 FMS的次要特点 1 设备利用率高 占地面积小 2 减少直接劳动工人数 3 产品质量高而稳定 4 减少在制品库存量 5 投资高 风险大 开发周期长 管理水平要求高 四 FMS系统组成 典型的FMS主要由以下三个子系统组成 1 加工系统 2 运储系统 3 计算机控制系统 FMS的组成框图及功能特征 典型的柔性制造系统示意图 1 FMS的主要特点 柔性和自动化柔性 是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力 也是指制造系统能够适应产品变化的能力 可分为瞬时 短期和长期柔性三种 凡具备上述三种柔性特征之一的 具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性自动化 三 FMS的类型 配备互补机床的FMS配备可互相替换机床的FMS混合式FMS 配备互补机床的FMS 这类FMS中 通过物料运储系统将数台NC机床连接起来 不同机床的工艺能力可以互补 工件通过安装站进入系统 然后在计算机控制下从一台机床到另一台机床 按顺序加工 工件通过系统的路径是固定的 特点 非常经济 生产率较高 能充分发挥机床的性能 从系统的输入和输出的角度看 互补机床是串联环节 它减少了系统的可靠性 即当一台机床发生故障时 全系统将瘫痪 配备可互相替换机床的FMS 系统中的机床可以互相代替 工件可被送到适合加工它的任一台加工中心上 计算机的存储器存有每台机床的工作情况 可以对机床分配加工零件 一台加工中心可以完成部分或全部加工工序 从系统的输出和输入看 它们是并联环节 因而增加了系统的可靠性 同时这种配置形式具有较大的柔性和较宽的工艺范围 可以达到较高的机床利用率 FMS的主要特点 柔性和自动化柔性 是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力 也是指制造系统能够适应产品变化的能力 可分为瞬时 短期和长期柔性三种 凡具备上述三种柔性特征之一的 具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性自动化 混合式FMS 这类FMS是互补式FMS和替换式FMS的综合 即FMS中有一些机床按替换式布置 而另一些机床按互补式安排 以发挥各自的优点 大多数FMS采用这种形式 五 FMS的应用实例 FMS的引进计划 通常研制和开发FMS多以用户 使用厂家 的 FMS设备计划书 为基础 根据用户的加工对象 加工技术与技巧 生产能力 生产计划等 由用户与供应商或制造厂家 大多为设计 制造FMS有丰富经验和大量实绩的机床厂 的工程技术人员一起共同承担与实施 FMS的引进计划 柔性制造系统对于提高机械工业对多品种 中小批量制造任务的适应性 有着巨大的作用 具体表现为 设备利用率高在改变生产要求时 有快速应变能力提高产品质量减少工序中的在制品量 缩短生产技术准备周期维持生产的能力较强具有极强的运行灵活性减少直接工时费用 六 FMS的发展趋势 1 FMC将成为发展和应用的热门技术 这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近 更适用于财力有限的中小型企业 目前国外众多厂家将FMC列为发展之重 2 发展效率更高的FML 多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注 采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势 3 朝多功能方向发展 由单纯加工型FMS进一步开发以焊接 装配 检验及钣材加工乃至铸 锻等制造工序兼具的多种功能FMS 柔性制造系统未来将向发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS 完善FMS的自动化功能 扩大FMS完成的作业内容 并与计算机辅助设计和辅助制造技术 CAD CAM 相结合 向全盘自动化工厂方向发展 总结 柔性制造技术是在自动化技术 信息技术及制造技术的基础上 将以往企业中相互独立的工程设计 生产制造及经营管理等过程