ĐỀ CƯƠNG môn học FMS CIM

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC FMS – CIM A – Lý thuyết Câu 1 Câu 1 Hệ thống sản xuất linh hoạt là gì? Ưu và nhược điểm của nó? Nêu các thành phần chính của một hệ thống sản xuất linh hoạt Hệ thống sản xuất linh hoạt là hệ thống có mức độ tự động hóa cao, là tổ hợp bao gồm các máy CNC, hệ thống kiểm tra được liên kết với nhau thành một hệ thống nhất quán theo dòng vật liệu với sự trợ giúp của hệ thống vận chuyển tích trữ phôi tự động và điều khiển nhờ máy tính dùng để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản.

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC FMS – CIM

A – Lý thuyết

Câu 1: Câu 1: Hệ thống sản xuất linh hoạt là gì? Ưu và nhược điểm của nó? Nêu các thành phần chính của một hệ thống sản xuất linh hoạt

- Hệ thống sản xuất linh hoạt là hệ thống có mức độ tự động hóa cao, là tổ hợp bao gồm các máy CNC, hệ thống kiểm tra được liên kết với nhau thành một hệ thống nhất quán theo dòng vật liệu với sự trợ giúp của hệ thống vận chuyển-tích trữ phôi tự động và điều khiển nhờ máy tính dùng để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng vừa và nhỏ”

Ưu điểm:

 Thay đổi nhanh chóng sản phẩm với chi phí thấp

 Đảm bảo chất lượng (lặp)

 Giảm giá thành (năng suất cao)

 Giảm số lượng lao động

Nhược điểm:

 Chi phí đầu tư lớn

 Hệ thống sản xuất phức tạp

 Cần có sự chuẩn bị, lên kế hoạch

Các thành phần chính

Cấu trúc

Trạm công tác

- Cấp phôi, gia công, lắp ráp

Hệ thống điều khiển có sự trợ giúp của máy tính

- Phân bố các lệnh điều khiển

- Điểu khiển quá trình sản xuất (gia công, vận chuyển, lưu trữ…)

Hệ thống kiểm tra

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm

- Giám sát quá trình sản xuất

Hệ thống vận chuyển và tích trữ vật liệu

- Vận chuyển chi tiết giữa các trạm làm việc

- Tích trữ vật liệu và sản phẩm

Nguồn lực con người

-  Tải dữ liệu thô đến hệ thống

-  Bỏ tải ra khỏi hệ thống

-  Thay đổi và điều chỉnh dụng cụ

-  Duy trì và bảo dưỡng thiết bị

-  Lập trình hệ thống vận hành

 Quản lý toàn bộ hệ thống

Câu 2: Trình bày nguyên tắc tắc hình thành FMS bằng cách chế tạo máy có nhiều trục chính và gia công đồng thời bằng nhiều dao Nêu đặc điểm khác nhau chính của 2 cách này và ưu nhược điểm của mỗi cách

Chế tạo máy có nhiều trục chính

 Các máy này có thể được sử dụng để gia công đồng thời nhiều chi tiết giống nhau hoặc gia công đồng thời nhiều bề mặt của một chi tiết bằng nhiều dao

 Năng suất gia công tăng rõ rệt

 Yêu cầu máy có độ cững vững cao

 Thời gian chuẩn bị và kết thúc cho một trục tăng

=> Thường có 2-4 trục chính trong điều kiện gia công nhẹ và trung bình

Gia công đồng thời bằng nhiều dao

 Đặc điểm:

• Chi tiết được gia công cùng một lúc bằng nhiều dao

• Hiệu quả sử dụng tăng lên

• Mỗi dao thực hiện gia công theo một chương trình riêng

• DỊch chuyển của trục chính và các bàn quay được điều khiển chung bằng một cơ cấu điều khiển số

• Sản xuất chi tiết loạt vừa và lớn

Nhược điểm

– Giá thành chế tạo máy cao hơn;

– Giá mua máy đắt hơn;

– Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;

– Vận hành máy phức tạp hơn;

– Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn;

Câu 3: Trình bày các phương pháp nâng cao năng suất gia công Nêu rõ ưu nhược điểm của các phương pháp đó

Chế tạo máy có nhiều trục chính

 Các máy này có thể được sử dụng để gia công đồng thời nhiều chi tiết giống nhau hoặc gia công đồng thời nhiều bề mặt của một chi tiết bằng nhiều dao

 Năng suất gia công tăng rõ rệt

 Yêu cầu máy có độ cững vững cao

 Thời gian chuẩn bị và kết thúc cho một trục tăng

=> Thường có 2-4 trục chính trong điều kiện gia công nhẹ và trung bình

Gia công đồng thời bằng nhiều dao

 Đặc điểm:

• Chi tiết được gia công cùng một lúc bằng nhiều dao

• Hiệu quả sử dụng tăng lên

• Mỗi dao thực hiện gia công theo một chương trình riêng

• DỊch chuyển của trục chính và các bàn quay được điều khiển chung bằng một cơ cấu điều khiển số

• Sản xuất chi tiết loạt vừa và lớn

Nhược điểm

– Giá thành chế tạo máy cao hơn;

– Giá mua máy đắt hơn;

– Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;

– Vận hành máy phức tạp hơn;

– Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn;

Câu 4: Thế nào là sản xuất tích hợp? Phân tích sự khác nhau so với sản xuất thông thường Cho ví dụ

 Khái niệm :

- Sản xuất tích hợp máy tính (CIM) là phương pháp sản xuất sử dụng máy

tính để kiểm soát toàn bộ quy trình sản xuất Việc tích hợp này cho phép các quá trình riêng lẻ trao đổi thông tin với nhau và bắt đầu các hoạt động Mặc

dù việc sản xuất có thể nhanh hơn và ít bị lỗi hơn do sự tích hợp của máy tính, nhưng lợi thế chính là khả năng tạo ra các quy trình sản xuất tự động Thông thường CIM dựa vào các quy trình điều khiển vòng kín, dựa trên đầu vào thời gian thực từ các cảm biến Nó còn được gọi là thiết kế và sản xuất linh hoạt

- CIM là một nhà máy sản xuất tự động hóa toàn phần, nơi mà tất cả các quá

trình sản xuất được tích hợp và được điều khiển bởi máy tính CIM quản lý

tự động thông qua sự tích hợp các phân hệ: CAD, CAM, CAP, CAPP; Các

tế bào gia công (CN, CNC, DNC); Hệ thống cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh hoạt; Hệ thống mạng LAN nội bộ liên kết các thành phần trong hệ thống và mạng Internet; Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác…

- Ví dụ :

Trong một nhà máy cơ khí, các công đoạn không thể thiếu được là thiết kế, lập kế hoạch sản xuất, gia công, kiểm tra, lắp ráp Ngoài ra còn có kho nguyên liệu, kho thành phẩm, vận chuyển giữa từng công đoạn, mua hàng Với việc áp dụng hệ thống CIM, các công đoạn này đều được điều khiển tự động bằng máy tính Hoặc

hệ thống có thể vận hành dưới sự hỗ trợ của máy tính.

Câu 5: Trình bày các thành phần của hệ thống điều khiển? Nêu các nguyên tắc của hệ thống điều khiển

 Các thành phần của hệ thống điều khiển:

- PLC

 “PLC là một thiết bị điều khiển logic có thể lập trình được sử dụng để điều khiển các trạng thái đầu ra trên cơ sở trạng thái đầu vào thông quan các chương trình xử lý bên trong”

 Nó cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng các mạch số

- Máy tính

- Mạng máy tính

 Được dùng để truyền thông tin giữa các thiết bị để điều khiển hệ thống FMS

 Nó cho cho phép nâng cao hiệu quả trao đổi thông tin giữa các mức điều khiển khác nhau của FMS => Khối lượng thông tin và thời gian lưu giữ thông tin ở mức điều khiển cao sẽ lớn hơn

- Con người

 Khả năng

 Tiếp nhận nhiều loại thông tin khác nhau một cách linh hoạt

 Định hướng theo các tín hiệu gián tiếp

 Sử dụng thông tin thừa và các dữ liệu có xác suất thấp

 Chuyển thông tin từ dạng này sang dạng khác

 Chức năng

 Kiểm tra

 Thu nhận thông tin về những biến đổi của hệ thống để thực hiện tác động đã định tới đối tượng điều khiển

 Điều chỉnh

 Giữ lại cho các biến số của hệ thống điều khiển nằm trong giới hạn đã định hoặc thay đổi theo chương trình đã lập

 Điều khiển linh hoạt

 - Tác động điều khiển đến hệ thống theo khả năng hoạt động và đảm bảo sự tồn tạo cảu hệ thống đó

Các nguyên tắc

 Điều khiển theo chương trình các modun được dựa trên việc sử dụng chương trình để xác định thứ tự tác động nhằm đạt hiệu quả yêu cầu

 Các mô đun bao gồm (các máy CNC, cánh tay robot, các thiết bị vận chuyển, các thiết bị đo kiểm và gá đặt, các kho chứa tự động…

 Điều khiển mô đun cho phép

 Mô đun hoạt động theo chương trình đã định

 Linh hoạt hóa chức năng hoạt động của mô đun

 Điều khiển theo mô đun của FMS được thực hiên nhờ máy tính

Câu 6: Trình bày vai trò , chức năng và thành phần của hệ thống kiểm tra tự động Nêu các chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra.

o Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động:

 Nhận và trình thông tin về các tính chất, trạng thái kỹ thuật và cách bố trí không gian của các đối tượng được kiểm tra, trạng thái của môi trường công nghệ và điều kiện sản xuất

 So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa của các thông số

 Truyền thông tin về sự không tương thích với các mô hình của quá trình sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trên các cơ cấu điều khiển

o Các thành phần cơ bản của hệ thống kiểm tra

 Cơ cấu gá đặt và tháo chi tiết

 Cơ cấu kẹp chặt

 Cơ cấu vận chuyển

 Cơ cấu hãm

 Cơ cấu định bị chi tiết trên vị trí kiểm tra

 Cơ cấu đo (đattric)

 Cơ cấu chấp hành

o Các chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra

+ Chế độ khởi động

 Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của các phần tử và các hệ thống trong

FMS

 Phát lệnh đầu ra của tất cả các hệ thống ở vị trí ban đầu, kiểm tra hoạt

động của lệnh này

 Kiểm tra sự tồn tại và mã số phôi và dụng cụ

 => các khuyết tật sẽ được loại bỏ

 Áp dụng cho tất cả các mức kiểm tra

+ Chế độ làm việc

 Kiểm tra chất lượng chế tạo sản phẩm, kiểm tra dòng sản phẩm, kiểm tra dụng cụ, năng lượng, thông tin

 Kiểm tra hoạt động của các hệ thống phụ trợ (làm lạnh, làm sạch phoi, hút bụi, điều hòa…)

 Kiểm tra trạng thái kỹ thuật của tất cả các phần tử và các hệ thống trong FMS

+ Chế độ điều chỉnh

 Điều chỉnh thông tin điều khiển được chuyển tới máy tính ở mức cao

 => Cho phép điểu chỉnh lại các hệ thống kiểm tra ở mức trung bình và

thấp

 => Máy tính ở mức độ thấp xác định tất cả các thông số cần kiểm tra của

đối tượng gia công + Chế độ dừng theo kế hoạch

Chế độ hoạt động đặc biệt của FMS

Cho phép khởi động tiếp theo mà không phải từ thời điểm làm việc ban đầu của hệ thống

Kiểm tra quá trình xử lý tín hiệu điều khiển

+ Chế độ dừng để sửa chữa hỏng hóc

Tín hiệu về tính trạng phải dừng để sửa chữa (tới giới hạn…) từ các mức kiểm tra được chuyển tới mức cao hơn và được xử lý ở trạm điều khiển

Câu 7 : Đặc điểm và chức năng của hệ thống lắp ráp tự động? Những khó khăn

và giải pháp trong hệ thống lắp ráp tự dộng

 Đặc điểm và chức năng:

Đặc điểm :

Lắp ráp tự động đề cập đến việc sử dụng các thiết bị được cơ khí hóa và tự động hóa

để thực hiện các chức năng khác nhau trong một dây chuyền hoặc công đoạn lắp ráp

Hệ thống lắp ráp tự động thực hiện một chuỗi các hoạt động tự động để kết hợp nhiều linh kiện trong một thực thể duy nhất Nó có thể là sản phẩm cuối cùng hoặc linh kiện cho quá trình lắp ráp khác

 Chức năng

- Tiếp nhận chi tiết cơ sở và chi tiết lắp ráp rồi đưa chúng vào vị trí công tác

- Gá đặt chi tiết cơ sở rồi định vị sơ bộ chi tiết lắp ráp theo chi tiết cơ sở

- Định vị chính xác chi tiết cơ sở và chi tiết lắp ráp

- Liên kết chi tiết lắp ráp với chi tiết cơ sở

- Bảo đảm vị trí tương quan của chi tiết lắp ráp với chi tiết cơ sở trong đơn vị

lắp ráp

- Giải phóng sản phẩm khỏi vị trí lắp ráp

 Khó khăn trong tự động hóa lắp ráp

o Mức độ tập trung nguyên công trên một vị trí lắp ráp bị hạn chế do diện tích làm việc yêu cầu các cơ cấu chức năng lớn

o Một số bước lắp ráp cần các trang bị kỹ thuật chuyên dùng đôi khi rất phức tạp, giá thành cao

o Số lượng các chi tiết lắp ráp rất lớn và đa dạng

o Yêu cầu về định hướng, vận chuyển và định vị các chi tiết có kết cấu, vật liệu và tính chất khác nhau về vận tốc và độ chính xác cao => Thiết bị phức tạp, đắt tiền, kém hiệu quả

o Không tương thích về vật liệu, độ chính xác của các chi tiết lắp ráp

 Giải pháp trong tự động hóa lắp ráp

Đảm bảo chất lượng chế tạo ổn định

Giảm số cụm chi tiết cấu thành trên cơ sở áp dụng nguyên tắc thiết kế theo

mô đun

Nâng cao mức độ tiêu chuẩn hóa của các chi tiết

Chuyên môn hóa và tập trung hóa sản xuất

Sử dụng rộng rãi các quá trình công nghệ điển hình và công nghệ nhóm có mức độ tự động hóa cao

Nâng cao tính công nghệ của chi tiết khi lắp ráo tự động

Sử dụng công nghệ thông tin trong thiết kế và tổ chức các quá trình lắp ráp tự động

Nghiên cứu chế tạo các thiết bị lắp ráp, điều khiển theo chương trình có khả năng điều chỉnh nhanh khi đối tượng lắp ráp thay đổi