BÀI TẬP GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CIM VÀ FMS

Mục tiêu: Hiểu biết về lịch sử của các hệ thống FMS CIM hiện đại và phạm vi ứng dụng Yêu cầu: Xem các video clip trong thư mục Tuần 48 về hệ thống FMS CIM (có thể tham khảo thêm các video khác và ghi rõ link tham khảo vào file báo cáo). Trình bày hiểu biết của em về các hệ thống FMS CIM hiện đại và cho biết phạm vi ứng dụng của nó. BÀI TẬP TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG CIM VÀ FMS

Đề bài: Trình bày hiểu biết em hệ thống FMS & CIM đại cho biết phạm vi ứng dụng I HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS 1.Giới thiệu chung hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) hệ thống sản xuất điều khiển tự động máy tính, có khả thay đổi chương trình điều khiển sản phẩm cách linh hoạt trình sản xuất Một hệ thống sản xuất linh hoạt nói chung gồm có phần sau: o Thiết bị xử lý trung tâm gia công, trạm lắp ráp, robot o Thiết bị vận chuyển nguyên vật liệu ví dụ robot, băng truyền,… o Một hệ thống truyền thơng o Một hệ thống điều khiển máy tính Trong sản xuất linh hoạt, máy gia công tự động tiện, phay, khoan,…và hệ thống vận chuyển nguyên liệu tự động giao tiếp với thông qua mạng máy tính 2.Cấu tạo hoạt động 2.1 Cấu tạo Trong hệ thống sản xuất linh hoạt ta có hệ thống điều khiển giám sát Dựa vào thực tếsử dụng, phân bố vị trí máy tính mà hệ thống điều khiển giám sát cósự phân hố dẫn đến hình thành nên ba dạng hệ thống điều khiển giám sát khác là: + Hệ điều khiển giám sát tập trung + Hệ điều khiển giám sát phân quyền + Hệ điều khiển giám sát phân tán 2.2 Các nguyên tắc hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Các máy CNC máy cắt kim loại có hiệu cao sử dụng rộng rãi nhà máy khí Sử dụng máy cho phép không đạt mức độ tự động hóa gia cơng cao mà cịn tạo khả điều chỉnh nhanh để gia công chi tiết phạm vi đặc tính kỹ thuật máy, có nghĩa tạo khả điều chỉnh linh hoạt quy trình cơng nghệ Vì vậy, máy CNC sử dụng rộng rãi sản xuất hàng loạt nhỏ (loại sản xuất đặc trưng cho nhiều ngành chế tạo máy) Vào năm 1970 – 1980 để nâng cao suất máy CNC người ta nhóm máy thành hệ thống sản xuất linh hoạt, có suất gần suất dây chuyền tự động sản xuất lớn lại loại trừ nhược điểm dây chuyền tự động chế tạo chủng loại sản phẩm Trên sở hệ thống tự động hóa người ta xây dựng công nghệ điều chỉnh linh hoạt Theo công nghệ chi tiết (trong phạm vi đặc tính kỹ thuật máy) đưa vào hệ thống FMS theo gia công với sản lượng Khi làm việc máy CNC người công nhân thực chức cấp phôi cho máy, tháo chi tiết sau gia công, gá dụng cụ, thay đồ gá, mở máy, kiểm tra chi tiết quan sát chung hoạt động máy Nếu chức người cơng nhân tự động hóa tỷ lệ thời gian máy tăng lên, có nghĩa tăng suất thiết bị Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS hệ thống sản xuất có mức độ tự động hóa cao, dùng để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng nhỏ vừa Hệ thống FMS bao gồm máy CNC để gia công tự động, hệ thống cấp tháo phơi, hệ thống vận chuyển phơi, máy tính, hệ thống cung cấp chương trình để điều khiển tồn công việc Công nghệ điều chỉnh linh hoạt máy CNC thực theo hướng sau:  Trang bị cho máy ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ): Ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ) với cấu thay dao tự động cho phép gia công nhiều bề mặt chi tiết lần gá giảm thời gian gia công Như vậy, magazin dụng cụ giảm chức người bước phát triển công nghiệp điều chỉnh linh hoạt  Trang bị cho máy cấu vệ tinh thay đổi Cơ cấu vệ tinh thay đổi cấu cấp phôi tự động đẩy phôi gia công vị trí xác định Cơ cấu vệ tinh cho phép làm trùng thời gian phụ với thời gian máy gia công phôi máy  Chế tạo máy nhiều trục Máy nhiều trục thơng dụng máy phay chuyên dùng Các máy sử dụng để gia cơng đồng thời nhiều chi tiết gióng gia công đồng thời nhiều bề mặt chi tiết nhiều dao Trong hai trường hợp suất gia công tăng lên rõ rệt  Gia công đồng thời nhiều dao  Điều khiển máy CNC máy tính Điều khiển máy CNC máy tính cho phép thực cơng nghệ điều chỉnh linh hoạt giảm kích cỡ máy đồng thời nâng cao suất chất lượng gia công  Tập hợp máy CNC thành nhóm điều khiển chúng máy tính Điều khiển nhóm máy máy tính cho phép hiệu chỉnh chương trình trực tiếp máy điều chỉnh cơng việc máy Hiệu kinh tế kỹ thuật thể qua ưu điểm sau: - Giảm chu kỳ lập trình - Loại bỏ băng từ - Giảm số dụng cụ sử dụng - Nâng cao suất (3 ÷ lần) chất lượng gia công  Tập hợp máy CNC thành hệ thống FMS Hệ thống FMS bao gồm hệ thống vận chuyển tự động điều khiển trung tâm máy tính, nhằm mục đích tự động hóa ngun cơng phụ sản xuất hàng loạt nhỏ vừa 2.3 Phân loại hệ thống FMS Dựa vào kinh nghiệm áp dụng FMS nước, người ta phân loại hệ thống FMS làm loại Loại 1: Khơng phụ thuộc vào dịng vật liệu tế bào gia công tự động (đồng nghĩa với mô đun tự động) Loại cấu tạo từ máy vạn điều khiển theo chương trình số, cho phép liên kết với máy tính để điều khiển FMS loại sử dụng trường hợp mà chi tiết có thời gian gia cơng lớn (q trình gia cơng tập trung máy) Loại 2: Gồm tế bào gia công tự động vạn điều khiển từ mạng máy tính hệ thống vận chuyển phôi tự động Trong FMS loại chi tiết loại gia cơng theo nhiều tiến trình cơng nghệ khác tế bào gia công tự động (mô đun sản xuất tự động) FMS loại sử dụng rộng rãi trường hợp chi tiết có thời gian gia công không lớn Loại 3: Là dây chuyền tự động linh hoạt Trong FMS loại nguyên công thực máy Hệ thống vận chuyển phơi đảm bảo tiến trình cứng cho chi tiết thơng thường thực dạng băng tải hay máy quay vịng Ngồi người ta phân kiểu FMS ra:  FMS tuần tự: Sản xuất loạt chi tiết sau lập kế hoạch chuẩn bị cho sản xuất loạt (giống dây chuyền sản xuất linh hoạt loạt nhỏ)  FMS ngẫu nhiên: Sản xuất chi tiết thời gian  FMS mô đun: Cho phép người sử dụng mở rộng loại 3.Phạm vi ứng dụng ưu nhược điểm hệ thống 3.1 Phạm vi ứng dụng Trong sản xuất đại việc thành lập hệ thống sản xuất linh hoạt đóng vai trị quan trọng Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự động hoá mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ hàng loạt vừa sở sử dụng máy CNC,các rôbốt công nghiệp để điều khiển đối tượng lao động, đồ gá dụng cụ,các hệ thống vận chuyển - tích trữ phơi với mục đích tối ưu hố q trình cơng nghệ q trình sản xuất Đặc điểm FMS khả điều chỉnh nhanh thiết bị để chế tạo sản phẩm Như vậy, thích hợp khơng cho sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn mà cho sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ, chí sản xuất đơn Ví dụ số ứng dụng áp dụng lĩnh vực sản xuất sau: + Gia cơng cắt kim loại + Tạo hình kim loại + Lắp ráp + Hàn + Xử lý bề mặt + Kiểm tra + Kiểm nghiệm Trong FMS sử dụng phổ biến gia công cắt kim loại Tuy nhiên phân tích FMS điều kiện sản xuất đơn cho thấy không ăn khớp suất FMS phương pháp chuẩn bị sản xuất tay Cũng việc sử dụng không đồng hệ thống tự động hố mà q trình chuẩn bị sản xuất bị kéo dài Sự nối kết hệ thống tự động riêng lẻ thành hệ thống với trợ giúp mạng máy tính nội cho phép tăng suất lao động nhà thiết kế, nhà công nghệ nhà tổ chức sản xuất nâng cao suất chất lượng sản phẩm Các hệ thống sản xuất gọi hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính; CIM bao gồm: thiết kế trợ giúp máy tính; lập quy trình có trợ giúp máy tính; lập kế hoạch sản xuất kiểm tra; kiểm tra chất lượng có trợ giúp máytính; sản xuất có trợ giúp máy tính 3.2 Ưu điểm nhược điểm hệ thống sản xuất linh hoạt FMS a Ưu điểm  Linh hoạt việc xây dựng tích hợp hệ thống sản xuất  Sản xuất đồng thời nhiều loại sản phẩm khác  Giảm thời gian thiết lập thời gian chờ đợi sản xuất  Sử dụng thiết bị máy móc hiệu  Giảm chi phí sản xuất cho nhân cơng lao động  Có khả xử lý nhiều loại nguyên liệu khác  Khi máy bị cố, máy khác làm việc b Nhược điểm  Giá thành đầu tư xây dựng ban đầu thường lớn II Hệ thống sản xuất tích hợp CIM Các định nghĩa CIM CIM (Computer Integrated Manufacturing) hệ thống sản xuất tự động hồn chỉnh có trợ giúp máy tính Trong hệ thống CIM chức thiết kế chế tạo gắn kết với nhau, cho phép tạo sản phẩm nhanh chóng quy trình sản xuất linh hoạt hiệu Khái niệm CIM chưa xuất lâu (vào đầu năm 70) ngày trở thành quen thuộc sản xuất đại, với phát triển sản xuất, phát triển khoa học công nghệ đặc biệt lĩnh vực tự động hoá phần mềm máy tính hệ thống CIM triển khai sở sản xuất công nghiệp ngày trở nên quen thuộc trở thành chiến lược tảng tích hợp thiết bị hệ thống sản xuất thơng qua máy tính vi xử lí CIM giải pháp ứng dụng máy tính mạng liên kết để chuyển công nghệ riêng lẻ thành hệ thống sản xuất tích hợp trình độ cao Có nhiều định nghĩa CIM, tùy thuộc vào mục đích ứng dụng nó: Theo hiệp hội nhà sản xuất – SME (Society of Manufacturing Engineers): CIM hệ thống tích hợp có khả cung cấp trợ giúp máy tính cho tất chức thương mại, bao gồm hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn hàng cung cấp sản phẩm nhà máy sản xuất Theo từ điển công nghệ tiên tiến: CIM nhà máy tự động hóa tồn phần, nơi mà tất trình sản xuất tích hợp điều khiển máy tính Theo định nghĩa cơng ty máy tính IBM: CIM ứng dụng, có khả cung cấp sở nhận thức cho việc tích hợp dịng thơng tin thiết kế sản phẩm, kế hoạch sản xuất, việc thiết lập điều khiển nguyên công Theo hãng SIEMENS: CIM sản phẩm hoàn thiện mà chiến lược khái niệm để đạt mục trường nhà máy Mục đích CIM tăng lợi nhuận nhà sản xuất Để tăng lợi nhuận nhà sản xuất phải không ngừng nâng cao suất chất lượng sản phẩm, đồng thời phải tăng tính linh hoạt hệ thống sản xuất nhờ công nghệ tiên tiến CIM 2 Các thành phần CIM: Một hệ thống CIM xem tạo thành từ phân hệ sau: + CAD, CAM, CAP, CAPP + Các tế bào gia công + Hệ thống cấp liệu + Hệ thống lắp ráp linh hoạt + Hệ thống mạng LAN nội liên kết thành phần hệ thống + Hệ thống kiểm tra thành phần khác Các thành phần CIM: Phạm vi CAD/CAM CIM CIM bao gồm tất chức công nghệ CAD/CAM hoạt động kinh doanh công ty Một hệ thống CIM lý tưởng thường áp dụng cơng nghệ máy tính vào tất hoạt động sản xuất xử lý thông tin sản xuất, từ nhận đơn hàng, thiết kế sản xuất đến vận chuyển hàng hoad hỗ trợ sau bán hàng Thiết lập hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM vấn đề khơng đơn giản khơng phụ thuộc vào khả tài cơng ty mà phụ thuộc vào đội ngũ nhân lực cơng ty việc ứng dụng hệ thống CIM vào sản xuất công ty phải xem xét cách cẩn thận Thực tế mà sản xuất phát triển, nhu cầu khách hàng thay đổi thường xuyên không ngừng nâng cao, cạnh tranh mạnh nhiều công ty cần thiết Trong hệ thống CIM chức thiết kế chế tạo đợc gắn kết với cho phép khép kín chu trình chế tạo sản phẩm tạo sản phẩm cách nhanh chóng quy trình sản xuất linh hoạt hiệu Với hệ thống CIM, có khả cung cấp trợ giúp máy tính cho tất chức thương mại, bao gồm hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng cung cấp, phân phối sản phẩm nhà máy CIM tham gia vào môi trường sản xuất công nghiệp: điều khiển robot, lắp ráp, gia công, sơn phủ đánh bóng, gia cơng hàn, kiểm sốt chất lượng sản phẩm, đóng gói, vận chuyển phân phát hàng hố CIM tham gia vào q trình cơng nghệ: thiết kế sản xuất có trợ giúp máy tính (CAD/CAM) Lập kế hoạch sản xuất quy trình cơng nghệ có trợ giúp máy tính (Computer Aided Process Planning/ Computer Aided Engineering (CAPP/CAE) CIM bao gồm mạng hệ thống: phần cứng phần mềm truyền thông nhà máy, quản lý thông tin liệu bao gồm việc thu thập, luư trữ truy xuất liệu CIM tham gia vào việc cải thiện khơng ngừng q trình sản xuất: lập kế hoạch kiểm soát nguyên liệu đầu vào, hệ thống theo dõi kiểm soát chất lượng, kỹ thuật phương pháp tra giám sát lập kế hoạch quản lý nguồn lực sản xuất, lập kế hoạch quản lý nguồn lực công ty, kiểm tra chất lợng toàn phương thức sản xuất đáp ứng kịp thời thay đổi nhanh chóng chủng loại sản phẩm Ưu điểm CIM: + Tính linh hoạt sản phẩm sản lượng + Nâng cao suất chất lượng gia công + Hoàn thiện giao diện gữa thiết kế sản xuất + Giảm lao động trực tiếp lao động gián tiếp + Thiết kế có suất độ xác cao + Tiêu chuẩn hóa cao + Tiết kiệm thời gian mặt sản xuất + Tạo sở liệu chung để loại trừ phận chứa liệu độc lập + Loại trừ công việc lặp lại không cần thiết + Giảm thời gian giám sát sản xuất số cán trực tiếp thực cơng việc Qúa trình thực CIM CIM tiến hành xây dựng cho công ty theo bước sau: Bước 1: Đánh giá công ty lãnh vực sau: – Kỹ thuật – Nguồn nhân lực – Hệ thống hoạt động Để tiến hành xây dựng hệ thống CIM tồn cơng ty địi hỏi phải có kế hoạch, chiến lược, sách lược cụ thể, phải có đầu tư nhân lực, thiết bị phần cứng, phần mềm tiến hành nghiêm túc nhiều tháng Do đó, đánh giá phải thực bước đầu để chuẩn bị cho bước là: chuẩn hóa đơn giản hóa quy trình, liệu sản xuất, từ làm sở cho việc thực tự động hóa hệ thống CIM Sự đánh giá mặt kỹ thuật, nguồn nhân lực, hệ thống công ty để xác định: – Đánh giá mức độ kỹ thuật độ phức tạp trình sản xuất trung dài hạn công ty – Đánh giá hiệu trạng sản xuất (từng phần và/hoặc tổng thể toàn hệ thống) so với chiến lược dài hạn ngắn hạn đề ra; – Nêu vấn đề, điểm chưa phù hợp với mục tiêu, tiêu chí chung – Đánh giá tinh thần sẵn sàng công nhân để xây dựng hệ thống tự động tồn cơng ty Bước 2: Chuẩn hóa - Đơn giản hóa – Loại trừ lãng phí Đơn giản hóa q trình loại bỏ lãng phí, điểm khơng phù hợp từ hoạt động hay công đoạn không cần thiết để nâng cao xuất hiệu làm việc phận cơng ty Sự lãng phí hoạt động, q trình khơng làm tăng thêm giá trị sản phẩm hoàn thành Như q trình gia cơng từ ngun liệu ban đầu đến lúc thành phẩm nguyên liệu phải trải qua công đoạn: di chuyển, chờ thời gian thiết lập máy, chờ đến lượt gia công, gia công kiểm tra Trong cơng đoạn có cơng đoạn gia công làm tăng giá trị sản phẩm, cơng đoạn cịn lại khơng làm tăng thêm giá trị sản phẩm, cần loại bỏ hay rút ngắn thời gian công đoạn để nâng cao suất làm việc công ty Kiểm tra trực tuyến, kiểm tra chỗ kiểm tra không phá hủy biện pháp hiệu giúp gia tăng giá trị sản phẩm giảm bớt hao phí Bước 3: Thực hệ thống CIM kèm với việc đánh giá kết đạt Việc thực nên bắt đầu phần khâu tồn vấn đề nhạy cảm Trong q trình thực hệ thống CIM cơng ty, việc đánh giá kết đạt công việc thiếu phải tiến hành song song với trình thực Việc đánh giá gồm có hai u cầu: đánh giá thành cơng việc tiến hành xây dựng hệ thống CIM khoảng thời gian đặn ghi chép lại thay đổi chủ yếu sản xuất kinh doanh, việc đánh giá dựa số sau: – Thời gian vòng đời sản phẩm – Những thay đổi loại sản phẩm kho – Thời gian thiết lập trình sản xuất – Năng suất sản xuất – Chất lượng sản phẩm – Năng suất làm việc nhân viên – Những đề nghị cải tiến nhân viên TLTK https://www.youtube.com/watch?v=1vj6wwBRgIg https://www.youtube.com/watch?v=Br2eEpiiwvU PGS.TS Trần Văn Địch, Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS sản xuất tích hợp CIM, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001 Nguyễn Quang Tuyến, Giáo trình hệ thống sản xuất linh hoạt