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1、第三讲 柔性制造系统（FMS）,计算机集成制造技术（CIMT）（Computer Integrated Manufacturing Technology）,（Flexible Manufacturing System）,柔性制造系统（FMS）,FMS定义,FMS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功能的,可加工多族零件的柔性自动化生产系统。,FMS的组成通常由四大部分组成：,加工单元；自动物料运输及管理系统；计算机控制与管理装置；辅助工作站。,FMS的加工单元,加工单
2、元是FMS的主体，用以进行零件的机械加工。,加工单元的机床必须具备的条件：具有CNC计算机数控装置，并且有能与计算机直接通信的DNC接口装置；具有自动工件托盘交换装置(APC)及自动刀具交换装置(ATC)；应能完成独立完整的加工工序，能完成所选定零件族加工中尽可能多的工序。,FMS机床配置方式,可代替型配置:所选定的机床能完成选定零件的全部工序,则FMS系统只需配置足够数量的同型号机床,这些机床之间具有相互可代替的性质。,可互补型配置: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床之间具有互补性质。,物料运送及管理系统,物料运送及管理系统由两大部分构成：,工件/夹具运送及管理系统
3、；刀具运送及管理系统。,工件/夹具运送管理系统的组成,物料仓库；夹具系统；装卸工作站；缓冲工作站；物料运送小车。,自动化立体仓库的组成,库房（高架多层货架）；堆垛起重机；场内有轨运输车；场内、场外运输AGV小车；控制计算机；状态检测器；信息输入设备，如条形码扫描器等。,FMS的夹具系统的组成,机床夹具；托盘（Pallet）；自动上下料装置(APC、机器人)。,物料运送小车,（1）有轨小车（RGV)Rail Guided Vehicle,（2）自动导向小车（AGV)Automatic Guided Vehicle,自动导向小车,刀具管理系统框图,FMS刀具系统组成,刀具；机床刀库（固定式和可换式
4、）；中央刀库；刀具输送装置和刀具交换机构；刀具破损监测系统；（声发射法、切削力变化法、电机功耗法、激光检测法）对刀仪及刀具进出站；条形码阅读、打印机；刀具管理计算机。,输送刀具的无轨小车,FMS的递阶控制结构,辅助工作站,根据不同的FMS需要，配置不同的辅助工作站:,清洗工作站；在线测量工作站；切屑清除及回收系统；冷却液供应及回收系统；监控工作站等。,FMS规划与设计,可行性论证需求分析初步设计详细设计,FMS规划与设计中的几个关键问题,加工对象及生产规模的需求分析总体设计技术经济效益核算,FMS需求分析,采用GT技术，选定FMS加工的零件族；分析各零件族的典型工艺过程，以确定出FMS加工的零
5、件类型、尺寸、生产批量，零件的装夹及工艺流程、工序时间；确定系统的规模、设备选型及配置。,选定零件族,零件族工艺分析,FMS的适用范围,根据K&T Co.及Fritz Werner Co.的经验，FMS合理的应用范围是：品种介于6100之间，批量介于252000件之间。,FMS的配置与投资,FMS总体设计,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。,加工对象的需求分析；系统的功能模型及信息模型设计；机床选型的分析论证；刀具/工件运输系统的方案设计；控制系统结构的设计；网络系统、数据库管理系统的方案设计；系统的总体布局及厂房平面布置图设计。,FMS系统功能模型与信息模型,FM
6、S系统功能模型 它是描述FMS系统运行过程的全部活动。FMS系统信息模型 它是描述FMS系统运行过程的信息流程。,IDEF ICAM Definition,ICAM是美国空军在1981年公布的一个工程项目“一体化计算机辅助制造”（Integrated Computer Aided Manufacturing）的简称。,IDEF方法的三大组成部分,IDEF0 用来描述系统 的功能活动及其联系，建立系统的功能模型。IDEF1 用来描述系统 的信息及其联系，建立系统的信息模型。IDEF2 用来进行系统 的模拟，建立系统的动态模型。,用IDEF0 法设计FMS示例,IDEF0 基本符号,功能或活动的内
7、容是什么，即定义是什么；功能或活动的输出是什么；功能或活动为产生所期望的输出需要哪些输入；执行功能或活动需要受到的约束或控制是什么；采用什么样的机制来支持相应的功能或活动；该活动或功能与其它活动有何内在联系。,I、C、O、M码,I 输入C 控制O 输出M 机制,AMS系统结构,AMS厂房平面布置图,FMS的技术经济效益核算项目,FMS总投资FMS总经济效益投资回收率综合评介结论,FMS总投资,示例的系统目标：建立新的FMS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，年产量为19000件。,采用FMS预计配置及投资如表3-5所示。FMS的总投资如表3-9所示:USD 164
8、0650.00,FMS的配置与投资,系统成本：USD 1797195.00（从表3-5中扣除C项）,确定FMS总经济效益计算项目,直接劳动工时费调整工时费间接劳动费用生产准备费场地费生产维持费库存费工装夹具费用废品损失费用,1、直接劳动工时费计算,现有生产系统的直接劳动需求,2、调整工时费,3、间接劳动费用,4、生产准备费,5、场地费用,6、生产维持费,7、库存费用,8、工装夹具费用,9、废品损失费用,FMS年成本节省总值,投资回收率ROR(Rate of Recycle),ROR=P/C式中 P 平均年盈利;C 第一次投资成本。,本系统:ROR=513900/1640650=31.3%,FMS的总投资,投资回收期,Y=1/ROR(年),本系统:Y=1/ROR=1/0.313=3.19年,综合评介结论,综合各项分析，本FMS方案是可以接受的。,谢 谢！,
