1、第三講 柔性制造系統（FMS）計算機集成制造技術（CIMT）（Computer Integrated Manufacturing Technology）（Flexible Manufacturing System）柔性制造系統（FMS）FMS定義 FMS是一種在中央計算機控制下由兩臺以上配有自動刀具交換及自動工件托盤交換裝置的數控機床以及自動化物料運送裝置組成的、具有生產負荷平衡、生產調度、對制造過程實時控制與監控功能的,可加工多族零件的柔性自動化生產系統。FMS的組成通常由四大部分組成：加工單元；自動物料運輸及管理系統；計算機控制與管理裝置；輔助工作站。FMS的加工單元 加工單元是FMS的主

2、體，用以進行零件的機械加工。 加工單元的機床必須具備的條件： 具有CNC計算機數控裝置，并且有能與計算機直接通信的DNC接口裝置； 具有自動工件托盤交換裝置(APC)及自動刀具交換裝置(ATC)； 應能完成獨立完整的加工工序，能完成所選定零件族加工中盡可能多的工序。FMS機床配置方式可代替型配置: 所選定的機床能完成選定零件的全部工序,則FMS系統只需配置足夠數量的同型號機床,這些機床之間具有相互可代替的性質。可互補型配置: 選定零件族的工序需幾種機床才能完全覆蓋，則所選定的這幾種機床之間具有互補性質。物料運送及管理系統物料運送及管理系統由兩大部分構成：工件/夾具運送及管理系統；刀具運送及管理

3、系統。工件/夾具運送管理系統的組成物料倉庫；夾具系統；裝卸工作站；緩沖工作站；物料運送小車。自動化立體倉庫的組成庫房（高架多層貨架）；堆垛起重機；場內有軌運輸車；場內、場外運輸AGV小車；控制計算機；狀態檢測器；信息輸入設備，如條形碼掃描器等。FMS的夾具系統的組成機床夾具；托盤（Pallet）；自動上下料裝置(APC、機器人)。物料運送小車（1）有軌小車（RGV) Rail Guided Vehicle（2）自動導向小車（AGV) Automatic Guided Vehicle自動導向小車刀具管理系統框圖FMS刀具系統組成刀具；機床刀庫（固定式和可換式）；中央刀庫；刀具輸送裝置和刀具交換機

4、構；刀具破損監測系統；（聲發射法、切削力變化法、電機功耗法、激光檢測法）對刀儀及刀具進出站；條形碼閱讀、打印機；刀具管理計算機。輸送刀具的無軌小車FMS的遞階控制結構輔助工作站根據不同的FMS需要，配置不同的輔助工作站:清洗工作站；在線測量工作站；切屑清除及回收系統；冷卻液供應及回收系統；監控工作站等。FMS規劃與設計可行性論證需求分析初步設計詳細設計FMS規劃與設計中的幾個關鍵問題加工對象及生產規模的需求分析總體設計技術經濟效益核算FMS需求分析采用GT技術，選定FMS加工的零件族；分析各零件族的典型工藝過程，以確定出FMS加工的零件類型、尺寸、生產批量，零件的裝夾及工藝流程、工序時間；確定

5、系統的規模、設備選型及配置。選定零件族零件族工藝分析FMS的適用范圍 根據K & T Co. 及Fritz Werner Co.的經驗，FMS合理的應用范圍是：品種介于6100之間，批量介于252000件之間。FMS的配置與投資FMS總體設計FMS總體設計是指系統結構、技術方案、總體布局等項設計的總稱。加工對象的需求分析；系統的功能模型及信息模型設計；機床選型的分析論證；刀具/工件運輸系統的方案設計；控制系統結構的設計；網絡系統、數據庫管理系統的方案設計；系統的總體布局及廠房平面布置圖設計。FMS系統功能模型與信息模型FMS系統功能模型 它是描述FMS系統運行過程的全部活動。 FMS系統信息模

6、型 它是描述FMS系統運行過程的信息流程。IDEF ICAM Definition ICAM是美國空軍在1981年公布的一個工程項目“一體化計算機輔助制造” （Integrated Computer Aided Manufacturing） 的簡稱。IDEF方法的三大組成部分IDEF0 用來描述系統 的功能活動及其聯系，建立系統的功能模型。IDEF1 用來描述系統 的信息及其聯系，建立系統的信息模型。IDEF2 用來進行系統 的模擬，建立系統的動態模型。用IDEF0 法設計FMS示例IDEF0 基本符號功能或活動的內容是什么，即定義是什么；功能或活動的輸出是什么；功能或活動為產生所期望的輸出需

7、要哪些輸入；執行功能或活動需要受到的約束或控制是什么；采用什么樣的機制來支持相應的功能或活動；該活動或功能與其它活動有何內在聯系。I、C、O、M碼 I 輸入C 控制O 輸出M 機制AMS系統結構AMS廠房平面布置圖FMS的技術經濟效益核算項目FMS總投資FMS總經濟效益投資回收率綜合評介結論FMS總投資示例的系統目標： 建立新的FMS系統，用以代替現行的由兩條傳統生產線組成的生產系統，生產箱體零件，年產量為19000件。采用FMS預計配置及投資如表3-5所示。FMS的總投資如表3-9所示: USD 1640650.00FMS的配置與投資系統成本：USD 1797195.00 （從表3-5中扣除C項）確定FMS總經濟效益計算項目直接勞動工時費調整工時費間接勞動費用生產準備費場地費生產維持費庫存費工裝夾具費用廢品損失費用1、直接勞動工時費計算現有生產系統的直接勞動需求2、調整工時費3、間接勞動費用4、生產準備費5、場地費用6、生產維持費7、庫存費用8、工裝夾具費用9、廢品損失費用FMS年成本節省總值投資回收率ROR (Rate of Recycle)ROR = P/C式中 P 平均年盈利; C 第一次投