柔性制造系统(FMS)之发展

摘 要:简述了FMS的概念、其工作过程,以及发展前景,以促使人们对FMS认识和重视。

关键词:FMS工作原理发展

中图分类号:TQ153文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 05-035-01

1FMS基本概念

所谓FMS,即指以数控机床、加工中心及辅助设备为基础,用柔性的自动化运输、存储系统有机结合起来,由计算机对系统软、硬件资源实施集中管理和控制而形成的一个物料流和信息流密切结合,没有固定加工顺序和工作节拍的完整的柔性自动生产线,主要适用与多品种、中小批量的生产任务的高效自动化制造系统。若要实现FMS中的物料流和信息流有机的结合,同时又能均衡系统的自动化程度和高柔性。与传统的制造系统相比,FMS具有如下的优点:它能自动不同品种、不同结构、不同位置、不同切削方式的零件加工;它能自动传输、存储、装卸物料,自动更换刀具、夹具与工件并自动检验;它能自动进行工况诊断,保证加工质量和安全;它能全面处理信息,进行生产、工程信息的分析,编制生产计划、调度与管理程序,实现可变加工和均衡生产。这即是FMS中所拥有的四个方面功能:(一)自动加工功能;(二)自动搬运与输料功能;(三)自动监控与诊断功能;(四)信息处理功能。为了实现上述四大功能,一般来讲,FMS就会由相对应功能的四个具体功能系统所组成,即为:自动加工系统,自动物流系统,自动监控系统与综合软件系统。FMS的适应范围较广,它把高柔性、高自动化、高质量、高效率结合起来,在制造业中的地位十分重要。

2工作过程

首先,根据生产的品种与调度计划信息指令,由其信息系统对数据信息进行处理、分配,并按照所给的程序对物流系统进行控制,料库就会提供相应品种的毛坯零件,输送系统在夹具存储库中送出相应毛坯的随行夹具,此时,自动装卸机(或工业机器人)自动识别和选择所装卸的工件与夹具,并随之安装到相应的机床上。其次,把输送来的工件与加工程序编码,通过机床之加工程序识别装置,选择其相应加工程序、所需刀具与各方面切削参数等,完成对工件的自动加工。

最后,按照信息系统输给的控制信息转换工序,对刚加工完毕的零件进行检验,对合格的成品工件由装卸及运输系统送入成品库。与此同时,把加工质量与数量等信息传输到监控和记录装置,随行夹具也被送回到夹具存储库中。若需加工新品种的零件时,只要改变其生产计划信息、技术信息与加工程序,整个FMS就会按照上述过程按要求、自动地完成新的加工。

3FMS的发展趋势

迄今, FMS已渗透、扩散到制造业的各个领域,并对生产方式产生深远的影响,制造柔性是由企业的长期战略考虑而产生的一种生产与经营决策,故制造柔性便不仅仅是一个技术问题,而且也涉及到企业自身的具体情况和条件。这样将来的FMS会朝着以下的方向去发展:

3.1向小规模的柔性制造单元(FMC)发展

由于FMC的规模小,投资少,技术综合性和复杂性低,规划、设计、论证和运行相对简单,易于实现,风险小,而且易于扩展。因此,采用由FMC到FMS的规划,既可以减少一次投入的资金,使企业易于承受,又可以减小风险,一旦运用成功就可以获得一定的经济效益,为下一步扩展提供资金、积累经验,便于掌握FMS的复杂技术,使FMS的实施更加稳妥。 另外,现在的FMC已经具有FMS所具有的加工、制造、运储、控制、协调功能,还具有监控、通讯、仿真、生产调度管理以至于人工智能等功能,在某一具体类型的加工中可获得更大的柔性,提高生产率,增加产量,改进产品质量。目前国内外众多厂家将FMC列为发展的重点之一。

3.2朝多功能方向发展

真正完善的新一代FMS将是智能化机械与人之间相互融合、柔性地全面协调从接受订单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。FMS是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造系统。

3.3从计算机集成制造系统(CIMS)的高度考虑FMS规划设计

无论从理论上还是实践中都可以清楚意识到FMS是CIMS的重要组成部分,FMS必须集成到CIMS大家庭,只有从整个工厂优化的角度来考虑FMS才能获得预期的效果。

3.4FMS实施会越来越重视组织管理和人的因素

除了现代化的硬、软件外,人在自动化中的作用已经变得很重要,因为人的创造性、主观能动性是任何机器所无法代替的,所以要想成功实施FMS必须通过管理把技术、组织、人和策略集成在一起。

4结束语

FMS已成为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,采用FMS所带来的主要技术经济效果有:能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的加工,实现及时生产,从而减少毛坯和在制品的库存量,及相应的流动资金占用量,缩短生产周期;提高设备的利用率,减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力,在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”,提高产品质量的一致性。这必将使FMS会成为未来机械制造的主要生产模式。

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