Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, устройства предварительной настройки инструмента, трехмерные инструментальные магазины, станции загрузки и выгрузки деталей и роботов через локальные сети.

Под управлением компьютеров и управляющего программного обеспечения она образует интегрированную систему обработки, способную решать задачи многономенклатурного и мелкосерийного производства, распространенного в обрабатывающей промышленности. Эта система оптимизирует весь процесс автоматизированной обработки.

С момента создания первой системы FMS (System-24) компанией Molins в Великобритании в 1967 году технология гибкого производства привлекла внимание всего мира и нашла широкое применение в обрабатывающей промышленности развитых стран.

Использование гибких производственных технологий не только решает проблемы автоматизации многономенклатурной обработки средних и мелких партий, сохранявшиеся на протяжении почти столетия, но и позволяет адаптироваться к постоянному быстрому обновлению продукции.

Гибкая технология производства характеризуется высокой гибкостью и универсальностью, быстрой переналадкой, коротким периодом подготовки, высоким коэффициентом использования оборудования и возможностью работать без присмотра 24 часа в сутки. Она также обеспечивает высокое и стабильное качество обработки при низких производственных затратах. Таким образом, технология гибкого производства стала основной технологией во всей области механического производства.

Состав гибкой производственной системы

FMS в основном состоит из многостанционной системы обработки с ЧПУ, автоматизированной системы хранения и транспортировки материалов, а также информационной системы с компьютерным управлением.

Многостанционная система обработки с ЧПУ включает в себя в основном обрабатывающие центры, токарные центры или токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), фрезерные, шлифовальные и зубообрабатывающие станки. Они используются для автоматического выполнения различных операций обработки, а также для автоматической смены инструмента и заготовок.

Автоматизированная система хранения и транспортировки материалов предназначена для автоматической подачи и погрузки/разгрузки заготовок и приспособлений, а также для автоматической передачи, диспетчеризации и хранения заданий между операциями. Информационная система с компьютерным управлением обрабатывает различные виды информации в FMS.

Он выдает информацию, необходимую для автоматической работы станков с ЧПУ и материальных систем, обеспечивая эффективное управление, контроль и оптимизацию средне- и мелкосерийного и многономенклатурного производства в рамках FMS.

Классификация гибких производственных систем

Исходя из их масштаба, FMS можно разделить на следующие четыре категории:

1. Гибкие производственные установки

Гибкие производственные комплексы (FMC) состоят из 1-2 обрабатывающих центров, промышленных роботов, станков с ЧПУ, а также оборудования для транспортировки и хранения материалов. Они адаптируются и гибко настраиваются для обработки различных изделий.

FMC можно рассматривать как наименьшую систему FMS, которая представляет собой эволюцию FMS в направлении экономичности и миниатюризации. Его особенности включают в себя реализацию гибкости и автоматизации одной машины, которые в настоящее время широко распространены.

2. Гибкие производственные системы

FMS обычно включает четыре или более полностью автоматических станков с ЧПУ (таких как обрабатывающие и токарные центры), соединенных централизованной системой управления и системой подачи материалов. Она позволяет выполнять многономенклатурную и средне- и мелкосерийную обработку и управлять ею без остановки станка.

3. Гибкие производственные линии

Гибкие производственные линии (FML) - это производственные линии, которые находятся между однотипными или малотипными крупносерийными негибкими автоматическими линиями и многотипными FMS для средних и малых партий. Их обрабатывающее оборудование может представлять собой обрабатывающие центры общего назначения, станки с ЧПУ, а также специализированные станки или специализированные станки с ЧПУ.

4. Гибкие производственные фабрики

Гибкие производственные фабрики (Flexible Manufacturing Factories, FMF) объединяют несколько линий FMS, оснащены автоматизированными трехмерными складами и связаны между собой компьютерной системой.

Они используют полную систему FMS, начиная с размещения заказа, проектирования, обработки, сборки, контроля, транспортировки и заканчивая доставкой. Она включает CAD/CAM и интегрирует CIMS в практические приложения, обеспечивая гибкость и автоматизацию производственной системы, а также комплексное управление производством, обработкой продукции, хранением и транспортировкой материалов на всей фабрике.

Развитие технологий гибкого производства

FMS представляет собой новую концептуальную модель и направление развития фабрик будущего, стратегическую инициативу, которая определит траекторию развития производственного бизнеса. В настоящее время преобладает первое поколение FMS, отражающее общий уровень фабрик, и эта ситуация, скорее всего, сохранится. Проект интеллектуальной производственной системы (IMS), запущенный Японией в 1991 году, считается FMS второго поколения.

Однако полностью разработанная FMS второго поколения, как ожидается, будет реализована только в 21 веке. К этому времени интеллектуальные машины и люди будут интегрировать и гибко координировать все действия, начиная с получения заказа и заканчивая производством и продажами.

В середине 1980-х годов FMS пережила бурный рост, став центром автоматизации производства. Это было связано, с одной стороны, с развитием отдельных технологий, таких как обрабатывающие центры с ЧПУ, промышленные роботы, CAD/CAM, управление ресурсами и другие высокотехнологичные достижения, которые обеспечили ключевую технологическую основу для системной интеграции.

С другой стороны, на мировом рынке произошли значительные изменения: из традиционного, относительно стабильного он превратился в динамичный и изменчивый. Чтобы выжить и процветать на этом рынке, предприятия начали осваивать новые методы производства и бизнес-модели. В последние годы FMS, как научная "философия" современного промышленного производства и передовая модель автоматизации производства, получила международное признание.

Это интеллектуальная производственная система, которая на основе технологий автоматизации, информационных технологий и технологий производства объединяет ранее независимые процессы, такие как инженерное проектирование, производство и управление бизнесом, в целостную, органичную систему, охватывающую все предприятие. Цель - добиться общей динамической оптимизации, высокой эффективности, высокой гибкости и тем самым выиграть в конкурентной борьбе.

Являясь передовой технологией в развитии автоматизации производства, FMS станет основной производственной моделью для машиностроительной промышленности в 21 веке.

Технология гибкого производства широко применяется в промышленно развитых странах, при этом расширяется использование станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, FMC и FMS. Компьютерно-интегрированное производство (CIM) позволит объединить управление проектированием, производством, продажами и финансами с помощью компьютера, достигнув полной автоматизации управления заводом.

К 1980-м годам CIM стала направлением развития механического производства, но создание CIM часто требует значительных инвестиций в оборудование и длительного времени разработки.

Между тем, в связи с быстрым развитием компьютерных технологий, чрезмерный акцент на унифицированном управлении не может адаптироваться к изменчивому производству. Концепция CIM постоянно развивается, требуя большей гибкости для адаптации к быстро меняющемуся производству.