Slice bài giảng môn học Công nghệ sản xuất linh hoạt FMS và công nghệ sản xuất tích hợp CIM, dùng cho hệ cao đẳng và Đại Học, chuyên ngành công nghệ chế tạo máy và cơ điện tử.Bài giảng cung cấp bộ khung kiến thức cơ bản về công nghệ FMS và CIm để sinh viên và người đọc nắm được các kiến thức cần thiết để phục vụ quá trình nghiên cứu và học tập cơ bản cũng như nghiên cứu sâu về các hệ thống này.
4/12/14! CHƯƠNG TRÌNH HỌC TS NGUYỄN TRƯỜNG PHI FMS & CIM 1. 2. 3. Bộ môn Công Nghệ CTM Viện Cơ khí ĐHBK Hà Nội 1. Các khái niệm 2. Các thành phần FMS 3. Robot công nghiệp hệ thống FMS 4. Thiết kế mặt SX, công nghệ nhóm 5. Các hệ thống quản lý SX 6. Kinh nghiệm ứng dụng FMS giới TÀI LIỆU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GS.TS Trần Văn Địch, Sản xuất linh hoạt FMS & tích hợp CIM NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 KQ = CK + QT + KT William W Luggen Flexible Manufacturing Cells and Systems, Pretice – Hall International, 1991 U Rembold, B.O Nnaji, A Storr Computer Integrated Manufacturing and Eingieering Addison – Wesley Publiser, 1993 • KQ: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ • CK: ĐIỂM CHUYÊN CẦN (10%) • QT: ĐIỂM QUÁ TRÌNH (30%) • KT: ĐIỂM KIỂM TRA CUỐI KỲ (60%) 1! 4/12/14! I Các khái niệm • Tự động hóa ! “Là trình sử dụng tổng hợp biện pháp, công nghệ mới, tiên tiến nhằm thiết lập hệ thống thiết bị có suất cao, tự động thực trình phụ cấu thiết bị tự động mà không cần có tham gia người” I Các khái niệm • Lịch sử phát triển ! ! ! ! Cơ khí hóa (1775): Động điện, băng tải Tự động hóa toàn phần (1956 – 1960): NC, CNC Tự động hóa mức độ cao (1970 – 1975): FMS, CAD/CAM Sản xuất tích hợp (1985 – 1990): CIM • Mục đích tự động hóa ! Tăng suất ! Giảm thiểu lao động trực tiếp người ! Giảm phế phẩm ! Tăng chất lượng công việc lặp lại I Các khái niệm • Các yêu cầu chiến lược TĐH ! Chuyên môn hoá vận hành ! Kết hợp vận hành ! Thực đồng thời vận hành ! Tổ hợp vận hành ! Tăng tính linh hoạt ! Cải thiện khâu lưu trữ vận chuyển ! Kiểm tra giám sát trực tuyến (online) ! Tối ưu hoá điều khiển trình ! Điều khiển vận hành nhà máy ! Sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính I Các khái niệm • Các dạng sản xuất ! Đơn chiếc: Sản lượng hàng năm ít, sản phẩm không ổn định, chu kỳ không xác định - Tại chỗ làm việc gia công nhiều loại chi tiết khác - Gia công lắp ráp theo tiến trình công nghệ (quy trình công nghệ sơ lược) - Sử dụng máy móc, dụng cụ đồ gá vạn - Không thực lắp lẫn hoàn toàn - Công nhân có tay nghề cao - Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao 2! 4/12/14! I Các khái niệm • Các dạng sản xuất ! Hàng loạt: Sản lượng hàng năm không ít, sản phẩm chế tạo theo loạt, chu kỳ xác định - Tại chỗ làm việc thực số nguyên công có chu kỳ lặp lại ổn định - Gia công lắp ráp thực theo quy trình công nghệ - Sử dụng máy đồ gá vạn chuyên dùng - Đảm bảo nguyên tắc lăp lẫn hoàn toàn - Công nhân có trình độ trung bình I Các khái niệm • Các dạng sản xuất ! Hàng khối: Sản lượng lớn, sản phẩm chế tạo theo loạt, chu kỳ xác định thời gian dài - Tại chỗ làm việc thực cố định nguyên công - Gia công chi tiết lắp ráp sản phẩm thực theo phương pháp dây chuyền liên tục - Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng đường dây tự động - Sử dụng đồ gá, dụng cụ cắt dụng cụ đo chuyên dùng - Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn - Năng suất lao động cao, giá thành sản phẩm hạ - Công nhân đứng máy có trình độ không cao thợ điều chỉnh máy phải có trình độ cao I Các khái niệm • Phân loại trình tự động ! Tự động cứng (dây chuyền) - Áp dụng cho sản xuất hàng khối - Sản xuất khối lượng lớn sản phẩm gần giống hệt - Yêu cầu đầu tư ban đầu lớn cho hệ thống trang thiết bị - Thiết kế sản phẩm yêu cầu phải bền/ổn định theo thời gian - Ưu điểm: thiết bị điều chỉnh xác theo yêu cầu sản xuất, giảm thời gian chu kỳ, thay đổi lắp đặt, hệ thống lưu chuyển vận liệu nhanh hiệu - Nhược điểm: Không linh hoạt I Các khái niệm • Phân loại trình tự động ! Tự động theo chương trình (NC, CNC, robot) - - - - - - - - Các bước thực điều khiển chương trình Đầu tư cao trang thiết bị cho mục đích chung Năng suất thấp Tính linh hoạt với khác sản phẩm Thích hợp với sản xuất theo lô Sản lượng thấp cho nhiều sản phẩm khác Ưu điểm: tính linh hoạt cao Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cho loạt sản phẩm mới, tốc độ thay cho linh hoạt, yêu cầu khối lượng lô lớn 3! 4/12/14! I Các khái niệm • Phân loại trình tự động ! Tự động linh hoạt I Các khái niệm • Tổng quan FMS - - - - - - - Là mở rộng tự động hoá chương trình Không thời gian cho thay đổi thiết bị hay hệ thống làm việc Vốn đầu tư cao cho hệ thống Sản xuất nhiều loại sản phẩm Linh hoạt với thiết kế khác sản phẩm Sản lượng vừa nhỏ Sự kết hợp tự động cứng tự động theo chương trình tốc độ linh hoạt - Ưu điểm: trình lập trình lắp đặt thực offline, khả thay đổi dụng cụ, với chi tiết đắt tiền lớn yêu cầu phương pháp gia công phức tạp - Nhược điểm: sản lượng nhỏ I Các khái niệm I Các khái niệm • Tổng quan FMS • Tổng quan FMS Flexible manufacturing system (FMS): “Là hệ thống sản xuất có mức độ tự động hoá cao, tổ hợp bao gồm máy gia công CNC tự động, hệ thống kiểm tra liên kết với thành hệ thống quán theo dòng vật liệu với trợ giúp hệ thống vận chuyểntích trữ phôi tự động điều khiển nhờ máy tính dùng để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng vừa nhỏ” ! Ưu điểm - Thay đổi nhanh chóng, với chi phí thấp từ sản phẩm sang sản phẩm khác & tận dụng nguồn vốn - Giảm hàng hoá tồn kho tính xác cao trình lập kế hoạch tính toán lập trình - Đảm bảo chất lượng sản phẩm tự động hoá & tính xác thiết bị tự động - Giảm giá thành sản phẩm suất cao - Giảm giá thành lao động trực tiếp giảm số nhân công - Hạn chế lao động gián tiếp cho công việc phục hồi, sửa chữa lỗi sản phẩm ! Mục đích - Giảm giá thành sản xuất cách giảm lao động trực tiếp, tiêu hao nguyên vật liệu - Giảm thời gian sản xuất cho phép nhà sản xuất đáp ứng nhu cầu thị trường - Quản lý trình tốt dẫn đến tính chắn hệ thống 4! 4/12/14! I Các khái niệm I Các khái niệm • Tổng quan FMS • Tổng quan FMS ! Nhược điểm ! Tính linh hoạt hệ thống sản xuất: Là mức độ khả thích ứng để chế tạo nhiều loại sản phẩm khác cách nối tiếp song song ! Phân loại: - Tính linh hoạt máy - Tính linh hoạt trình - Tính linh hoạt sản phẩm - Tính linh hoạt theo tiến trình - Tính linh hoạt với khối lượng sản phẩm - Tính linh hoạt theo quy mô sản xuất - Tính linh theo chủng loại sản phẩm - Chi phí đầu tư hệ thống tốn (hàng triệu USD) - Hệ thống sản xuất tương đối phức tạp - Đòi hỏi đầu tư trình lên kế hoạch, chuẩn bị sản xuất I Các khái niệm I Các khái niệm • Tổng quan FMS • Tổng quan FMS ! Phân loại hệ thống FMS ! Cấu trúc hệ thống FMS - Mô đun sản xuất linh hoạt: Một máy CNC có nhiều nguyên công trang bị cấu thay dao tự động - Tế bào SX linh hoạt: Gồm – máy CNC nhiều nguyên công nối với hệ thống vận chuyển - Hệ thống SX linh hoạt: Gồm số máy CNC nhiều nguyên công nối kết hệ thống vận chuyển tự động - Nhà máy SX tự động hóa linh hoạt: Gồm nhiều thiết bị khác tất nguyên công tự động hóa 5! 4/12/14! I Các khái niệm • Tổng quan FMS I Các khái niệm • Tổng quan CIM ! Cấu trúc hệ thống FMS Trạm công tác: cấp phôi, gia công, lắp ráp Hệ thống điều khiển có trợ giúp máy tính Hệ thống kiểm tra Hệ thống vận chuyển tích trữ vật liệt Nguồn lực người I Các khái niệm • Tổng quan CIM ! Khái niệm I Các khái niệm CIM Environment Market needs CAD Geometry CAM ll Bi Routes Priority ls ia er Manufacturing cell capability profile at CAPP m Manufacturing strategy of - CIM hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh có trợ giúp máy tính - 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 đặt hàng cung cấp sản phẩm nhà máy sản xuất (Theo SME) - CIM ứng dụng có khả cung cấp sở nhận thức cho việc tích hợp dòng thông tin thiết kế sản phẩm, kế hoạch sản xuất, việc thiết lập điều khiển nguyên công Further, they suggest that these activities in turn feed information, together with bill of materials information, from CAD, into an activity called computer aided production management (CAPM) All of these manufacturing activities are integrated through the use of computer aids and a shared database They are collectively known in industry as CIM, and they can be summarised in a graphical format as shown in Figure 16.8 The computer aids the interface between design and manufacture through the interaction between CAD and CAM, by developing computer aided process plans There are problems with this approach: computer plans are trying to generate and automate process plans for manufacturing, while the ideal scenario would be to automate the techniques of design for manufacture and design for assembly in the CAPP system Examples are techniques for product/process analysis that gives the manufacturer an influence or input into the design CAPP systems constitute both process planning and product/process analysis with influences from CAD and CAM Geometry - - - - - Manufacturing CAPM Cell capacity profile Figure 16.8: Data in a CIM Environment Dòng thông tin môiExchange trường CIM (Computer-integrated manufacturing) KEYPOINT Computer-integrated manufacturing (CIM) includes all of the engineering functions of CAD/CAM, but it also includes the firm’s business functions that are related to manufacturing END KEYPOINT Comparing the scope of CIM to the more limited scope of CAD/CAM, is instructive (see Figure 16.9) The ideal CIM system applies computer and 6! 4/12/14! I Các khái niệm functions’ of the factory Thus, at higher levels, CIM subsumes CAD/CAM, and adds functions of its own I Các khái niệm • Tổng quan CIM ! Mô hình quản lý Vòng tròn CIM Figure 16.9: The scope of CAD/CAM and CIM KEYPOINT CIM has a wider scope than CAD/CAM, so that at higher levels CIM subsumes CAD/CAM and adds functions of its own END KEYPOINT I Các khái niệm A specific examination of the computerized elements of a CIM system may also be analysed (see Figure 16.10) Here we can see the elements of CAD and CAM being captured within the CIM remit, at different stages of design and • Tổng quan CIM manufacturing CIM adds a series of computerized business systems that ! peripheral Ưu điểm elements entering and exiting the manufacturing system, account for - Tính linh hoạtare củainitially sản phẩm, sản lượng vật liệu proper Customer orders logged by anvà order entry system, with - Nâng cao being suất chất lượng giaand công product specifications derived from this, acting as initial input to the - Hoàn thiệnCAD giao diện thiết sảnThe xuấtoutput of the design design function, where functions maykếoccur - in Giảm lao động trựcas tiếp lao gián tiếp engineering at both department, its turn, serves input to động manufacturing Thiết kế levels, có năngand suấtboth độproduct xác caoprocess planning is performed control and- planning and - Tiêu chuẩn hoá cao sử results dụng vậtinliệu lý in detail Full implementation of CIM thehợp automation of the information - every Tiết kiệm thời of gian mặt sản xuất flow through aspect thevàcompany’s organization During the process, accounting- and payroll personnel, Loại trừ cácactivities công việcensure lặp lại that không cần thiết product and production considerations are thời fullygian in line with while at công process end, - Giảm giám sátplanned sản xuất expenditure; số cán thực customer billing việccompletes the operation of the CIM architecture - Có ưu điểm cạnh tranh với đối thủ cạnh tranh I Các khái niệm • Tổng quan CIM ! Hướng phát triển - Tăng tính tự động hoá mức độ sản xuất linh hoạt FMS - Phát triển nhà máy tích hợp CIM - Phát triển mạng lưới liên kết internet CIM (CIM toàn cầu) - Phát triển hợp lý hoá tối ưu hoá CIM - Nghiên cứu khả ứng dụng CIM ảo vào sản xuất trí tuệ 7! 4/12/14! I Các khái niệm END OF PART 8!