電子產(chǎn)品全自動(dòng)柔性組裝線是指在較少的人工直接或間接干預(yù)下,將原材料加工成零件或?qū)⒘慵M裝成產(chǎn)品,在加工過程中實(shí)現(xiàn)管理過程和工藝過程自動(dòng)化。管理過程包括產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì);程序的編制及工藝的生成;設(shè)備的組織及協(xié)調(diào);材料的計(jì)劃與分配;環(huán)境的監(jiān)控等。工藝過程包括工件的裝卸、儲(chǔ)存和輸送;刀具的裝配、調(diào)整、輸送和更換;工件的切削加工、排屑、清洗和測(cè)量;切屑的輸送、切削液的凈化處理等。
自動(dòng)化制造系統(tǒng)包括剛性制造和柔性制造,“剛性”的含義是指該生產(chǎn)線只能生產(chǎn)某種或生產(chǎn)工藝相近的某類產(chǎn)品,表現(xiàn)為生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性。剛性制造包括組合機(jī)床、專用機(jī)床、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線等。“柔性”是指生產(chǎn)組織形式和生產(chǎn)產(chǎn)品及工藝的多樣性和可變性,可具體表現(xiàn)為機(jī)床的柔性、產(chǎn)品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造包括柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性制造線(FML)、柔性裝配線(FAL)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)等。下面依據(jù)自動(dòng)化制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和智能程度進(jìn)行分類介紹。
一、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)
1、剛性半自動(dòng)化單機(jī)
除上下料外,機(jī)床可以自動(dòng)地完成單個(gè)工藝過程的加工循環(huán),這樣的機(jī)床稱為剛性半自動(dòng)化機(jī)床。這種機(jī)床一般是機(jī)械或電液復(fù)合控制式組合機(jī)床和專用機(jī)床,可以進(jìn)行多面、多軸、多刀同時(shí)加工,加工設(shè)備按工件的加工工藝順序依次排列;切削刀具由人工安裝、調(diào)整,實(shí)行定時(shí)強(qiáng)制換刀,如果出現(xiàn)刀具破損、折斷,可進(jìn)行應(yīng)急換刀;例如:?jiǎn)闻_(tái)組合機(jī)床,通用多刀半自動(dòng)車床,轉(zhuǎn)塔車床等。從復(fù)雜程度講,剛性半自動(dòng)化單機(jī)實(shí)現(xiàn)的是加工自動(dòng)化的最低層次,但是投資少、見效快,適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)是調(diào)整工作量大,加工質(zhì)量較差,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。
2、剛性自動(dòng)化單機(jī)
它是在剛性半自動(dòng)化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)上、下料等輔助裝置而形成的自動(dòng)化機(jī)床。輔助裝置包括自動(dòng)工件輸送、上料,下料、自動(dòng)夾具、升降裝置和轉(zhuǎn)位裝置等;切屑處理一般由刮板器和螺旋傳送裝置完成。這種機(jī)床實(shí)現(xiàn)的也是單個(gè)工藝過程的全部加工循環(huán)。這種機(jī)床往往需要定做或改裝,常用于品種變化很小,但生產(chǎn)批量特別大的場(chǎng)合。主要特點(diǎn)是投資少、見效快,但通用性差,是大量生產(chǎn)最常見的加工裝備。
3、剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線
剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線是多工位生產(chǎn)過程,用工件輸送系統(tǒng)將各種自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序連接起來(lái),在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。在剛性自動(dòng)線上,被加工零件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍,順序通過各個(gè)工作位置,自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加工過程和部分檢測(cè)過程。因此,與剛性自動(dòng)化單機(jī)相比,它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,任務(wù)完成的工序多,所以生產(chǎn)效率也很高,是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工裝備。除此之外,剛性自動(dòng)生產(chǎn)線還具有可以有效縮短生產(chǎn)周期,取消半成品的中間庫(kù)存,縮短物料流程,減少生產(chǎn)面積,改善勞動(dòng)條件,便于管理等優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是投資大,系統(tǒng)調(diào)整周期長(zhǎng),更換產(chǎn)品不方便。為了消除這些缺點(diǎn),人們發(fā)展了組合機(jī)床自動(dòng)線,可以大幅度縮短建線周期,更換產(chǎn)品后只需更換機(jī)床的某些部件即可(例如可更換主軸箱),大大縮短了系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間,降低了生產(chǎn)成本,并能收到較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效果。組合機(jī)床自動(dòng)線主要用于箱體類零件和其他類型非回轉(zhuǎn)體的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋和銑削等工序的加工。剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線目前正在向剛?cè)峤Y(jié)合的方向發(fā)展。
圖8-1所示為加工曲拐零件的剛性自動(dòng)線總體布局圖。該自動(dòng)線年生產(chǎn)曲拐零件1700件,毛坯是球墨鑄鐵件。由于工件形狀不規(guī)則,沒有合適的輸送基面,因而采用了隨行夾具安裝定位,便于工件的輸送。
該曲拐加工自動(dòng)線由7臺(tái)組合機(jī)床和1個(gè)裝卸工位組成。全線定位夾緊機(jī)構(gòu)由1個(gè)泵站集中供油。工件的輸送采用步伐式輸送帶,輸送帶用鋼絲繩牽引式傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。因毛坯在隨行夾具上定位需要人工找正,沒有采用自動(dòng)上下料裝置。在機(jī)床加工工位上采用壓縮空氣噴吹方式排除切屑,全線集中供給壓縮空氣。切屑運(yùn)送采用鏈板式排屑裝置,從機(jī)床中間底座下方運(yùn)送切屑。
自動(dòng)線布局采用直線式,工件輸送帶貫穿各工位,工件裝卸工位4設(shè)在自動(dòng)線末端。隨行夾具連同工件毛坯經(jīng)升降機(jī)5提升,從機(jī)床上方送到自動(dòng)線的始端,輸送過程中沒有切屑撒落到機(jī)床上、輸送帶上和地面上。切屑運(yùn)送方向與工件輸送方向相反,斗式切屑提升機(jī)1設(shè)在自動(dòng)線始端。中央控制臺(tái)6設(shè)在自動(dòng)線末端位置。
剛性自動(dòng)線生產(chǎn)率高,但柔性較差,當(dāng)加工工件變化時(shí),需要停機(jī)、停線并對(duì)機(jī)床、夾具、刀具等工裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或更換(如更換主軸箱、刀具、夾具等),通常調(diào)整工作量大,停產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。
二、柔性制造單元FMC
柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)是由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心、工件自動(dòng)輸送及更換系統(tǒng)等組成。它是實(shí)現(xiàn)單工序加工的可變加工單元,單元內(nèi)的機(jī)床在工藝能力上通常是相互補(bǔ)充的,可混流加工不同的零件。系統(tǒng)對(duì)外設(shè)有接口,可與其它單元組成柔性制造系統(tǒng)。
1、FMC控制系統(tǒng)
FMC控制系統(tǒng)一般分二級(jí),分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。
(1)設(shè)備控制級(jí) 是針對(duì)各種設(shè)備,如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、小車、傳送裝置等的單機(jī)控制。這一級(jí)的控制系統(tǒng)向上與單元控制系統(tǒng)用接口連接,向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù),并通過各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。設(shè)備控制級(jí)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。
(2)單元控制級(jí) 這一級(jí)控制系統(tǒng)是指揮和協(xié)調(diào)單元中各設(shè)備的活動(dòng),處理由物料貯運(yùn)系統(tǒng)交來(lái)的零件托盤,并通過控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對(duì)設(shè)備級(jí)各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。單元控制系統(tǒng)一般采用具有有限實(shí)時(shí)處理能力的微型計(jì)算機(jī)或工作站。單元控制級(jí)通過RS232接口與設(shè)備控制級(jí)之間進(jìn)行通訊,并可以通過該接口與其它系統(tǒng)組成FMS。
2、FMC的基本控制功能
(1)單元中各加工設(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度,其中包括制定單元作業(yè)計(jì)劃、計(jì)劃的管理與調(diào)度、設(shè)備和單元運(yùn)行狀態(tài)的登錄與上報(bào)。
(2)單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度,這些設(shè)備包括傳送帶、有軌或無(wú)軌物料運(yùn)輸車、機(jī)器人、托盤系統(tǒng)、工件裝卸站等。
(3)刀具系統(tǒng)的管理,包括向車間控制器和刀具預(yù)調(diào)儀提出刀具請(qǐng)求、將刀具分發(fā)至需要它的機(jī)床等。
圖8-2 柔性制造單元
1—數(shù)控車床 2—加工中心 3—裝卸工位 4—龍門式機(jī)械手 5—機(jī)器人6—加工中心控制器
7—車床數(shù)控裝置 8—龍門式機(jī)械手控制器 9—小車控制器10—加工中心控制器 11—機(jī)器人控制器
12—單元控制器 13、14—運(yùn)輸小車
圖8-2所示為一加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。它包括1臺(tái)數(shù)控車床,1臺(tái)加工中心,兩臺(tái)運(yùn)輸小車用于在工件裝卸工位3、數(shù)控車床1和加工中心2之間的輸送,龍門式機(jī)械手4用來(lái)為數(shù)控車床裝卸工件和更換刀具,機(jī)器人5進(jìn)行加工中心刀具庫(kù)和機(jī)外刀庫(kù)6之間的刀具交換??刂葡到y(tǒng)由車床數(shù)控裝置7,龍門式機(jī)械手控制器8,小車控制器9,加工中心控制器10,機(jī)器人控制器11和單元控制器12等組成。單元控制器負(fù)責(zé)對(duì)單元組成設(shè)備的控制、調(diào)度、信息交換和監(jiān)視。
圖8-3 帶托盤庫(kù)的柔性制造單元
1-刀具庫(kù) 2-換刀機(jī)械手 3-托盤庫(kù) 4-裝卸工位 5-托盤交換機(jī)構(gòu)
圖8-3所示是加工棱體零件的柔性制造單元。單元主機(jī)是一臺(tái)臥式加工中心,刀庫(kù)容量為70把,采用雙機(jī)械手換刀,配有8工位自動(dòng)交換托盤庫(kù)。托盤庫(kù)為環(huán)形轉(zhuǎn)盤,托盤庫(kù)臺(tái)面支承在圓柱環(huán)形導(dǎo)軌上,由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈拖動(dòng)而回轉(zhuǎn),鏈輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。托盤的選擇和定位由可編程控制器控制,托盤庫(kù)具有正反向回轉(zhuǎn)、隨機(jī)選擇及跳躍分度等功能。托盤的交換由設(shè)在環(huán)形臺(tái)面中央的液壓推拉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。托盤庫(kù)旁設(shè)有工件裝卸工位,機(jī)床兩側(cè)設(shè)有自動(dòng)排屑裝置。
三、柔性制造系統(tǒng)FMS
柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成,并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化,其基本組成部分有:自動(dòng)化加工設(shè)備,工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。
1、自動(dòng)化加工設(shè)備
組成FMS的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、加工中心、車削中心等,也可能是柔性制造單元。這些加工設(shè)備都是計(jì)算機(jī)控制的,加工零件的改變一般只需要改變數(shù)控程序,因而具有很高的柔性。自動(dòng)化加工設(shè)備是自動(dòng)化制造系統(tǒng)最基本,也是最重要的設(shè)備。
2、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
FMS工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由工件庫(kù)、工件運(yùn)輸設(shè)備和更換裝置等組成。工件庫(kù)包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和托盤(工件)緩沖站。工件運(yùn)輸設(shè)備包括各種傳送帶、運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手等。工件更換裝置包括各種機(jī)器人或機(jī)械手、托盤交換裝置等。
3、刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)
FMS的刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫(kù)、刀具輸送裝置和交換機(jī)構(gòu)等組成。刀具庫(kù)有中央刀庫(kù)和機(jī)床刀庫(kù)。刀具輸送裝置有不同形式的運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手。刀具交換裝置通常是指機(jī)床上的換刀機(jī)構(gòu),如換刀機(jī)械手。
4、輔助設(shè)備
FMS可以根據(jù)生產(chǎn)需要配置輔助設(shè)備。輔助設(shè)備一般包括:①自動(dòng)清洗工作站;②自動(dòng)去毛刺設(shè)備;③自動(dòng)測(cè)量設(shè)備;④集中切屑運(yùn)輸系統(tǒng);⑤集中冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等。
5、多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
FMS的控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制,分別是單元控制級(jí)、工作站控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)。圖8-4就是一個(gè)FMS控制系統(tǒng)實(shí)例,系統(tǒng)包括自動(dòng)導(dǎo)向小車(AGV)、TH6350臥式加工中心、XH714A立式加工中心和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備等。
圖8-4 FMS控制系統(tǒng)實(shí)例
(1)設(shè)備控制級(jí) 是針對(duì)各種設(shè)備,如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、小車、傳送裝置以及儲(chǔ)存/檢索等的單機(jī)控制。這一級(jí)的控制系統(tǒng)向上與工作站控制系統(tǒng)用接口連接,向下與設(shè)備連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù),并通過各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。
(2)工作站控制級(jí) FMS工作站一般分成加工工作站和物流工作站。加工工作站完成各工位的加工工藝流程、刀具更換、檢驗(yàn)等管理;物流工作站完成原料、成品及半成品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、工位變換等管理。這一級(jí)控制系統(tǒng)是指揮和協(xié)調(diào)單元中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng),處理由物料貯運(yùn)系統(tǒng)交來(lái)的零件托盤,并通過控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對(duì)設(shè)備級(jí)各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。設(shè)備控制級(jí)和工作站控制級(jí)等控制系統(tǒng)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的有實(shí)時(shí)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線控制機(jī)或可編程控制器等工控機(jī)。
(3)單元控制級(jí) 單元控制級(jí)作為FMS的最高一級(jí)控制,是全部生產(chǎn)活動(dòng)的總體控制系統(tǒng),同時(shí)它還是承上啟下、溝通與上級(jí)(車間)控制器信息聯(lián)系的橋梁。因此,單元控制器對(duì)實(shí)現(xiàn)底三層有效的集成控制,提高FMS的經(jīng)濟(jì)效益,特別是生產(chǎn)能力,具有十分重要的意義。單元控制級(jí)一般采用具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)處理能力的小型計(jì)算機(jī)或工作站。
圖8-5是一種較典型的FMS,4臺(tái)加工中心直線布置,工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由托盤站2、托盤運(yùn)輸無(wú)軌小車4、工件裝卸工位3和布置在加工中心前面的托盤交換裝置12等組成。刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由中央刀庫(kù)8、刀具進(jìn)出站6、刀具輸送機(jī)器人移動(dòng)車7和刀具預(yù)調(diào)儀5等組成。單元控制器9、工作站控制器(圖中未標(biāo)出)和設(shè)備控制裝置組成三級(jí)計(jì)算機(jī)控制。切屑運(yùn)輸系統(tǒng)沒有采用集中運(yùn)輸方式,每臺(tái)加工中心均配有切屑運(yùn)輸裝置。
圖8-6 具有裝配功能的柔性制造系統(tǒng)
1—控制柜 2—手工工位 3—緊固機(jī)器人 4—裝配機(jī)器人 5—雙臂機(jī)器人 6—清洗站 7—倉(cāng)庫(kù)
8—車削加工中心 9—多坐標(biāo)測(cè)量?jī)x 10—鏜銑加工中心 11—刀具預(yù)調(diào)站 12—裝配機(jī)器人 13—小件裝配站 14—裝夾站 15—AGV(自動(dòng)導(dǎo)引小車) 16—控制區(qū)
圖8-6所示是一個(gè)具有柔性裝配功能的柔性制造系統(tǒng)。圖的右部是加工系統(tǒng),有一臺(tái)鏜銑加工中心10和一臺(tái)車削中心8。9是多坐標(biāo)測(cè)量?jī)x,7是立體倉(cāng)庫(kù)、14是裝夾具區(qū)。圖的左部是一個(gè)柔性裝配系統(tǒng),其中有一個(gè)裝載機(jī)器人12、三個(gè)裝夾具機(jī)器人3、4、13;一個(gè)雙臂機(jī)器人5、一個(gè)手工工位2和傳送帶。柔性加工和柔性裝配兩個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)自動(dòng)導(dǎo)向小車作為運(yùn)輸系統(tǒng)15連接。測(cè)量設(shè)備也集成在總控系統(tǒng)范圍內(nèi)。
柔性制造系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有:①柔性高,適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn);②系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床工藝能力上是相互補(bǔ)充和相互替代的;③可混流加工不同的零件;④系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作;⑤多層計(jì)算機(jī)控制,可以和上層計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng);⑥可進(jìn)行三班無(wú)人干預(yù)生產(chǎn)。
四、柔性制造線FML
制造柔性線(Flexible Manufacturing Line)由自動(dòng)化加工設(shè)備、工件輸送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。柔性制造線FML與柔性制造系統(tǒng)之間的界限也很模糊,兩者的重要區(qū)別是前者象剛性自動(dòng)線一樣,具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍,工作沿一定的方向順序傳送,后者則沒有一定的生產(chǎn)節(jié)拍,工件的傳送方向也是隨機(jī)性質(zhì)的。柔性制造線主要適用于品種變化不大的中批和大批量生產(chǎn),線上的機(jī)床主要是多軸主軸箱的換箱式和轉(zhuǎn)塔式加工中心。在工件變換以后,各機(jī)床的主軸箱可自動(dòng)進(jìn)行更換,同時(shí)調(diào)入相應(yīng)的數(shù)控程序,生產(chǎn)節(jié)拍也會(huì)作相應(yīng)的調(diào)整。
柔性制造線的主要優(yōu)點(diǎn)是:具有剛性自動(dòng)線的絕大部分優(yōu)點(diǎn),當(dāng)批量不很大時(shí),生產(chǎn)成本比剛性自動(dòng)線低得多,當(dāng)品種改變時(shí),系統(tǒng)所需的調(diào)整時(shí)間又比剛性自動(dòng)線少得多,但建立系統(tǒng)的總費(fèi)用卻比剛性自動(dòng)線高得多。有時(shí)為了節(jié)省投資,提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率,柔性制造線常采用剛?cè)峤Y(jié)合的形式,即生產(chǎn)線的一部分設(shè)備采用剛性專用設(shè)備(主要是組合機(jī)床),另一部分采用換箱或換刀式柔性加工機(jī)床。
1、自動(dòng)化加工設(shè)備 組成FML的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、可換主軸箱機(jī)床??蓳Q主軸箱機(jī)床是介于加工中心和組合機(jī)床之間的一種中間機(jī)型??蓳Q主軸箱機(jī)床周圍有主軸箱庫(kù),根據(jù)加工工件的需要更換主軸箱。主軸箱通常是多軸的,可換主軸箱機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行多面、多軸、多刀同時(shí)加工,是一種高效機(jī)床。
2、工件輸送系統(tǒng) FML的工件輸送系統(tǒng)和剛性自動(dòng)線類似,采用各種傳送帶輸送工件,工件的流向與加工順序一致,依次通過各加工站。
3、刀具 可換主軸箱上裝有多把刀具,主軸箱本身起著刀具庫(kù)的作用,刀具的安裝、調(diào)整一般由人工進(jìn)行,采用定時(shí)強(qiáng)制換刀。
圖 8-7 柔性制造線示意圖
圖8-7為一加工箱體零件的柔性自動(dòng)線示意圖,它由2臺(tái)對(duì)面布置的數(shù)控銑床,4臺(tái)兩兩對(duì)面布置的轉(zhuǎn)塔式換箱機(jī)床和1臺(tái)循式換箱機(jī)床組成。采用輥道傳送帶輸送工件。這條自動(dòng)線看起來(lái)和剛性自動(dòng)線沒有什么區(qū)別,但它具有一定的柔性。FML同時(shí)具有剛性自動(dòng)線和FMS的某些特征。在柔性上接近FMS,在生產(chǎn)率上接近剛性自動(dòng)線。
五、柔性裝配線FAL
柔性裝配線(Flexible Assembly Line)通常由裝配站、物料輸送裝置和控制系統(tǒng)等組成。
1、裝配站
FAL中的裝配站可以是可編程的裝配機(jī)器人,不可編程的自動(dòng)裝配裝置和人工裝配工位。
2、物料輸送裝置
在FAL中,物料輸送裝置根據(jù)裝配工藝流程為裝配線提供各種裝配零件,使不同的零件和已裝配成的半成品合理地在各裝配點(diǎn)間流動(dòng),同時(shí)還要將成品部件(或產(chǎn)品)運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。輸送裝置由傳送帶和換向機(jī)構(gòu)等組成。
3、控制系統(tǒng)
FAL的控制系統(tǒng)對(duì)全線進(jìn)行調(diào)度和監(jiān)控,主要是控制物料的流向、自動(dòng)裝配站和裝配機(jī)器人。
圖8-8 柔性裝配示意圖
1—無(wú)人駕駛輸送裝置 2—傳送帶 3—雙臂裝配機(jī)器人 4—裝配機(jī)器人
5—擰螺紋機(jī)器人 6—自動(dòng)裝配站 7—人工裝配工位 8—投料工作站
圖8-8是FAL的示意圖,線中有無(wú)人駕駛輸送裝置1,傳送帶2,雙臂裝配機(jī)器人3,裝配機(jī)器人4,擰螺紋機(jī)器人5,自動(dòng)裝配站6,人工裝配工位7和投料工作站8等組成。投料工作站中有料庫(kù)和取料機(jī)器人。料庫(kù)有多層重疊放置的盒子,這些盒子可以抽出,也稱之為抽屜,待裝配的零件存放在這些盒子中。取料機(jī)器人有各種不同的夾爪,它可以自動(dòng)地將零件從盒子中取出,并擺放在一個(gè)托盤中。盛有零件的托盤由傳送帶自動(dòng)地送往裝配機(jī)器人或裝配站。
六、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Intergrated Manufacturing System)是一種集市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理、售后服務(wù)與一體,借助于計(jì)算機(jī)的的控制與信息處理功能,使企業(yè)運(yùn)作的信息流、物質(zhì)流、價(jià)值流和人力資源有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速更新、生產(chǎn)率大幅提高、質(zhì)量穩(wěn)定、資金有效利用、損耗降低、人員合理配置、市場(chǎng)快速反饋和良好服務(wù)的全新的企業(yè)生產(chǎn)模式。
1、CIMS的功能構(gòu)成
CIMS的功能構(gòu)成包括下列內(nèi)容,如圖8-9所示。
(1)管理功能 CIMS能夠?qū)ιa(chǎn)計(jì)劃、材料采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸、資金和財(cái)務(wù)以及人力資源進(jìn)行合理配置和有效協(xié)調(diào)。
(2)設(shè)計(jì)功能 CIMS能夠運(yùn)用CAD、CAE、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝編制)、NCP(數(shù)控程序編制)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等。
(3)制造功能 CIMS能夠按工藝要求,自動(dòng)組織協(xié)調(diào)生產(chǎn)設(shè)備(CNC、FMC、FMS、FAL、機(jī)器人等)、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備和輔助設(shè)備(送料、排屑、清洗等設(shè)備)完成制造過程。
圖8-9 CIMS的組成
(4)質(zhì)量控制功能 CIMS運(yùn)用CAQ(計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理)來(lái)完成生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證,它不僅在軟件上形成質(zhì)量管理體系,在硬件上還參與生產(chǎn)過程的測(cè)試與監(jiān)控。
(5)集成控制與網(wǎng)絡(luò)功能 CIMS采用多層計(jì)算機(jī)管理模式,例如工廠控制級(jí)、車間控制級(jí)、單元控制級(jí)、工作站控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)等,各級(jí)間分工明確、資源共享,并依賴網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。CIMS還能夠與客戶建立網(wǎng)絡(luò)溝通渠道,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定貨、服務(wù)反饋、外協(xié)合作等。
從上述介紹可知,CIMS是目前最高級(jí)別的自動(dòng)化制造系統(tǒng),但這并不意味著CIMS是完全自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。事實(shí)上,目前意義上CIMS的自動(dòng)化程度甚至比柔性制造系統(tǒng)還要低。CIMS強(qiáng)調(diào)的主要是信息集成,而不是制造過程物流的自動(dòng)化。CIMS的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)十分龐大,包括的內(nèi)容很多,要在一個(gè)企業(yè)完全實(shí)現(xiàn)難度很大。但可以采取部分集成的方式,逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息及功能集成。
2、CIMS的關(guān)鍵技術(shù)
CIMS是傳統(tǒng)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物,是復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。CIMS的主要特征是計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化和高度集成化。目前各個(gè)國(guó)家都處在局部集成和較低水平的應(yīng)用階段,CIMS所需解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有信息集成、過程集成和企業(yè)集成等問題。
(1)信息集成 針對(duì)設(shè)計(jì)、管理和加工制造的不同單元,實(shí)現(xiàn)信息正確、高效的共享和交換,是改善企業(yè)技術(shù)和管理水平必須首先解決的問題。信息集成的首要問題是建立企業(yè)的系統(tǒng)模型。利用企業(yè)的系統(tǒng)模型來(lái)科學(xué)的分析和綜合企業(yè)的各部分的功能關(guān)系、信息關(guān)系和動(dòng)態(tài)關(guān)系,解決企業(yè)的物質(zhì)流、信息流、價(jià)值流、決策流之間的關(guān)系,這是企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。其次,由于系統(tǒng)中包含了不同的操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件,且各系統(tǒng)間可能使用不同的通信協(xié)議,因此信息集成還要處理好信息間的接口問題。
(2)過程集成 企業(yè)為了提高T(效率)、Q(質(zhì)量)、C(成本)、S(服務(wù))、E(環(huán)境)等目標(biāo),除了信息集成這一手段外,還必須處理好過程間的優(yōu)化與協(xié)調(diào)。過程集成要求將產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)銷售中的各串行過程盡量轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿羞^程,如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到下游工作中的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性等,并預(yù)見產(chǎn)品的質(zhì)量、售后服務(wù)內(nèi)容等。過程集成還包括快速反應(yīng)和動(dòng)態(tài)調(diào)整,即當(dāng)某一過程出現(xiàn)未預(yù)見偏差,相關(guān)過程及時(shí)調(diào)整規(guī)劃和方案。
(3)企業(yè)集成 充分利用全球的物質(zhì)資源、信息資源、技術(shù)資源、制造資源、人才資源和用戶資源,滿足以人為核心的智能化和以用戶為中心的產(chǎn)品柔性化是CIMS全球化目標(biāo),企業(yè)集成就是解決資源共享、資源優(yōu)化、信息服務(wù)、虛擬制造、并行工程、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等方面的關(guān)鍵技術(shù)。