第四章柔性制造系统与自动线简介

第一节 柔性制造系统
每个工作站的繁忙工作地数
s* BSi = WLi R * = WLi p WL*
BS1=(6.0)(0.05555)=0.333 BS2=(36.0)(0.05555)=2.0 BS3=(13.0)(0.05555)=0.722 BS4=(9.0)(0.05555)=0.50
产 混合 品 比
第一节 柔性制造系统
瓶颈模型 瓶颈模型分析可以求解生产率和工作站数等问 题
假设: 假设:有P种产品或零件 混合比。为第j种产品或零件占总数的百分比, j=1,2,……..P p 混合比。为第j种产品或零件占总数的百分比, j=1,2,……..P
j
P
则有: 则有:
∑p
j =1
j
=1
设有n 设有n个工作站 为第i个工作站的工作数,i=1,2,……n s 为第i个工作站的工作数,i=1,2,……n（包括装、卸工作站）
零件j 零件混合比 pj 操作k 1 2 A 0.4 3 4 1 2 B 0.6 3 4 drill unload 3 1 15 2 drill unload load mill 3 1 1 2 10 2 4 40 描述 load mill 工作 站n 1 2 工序时间 tijk(min) 4 30
第一节 柔性制造系统
柔性制造系统的发展方向将是：
加快发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS 加快发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS 因为FMC的投资比FMS少得多而效果相仿，更适 因为FMC的投资比FMS少得多而效果相仿，更适 合于财力有限的中小型企业。多品种、大批量生产中 应用FML的发展趋势是用价格低廉的专用数控机床代 应用FML的发展趋势是用价格低廉的专用数控机床代 替通用的加工中心。 完善FMS的自动化功能 完善FMS的自动化功能 FMS完成的作业内容扩大，由早期单纯的机械加工 FMS完成的作业内容扩大，由早期单纯的机械加工 型向焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸锻等综合性 领域发展，另外，FMS还要与计算机辅助设计和辅助制 领域发展，另外，FMS还要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 造技术(CAD/CAM)相结合，向全盘自动化工厂方向发 展。
加工系统 物料系统 计算机控制系统 系统软件
第一节 柔性制造系统
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, 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, (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, 给和装卸,以及完成工序间的自动传送、调运和存 贮工作, 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。
第一节 柔性制造系统
每个工作站的利用率
WLi * WLi s * Ui = Rp = si si WL*
平均利用率
U=
∑U
i =1
n +1
i
n +1
U=
加权平均利用率
∑sU
i =1 n i
n
i
第一节 柔性制造系统
U1=(6.0/1)(0.05555)=0.333 U2=(36.0/2)(0.05555)=1.0 U3=(13.0/1)(0.05555)=0.722 U4=(9.0/4)(0.05555)=0.125
操 工作内 作 容 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 Load Mill Drill Inspect unload Load Drill Mill Drill Inspect unload Load Drill Inspect Unload Load Mill Inspect Unload
流水线组织设计 第五章 柔性制造系统与 自动线
福建工程学院经济管理系 吴少雄
第一节 柔性制造系统
一.柔性制造系统的概念 FMS (flexible manufacturing system) 是一组数控机床和其他自动化的工艺设备， 由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机 结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息 流三个子系统组成。
第一节 柔性制造系统
六.柔性制造系统的布置
第一节 柔性制造系统
柔性制造系统的布置
第一节 柔性制造系统
柔性制造系统的布置
第一节 柔性制造系统
柔性制造系统的数量分析 FMS的分析技术分: FMS的分析技术分:
Deterministic models Queueing models Discrete event simulation Other approaches, including heuristics
第一节 柔性制造系统
二.柔性制造系统的发展 随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量 的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的 复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。 这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有 大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率 是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备 专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之， 多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似 的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产 效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产 效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期， 降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡， 柔性自动化系统便应运而生。
第一节 柔性制造系统
传送次数n 传送次数nt 1—2—3—1 共3次 上例是一个特例, 上例是一个特例, 即每个工作站的工作频率都为 1, 当要考虑到工作频率时,应求出平均传送次数nt 当要考虑到工作频率时,应求出平均传送次数n
nt = ∑∑∑ f ijk p j − 1
i j k
WLn +1 = nt t n +1
第一节 柔性制造系统
s* 2 * = = 0.05555 pc / min = 3.333 pc / hr Rp = * WL 36.0 R* pA
R
* pB
s* = p j ( R* ) = p j = 3.333(0.4) = 1.333 pc / hr p * WL
s* * = p j (Rp ) = p j = 3.333(0.6) = 2.00 pc / hr * WL
i
第一节 柔性制造系统
生产流程 工作时间 tijk 工作处理系统 内部传送 sn +1 传送时间 工作站之间的传送时间 t n +1 工作频率
f ijk
工作频率可能大于1，也可能小于1 工作频率可能大于1，也可能小于1
第一节 柔性制造系统
例:平均传送时间3min, 操作频率fijk=1.0， 平均传送时间3min, 操作频率f =1.0， s1=1,s2=2,s3=1
第一节 柔性制造系统
计算机控制系统 计算机控制系统用以处理柔性制造系统的各 种信息,输出控制CNC机床和物料系统等自动操作 种信息,输出控制CNC机床和物料系统等自动操作 所需的信息。通常采用三级( 所需的信息。通常采用三级(设备级、工作站级、 单元级)分布式计算机控制系统, 单元级)分布式计算机控制系统,其中单元级控制系 统(单元控制器)是柔性制造系统的核心。 单元控制器) 系统软件 系统软件用以确保柔性制造系统有效地适应 中小批量多品种生产的管理、控制及优化工作, 中小批量多品种生产的管理、控制及优化工作,包 括设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程 调度软件、系统管理和监控软件。
WLi Ui +3.5*0.3+3.333*0.4 /si 1 2 3 4 5
nt=4.5*0.1+5.5*0.2 WLi =2.873
A
0.1
B
0.2
6 6 6.0/1=6 19 6.33 19.0/3=6.33 14.4 7.2 14.4/2=7.2 4 4.0 4.0/1=4 10.065.0310.06/2=5.03
WL4=3(3.0)(0.4)(1.0)+3(3.0)(0.6)(1.0)=9.0(min)
第一节 柔性制造系统
瓶颈站的确定
WL1 WL2
= 6.0 = 6 min s1 1 = 36.0 = 18 min 2 s2
WL3 WL4
= 13.0 = 13 min s3 1 = 9.0 = 2.25 min s4 1
第一节 柔性制造系统
在第i 在第i道工作站平均工作时间
WLi = ∑∑ tijk f ijk p j
j k
WL1=(4+2)(0.4)(1.0)+(4+2)(0.6)(1.0)=6.0(min) WL2=30(0.4)(1.0)+40(0.6)(1.0)=36.0(min) WL3=10(0.4)(1.0)+15*(0.6)(1.0)=13.0(min)
第一节 柔性制造系统
三.柔性制造系统的分类 按规模大小, 柔性制造系统FMS可分为如下三类 按规模大小, 柔性制造系统FMS可分为如下三类
柔性制造单元(FMC) 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 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 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) 柔性制造线FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线, 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 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) 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 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, 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 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。