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注册送金钱 - 史上最全面、深入的FMS系统报道!

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  • 时间:2020-01-11 16:52:19
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注册送金钱 - 史上最全面、深入的FMS系统报道!

注册送金钱,导 读 ( 文/ e-works编辑部 原创 )

fms柔性制造系统,打造智能工厂。

柔性制造系统(fms)具有高度柔性和自动化的加工能力,适应了产品快速变化的要求,是智能工厂建设的新方向。

● 那么,实施柔性制造需要解决的突出问题主要有哪些?

● 在推动生产制造向fms柔性制造系统转变的过程中,应规避哪些风● 险呢?

● 解决途径又是什么呢?

01、何谓fms?

近年来,在国际智能制造考察过程中,e-works发现日本mazak、牧野机床、fanuc等公司,以及德国通快、瑞典sunfab等企业已经全面应用了fms系统,实现了对机械零件加工的柔性自动化,可以实现长达一个月无人值守,自动化加工不同的机械零件。为此,e-works采访了相关专家和国内外相关企业的负责人,对fms系统的发展应用进行深度的报道。

具有物料流或信息流自动化的制造系统都可以称为柔性自动化系统,柔性自动化的主要特征是:工序集中,没有固定的生产节拍,以及物料的非顺序输送。

按照制造系统的规模、柔性和其它特征,柔性自动化具有多种形式,fms柔性制造系统(以下简称:fms)就是属于其中之一;除此之外,它还包含独立制造岛(ami),柔性制造单元(fmc)、柔性制造车间和自动化工厂等。

美国国家标准局把fms定义为:由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。

全能型金属板材fms柔性制造系统

也就是说fms系统可以适应多种加工类型,如机械加工、钣金加工、激光加工、喷涂加工等。例如机械加工fms包括若干台加工中心、机器人去毛刺单元、清洗单元、轨道输送车等设备和控制软件,配备了立体货架,放置工件和工装,可以完成从粗到精的全自动加工。

02、柔性制造系统的起源

柔性制造系统是建立在数控设备应用基础上的。1952年,美国麻省理工学院伺服机构实验室按照约翰·蒂·帕尔逊提出的用穿孔带输入数据,以控制加工直升机变截面桨叶的设想,研制出了三坐标数控铣床的原型样机。这标志着数控机床首次问世,开创了nc加工的新纪元。

molins system-24

1967年英国molins公司的工程师迪奥·威廉姆逊(theo williamson)研制出的莫林系统-24(molins system-24),意即全天24小时都可工作,系统由几台类似于卧式加工中心的数控机床、轨道运输车、工件托盘及刀具托盘运送系统、自动仓库组成。1970年美国k&t公司推出了飞机和拖拉机零件的多品种、小批量生产的自动线。这两大事件被人们公认为fms系统的起源。

fms系统的出现,解决了在离散型行业生产中,如何实现经常变换品种的中小批量生产自动化,这一一直试图解决而未能解决的问题。30多年来,fms受到广泛重视,发展迅速并日趋成熟。

在fms领域,美国、西欧和日本居世界之首。美国是发展fms最早的国家,多数由自动生产线改建,用数控加工中心机床代替组合机床并加上计算机控制,其规模一般较大(9-10台),平均投资1500万美元,加工3~150种零件,年产量为2000~10万件。

进入到20世纪90年代,fms的发展遇到了一些困难,包括设备投资巨大,投资回收期很长,以及资金占压非常大等。而且,由于机床制造业出现了世界性滑坡,也影响了fms的发展和应用速度。

03、柔性制造系统特性及优势

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。fms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。fms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的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。fms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fms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冗余度的设计,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,fms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。

根据中国市场的发展形势,未来市场对产品的需求将是个性化的,无论是在生产实施还是制造需求方面,推动fms的实施都符合个性化需求发展的大趋势。fms系统在加工柔性上有明显的提高,它具有多种加工方法,特别适应多品种小批量的生产类型。机械加工企业的生产是非常合适fms的,它实现了机械加工过程和物料运输的高度自动化。

04、fms系统的组成部分

简单地说,典型的fms系统由以下三个部分组成:多工位数控加工系统,自动化的物料运储系统(物流系统)和计算机控制的信息系统(信息流系统)。

1.加工系统。加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种工件,并能自动地更换工件和刀具。其通常由若干台加工零件的cnc机床,cnc加工设备等所构成。

对以加工箱件零件为主的fms配备有数控加工中心;对以加工回转体零件为主的fms多数配备有cnc车削中心和cnc车床。也有能混合加工两种零件的fms,它们既配备有cnc加工中心,也有车削中心和车床。对于专门零件加工如齿轮加工的fms,则除cnc车床外还配备cnc齿轮加工机床。在现有的fms中,加工箱体零件的fms占的比重较大,主要是由于箱体、框架类零件采用fms加工时经济效益特别显著。

2.物流系统。fms的物流系统与传统的自动线有很大的差别,整个工件输送系统的工作状态是可以进行随机调度的,而且都设置有储料库以调节各工位上加工时间的差异。物流系统包含工件的输送和存储两个方面。

3.信息流系统。fms的信息流系统采用三级分布式控制,分别是设备控制级、工作站控制级、单元控制级。并用计算机集成制造系统来实现与企业内部其他系统的有效集成。

设备控制级针对各种设备,如机器人、机床、坐标测量机、小车、传送装置以及储存/检索等的单机控制。设备控制器通常是由设备制造商提供,运行在设备控制机上,如nc、cnc等。这一级的控制系统向上与工作站控制系统用接口连接,向下与设备连接,主要功能是对设备进行控制和管理,实现相应的功能,所以对于集成到fms中的设备还必须实现fms接口功能。

05、柔性制造系统的发展趋势

06、两篇fms系统的专家访谈

1、揭开山崎马扎克

柔性制造系统(fms)神秘面纱

2、柔性制造系统fms的前世今生

产生、应用及革新

07、专家眼中的fms

fms系统在日本企业应用的非常成熟,是支撑企业无人化生产的重要组成部分,取得了非常好的成效。但反观国内,却很少有企业成熟应用这种柔性制造系统。带着这个疑问,笔者分别采访了几位业内专家,分别是:

● 华中数控股份有限公司董事长 陈吉红

● 四川普什宁江机床有限公司总工 刘雁

● 沈阳自动化研究所研究员 杜劲松

● 北京工研精机股份有限公司副总经理、总工程师 贺大兴

● 中国船舶重工集团公司第七一六研究所总工 徐鹏

● 法斯顿(fastems)中国区总经理 丁永平

● 牧野机床(中国)有限公司总裁 朱良

通过几位专家的采访,也让我们从不同视角了解到fms系统在国内的应用情况,以及这项技术在推广和应用过程中所面临的问题和解决方案。

陈吉红:前路障碍重重 但难以阻挡fms系统技术走向成熟

实际上,fms技术很早就进入了中国,但整体应用状况不温不火。华中数控董事长陈吉红先生指出,fms系统早在90年代国家推广cims应用时就开始进入国内,如上海纺机、郑纺机等企业当时都导入了fms系统,但由于当时控制技术、信息技术如rfid等应用还不是很成熟,导致一些企业已建成的fms实际运行情况,并不像预先想象的那样,一按电钮就能万事大吉,一切都能自动进行。事实上,系统越复杂,故障率就越高,运行的可靠性越差,而一些企业的投资能力有限,所以对fms望而生畏。

这种复杂的fms系统实际上属于一个串行的系统,任何一个环节出现问题都会影响生产,使系统的可靠性大打折扣,导致很多项目都流于形式,企业在导入fms系统后又都拆除掉了,没有将这套系统很好地利用起来。

目前,国家大力在推进04专项(国家科技重大专项:高档数控机床与基础制造装备专项)中,很多军工企业在fms系统应用上取得了很好的成效,如航天三院、成飞、沈飞、宁江机床等。

刘雁:fms是并联开放式的制造系统 快速应对新产品研制和个性化定制需求

针对国内fms系统的应用现状,四川普什宁江机床有限公司总工刘雁在接受笔者采访时也指出,和日本等发达国家相比,中国制造业整体发展阶段相对滞后,目前fms仍然未进入普及应用层面。

由于我国机电工业水平较低,单项技术和元器件不过关,使用数控机床的经验不足,所以目前发展fms方面还有不少困难,并且技术并不是唯一决定性因素,生产组织结构的改革、人员素质的提高是中国制造业从fms技术中获得更大潜在效益的重要源泉,国内制造业应采取既积极又稳妥的方针,不宜一哄而起。

目前,用户对fms产品的认识深度不够,还没有意识到fms与传统柔性生产线之间的差别。fms是并联开放式的制造系统,柔性更强,资源利用率和利用效率更高,可以更快速应对新产品研制和个性化定制需求,尤其是具备停机不停线功能,大大降低了投资回收期。

从用户的角度来看,使用fms能力不足,没有建立配套的后台保障体系,严重影响了fms的成线应用;从制造企业角度看,目前的高级计划排程、智能调度等工业软件水平与国外发达国家还有差距。或者说能力不足,导致fms无法发挥应有的效益。

fms是车间级自动化、柔性化、智能化开放式制造平台,具备企业横向、纵向良好的互联互通集成条件,是当前实施智能制造最有效的途径之一。要实现大规模应用还必须加强推广和应用示范。

杜劲松:企业在工厂建设过程中应注重系统规划 减少制造孤岛

当然,fms系统的实施成本也是不可回避的问题,受访的大部分企业负责人都表示目前应用fms系统的成本较高,对于这种投入能否快速回收成本缺乏信心。可见很多企业对于fms的投资回报还是存在一些偏见,认为投入较大而效益回收较慢,不值得应用。

不过,实施成本并不是这项技术难以推广的决定因素,沈阳自动化研究所研究员杜劲松认为,国内在fms系统应用上之所以很少,很大一部分原因还是在于企业管理及企业的自身习惯问题。企业在建设过程中很少有系统规划,热衷于单机设备的采购,导致设备之间的联通存在一些问题,也导致不能在单元设备自动化的基础上,把物流及信息系统整合到一起。

贺大兴:企业应加强制造工艺能力建设

北京工研精机股份有限公司副总经理、总工程师也认同机床企业应用fms系统的价值。对于目前国内fms的应用现状,他认为主要与各企业的工艺路线、工艺能力、成本等实际需求,以及企业的工艺研究深度有关。另外,他认为还有一个可能的因素就是从十多年前开始,国内盲目推崇哑铃型管理结构,认为微笑曲线两端的研发、市场价值最高,留在企业内部,中间制造环节价值低,都采用外购外协的方式,所以企业内部就削弱了制造工艺能力。从结果看问题,盲目套用管理理论并不适合企业的实际,效果并不好。

徐鹏:按fms机理实现模块化、参数化设计

可见,对于fms系统实施也存在很多现实问题需要解决,中国船舶重工集团公司第七一六研究所总工徐鹏在采访中也指出,fms系统在刀具切换,加工程序切换等方面肯定是不存在问题的,但对于很多企业而言可能还有一些限制因素。

例如,针对具体的产品要考虑工装夹具的兼容性问题,如果是异形件就会存在工装夹具不兼容。其次,在加工过程中,有些环节必须要人工参与来解决,例如刀具缠屑,工装夹具需要人工清理等。最后,针对多品种,多工序的柔性制造,就算夹具、手爪、程序、清理等都可以兼容及实现自动化,但是各工序节拍匹配是非常难以解决的问题,单一产品的生产线,其各工序设备数量与加工时间都是计算匹配过的,如果更换产品或者切换工序,会导致生产线节拍下降而部分设备却闲置的情况出现。

丁永平:企业应提升规范管理水平来支撑fms系统应用

对于国内推进fms系统的问题,专业fms厂商法斯顿(fastems)中国区总经理丁永平先生也分享了几点看法。

他认为,fms系统之所以在国内应用还不广泛,主要在于国内企业对这项技术还是缺乏一定的了解,认识程度还不深。另外,企业推进自动化需要具备整体实力,光有自动化是不行的。

例如,企业首先要实施工艺的标准化,如果工艺没有做到标准化或者说工艺很破碎的话,盲目推进自动化是产生不了效益的。

其次,fms属于较前沿的技术,需要企业有相对规范的管理水平才能够成功实施。一些企业工艺管理非常混乱,一个操作工在加工工件时,可以随意修改加工程序,不同工人采取不同的加工方式,导致加工同一工件的数控程序存在多个版本,如果是这样的情况,企业就很难实施fms。

因此,企业需要开展大量的标准化工作,一定要有非常稳定的工艺才能导入自动化。也许很多公司领导也有意向推行fms系统,但受限于公司的管理水平,还是比较担忧最终的成效,如果处理不当,反而得不偿失,毕竟这是一笔真金白银的投资,价格不菲,这也使得很多企业还处于观望状态。

对于fms系统的可靠性,丁永平先生强调,fms系统早在60年代就技术就已经成型了,通过改良、优化发展至今,已经是一套非常稳定、高效的系统,企业完全不需要存在任何顾虑,这项技术的应用在2020年将会迎来爆发。

朱良:企业需构建完善的生产管理体系

对于企业如何能够成熟应用fms系统,e-works记者采访了牧野机床中国区总裁朱良先生。他指出,企业实施fms系统对自身生产管理体系有很大挑战,主要包括企业是否拥有完善的计划,合理的工艺,适当的刀具工装、员工的技能是否匹配以及是否具有纪律性等,这些都会影响fms的实施和使用,而很多国内企业在这方面做的还不足。

从上述专家观点来看,企业要想应用好fms系统,有很多基础工作还需要进行落实。

08、日本制造业中广泛应用的fms

自上世纪90年代中期以来,日本经济进入了长达20多年的停滞期,在少子化、老龄化等问题日趋严峻的环境下,日本企业通过执着推进精益生产,不断进行技术革新,克服种种经营危机,使企业实现长盛不衰。

如今,日本工业高度发达,工业结构向技术密集型和节能节材方向发展。 电子、家用电器、汽车、精密机械、造船、钢铁、化工和医药等工业产品在国际市场上具有很强的竞争力。日本机床业世界第一,品牌最多、技术最强、利润最高。

fms系统在日本制造业也有着广泛应用,在国际市场上具有很强的竞争力,值得我们去学习。

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