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柔性制造系统的优势、功能原理及应用

2019/4/9        作者:e-works  涂彬      
关键字:柔性制造  FMS系统  
柔性制造系统有哪些优势,适合哪些类型的生产?制造企业实施并应用FMS,需要具备哪些基本条件呢?带着这些疑问,e-works执行主编涂彬专访了中国船舶重工集团公司第七一六研究所总工徐鹏先生。

    柔性制造系统(FMS)不但可以支持企业昼夜连续“无人化生产”,还能够满足企业多品种、中小批量的加工管理需求,已成为当前制造企业实施智能工厂建设最有效的途径之一。

    那么,柔性制造系统有哪些优势,适合哪些类型的生产?制造企业实施并应用FMS,需要具备哪些基本条件呢?带着这些疑问,e-works执行主编涂彬专访了中国船舶重工集团公司第七一六研究所总工徐鹏先生。

    涂彬:与传统的生产制造模式相比,FMS的主要优势体现在哪些方面?FMS系统适合哪些类型的生产?

    徐鹏:FMS系统是一种具有很高柔性的自动化制造系统,它有如下主要优势:

    1.对加工对象具有快速应变能力。柔性制造系统有其内在的灵活性,能适应由于市场需求变化和工程设计变更所出现的变动,进行多品种生产。而且还能在不明显打乱正常生产计划的情况下,插入备件和急件制造任务。

    2.保证系统具有一定柔性的同时,还具有较高的设备利用率。柔性制造系统能获得高效率的原因,一是控制系统给每个加工对象都安排了加工机床,一旦机床空闲,即刻将零件送上加工,同时将相应的数控加工程序输入这台机床。二是由于送入机床的零件早已在装卸站上装夹在托盘上,因而机床无需等待零件的装夹。

    3.减少了工序中在制品量,缩短了生产准备时间。和一般加工相比,FMS由于缩短了等待加工时间,因而在减少工序中零件积存数量上有惊人的效果。促成等待加工时间缩短的因素主要有:系统占用的场地小,在制品流动路线缩短,加工工序集中,零件装夹次数减少,计算机按制定的进度计划高效地把零件分批送入FMS加工。

    4.产品质量高、稳定性好。柔性制造系统与联成系统的数控机床相比,产品质量高,并具有良好的质量稳定性。高度的自动化,零件装卡次数的减少,工装的精心准备等都有利于提高单个零件的质量。

    5.维持生产能力强。许多柔性制造系统设计成具有当一台或几台机床发生故障时仍能降级运转的能力。即采用了加工能力有沉余度的设计,并使物料传送系统有自行绕过故障机床的能力。此时,虽然生产率要降低些,但系统仍能维持生产。

    6.减少设备投资。由于设备利用率高,柔性制造系统就能以较少的设备来完成同样的工作量。把车间采用的多台加工中心换成柔性制造系统,其投资一般可减少三分之二。

    7.减少直接工时费用。数控机床是在计算机控制下进行工作的,整个系统除工件装卸外,不需工人去操纵。FMS系统特别适应多品种小批量的生产类型。

    涂彬:贵公司的FMS主要有哪些功能和配置?贵公司的FMS系统内部的加工计划调度、数控代码管理、物料输送、刀具管理等是如何实现的?请概述运行的原理。

    徐鹏:主要功能配置为托盘系统、智能控制系统,控制系统包含生产订单管理,工件基本数据以及基本数据中操作链、固定件、NC程序和加工路径的信息;控制系统还包含能力模拟,程序库和刀具检查,刀具数据管理,远程警报等功能。通过控制系统可以实现计划装载工作站、数台加工中心和其它设备之间的自动托盘传送,达到少人或无人看管,能更好的控制产品质量和提高生产效率,并降低加工中的损耗。

    具体运行原理如下:

    1.托盘系统
        配置多个托盘,在柔性线生产过程中,产品仅需要一次装夹,装夹后产品随托盘在传送系统中自动送到每个加工中心单元进行加工,直至产品完成加工后,只进行一次拆卸,托盘返回起点重新循环,产品流入下工序。整个过程中可通过操作者控制或全自动程序控制,生产效率非常高。

    2.加工管理系统

    生产线是一条产品链,用于以传统托盘为基础的FMS(托盘管理系统)和MES(加工制作系统),他通过控制数个自动化单元或手动单元组成生产。

    3.在制品追踪
精确计划系统,精确计划工具将每星期的产品需求分成每天的生产批量并将其显示在作业任务表中。若产品需求有变动,可以随时重新调整计划。

    4.能力模拟
生产力模拟可从系统的基本数据库中调出订单用于模拟,计算现有的加工生产力是否可以完成计划的生产任务。通过算入、删除和改变到期日和订单状态来检查不同的工作方案。计算的结构将按照条形图和甘特图被显示。

    5.刀具数据管理

    用于保存与系统连接的机床的刀具。此应用也适用于保存刀库以外的刀具信息。也可以连接一个调刀器至系统上。它包括所有刀具类型、尺寸、普通分类和机床特殊参数等信息。将自动监视刀具状态、剩余使用寿命和刀具位置。通过此特性确保,在保存刀具状态和数据在系统数据库中的同时,可以暂时保存刀具在刀库外。当调刀器连接至系统上时,激活的几何数值可被自动传送至机床控制器上。

    6.远程警报

    远程警报将检测出的警报作为SMS信息(文本信息)自动发送至GSM移动电话。也可通过电子邮件发送警报。
         此外,该系统还包括工作量计算、事件日志、生产报告等功能。

    涂彬:FMS与企业内部其它系统如ERP(企业资源计划系统)、MES(制造执行系统)、WMS(仓储管理系统)等是如何进行有效集成的?

    徐鹏:ERP向MES系统下发生产订单后进行工序作业计划排程,MES输出工序作业计划给FMS控制系统,这样FMS的工作任务就有了,同时MES跟CAPP也做了集成,在FMS终端可以浏览和查看图纸,MES和DNC以及FMS也做了集成,数控加工程序以及对刀仪预对刀参数可以自动根据工作任务进行下发。

    涂彬:FMS系统在实施过程中重点需要解决哪些难点问题?为什么早期很多企业应用FMS系统都用不起来,甚至一些企业把FMS拆掉了?

    徐鹏:首先要解决产品加工工艺稳定性问题,其次要解决零点定位或随性夹具的使用问题,第三要解决机上检测问题,最后要解决人员素质问题。

    FMS应用不起来最主要的问题还是产品加工工艺稳定性及零点定位或随性夹具的使用。

    涂彬:您认为,企业要实施并用好FMS,需要具备哪些基本条件?

    徐鹏:产品加工工艺一定要成熟稳定;整个FMS里的设备单元,托盘系统,物料存储,刀库布置等应该符合企业的实际需求;整个CAM加工体系要要完善;要有一定具备能力的保障人员。

    涂彬:与日本、欧美等发达国家相比,中国制造业的FMS应用普及程度相对较低,您认为主要原因是什么?

    徐鹏:投资高、风险大,管理水平要求高。一个全新的FMS需要很大的投入,一旦投资失败,可带来巨大的损失,因而投资风险很大。系统即使成功开发,但系统的使用和维护需要有较高水平的工人和技术人员。

    涂彬:目前,打造智能工厂,推动企业数字化转型,已成为行业发展趋势。您认为,FMS在这一过程中起到什么作用?

    徐鹏:便于实现工厂自动化。由于采用了FMS,使得工厂的底层设备控制管理实现了自动化。因而可与上层控制管理层进行无缝连接,有助实现工厂全面自动化。

    涂彬:贵公司的FMS解决方案在中国有哪些典型用户?应用效果如何?

    徐鹏:典型客户有重庆红江机械有限责任公司、武昌船舶重工集团公司等。目前,相关系统已经投入使用,应用效果也在逐步提升。

责任编辑:杨培
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