He thong san xuat 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 thơng tin nội Sau giai đoạn giải vấn đề thuật tốn lập trình có tính đến tác động qua lại hệ thống điều khiển FMS với hệ thống tự động khác hệ thống tích hợp tồn phần Song song với hệ thống cần thiết lập hệ thống cung cấp điện, nước, khí nén, thơng tin… Vấn đề tiêu chuẩn hóa FMS phải ý từ đầu phải đặt sở sử dụng rộng rãi ngun 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 cơng trình bày tóm tắt bảng 2.1 Trong FMS thơng thường có khoảng 2÷24 máy Tuy nhiên phần lớn FMS có 4÷10 máy với 2÷4 kiểu máy chọn theo ngun tắc gia cơng nhóm chi tiết Cần lưu ý rằng, số máy FMS < 3÷4 máy khơng thể 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 phịng 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 thơng 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 cơng khơng lớn hệ thống FMS thành lập theo sơ đồ hình 2.11 Hình 2.12 ví dụ điển hình hệ thống FMS nói 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 cơng 3÷4 loại chi tiết khác 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 hồn 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 q trình gia cơng 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 cơng 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 Mỗi kho chứa dụng cụ bên ngồi 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 cơng chi tiết trịn xoay thơng thường thực hệ thống FMS khơng có 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 cơng máy khoan tâm đặt hệ thống Sau phôi kẹp chặt mâm cặp (kẹp đầu) máy tiện 3, đầu phôi gia công theo mặt trịn ngồi Sau gia cơng xong, định vị tự động chuyển phôi tới máy tiện để gia cơng đầu cịn lại (phơi xoay 180 o để kẹp chặt đầu chưa gia công) Tiếp phơi 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 phơi 90 o đưa tới máy mài để mài đầu Tiếp đó, phơi xoay 180 o để mài đầu lại máy mài 10 Tại q trình gia cơng 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) Ngồi ra, máy tiện cịn 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 cơng chi tiết trịn xoay ngun tắc giống sơ đồ hệ thống FMS để gia công chủng loại chi tiết Trong hệ thống vận chuyển cấp phơi tự động người ta cịn 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 ngun cơng 1, kho chứa tự động 3, băng tải để chuyển phôi từ kho chứa tới xe rùa tự động 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 ngun cơng 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 trị 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 Khi thiết kế hệ thống điều khiển không quên khả người tham gia trình điều khiển Chức người hệ thống điều khiển khác Con người đóng vai trog “người nhận thơng tin” từ đối tượng điều khiển, phân tích xử lý thơng tin, lập chương trình, quan sát kiểm tra chương trình, thực lệnh khác Thơng 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 cịn 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 thơng 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 cịn thua tốc độ, đơi độ xác thực ngun cơng khả thực chế độ làm việc thời gian dài Trong hệ thống tự động hóa, vai trị người nâng cao hơn, nhiệm vụ mà hệ thống có khả giải mở rộng nhiều Điều đòi hỏi cần thiết phải tích hợp cơng việc mức độ cao mà có người thực 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 địi 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 cơng 1,2,3,4 thời gian gia cơng trung bình loại chi tiết máy hệ thống FMS ghi bảng 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 Bảng Máy HN891 Thời gian gia công phút Trang 11 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM (Trung tâm gia cơng) 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 Thời gian gia công trung bình chi tiết (thuộc chủng loại đó) t0 = 0,85 - Xác định số vị trí cấp phơi nvc, số vị trí tháo phơi 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 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 cơng 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 phơi n1 xác định theo cơng thức Số vị trí cấp phơi n2 xác định theo công thức Như cần có vị trí cấp phơi 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 đơng bên ngồi HN891 Trang 14 ... 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 hồn... 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,... 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 phơi n1 xác định theo cơng thức Số vị trí cấp phơi n2 xác định theo công thức Như cần có vị