柔性制造系统FMS

柔性制造系统FMS

70年代末80年代初,随着计算机辅助治理、物料自动搬运、刀具治理和计算机网络、数据库的进展以及CAD/CAM技术、成组技术(GT)、工

业机器人等技术的成熟,更加系统化、规模化的柔性制造系统(FMS)就

出现了。

所谓FMS,是一组数控机床和其他自动化的工艺设备,由计算机信息操

纵系统和物料自动储运系统有机结合的整体,能适合加工对象变换的自

动化机械制造系统(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造

系统的组成、分类、优势及进展趋势实行阐述。

一、柔性制造系统(FMS)的组成

1.加工系统

柔性制造系统采纳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。

2.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。

3.计算机操纵系统

计算机操纵系统用以处理柔性制造系统的各种信息,输出操纵CNC机

床和物料系统等自动操作所需的信息。通常采纳三级(设备级、工作站级、单元级)分布式计算机操纵系统,其中单元级操纵系统(单元操纵器)是柔性制造系统的核心。

4.系统软件

系统软件用以确保柔性制造系统有效地适合中小批量多品种生产的治理、操纵及优化工作,包括设计规划软件、生产过程分析软件、生产过程调度软件、系统治理和监控软件。

二、柔性制造系统的分类

1.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,具有适合加工多品种产品的灵活性。FMC的柔性最高。

2.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。

3.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),由集中的操纵系统及物料系统连接起来,可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工治理。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。

三、柔性制造系统的优势

1.设备利用率高。因为采纳计算机对生产实行调度,一旦有机床空闲,计算机便分配给该机床加工任务。在典型情况下,采纳柔性制造系统中的一组机床所获得的生产量是单机作业环境下同等数量机床生产量的3倍。

2.减少生产周期。因为零件集中在加工中心上加工,减少了机床数和零件的装卡次数。采纳计算机实行有效的调度也减少了周转的时间。

3.具有维持生产的水平。当柔性制造系统中的一台或多台机床出现故障时,计算机能够绕过出现故障的机床,使生产得以继续。

4.生产具有柔性。能够响应生产变化的需求,当市场需求或设计发生变化时,在FMS的设计水平内,不需要系统硬件结构的变化,系统具有制

造不同产品的柔性。并且,对于临时需要的备用零件能够随时混合生产,而不影响FMS的正常生产。

5.产品质量高。FMS减少了卡具和机床的数量,并且卡具与机床匹配得当,从而保证了零件的一致性和产品的质量。同时自动检测设备和自动补偿装置能够即时发现质量问题,并采取相对应的有效措施,保证了产

品的质量。

6.加工成本低。FMS的生产批量在相当大的范围内变化,其生产成本是最低的。它除了一次性投资费用较高外,其他各项指标均优于常规的生产方案。

四、FMS进展方向

1.FMS仍将迅速进展

FMS在20世纪80年代末就已进入了有用阶段,技术已比较成熟。因为它在解决多品种、中小批量生产上比传统的加工技术有明显的经济效益,所以随着国际竞争的加剧,无论发达国家还是进展中国家都越来越

重视柔性制造技术。

从机械制造行业来看,现在FMS不但能完成机械加工,而且还能完成钣金加工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电火花等特种加工以及喷漆、热处理、注塑和橡胶模制等工作。从整个制造业所生产的产品看,现在FMS已不再局限于汽车、车床、飞机、坦克、火炮、舰船等,还可用于计算机、半导体、木制产品、化工等产品生产。从生产批量来

看,FMS已从中小批量应用向单件和大批量生产方向进展。

随着计算机集成制造技术和系统(CIMS)日渐成为制造业的热点,很多

专家学者纷纷预言CIMS是制造业进展的必定趋势。柔性制造系统作为CIMS的重要组成部分,必定会随着CIMS的进展而进展。

2.FMS系统性能持续提升

构成FMS的各项技术,如加工技术、运储技术、刀具治理技术、操纵

技术以及网络通信技术的迅速进展,毫无疑问会大大提升FMS系统的性能。在加工中采纳喷水切削加工技术和激光加工技术,并将很多加工水平很强的加工设备如立式、卧式镗铣加工中心,高效万能车削中心等用于FMS系统,大大提升了FMS的加工水平和柔性,提升了FMS的系统性能。AVG小车以及自动存储、提取系统的进展和应用,为FMS提供了更加可靠的物流运储方法,同时也能缩短生产周期,提升生产率。刀具治

理技术的迅速进展,为即时而准确地为机床提供适用刀具提供了保证。同时能够提升系统柔性、生产率、设备利用率,降低刀具费用,消除人

为错误,提升产品质量,延长无人操作时间。

3.从CIMS的高度考虑FMS规划设计

即使FMS本身是把加工、运储、操纵、检测等硬件集成在一起,构成

一个完整的系统。但从一个工厂的角度来讲,它还仅仅一部分,不能设

计出新的产品或设计速度慢,再强的加工水平也无用武之地。总来说之,只有站在工厂全面现代化的高度、站在CIMS的高度分析,考虑FMS的

各种问题并根据CIMS的总体考虑实行FMS的规划设计,才能充分发挥FMS的作用,使整个工厂获得最大效益,提升它在市场中的竞争水平。

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