Bài giảng FMS CIM CHƯƠNG 1, ĐHBK HN

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.

Trang 1

FMS & CIM Bộ môn Công Nghệ CTM

Viện Cơ khí ĐHBK Hà Nội

TS NGUYỄN TRƯỜNG PHI

1  Các khái niệm cơ bản

2  Các thành phần cơ bản của FMS

3  Robot công nghiệp trong hệ thống FMS

4  Thiết kế mặt bằng SX, công nghệ nhóm

5  Các hệ thống quản lý SX

6  Kinh nghiệm ứng dụng FMS trên thế giới

TÀI LIỆU

1   GS.TS Trần Văn Địch, Sản xuất linh hoạt FMS & tích hợp

CIM NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007

2   William W Luggen Flexible Manufacturing Cells and

Systems, Pretice – Hall International, 1991

3   U Rembold, B.O Nnaji, A Storr Computer Integrated

Manufacturing and Eingieering Addison – Wesley

Publiser, 1993

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

KQ = CK + QT + KT

•   KQ: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ

•   CK: ĐIỂM CHUYÊN CẦN (10%)

•   QT: ĐIỂM QUÁ TRÌNH (30%)

•   KT: ĐIỂM KIỂM TRA CUỐI KỲ (60%)

Trang 2

•  Tự động hóa

!  “Là quá trình sử dụng tổng hợp các biện pháp, công nghệ mới,

tiên tiến nhằm thiết lập các hệ thống thiết bị có năng suất cao, tự

động thực hiện các quá trình chính và phụ bằng các cơ cấu và

thiết bị tự động mà không cần có sự tham gia của con người”

•  Lịch sử phát triển

!  Cơ khí hóa (1775): Động cơ 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 của tự động hóa

!  Tăng năng suất

!  Giảm thiểu lao động trực tiếp của con người

!  Giảm phế phẩm

!  Tăng chất lượng các công việc lặp lại

I Các khái niệm cơ bản

•  Các yêu cầu chiến lược của TĐH

!  Chuyên môn hoá các vận hành

!  Kết hợp các vận hành

!  Thực hiện đồng thời các vận hành

!  Tổ hợp các vận hành

!  Tăng tính linh hoạt

!  Cải thiện khâu lưu trữ và vận chuyển

!  Kiểm tra và giám sát trực tuyến (online)

!  Tối ưu hoá và điều khiển quá trình

!  Điều khiển các vận hành của nhà máy

!  Sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính

•  Các dạng sản xuất

!  Đơn chiếc: Sản lượng hàng năm ít, sản phẩm không ổn định, chu kỳ không xác định

- Tại một chỗ làm việc gia công nhiều loại chi tiết khác nhau

- Gia công và lắp ráp theo tiến trình công nghệ (quy trình công nghệ sơ lược)

- Sử dụng máy móc, dụng cụ đồ gá vạn năng

- Không thực hiện được lắp lẫn hoàn toàn

- Công nhân có tay nghề cao

- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao

Trang 3

!  Hàng loạt: Sản lượng hàng năm không quá ít, sản phẩm chế tạo

theo loạt, chu kỳ xác định

- Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp

lại ổn định

- Gia công cơ và lắp ráp thực hiện theo quy trình công nghệ

- Sử dụng máy và đồ gá vạn năng và chuyên dùng

- Đảm bảo nguyên tắc lăp lẫn hoàn toàn

- Công nhân có trình độ trung bình

!  Hàng khối: Sản lượng lớn, sản phẩm chế tạo theo loạt, chu kỳ xác định trong thời gian dài

-  Tại mỗi chỗ làm việc được thực hiện cố định một nguyên công

-  Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo phương pháp dây chuyền liên tục

-  Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng và đường dây tự động

-  Sử dụng đồ gá, dụng cụ cắt và 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 nhưng thợ điều chỉnh máy phải có trình độ cao

•  Phân loại các quá trình tự động

!  Tự động cứng (dây chuyền)

-  Áp dụng cho sản xuất hàng khối

-  Sản xuất một khối lượng lớn của các sản phẩm gần như giống

hệt nhau

-  Yêu cầu đầu tư ban đầu lớn cho hệ thống các trang thiết bị

-  Thiết kế của sản phẩm yêu cầu phải bền/ổn định theo thời gian

-  Ưu điểm: các thiết bị được điều chỉnh chính xác theo yêu cầu

sản xuất, giảm thời gian chu kỳ, ít thay đổi trong lắp đặt, hệ

thống lưu chuyển vận liệu nhanh và hiệu quả

-  Nhược điểm: Không linh hoạt

!  Tự động theo chương trình (NC, CNC, robot)

-  Các bước thực hiện được điều khiển bởi một chương trình

-  Đầu tư cao về trang thiết bị cho một mục đích chung

-  Năng suất thấp

-  Tính linh hoạt với sự khác nhau của sản phẩm

-  Thích hợp với sản xuất theo lô

-  Sản lượng thấp hơn cho nhiều sản phẩm khác nhau

-  Ưu điểm: tính linh hoạt cao hơn

-  Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cho loạt sản phẩm mới, tốc độ

thay thế cho sự linh hoạt, yêu cầu khối lượng lô lớn

Trang 4

!  Tự động linh hoạt

-  Là sự mở rộng của tự động hoá chương trình

-  Không mất thời gian cho sự thay đổi thiết bị hay hệ thống làm việc

-  Vốn đầu tư cao cho một hệ thống

-  Sản xuất nhiều loại sản phẩm

-  Linh hoạt với các thiết kế khác nhau của sản phẩm

-  Sản lượng vừa và nhỏ

-  Sự kết hợp giữa tự động cứng và tự động theo chương trình về tốc

độ và sự linh hoạt

-  Ưu điểm: quá trình lập trình và lắp đặt có thể được thực hiện

off-line, khả năng thay đổi dụng cụ, với những chi tiết đắt tiền và lớn

yêu cầu các phương pháp gia công phức tạp

-  Nhược điểm: sản lượng nhỏ

•  Tổng quan về FMS

Flexible manufacturing system (FMS): “Là hệ thống sản xuất có mức

độ tự động hoá cao, là tổ hợp bao gồm của các máy gia công CNC tự

động, 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”

! Mục đích

- Giảm giá thành sản xuất bằng cách giảm các lao động trực tiếp,

tiêu hao nguyên vật liệu

- Giảm thời gian sản xuất cho phép nhà sản xuất đáp ứng nhu cầu

của thị trường

! Ưu điểm

- Thay đổi nhanh chóng, với chi phí thấp từ một sản phẩm này sang sản phẩm khác &tận dụng nguồn vốn

- Giảm hàng hoá tồn kho do tính chính xác cao của quá trình lập kế hoạch tính toán và lập trình

- Đảm bảo chất lượng sản phẩm do tự động hoá &tính chính xác của các thiết bị tự động

- Giảm giá thành sản phẩm do năng suất cao

- Giảm giá thành lao động trực tiếp do giảm số nhân công

- Hạn chế những lao động gián tiếp cho công việc phục hồi, sửa chữa lỗi sản phẩm

Trang 5

! Nhược điểm

! Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất: Là mức độ và khả năng thích ứng để chế tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau một cách nối tiếp hoặc song song

! Phân loại:

- Tính linh hoạt của máy

- Tính linh hoạt của quá trình

- Tính linh hoạt đối với 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 thoạt theo chủng loại sản phẩm

! Phân loại hệ thống FMS

- Mô đun sản xuất linh hoạt: Một máy CNC có nhiều nguyên công

được trang bị cơ cấu thay dao tự động

- Tế bào SX linh hoạt: Gồm 2 – 3 máy CNC nhiều nguyên công và

được nối với nhau bằng hệ thống vận chuyển

- Hệ thống SX linh hoạt: Gồm một số máy CNC nhiều nguyên

công được nối kết bằng hệ thống vận chuyển tự động

-  Nhà máy SX tự động hóa linh hoạt: Gồm nhiều thiết bị khác nhau

và tất cả các nguyên công đều tự động hóa

! Cấu trúc hệ thống FMS

Trang 6

! Cấu trúc hệ thống FMS

- Trạm công tác: cấp phôi, gia công, lắp ráp

- Hệ thống điều khiển có sự trợ giúp của máy tính

- Hệ thống kiểm tra

- Hệ thống vận chuyển và tích trữ vật liệt

- Nguồn lực con người

•  Tổng quan về CIM

!  Khái niệm

-  CIM là hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh có sự trợ giúp của

máy tính

-  CIM là một hệ thống tích hợp có khả năng cung cấp sự trợ giúp

của máy tính cho tất cả các chức năng thương mại, bao gồm các

hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng cho đến cung cấp sản

phẩm của một nhà máy sản xuất (Theo SME)

-  CIM là một ứng dụng có khả năng cung cấp cơ sở nhận thức cho

việc tích hợp dòng thông tin của thiết kế sản phẩm, của kế hoạch

sản xuất, của việc thiết lập và điều khiển các nguyên công

Dòng thông tin trong môi trường CIM (Computer-integrated manufacturing)

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

CIM Environment

CAD

CAPP

CAM

CAPM Geometry

Routes

Bill of materials

Market needs

Manufacturing strategy

Manufacturing cell capability profile

Cell capacity profile Manufacturing

Figure 16.8: Data Exchange in a CIM Environment

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

Trang 7

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

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

manufacturing CIM adds a series of computerized business systems that

account for peripheral elements entering and exiting the manufacturing system,

proper Customer orders are initially logged by an order entry system, with

product specifications being derived from this, and acting as initial input to the

design function, where CAD functions may occur The output of the design

department, in its turn, serves as input to manufacturing engineering at both

control and planning levels, and both product and process planning is performed

in detail Full implementation of CIM results in the automation of the information

flow through every aspect of the company’s organization During the process,

accounting and payroll activities ensure that personnel, product and production

considerations are fully in line with planned expenditure; while at process end,

customer billing completes the operation of the CIM architecture

Vòng tròn CIM

!  Mô hình quản lý

!  Ưu điểm

-  Tính linh hoạt của sản phẩm, sản lượng và vật liệu

-  Nâng cao năng suất và chất lượng gia công

-  Hoàn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất

-  Giảm lao động trực tiếp và lao động gián tiếp

-  Thiết kế có năng suất và độ chính xác cao

-  Tiêu chuẩn hoá cao và sử dụng vật liệu hợp lý

-  Tiết kiệm thời gian và mặt bằng sản xuất

-  Loại trừ các công việc lặp lại không cần thiết

-  Giảm thời gian giám sát sản xuất và số cán bộ thực hiện công

việc

-  Có ưu điểm cạnh tranh với các đối thủ cạnh tranh

!  Hướng phát triển

- Tăng tính tự động hoá ở các mức độ sản xuất linh hoạt FMS

- Phát triển về nhà máy tích hợp của CIM

- Phát triển về mạng lưới liên kết và internet của CIM (CIM toàn cầu)

- Phát triển về hợp lý hoá và tối ưu hoá trong CIM

Trang 8

END OF PART 1

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	2,62 MB