柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數字控制加工設備組成,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System),英文縮寫為FMS。
發(fā)展歷程
FMS柔性制造系統(tǒng)
西門子自動化柔性制造系統(tǒng)
1967年,英國莫林斯公司**根據威廉森提
柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數字控制加工設備組成,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System),英文縮寫為FMS。
發(fā)展歷程
西門子自動化柔性制造系統(tǒng)
1967年,英國莫林斯公司**根據威廉森提出的FMS基本概念,研制了“系統(tǒng)24”。其主要設備是六臺模塊化結構的多工序數控機床,目標是在無人看管條件下,實現晝夜24小時連續(xù)加工,但*終由于經濟和技術上的困難而未全部建成。
1967年,美國的懷特·森斯特蘭公司建成Omniline I系統(tǒng),它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成,工件被裝在托盤上的夾具中,按固定順序以一定節(jié)拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于少品種、大批量生產中使用,在形式上與傳統(tǒng)的自動生產線相似,所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯、德國等也都先后開展了FMS的研制工作。
1976年,日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元(簡稱FMC),為發(fā)展FMS提供了重要的設備形式。柔性制造單元(FMC)一般由12臺數控機床與物料傳送裝置組成,有獨立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng),能在機床上自動裝卸工件,甚至自動檢測工件,可實現有限工序的連續(xù)生產,適于多品種小批量生產應用。
隨著時間的推移,FMS在技術上和數量上都有較大發(fā)展,實用階段,以由3-5臺設備組成的FMS為*多,但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用。
1982年,日本發(fā)那科公司建成自動化電機加工車間,由60個柔性制造單元(包括50個工業(yè)機器人)和一個立體倉庫組成,另有兩臺自動引導臺車傳送毛坯和工件,此外還有一個無人化電機裝配車間,它們都能連續(xù)24小時運轉。
這種自動化和無人化車間,是向實現計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時,還出現了若干僅具有FMS基本特征,但自動化程度不很完善的經濟型FMS,使FMS的設計思想和技術成就得到普及應用。
工藝基礎
FMS的工藝基礎是成組技術,它按照成組的加工對象確定工藝過程,選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng),并由計算機進行控制,故能自動調整并實現一定范圍內多種工件的成批高效生產(即具有“柔性”),并能及時地改變產品以滿足市場需求。
FMS兼有加工制造和部分生產管理兩種功能,因此能綜合地提高生產效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大,可以包括毛坯制造、機械加工、裝配和質量檢驗等。投入使用的FMS,大都用于切削加工,也有用于沖壓和焊接的。
系統(tǒng)組成
加工設備
加工設備主要采用加工中心和數控車床,前者用于加工箱體類和板類零件,后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS,常采用可更換主軸箱的加工中心,以獲得更高的生產效率。
儲存和搬運
儲存和搬運系統(tǒng)搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等;儲存物料的方法有平面布置的托盤庫,也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。
毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中,并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內,然后由自動搬運系統(tǒng)根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設備的FMS,自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關,具有較大靈活性。
工業(yè)機器人可在有限的范圍內為1-4臺機床輸送和裝卸工件,對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置(簡稱APC)來傳送,也可采用在軌道上行走的機器人,同時完成工件的傳送和裝卸。
磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換,也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證 FMS連續(xù)正常工作的必要條件,一般根據切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。
信息控制
FMS信息控制系統(tǒng)的結構組成形式很多,但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。**級為各個工藝設備的計算機數控裝置(CNC),實現各的口工過程的控制;**級為群控計算機,負責把來自第三級計算機的生產計劃和數控指令等信息,分配給**級中有關設備的數控裝置,同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機;第三級是FMS的主計算機(控制計算機),其功能是制訂生產作業(yè)計劃,實施FMS運行狀態(tài)的管理,及各種數據的管理;第四級是全廠的管理計算機。
性能完善的軟件是實現FMS功能的基礎,除支持計算機工作的系統(tǒng)軟件外,數量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發(fā)展的專門應用軟件,大體上包括控制軟件(控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計劃管理軟件(調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等)和數據管理軟件(仿真、檢索和各種數據庫)等。
出的FMS基本概念,研制了“系統(tǒng)24”。其主要設備是六臺模塊化結構的多工序數控機床,目標是在無人看管條件下,實現晝夜24小時連續(xù)加工,但*終由于經濟和技術上的困難而未全部建成。
1967年,美國的懷特·森斯特蘭公司建成Omniline I系統(tǒng),它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成,工件被裝在托盤上的夾具中,按固定順序以一定節(jié)拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于少品種、大批量生產中使用,在形式上與傳統(tǒng)的自動生產線相似,所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯、德國等也都先后開展了FMS的研制工作。
1976年,日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元(簡稱FMC),為發(fā)展FMS提供了重要的設備形式。柔性制造單元(FMC)一般由12臺數控機床與物料傳送裝置組成,有獨立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng),能在機床上自動裝卸工件,甚至自動檢測工件,可實現有限工序的連續(xù)生產,適于多品種小批量生產應用。
隨著時間的推移,FMS在技術上和數量上都有較大發(fā)展,實用階段,以由3-5臺設備組成的FMS為*多,但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用。
1982年,日本發(fā)那科公司建成自動化電機加工車間,由60個柔性制造單元(包括50個工業(yè)機器人)和一個立體倉庫組成,另有兩臺自動引導臺車傳送毛坯和工件,此外還有一個無人化電機裝配車間,它們都能連續(xù)24小時運轉。
這種自動化和無人化車間,是向實現計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時,還出現了若干僅具有FMS基本特征,但自動化程度不很完善的經濟型FMS,使FMS的設計思想和技術成就得到普及應用。
工藝基礎
FMS的工藝基礎是成組技術,它按照成組的加工對象確定工藝過程,選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng),并由計算機進行控制,故能自動調整并實現一定范圍內多種工件的成批高效生產(即具有“柔性”),并能及時地改變產品以滿足市場需求。
FMS兼有加工制造和部分生產管理兩種功能,因此能綜合地提高生產效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大,可以包括毛坯制造、機械加工、裝配和質量檢驗等。投入使用的FMS,大都用于切削加工,也有用于沖壓和焊接的。
系統(tǒng)組成
加工設備
加工設備主要采用加工中心和數控車床,前者用于加工箱體類和板類零件,后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS,常采用可更換主軸箱的加工中心,以獲得更高的生產效率。
儲存和搬運
儲存和搬運系統(tǒng)搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等;儲存物料的方法有平面布置的托盤庫,也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。
毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中,并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內,然后由自動搬運系統(tǒng)根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設備的FMS,自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關,具有較大靈活性。
工業(yè)機器人可在有限的范圍內為1-4臺機床輸送和裝卸工件,對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置(簡稱APC)來傳送,也可采用在軌道上行走的機器人,同時完成工件的傳送和裝卸。
磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換,也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證 FMS連續(xù)正常工作的必要條件,一般根據切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。
信息控制
FMS信息控制系統(tǒng)的結構組成形式很多,但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。**級為各個工藝設備的計算機數控裝置(CNC),實現各的口工過程的控制;**級為群控計算機,負責把來自第三級計算機的生產計劃和數控指令等信息,分配給**級中有關設備的數控裝置,同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機;第三級是FMS的主計算機(控制計算機),其功能是制訂生產作業(yè)計劃,實施FMS運行狀態(tài)的管理,及各種數據的管理;第四級是全廠的管理計算機。
性能完善的軟件是實現FMS功能的基礎,除支持計算機工作的系統(tǒng)軟件外,數量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發(fā)展的專門應用軟件,大體上包括控制軟件(控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計劃管理軟件(調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等)和數據管理軟件(仿真、檢索和各種數據庫)等。