Ein Flexibles Fertigungssystem (FFS) nutzt typischerweise die Prinzipien der Systemtechnik und der Gruppentechnologie. Es verbindet computergesteuerte Werkzeugmaschinen (Bearbeitungszentren), Koordinatenmessgeräte, Materialtransportsysteme, Werkzeugvoreinstellgeräte, dreidimensionale Werkzeugmagazine, Werkstückbe- und -entladestationen und Roboter über lokale Netzwerke.
Unter der Kontrolle von Computern und Steuerungssoftware bildet es ein integriertes Bearbeitungssystem, das in der Lage ist, die in der verarbeitenden Industrie vorherrschende Kleinserienproduktion mit vielen verschiedenen Varianten zu bewältigen. Dieses System optimiert den gesamten Prozess der automatisierten Bearbeitung.
Seit der Einführung des ersten FMS (System-24) durch die Firma Molins im Vereinigten Königreich im Jahr 1967 hat die flexible Fertigungstechnologie weltweit Aufmerksamkeit erregt und findet in den Fertigungsindustrien der Industrieländer breite Anwendung.
Der Einsatz flexibler Fertigungstechnologien löst nicht nur die seit fast einem Jahrhundert bestehenden Automatisierungsprobleme bei der Bearbeitung mittlerer bis kleiner und mittlerer bis großer Stückzahlen in mehreren Varianten, sondern passt sich auch gut an die ständige und schnelle Aktualisierung der Produkte an.
Die flexible Fertigungstechnik zeichnet sich durch hohe Flexibilität und Universalität, schnelle Umrüstzeiten, kurze Vorbereitungszeiten, eine hohe Auslastung der Anlagen und die Möglichkeit, 24 Stunden am Tag unbeaufsichtigt zu arbeiten, aus. Außerdem gewährleistet sie eine hohe und stabile Bearbeitungsqualität bei gleichzeitig niedrigen Produktionskosten. Damit hat sich die flexible Fertigungstechnik zur Kerntechnologie im gesamten Bereich der mechanischen Fertigung entwickelt.
Ein FMS besteht in erster Linie aus einem CNC-Bearbeitungssystem mit mehreren Stationen, einem automatischen Materiallager- und -transportsystem und einem computergesteuerten Informationssystem.
Das mehrstufige CNC-Bearbeitungssystem umfasst hauptsächlich Bearbeitungszentren, Drehzentren oder CNC-Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen und Zahnradbearbeitungswerkzeuge. Diese werden für die automatische Durchführung einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen sowie für den automatischen Werkzeug- und Werkstückwechsel eingesetzt.
Das automatisierte Materiallager- und -transportsystem ist für die automatische Bereitstellung und das Be- und Entladen von Werkstücken und Vorrichtungen sowie für den automatischen Transfer, den Versand und die Lagerung von Aufgaben zwischen den Betrieben konzipiert. Das computergesteuerte Informationssystem verarbeitet verschiedene Arten von Informationen im FMS.
Es gibt die Informationen aus, die für den automatischen Betrieb von CNC-Maschinen und Materialsystemen erforderlich sind, und gewährleistet die effektive Verwaltung, Kontrolle und Optimierung der Produktion mittlerer bis kleiner Serien und mehrerer Sorten innerhalb des FMS.
Je nach Umfang lassen sich die FMS in die folgenden vier Kategorien einteilen:
Flexible Fertigungseinheiten (FMC) bestehen aus 1-2 Bearbeitungszentren, Industrierobotern, CNC-Werkzeugmaschinen sowie Materialtransport- und Lagereinrichtungen. Sie sind anpassungsfähig und flexibel für die Bearbeitung verschiedener Produkte.
Ein FMC kann als das kleinste FFS betrachtet werden und stellt die Weiterentwicklung des FFS in Richtung Kosteneffizienz und Miniaturisierung dar. Zu seinen Merkmalen gehören die Flexibilität und die Automatisierung mit nur einer Maschine, die inzwischen weit verbreitet sind.
Ein FFS umfasst in der Regel vier oder mehr vollautomatische CNC-Werkzeugmaschinen (z. B. Bearbeitungszentren und Drehzentren), die über ein zentrales Steuerungs- und Materialsystem verbunden sind. Es kann mehrere Sorten und mittlere bis kleine Serien bearbeiten und verwalten, ohne die Maschine anzuhalten.
Flexible Fertigungslinien (FML) sind Produktionslinien, die zwischen großvolumigen unflexiblen automatischen Linien mit einer oder wenigen Sorten und FMS mit mehreren Sorten für mittlere bis kleine Serien liegen. Ihre Bearbeitungsausrüstung kann aus Allzweck-Bearbeitungszentren oder CNC-Werkzeugmaschinen bestehen, oder sie können spezialisierte Werkzeugmaschinen oder CNC-Werkzeugmaschinen einsetzen.
Flexible Fertigungsfabriken (FMF) verbinden mehrere FMS-Linien, die mit automatisierten dreidimensionalen Lagern ausgestattet und durch ein Computersystem verbunden sind.
Sie setzen ein komplettes FMS ein, das von der Auftragserteilung über Konstruktion, Bearbeitung, Montage, Inspektion, Transport bis zur Auslieferung reicht. Es umfasst CAD/CAM und integriert CIMS in praktische Anwendungen, wodurch die Flexibilität und Automatisierung des Produktionssystems realisiert und ein umfassendes Produktionsmanagement, die Produktbearbeitung sowie die Materiallagerung und -transportprozesse in der gesamten Fabrik erreicht werden.
FMS ist ein neuartiges konzeptionelles Modell und ein Entwicklungstrend für die Fabriken der Zukunft, eine strategische Initiative, die den Weg der Fertigungsunternehmen prägen wird. Gegenwärtig ist das FMS der ersten Generation, das das Gesamtniveau der Fabriken widerspiegelt, vorherrschend, und diese Situation wird wahrscheinlich auch weiterhin bestehen. Das 1991 von Japan ins Leben gerufene Projekt Intelligent Manufacturing System (IMS) gilt als FMS der zweiten Generation.
Ein voll entwickeltes FMS der zweiten Generation wird jedoch voraussichtlich erst im 21. Dann werden intelligente Maschinen und Menschen alle Aktivitäten vom Auftragseingang bis zur Produktion und zum Verkauf integrieren und flexibel koordinieren.
FMS erlebte Mitte der 1980er Jahre ein rasantes Wachstum und entwickelte sich zu einem Schwerpunkt der Produktionsautomatisierung. Dies lag zum einen an der Entwicklung von Einzeltechnologien wie CNC-Bearbeitungszentren, Industrierobotern, CAD/CAM, Ressourcenmanagement und anderen Hightech-Fortschritten, die eine wichtige technologische Grundlage für die Systemintegration bildeten.
Auf der anderen Seite gab es erhebliche Veränderungen auf dem Weltmarkt, der sich von einem traditionellen, relativ stabilen Markt zu einem dynamischen und unbeständigen Markt wandelte. Um auf diesem Markt zu überleben und zu gedeihen, begannen die Unternehmen, neue Produktionsmethoden und Geschäftsmodelle zu erforschen. In den letzten Jahren hat die FMS als wissenschaftliche "Philosophie" der modernen industriellen Produktion und als fortschrittliches Modell der Fabrikautomation internationale Anerkennung gefunden.
Es handelt sich um ein intelligentes Fertigungssystem, das auf der Grundlage von Automatisierungs-, Informations- und Fertigungstechnik bisher unabhängige Prozesse wie Konstruktion, Fertigung und Betriebswirtschaft zu einem vollständigen, organischen System integriert, das das gesamte Unternehmen umfasst. Ziel ist es, eine dynamische Gesamtoptimierung, hohe Effizienz und hohe Flexibilität zu erreichen und damit im Wettbewerb zu gewinnen.
Als Pioniertechnologie in der Entwicklung der Fertigungsautomatisierung wird sich FMS im 21. Jahrhundert zum wichtigsten Produktionsmodell für die mechanische Fertigungsindustrie entwickeln.
Die flexible Fertigungstechnologie ist in den industriell entwickelten Ländern weit verbreitet, und der Einsatz von CNC-Werkzeugmaschinen, Bearbeitungszentren, FMCs und FMSs nimmt zu. Die computerintegrierte Fertigung (CIM) wird die Verwaltung von Konstruktion, Fertigung, Vertrieb und Finanzen per Computer vereinheitlichen und eine vollständige Automatisierung des Fabrikmanagements ermöglichen.
In den 1980er Jahren wurde CIM zur Richtschnur für die Entwicklung der mechanischen Fertigung, aber die Einführung von CIM erfordert oft erhebliche Hardware-Investitionen und längere Entwicklungszeiten.
Aufgrund der rasanten Entwicklung der Computeranwendungstechnologie ist die Überbetonung eines einheitlichen Managements nicht mehr in der Lage, sich an eine variable Produktion anzupassen. Das CIM-Konzept entwickelt sich ständig weiter und erfordert mehr Flexibilität bei der Anpassung an die sich rasch verändernde Produktion.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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