PROFILPELAJAR.COM

Гибкая производственная система
Гибкая производственная система
	Медиафайлы на Викискладе

Гибкая производственная система (ГПС, англ. Flexible Manufacturing System, FMS) — производственная система, в которой существует определенная гибкость, позволяющая системе реагировать при изменении в типе или количестве производимой продукции или в способе ее производства.

Состав ГПС

Как правило гибкие производственные системы делятся на две категории, каждая из которых содержит множество подкатегорий:

Первая категория называется гибкостью маршрутизации и охватывает способность системы изменяться для производства новых типов продукции, а также способность изменять порядок операций, выполняемых над деталью.
Вторая категория называется гибкостью оборудования, которая заключается в возможности использования нескольких машин для выполнения одной и той же операции с деталью, а также в способности системы воспринимать масштабные изменения, например, изменения объема, мощности или производительности.

Большинство ГПС включает три основных компоненты:

Рабочие машины, которые часто являются автоматическими станками с ЧПУ, соединенных между собой.
Систему обработки материалов
Центральный управляющий компьютер, который управляет перемещением материалов и работой станков.

Основным преимуществом ГПС является ее высокая гибкость в управлении производственными ресурсами, такими как время и усилия, необходимыми для перехода к производству новой продукции. Лучшее применение для ГПС - это производство небольшой номенклатуры продукции в условиях массового производства.

Преимущества

Снижение стоимости производства в целом,
Снижение стоимости произведенной каждой единицы продукции,
Повышение производительности труда,
Большая эффективность оборудования^[1],
Улучшенное качество продукции,
Повышенная надёжность всей производственной системы,
Уменьшенных складских запасов деталей,
Возможность адаптации к операциям CAD / CAM,
Сокращение времени изготовления единицы продукции,
Повышение эффективности,
Увеличение производительности.

Недостатки

Высокая стоимость ГПС,
Сложное предварительное планирование,
Требуется квалифицированная рабочая сила,
Сложность самой системы,
Сложности при техническом обслуживании.

Гибкость

Гибкость производства означает возможность работы с деталями различного типа, возможность вариаций при сборке деталей и последовательности выполнения технологических процессов, возможность изменения объемов производства и конструкции изготавливаемого изделия.

Связи внутри ГПС

Промышленная гибкая производственная система (ГПС) состоит из роботов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ), измерительных приборов, компьютеров, датчиков и других автономных систем, таких как контрольно-измерительные машины (КИМ).

Использование роботов в производственном сегменте обрабатывающей промышленности обещает множество преимуществ, начиная от высокой загрузки станков и заканчивая высокой производительностью всей системы. Каждая роботизированная ячейка или узел будет располагаться вдоль системы перемещения материалов, такой как конвейер или транспортер. Детали разных типов в процессе изготовления будут двигаться по разным маршрутам внутри ГПС. Движение деталей с одной позиции обработки на другую осуществляется по системе перемещения. По окончании обработки готовые детали будут направлены в узел автоматического контроля качества и затем выгружены из ГПС.

Поток данных в ГПС состоит из больших файлов и коротких сообщений, и в основном поступает от узлов, станков и инструментов. Размер сообщения варьируется от нескольких до нескольких сотен байт. Например, данные от исполнительного программного обеспечения представляют собой файлы большого размера, в то время как сообщения для обработки данных, обмен данными со станком и мониторинг состояния частей ГПС передаются в небольшом размере.

Также есть некоторые различия во времени передачи данных. Загрузка больших программных файлов с основного компьютера в каждый станок или ячейку ГПС обычно занимает около 60 секунд и происходит в начале работы ГПС. Сообщения для отдельных инструментов отправляются в периодическом режиме с небольшой задержкой по времени. Аварийные сообщения довольно короткие по размеру и должны передаваться и приниматься почти мгновенно.

В настоящее время остро стоит вопрос о необходимости надежного протокола ГПС, поддерживающего все характеристики данных. Существующие стандартные протоколы IEEE не полностью удовлетворяют требованиям связи в реальном времени в этой среде. Задержка CSMA/CD не ограничена по мере увеличения количества узлов из-за конфликтов сообщений. Token Bus имеет детерминированную задержку сообщения, но не поддерживает приоритетную схему доступа, которая необходима для связи внутри ГПС. Token Ring обеспечивает приоритетный доступ и имеет низкую задержку сообщения, однако передача данных по нему ненадежна. Сбой одного узла, который может часто возникать в ГПС, вызывает ошибки передачи проходящего сообщения в этом узле. Кроме того, топология Token Ring требует большого объема кабелей, что влечет за собой рост стоимости.

Необходима конструкция ГПС-коммуникации, которая поддерживает связь в реальном времени с ограниченной задержкой сообщений и быстро реагирует на любой аварийный сигнал. Поскольку отказы и неисправности оборудования из-за жары, пыли и электромагнитных помех являются обычным явлением, необходимы приоритетный механизм и немедленная передача аварийных сообщений, чтобы можно было запустить подходящую процедуру восстановления. Была предложена модификация стандартной Token Bus для реализации схемы приоритетного доступа, которая позволит передавать короткие и периодические сообщения с малой задержкой по сравнению с длинными сообщениями.^[2]

Литература

Manufacturing Flexibility: a literature review. By A. de Toni and S. Tonchia. International Journal of Production Research, 1998, vol. 36, no. 6, 1587—617.
Computer Control of Manufacturing Systems. By Y. Koren. McGraw Hill, Inc. 1983, 287 pp, ISBN 0-07-035341-7
Manufacturing Systems — Theory and Practice. By G. Chryssolouris. New York, NY: Springer Verlag, 2005. 2nd edition.
Design of Flexible Production Systems — Methodologies and Tools. By T. Tolio. Berlin: Springer, 2009. ISBN 978-3-540-85413-5
В. П. Вороненко, В. А. Егоров, М. Г. Косов и др. - Проектирование автоматизированных участков и цехов: учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1992. - 269 с. ISBN 5-217-01240-4
В. П. Вороненко, М. С. Чепрунов, А. Г. Схиртладзе. Проектирование машиностроительного производства: учебник для вузов. - М.: Лань, 2019. - 416 с. ISBN 978-5-8114-4519-6

Примечания

↑ Flexibility (engineering) (англ.) // Wikipedia. — 2023-11-03.
↑ Hary Gunarto. An Industrial FMS Communication Protocol (англ.). — Ann Arbor, Michigan: UMI (Univ. Microfilms International), 1988. — 160 p.