Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM I, Những nguyên tắc hình thành hệ thống sản suất linh hoạt FMS: Thiết lập hệ thống FMS việc xác định họ chi tiết chế tạo FMS. Kết công việc (nhận nhờ máy tính) dùng để xác định thiết bị công nghệ FMS (các tế bào gia công tự động hay moodun sản suất linh hoạt), loại kho chứa cấu vận chuyển… Tiếp theo thiết lập cấu trúc chức năng, cấu trúc công nghệ cấu trúc thông tin FMS, đồng thời thiết lập mạng máy tính thông tin nội bộ. Sau giai đoạn giải vấn đề thuật toán lập trình có tính đến tác động qua lại hệ thống điều khiển FMS với hệ thống tự động khác hệ thống tích hợp toàn phần. Song song với hệ thống cần thiết lập hệ thống cung cấp điện, nước, khí nén, thông tin… Vấn đề tiêu chuẩn hóa FMS phải ý từ đầu phải đặt sở sử dụng rộng rãi nguyên tắc moodun: ví dụ, chọn mẫu tiêu chuẩn kho chứa tự động, mẫu cấu vận chuyển tự động, thiết bị công nghệ tiêu chuẩn robot… II, Thành phần máy FMS: Thành phần máy FMS để gia công trình bày tóm tắt bảng 2.1. Trong FMS thông thường có khoảng 2÷24 máy. Tuy nhiên phần lớn FMS có 4÷10 máy với 2÷4 kiểu máy chọn theo nguyên tắc gia công nhóm chi tiết. Cần lưu ý rằng, số máy FMS < 3÷4 máy sử dụng máy tính trung tâm để điều khiển số máy > 20 máy trình điều khiển lại phức tạp. Để đảm bảo cho FMS hoạt động liên tục có máy tính bị hỏng phải sử chữa theo định kỳ FMS thiết lập thêm máy dự phòng. Về nguyên tắc máy FMS phải máy CNC để đảm bảo trình điều khiển đồng điều chỉnh công nghệ linh hoạt. HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Trong thực tế hệ thống FMS hình thành từ máy vạn thông thường máy CNC. Ví dụ hãng JUSOKI Nhật Bản thành lập hệ thống FMS gồm: - HN891 Hệ thống vận chuyển khống chế trung tâm. Công đoạn gồm ba máy CNC nhiều nguyên công với hệ thống cấu vệ tinh tự động thay đổi. Công đoạn gồm bảy máy vạn thông thường (các máy tiện, máy khoan cần máy doa). Cấp phôi cho máy vạn thực nhờ băng tải dạng thùng chứa. Hệ thống làm việc ba ca, vào ca hai ca ba có công đoạn gồm máy CNC hoạt động. Kho chứa tự động hệ thống dùng để lưu trữ cấu vệ tinh thùng chứa. Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Khi chủng loại chi tiết gia công không lớn hệ thống FMS thành lập theo sơ đồ hình 2.11 Hình 2.12 ví dụ điển hình hệ thống FMS nói trên. Hệ thống FMS hãng Sharmann cộng hòa liên bang Đức chế tạo dùng để gia công khung-giàn máy HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM xây dựng cầu đường. Hệ thống có máy: Hai máy nhiều nguyên công cỡ lớn 1, máy nhiều nguyên công cỡ nhỏ máy khoan (được lắp từ cấu tổ hợp). Tất máy có hệ thống điều khiển CNC cấu 4,5 để cấp tháo vệ tinh cho máy. Hệ thống vận chuyển tự động gồm xe rùa di chuyển ray vị trí cáo – tháo công nhân cấu cấp-tháo 4,5 vệ tinh máy. Điều khiển hệ thống thực nhờ máy tính (máy tính nối mạng với máy CNC). Các máy hệ thống ký hiệu M1, M2, M3, M4, moodun vận chuyển M5, mô đun cấp tháo phôi M6, moodun kiểm tra M. Mỗi máy hệ thống lập kế hoạch để gia công 3÷4 loại chi tiết khác nhau. HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Khi chủng loại chi tiết gia công 10÷100 hệ thống FMS thành lập theo sơ đồ hình 2.13. Một hướng hoàn thiện hệ thống FMS cấp tưng dụng cụ cần thiết cho gia công từ kho chứa đến ổ chứa máy tháo dụng cụ từ ổ chứa máy để đưa trở lại kho chứa. Phương pháp có ưu điểm loại trừ thời gian cho việc lấy dụng cụ mới, việc lấy dụng cụ thực trình gia công chi tiết thứ tự trước (lấy dụng cụ gia công chi tiết thứ i để gia công chi tiết thứ (i+1) loại trừ hạn chế số dụng cụ ổ chứa dụng cụ máy (bởi thành phần dụng cụ ổ chứa gia công thay đổi tùy thuộc vào số dụng cụ kho chứa). Trong hệ thống FMS (hình 2.14) việc trao đổi dụng cụ ổ chứa dụng cụ (với 40 dụng cụ) kho chứa dụng cụ thực nhờ cấu chuyển đổi 3. Mỗi kho chứa dụng cụ bên ổ chứa dạng xích có dung lượng lớn. Các hốc ổ chứa dụng cụ máy kho chứa dịch chuyển với cấu chuyển đổi theo lệnh điều khiển máy tính. HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Gia công chi tiết tròn xoay thông thường thực hệ thống FMS cấu vệ tinh. Tuy nhiên sơ đồ hệ thống thành lập theo sơ đồ gia công chi tiết vệ tinh với khác kiểu cấu tạo thiết bị. Hình 2.15 hệ thống vậy, hãng Fuji Electric (Nhật Bản) chế tạo để gia công trục động điện. HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Ở trung tâm hệ thống có máy tính 1, cho phép thực điều khiển số trực tiếp (DNC). Ở ba phía theo đường bao hình chữ nhật lắp đặt năm máy. Hệ thống cấp phôi tự động thực vận chuyển phôi gia công từ máy sang máy khác. Bố trí máy tính trung tâm tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân kiểm tra hoạt động tất máy hệ thống. Phôi gia công chất vào băng tải bên trái hai máy tiện CNC. Trước phôi đưa vào băng tải, hai mặt đầu gia công máy khoan tâm đặt hệ thống. Sau phôi kẹp chặt mâm cặp (kẹp đầu) máy tiện 3, đầu phôi gia công theo mặt tròn ngoài. Sau gia công xong, định vị tự động chuyển phôi tới máy tiện để gia công đầu lại (phôi xoay 180 o để kẹp chặt đầu chưa gia công). Tiếp phôi chuyển qua ổ tích để tới định vị 7, phôi xoay 90 o để đưa vào máy nhiều nguyên công nằm ngang để gia công rãnh then. Sau phay rãnh then, định vị tự động 11 lấy phôi, xoay phôi 90 o đưa tới máy mài để mài đầu. Tiếp đó, phôi xoay 180 o để mài đầu lại máy mài 10. Tại trình gia công kết thúc chi tiết chuyển tới nguyên công kiểm tra. Hai máy tiện hai máy mài hệ thống FMS trang bị mâm cặp chuyên dùng (cho máy) để kẹp chặt chi tiết (phôi). Ngoài ra, máy tiện trang bị cấu đo tự động để bù sai số gia công, máy mài trang bị cấu phòng ngừa tải đá mài cấu tự động sửa đá. Trên máy nhiều nguyên công nằm ngang trang bị đồ gá chuyên dùng cấu đo tự động để gá đặt theo bề rộng rãnh then. Hoạt động định vị tự động điều khiển vi xử lý theo cần thiết. Tốc độ di chuyển định vị tự động 1m/s. Như vậy, có khác hệ thống vận chuyển cấp phôi tự động hệ thống FMS hình 2.15 hệ thống HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM FMS với vệ tinh, hệ thống FMS hình 2.15 để gia công chi tiết tròn xoay nguyên tắc giống sơ đồ hệ thống FMS để gia công chủng loại chi tiết. Trong hệ thống vận chuyển cấp phôi tự động người ta dùng xe rùa tự động di chuyển đường ray di chuyển trực tiếp xưởng. Hình 2.16 sơ đồ hệ thống FMS hãng MurtaMachinery (Nhật Bản) với ứng dụng xe rùa tự động chạy trực tiếp xưởng. Hệ thống cho phép tăng tính linh hoạt tập trung máy công đoạn, tạo điều kiện thuận lợi cho người phục vụ so với hệ thống vận chuyển băng tải xe rùa chạy đường ray. Hệ thống FMS hình 2.16 gồm máy nhiều nguyên công 1, kho chứa tự động 3, băng tải để chuyển phôi từ kho chứa tới xe rùa tự động 4. Các xe rùa tự động trang bị để vận chuyển vệ tinh chi tiết gia công điều khiển điều khiển số. Các xe rùa tự động có độ xác dừng lại theo vị trí cao (±1 mm), vệ tinh cấp tháo cách tự động. Các máy nhiều nguyên công làm việc suốt ngày đêm với lưu ý ca đêm không nên chất chi tiết lên vệ tinh mà thực gia công chi tiết chất lên vệ tinh vào ban ngày lưu trữ kho chứa tự động. Hệ thống FMS không thay đổi nguyên tắc hệ thống FMS để gia công số chủng loại chi tiết hính 2.11. Sự khác nhiều hệ thống FMS giải thích tính đa dạng chi tiết gia công thiết bị sử dụng, nét đặc trưng sản xuất mà sử dụng hệ thống FMS yêu cầu diện tích sản xuất tối thiểu với phục vụ thuận tiện tối đa. HN891 Trang Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM III, Vai trò người hệ thống điều khiển FMS Hoạt động người hệ thống điều khiển xem việc thực chức điều khiển: kiểm tra, điều chỉnh điều khiển linh hoạt. Kiểm tra thu nhận thông tin biến đổi hệ thống để thực tác động định tới đối tượng điều khiển. Điều chỉnh giữ lại cho biến số hệ thống điều khiển nằm giới hạn định thay đổi theo chương trình lập. Điều khiển linh hoạt tác động điều khiển đến hệ thống theo chức hoạt động đảm bảo tồn hệ thống đó. Khi thiết kế hệ thống điều khiển không quên khả người tham gia trình điều khiển. Chức người hệ thống điều khiển khác nhau. Con người đóng vai trog “người nhận thông tin” từ đối tượng điều khiển, phân tích xử lý thông tin, lập chương trình, quan sát kiểm tra chương trình, thực lệnh khác nhau. Thông thường hoạt động người có hàng loạt chức thực song song. Để HN891 Trang 10 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM cho hệ thống hoạt động bình thường phải có khâu thực việc tích hợp tất khâu lại. Khâu hệ thống điều khiển đại người mà đặc tính cho phép giải vấn đề tích hợp. Con người có khả năng: Tiếp nhận nhiều loại thông tin khác cách linh hoạt. - Định hướng theo tín hiệu gián tiếp. - Sử dụng thông tin thừa kiện có xác suất thấp. - Chuyển thông tin từ dạng sang dạng khác. Như vậy, hệ thống điều khiển, người khâu “ vạn linh hoạt”. Tuy nhiên, so với máy người thua tốc độ, độ xác thực nguyên công khả thực chế độ làm việc thời gian dài. Trong hệ thống tự động hóa, vai trò người nâng cao hơn, nhiệm vụ mà hệ thống có khả giải mở rộng nhiều. Điều đòi hỏi cần thiết phải tích hợp công việc mức độ cao mà có người thực được. Vì hệ thống tối ưu bao gồm người thiết bị tự động thành lập với điều kiện sử dụng cách tốt hai yếu tố thành phần: người máy. Nâng cao hiệu hoạt động cán bộ, công nhân viên đòi hỏi phải có phối hợp “nguyên tắc nghiên cứu khả người” “phương pháp cấu trúc – nghệ thuật”, trường hợp đảm bảo điều kiện làm việc bình thường điều kiện tâm sinh lý tổ chức lao động nghỉ ngơi nhằm nâng cao hiệu suất lao động. - IV, Bài tập . Có loại chi tiết gia công 1,2,3,4 thời gian gia công trung bình loại chi tiết máy hệ thống FMS ghi bảng 1. Hệ thống làm việc ca, ca giờ, năm (12 tháng) hoạt động 240 ngày. Hệ số sử dụng máy K = 0,90, sản lượng chi tiết hàng năm: 12.000 chiếc. Bảng Máy HN891 Thời gian gia công phút Trang 11 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM (Trung tâm gia công) tọa độ tọa độ tọa độ 36 65 24 11 47 24 41 28 14 45 19 Xác định: - Số máy loại tổng số máy hệ thống FMS - Số chi tiết K0 thuộc nhiều chủng loại khác gia công hệ thống FMS, biết số chi tiết gia công tháng loại 1,2,3,4 nhau. Thời gian gia công trung bình chi tiết (thuộc chủng loại đó) t0 = 0,85 giờ. - Xác định số vị trí cấp phôi nvc, số vị trí tháo phôi nt, biết thời gian gá phôi t1= phút, thời gian tháo phôi t2 = phút. - Vẽ sơ đồ hệ thống FMS với số liệu tính toán trên. a. Để xác định số máy trước hết phải tính nhịp sản xuất T= Q0 .k N Q0: Quỹ thời gian hàng năm: 2.8.240 = 3840 K: Hệ số sử dụng máy : K = 0,9 N: Sản lượng chi tiết hàng năm: N = 12.000 Loại máy tọa độ tọa độ HN891 Thời gian gia công (phút) 36 65 11 47 41 14 45 Trang 12 Thời gian trung bình (phút) 14,75 50,75 n ntìm Số máy FMS 0,98 2,86 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM tọa độ 24 24 28 * Thời gian trung bình = 19 23,25 1,37 thoigiacongmay1 + + + 4 n tính tính tỉ lệ số thời gian gia công trung bình nhịp sản xuất. ntìm quy tròn lấy tròn theo chiều tăng. K0 = b. φ0 .nmay t0 N t Số chi tiết xác định theo công thức: φ0 .nmay .Nt φt .nmay = t0 . N t t0 Kc = K0 .Nt = c. Số vị trí cấp phôi n1 xác định theo công thức Số vị trí cấp phôi n2 xác định theo công thức Như cần có vị trí cấp phôi hệ số 0,94 d. Vẽ sơ đồ hệ thống FMS CT1 CT2 CT3 CT4 M1 HN891 Trang 13 CT5 CT6 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM M2 Hình 2: Mặt hệ thống FMS M1: máy xếp đông bên M2: máy xếp đông bên ngoài. HN891 Trang 14 [...].. .Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM cho hệ thống hoạt động bình thường nó phải có khâu thực hiện việc tích hợp tất cả các khâu còn lại Khâu đó trong hệ thống điều khiển hiện đại chính là con người mà đặc tính của nó cho phép giải quyết vấn đề tích hợp Con người có khả năng: Tiếp nhận nhiều loại thông tin khác nhau một cách linh hoạt - Định hướng theo các tín... gian gia công trung bình của mỗi loại chi tiết trên các máy của hệ thống FMS được ghi trong bảng 1 Hệ thống làm việc 2 ca, mỗi ca 8 giờ, mỗi năm (12 tháng) hoạt động 240 ngày Hệ số sử dụng máy K = 0,90, sản lượng chi tiết hàng năm: 12.000 chiếc Bảng 1 Máy HN891 Thời gian gia công phút Trang 11 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM (Trung tâm gia công) 3 tọa độ 4 tọa độ 5 tọa độ 1 36 65 24... phôi n1 được xác định theo công thức Số vị trí được cấp phôi n2 được xác định theo công thức Như vậy cần có 1 vị trí cấp phôi hệ số là 0,94 d Vẽ sơ đồ hệ thống FMS CT1 CT2 CT3 CT4 M1 HN891 Trang 13 CT5 CT6 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM M2 Hình 2: Mặt bằng hệ thống FMS M1: máy xếp đông bên trong M2: máy xếp đông bên ngoài HN891 Trang 14 ... 14 45 Trang 12 Thời gian trung bình (phút) 14,75 50,75 n ntìm Số máy trong FMS 0,98 1 2,86 3 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM 5 tọa độ 24 24 28 * Thời gian trung bình = 19 23,25 1,37 2 thoigiacongmay1 + 2 + 3 + 4 4 n tính được tính bằng tỉ lệ số giữa thời gian gia công trung bình và nhịp sản xuất ntìm quy tròn lấy tròn theo chiều tăng K0 = b φ0 nmay t0 N t Số chi tiết được xác định theo... bởi vì những nhiệm vụ mà hệ thống này có khả năng giải quyết được mở rộng hơn nhiều Điều này đòi hỏi sự cần thiết phải tích hợp công việc ở mức độ cao mà chỉ có con người mới thực hiện được Vì vậy hệ thống tối ưu bao gồm con người và thiết bị tự động chỉ có thể được thành lập với điều kiện sử dụng một cách tốt nhất của cả hai yếu tố thành phần: con người và máy Nâng cao hiệu quả hoạt động của cán bộ,... tiếp - Sử dụng các thông tin thừa và các dữ kiện có xác suất thấp - Chuyển thông tin từ dạng này sang dạng khác Như vậy, trong các hệ thống điều khiển, con người là một khâu “ vạn năng và linh hoạt Tuy nhiên, so với máy thì con người còn thua kém về tốc độ, đôi khi về độ chính xác thực hiện nguyên công và khả năng thực hiện chế độ làm việc trong thời gian dài Trong hệ thống tự động hóa, vai trò của con... đồ của hệ thống FMS với các số liệu tính toán ở trên a Để xác định số máy trước hết phải tính nhịp sản xuất T= Q0 k N Q0: Quỹ thời gian hàng năm: 2.8.240 = 3840 giờ K: Hệ số sử dụng máy : K = 0,9 N: Sản lượng chi tiết hàng năm: N = 12.000 Loại máy 3 tọa độ 4 tọa độ HN891 Thời gian gia công (phút) 1 2 3 4 36 65 11 47 7 41 14 45 Trang 12 Thời gian trung bình (phút) 14,75 50,75 n ntìm Số máy trong FMS 0,98... và tích hợp CIM (Trung tâm gia công) 3 tọa độ 4 tọa độ 5 tọa độ 1 36 65 24 2 11 47 24 3 7 41 28 4 14 45 19 Xác định: - Số máy trong từng loại và tổng số máy trong hệ thống FMS - Số chi tiết K0 thuộc nhiều chủng loại khác nhau có thể được gia công trên hệ thống FMS, nếu biết số chi tiết được gia công trong một tháng của các loại 1,2,3,4 là như nhau Thời gian gia công trung bình 1 chi tiết (thuộc một... viên đòi hỏi phải có sự phối hợp giữa các “nguyên tắc nghiên cứu khả năng của con người” và các “phương pháp cấu trúc – nghệ thuật”, bởi vì chỉ trong trường hợp này mới có thể đảm bảo được các điều kiện làm việc bình thường và các điều kiện tâm sinh lý trong tổ chức lao động và nghỉ ngơi nhằm nâng cao hiệu suất lao động - IV, Bài tập Có 4 loại chi tiết gia công 1,2,3,4 và thời gian gia công trung bình . nhau về hệ thống vận chuyển cấp phôi tự động giữa hệ thống FMS trên hình 2.15 và hệ thống HN891 Trang 8 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM FMS với các vệ tinh, hệ thống FMS trên. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM I, Những nguyên tắc hình thành hệ thống sản suất linh hoạt FMS: Thiết lập hệ thống FMS được bắt đầu từ việc xác định. điều chỉnh công nghệ linh hoạt. HN891 Trang 1 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM Trong thực tế đôi khi hệ thống FMS được hình thành từ các máy vạn năng thông thường và các máy CNC.