计算机集成制造技术-柔性制造系统

1、（Flexible Manufacturing System）l FMS是一种在中央计算机控制下由两台以上配有是一种在中央计算机控制下由两台以上配有自动刀具交换及自动工件托盘交换装置的数控机自动刀具交换及自动工件托盘交换装置的数控机床以及自动化物料运送装置组成的、具有生产负床以及自动化物料运送装置组成的、具有生产负荷平衡、生产调度、对制造过程实时控制与监控荷平衡、生产调度、对制造过程实时控制与监控功能的功能的, ,可加工多族零件的柔性自动化生产系统。可加工多族零件的柔性自动化生产系统。l加工单元；加工单元；l自动物料运输及管理系统；自动物料运输及管理系统；l计算机控制与管理装置；计算机控制与管

2、理装置；l辅助工作站辅助工作站。 加工单元是加工单元是FMS的主体，用以进行零件的机的主体，用以进行零件的机械加工。械加工。 加工单元的机床必须具备的条件：加工单元的机床必须具备的条件： 具有具有CNC计算机数控装置，并且有能与计算计算机数控装置，并且有能与计算机直接通信的机直接通信的DNC接口装置；接口装置； 具有自动工件托盘交换装置具有自动工件托盘交换装置( (APC) )及自动刀及自动刀具交换装置具交换装置( (ATC) )； 应能完成独立完整的加工工序，能完成所选定零应能完成独立完整的加工工序，能完成所选定零件族加工中尽可能多的工序。件族加工中尽可能多的工序。l可代替型配置可代替型配置

3、: : 所选定的机床能完成选所选定的机床能完成选定零件的全部工序定零件的全部工序, ,则则FMS系统只需配置系统只需配置足够数量的同型号机床足够数量的同型号机床, ,这些机床之间具有这些机床之间具有相互可代替的性质。相互可代替的性质。l可互补型配置可互补型配置: : 选定零件族的工序需几种选定零件族的工序需几种机床才能完全覆盖，则所选定的这几种机机床才能完全覆盖，则所选定的这几种机床之间具有互补性质。床之间具有互补性质。物料运送及管理系统由两大部分构成：物料运送及管理系统由两大部分构成：工件工件/ /夹具运送及管理系统；夹具运送及管理系统；刀具运送及管理系统。刀具运送及管理系统。l物料仓库；物

4、料仓库；l夹具系统；夹具系统；l装卸工作站；装卸工作站；l缓冲工作站；缓冲工作站；l物料运送小车。物料运送小车。l库房（高架多层货架）；库房（高架多层货架）；l堆垛起重机；堆垛起重机；l场内有轨运输车；场内有轨运输车；l场内、场外运输场内、场外运输AGV小车；小车；l控制计算机；控制计算机；l状态检测器；状态检测器；l信息输入设备，如条形码扫描器等。信息输入设备，如条形码扫描器等。l机床夹具；机床夹具；l托盘（托盘（Pallet）；）；l自动上下料装置自动上下料装置( (APC、机器人、机器人) )。（1）有轨小车（）有轨小车（RGV) ) Rail Guided Vehicle（2）自动导向

5、小车（）自动导向小车（AGV) ) Automatic Guided Vehiclel刀具；刀具；l机床刀库（固定式和可换式）；机床刀库（固定式和可换式）；l中央刀库；中央刀库；l刀具输送装置和刀具交换机构；刀具输送装置和刀具交换机构；l刀具破损监测系统；刀具破损监测系统； （声发射法、切削力变化法、电机功耗法、激（声发射法、切削力变化法、电机功耗法、激光检测法）光检测法）l对刀仪及刀具进出站；对刀仪及刀具进出站；l条形码阅读、打印机；条形码阅读、打印机；l刀具管理计算机。刀具管理计算机。根据不同的根据不同的FMS需要，配置不同的辅助工作站需要，配置不同的辅助工作站: :l清洗工作站；清洗工作

6、站；l在线测量工作站；在线测量工作站；l切屑清除及回收系统；切屑清除及回收系统；l冷却液供应及回收系统；冷却液供应及回收系统；l监控工作站监控工作站等。l可行性论证可行性论证l需求分析需求分析l初步设计初步设计l详细设计详细设计l加工对象及生产规模的加工对象及生产规模的需求分析需求分析l总体设计总体设计l技术经济效益核算技术经济效益核算l采用采用GT技术，技术，选定选定FMS加工的零件族加工的零件族；l分析各零件族的典型工艺过程分析各零件族的典型工艺过程，以确定出，以确定出FMS加工的零件类型、尺寸、生产批量，加工的零件类型、尺寸、生产批量，零件的装夹及工艺流程、工序时间；零件的装夹及工艺流程

7、、工序时间；l确定系统的规模确定系统的规模、设备选型及配置设备选型及配置。 根据根据K & T Co. 及及Fritz Werner Co.的经验，的经验，FMS合理的应用范围是：品合理的应用范围是：品种介于种介于6100之间，批量介于之间，批量介于252000件之间。件之间。FMS总体设计是指系统结构、技术方案、总体布局等项设计的总称。总体设计是指系统结构、技术方案、总体布局等项设计的总称。l加工对象的需求分析；加工对象的需求分析；l系统的系统的功能模型及信息模型设计功能模型及信息模型设计；l机床选型的分析论证；机床选型的分析论证；l刀具刀具/工件运输系统的方案设计；工件运输系统的方

8、案设计；l控制系统结构的设计；控制系统结构的设计；l网络系统、数据库管理系统的方案设计；网络系统、数据库管理系统的方案设计；l系统的系统的总体布局及厂房平面布置图总体布局及厂房平面布置图设计。设计。lFMS系统功能模型系统功能模型 它是描述它是描述FMS系统运系统运行过程的全部活动。行过程的全部活动。 lFMS系统信息模型系统信息模型 它是描述它是描述FMS系统运行系统运行过程的信息流程。过程的信息流程。 ICAM是美国空军在是美国空军在1981年公布的一个工程项目年公布的一个工程项目“一体一体化计算机辅助制造化计算机辅助制造” ” （Integrated Computer Aided Man

9、ufacturing） 的简称。的简称。lIDEF0 用来描述系统用来描述系统 的功能活动的功能活动及其联系，建立系统的功能模型。及其联系，建立系统的功能模型。lIDEF1 用来描述系统用来描述系统 的信息及其的信息及其联系，建立系统的信息模型。联系，建立系统的信息模型。lIDEF2 用来进行系统用来进行系统 的模拟，建的模拟，建立系统的动态模型。立系统的动态模型。l功能或活动的内容是什么，即定义是什么；功能或活动的内容是什么，即定义是什么；l功能或活动的输出是什么；功能或活动的输出是什么；l功能或活动为产生所期望的输出需要哪些输入；功能或活动为产生所期望的输出需要哪些输入；l执行功能或活动需

10、要受到的约束或控制是什么；执行功能或活动需要受到的约束或控制是什么；l采用什么样的机制来支持相应的功能或活动；采用什么样的机制来支持相应的功能或活动；l该活动或功能与其它活动有何内在联系。该活动或功能与其它活动有何内在联系。l I 输入输入lC 控制控制lO 输出输出lM 机制机制lFMS总投资总投资lFMS总经济效益总经济效益l投资回收率投资回收率l综合评介结论综合评介结论示例的系统目标：示例的系统目标： 建立新的建立新的FMS系统，用以代替现行的由两系统，用以代替现行的由两条传统生产线组成的生产系统，生产箱体零件，条传统生产线组成的生产系统，生产箱体零件，年产量为年产量为19000件。件。采用采用FMS预计预计配置及投资配置及投资如表如表3-5所示。所示。FMS的的总投资总投资如表如表3-9所示所示: : USD 1640650.00系统成本：系统成本：USD 1797195.00 （从表（从表3-5中扣除中扣除C项）项）l直接劳动工时费直接劳动工时费l调整工时费调整工时费l间接劳动费用间接劳动费用l生产准备费生产准备费l场地费场地费l生产维持费生产维持费l库存费库存费l工装夹具费用工装夹具费用l废品损失费用废品损失费用ROR =