به نام خدا
سیستم های تولید انعطاف پذیر
FMS چیست؟
یک سیستم تولید انعطاف پذیر از یک گروه از ایستگاه ها پردازش (عمدتا ماشین ابزارهای CNC) که به وسیله یک سیستم خودکار حمل و ذخیره مواد با یکدیگر مرتبط هستند و یک سیستم کامپیوتری مجتمع کنترل می شوند. آنچه که نام FMS را به آن می دهد این است که این قادر به پردازش همزمان روی تعدادی از انواع مختلف قطعات تحت کنترل برنامه NC در ایستگاه های کاری مختلف است. حروف ابتدای FMS بعضی مواقع برای معرفی واژه سیستم ماشینکاری انعطاف پذیر استفاده می شود. فرآیند ماشینکاری هم اکنون بزرگ ترین حوزه کاربرد تکنولوژی FMS است. با این وجود به نظر می رسد تفسیر FMS در معنای وسیع تر آن که محدود وسیعی از کاربردهای احتمالی غیر از ماشینکاری را به حساب می آورد سازگار می باشد.
اجزای یک FMS
سیستم تولید انعطاف پذیر از سه جزء اساسی تشکیل شده است:
1. ایستگاه های عملیاتی
در کاربردهای امروزی این ایستگاه های کاری معمولا ماشین های ابزار کنترل عددی کامپیوتری CNC هستند که عملیات ماشین کاری را روی خانواده های قطعات انجام می دهند . با این وجود سیستمهای تولید انعطاف پذیر با دیگر انواع تجهیزات عملیاتی شامل ایستگاه های بازرسی ، ایستگاه های مونتاژ و پرس های ورق فلزات نیز طراحی می شوند.
2. حمل و ذخیره مواد
انواع مختلفی از تجهیزات خودکار حمل مواد برای حمل و نقل قطعه کارها و زیر مونتاژهای بین ایستگاه های پردازش بکار می رود که بعضی مواقع ذخیره را در کار وارد می کنند.
3. سیستم کنترل کامپیوتری
کنترل کامپیوتری برای هماهنگ کردن فعالیت های ایستگاه های عملیاتی و سیستم حمل مواد در FMS استفاده می شود.
یک مولفه اضافی دیگر در FMS نیروی کار انسانی است. نیروی انسانی برای مدیریت عملیات سیستم تولید انعطاف پذیر مورد نیاز می باشد. عملیاتی که عموما توسط افراد انجام می شود شامل بارگذاری قطعه کارهای خام در سیستم ، تخلیه قطعات پایان یافته ( مونتاژ شده ) از سیستم ، تغییر و نتظیم ابزارها ، نگهداری و تعمیرات تجهیزات ، برنامه ریزی قطعه NC و برنامه ریزی و بکارگیری سیستم کامپیوتری می باشد.
انواع سیستم ها
روش های مختلفی برای طبقه بندی سیستم های تولید انعطاف پذیر وجود دارد یک طبقه بندی که بعضی مواقع در کاربرد اصلاحات FMS ساخته می شود ، تفاوت بین یک سیستم تولید انعطاف پذیر و یک سلول تولید است.هیچ خط تقسیم کننده واضحی وجد ندارد. عموما ، واژه سلول می تواند برای اشاره به یک گروه بندی از ماشین ها استفاده شود که از ماشین های خودکار دستی ، یا ترکیبی از هر دو تشکیل می شود. سلول می تواند شامل حمل خودکار مواد باشد یا نباشد و می تواند به طور اتوماتیکی کنترل شود یا نشود. واژه " سیستم تولید انعطاف پذیر" عموما در معنای یک سیستم کاملا خودکار متشکل از ایستگاه های کاری خودکار ، حمل خودکار مواد و کنترل کامپیوتری است.
واژه سلول تولید بسیار در ارتباط با تکنولوژی گروهی بکار می رود، ولی هم سلول ها و هم FMSها در طراحی خود بر یک رویکرد GT تکیه می کنند. تمایزی که بعضی مواقع بین یک سلول تولید انعطاف پذیر و یک سیستم تولید انعطاف پذیر ساخته می شود در تعداد ماشین های موجود در گروه بندی است. یک گروه شامل چهار یا تعداد بیشتری ماشین یک سیستم است و سه یا تعداد کمتری ماشین تشکیل یک سلول می دهند. به عنوان مثال یک گروه از چند ماشین که توسط یک روبات تامین می شوند و قادر به عملیات روی خانواده ای از قطعات هستند، معمولا یک سلول تولید انعطاف پذیر نامیده می شود.
یک طبقه در سیستم های ماشین کاری انعطاف پذیر مبنی بر هندسه قطعه تحت پردازش است. قطعات ماشین کاری شده معمولا می توانند به دو دسته تقسیم شوند: منشوری یا گرد. قطعات منشوری شبه مکعب می باشند و نیاز به فرزکاری و عملیات ماشین کاری مربوطه جهت شکل دهی آنها ، دارند. قطعات گرد استوانه ای و دیسکی شکل هستند و نیاز به تراشکاری و عملیات چرخشی مربوطه دارند. گاهی سیستم های تولید بر مبنای اینکه کدامیک از دو نوع هندسه قطعه را تشکیل می دهند ، تقسیم می شوند.
در نهایت، سیستم های تولید انعطاف پذیر می توانند به عنوان یک FMS اختصاصی یا یک FMS با ترتیب تصادفی شرح داده شود. یک FMS اختصاصی برای تولید انواع بسیار محدود تری از پیکربندی های قطعات بکار می رود. اختلافات هندسی جزئی می باشد و طراحی محصول ثابت در نظر گرفته می شود. به همین علت ترتیب ماشین برای همه قطعات تحت فرآیند کار در سیستم یکسان ، یا تقریبا یکسان است. این بدان معنی است که یک پیکربندی خطی گردش عموما مناسب ترین است و اینکه سیستم را می توان جهت کار آمدتر کردن عملیات و با درجه معینی از اختصاصی کردن فرآیند کار طراحی کرد. می توان به جای استفاده از ماشین های عمومی ، ماشین ها را برای فرآیندهای خاص لازم جهت ساخت خانواده قطعات محدود طراحی کرد.
FMS با ترتیب تصادفی تحت شرایط زیر، مناسب ترین نوع است: خانواده قطعات بزرگ است، تغییرات اساسی در شکل قطعات وجود دارد، طرح های جدید قطعات تولید شده در سیستم و تغییرات مهندسی در قطعات ساخته شده ، فعلی در سیستم وجود دارد و جدول تولید روزانه در معرض تغییر است. برای تامین این تغییرات ، FMS با ترتیب تصادفی باید انعطاف پذیرتر از FMS اختصاصی باشد. این مجهز به ، ماشین های همه منظوره برای روبرویی با تغییرات محصول است و قادر به پردازش روی قطعات با ترتیب های مختلف است ( ترتیب تصادفی ) ، سیستم کنترل کامپیوتری پیچیده تری برای این نوع FMS مورد نیاز است.
ایستگاه های کاری FMS
تجهیزات پردازش یا مونتاژ مورد استفاده در یک سیستم تولید انعطاف پذیر به نوع کاری که در سیستم انجام می شود، بستگی دارد. در یک سیستمی که برای عملیات ماشین کاری طراحی شده است، انواع اصلی ایستگاه های کاری ماشین های ابزار CNC هستند. با این وجود، مفهوم FMS برای انواع دیگر از پردازش ها به خوبی استفاده می شود. در زیر لیستی از انواع ماشین های بکار رفته در ایستگاه های کاری FMS آمده است.
مرکز ماشین کاری : علاوه بر استفاده آن به عنوان یک ماشین مستقل بسیار خودکار ، می تواند به عنوان یک جزئی از سیستم تولید انعطاف پذیر استفاده شود. این شامل ویژگی هایی است که آن را با روش FMS برای تولید بسیاری سازگار می سازد، که شامل تغییر خودکار ابزار و ذخیره ابزار، استفاده از قطعه کارت های پالت شده، کنترل CNC و قابلیت کنترل DNC و غیره.
سرتعویض کن ها : برای کاربردهای ماشین کاری خاص شامل برش های چندگانه ابزار روی قطعه کار، می توان از سر تعویض کن ها به عنوان ایستگاه های کاری در یک FMS استفاده کرد. سر تعویض کن ها یک ماشین ابزار خاصی با قابلیت تعویض ابزارگیرها است ، درست همانطوری که یک مرکز ماشین کاری تیغه های تکی را تعویض می کند. ابزارگیرها معمولا واحدهای ابزاری چند محوری هستند که می توانند در یک قفسه یا استوانه واقع در ماشین یا در نزدیکی آن ذخیره شوند. آنها برای انجام سوراخ های چندگانه همزمان و عملیات ماشین کاری مربوطه روی یک قطعه کار بکار می روند. سرعت تولید بالاتری می تواند نسبت به زمانیکه تنها عملیات یکی در هرلحظه انجام می شد، حاصل شود. به علت هزینه زیاد ابزارات مربوط ، سر تعویض کن ها تنها در جایی مفید می باشند که حجم تولید برای توجیه صرفه جویی در زمان تولید کافی باشد.
سر شاخص کننده ها : سر شاخص کننده مشابه سر عوض کن بجز اینکه ابزارگیرها بزرگ تر هستند، بزرگتر از آنچه که به آنها امکان دهد بین محرک و یک مکان نگهداری ابزار حرکت کنند. به همین دلیل بجای تعویض ابزارگیرها با مخزن ، سرها به طور نیمه دایمی به یک مکانیسم در ماشین ابزار متصل شده اند. از این راه می توانند در جای خود بچرخند تا عملیات ماشین کاری همزمان را روی قطعه انجام دهند. هشت سر یا بیشتر می توانند روی میز تقسیم سوار شوند و ابزار گیرها می توانند از نظر اندازه تا 60 اینچ باشند. کاربرد سرشاخص ها عموما به تاسیسات FMS، شامل عملیات خانواده های خاصی از قطعات ، محدود می شود. این نوع تجهیزات یا به صورت ساده ( میز تقسیم ساده ) یا به صورت دوتایی ( دو میز تقسیم در مقابل قطعه کار وجود دارند.)
واحدهای فرزکاری : در برخی از سیستم ها ی ماشین کاری ، انواع عملیات انجام شده در گروه خاصی از ماشین کاری مانند مته کاری ، فرزکاری یا تراشکاری متمرکز می شوند . برای مته کاری ( و عملیات مشابه مته کاری ، حدیده کاری و غیره ) اغلب یک سر تعویض کن یا سر شاخص برای بیشینه کردن سرعت تولید مناسب است برای فرزکاری، واحد های ماشین فرز خاصی می توانند بکار روند تا سطح های تولید بالاتری نسبت به آنچه که در توان یک مرکز ماشین کاری است ، حاصل شود . واحد فرزکاری می تواند محور افقی ، محور عمودی یا محور چندگانه باشد.
واحدهای چرخشی تراشی : برای عملیات چرخشی تراشی ، واحدهای چرخشی تراشی خاصی می توانند برای FMS طراحی شوند. در چرخشی تراشی مرسوم ، قطعه کار در مقابل ابزاری می چرخند که در ماشین نگه داشته شده است و در راستای موازی با محور دوران کار رانده می شود . بعلت اینکه بسیاری از قطعات ساخته شده در یک FMS در طول عملیات در FMS در یک بست پالت نگه داشته می شوند ، واحد چرخشی تراشی باید برای چرخش ابزار تک نقطه ای حول قطعه کار طراحی شود.
ایستگاه های کاری مونتاژ : برخی از سیستم های تولید انعطاف پذیر در محدوده عملیاتشان شامل مونتاژ می باشند . در واقع سیستم های مونتاژ خودکار انعطاف پذیر در حال گسترش هستند تا با نیروی کار دستی در مونتاژ محصولاتی که نوعا به صورت دسته ای ساخته می شوند ، جایگزین گردند . معمولا در این سیستم های مونتاژ انعطاف پذیر روبات های صنعتی به عنوان مناسب ترین مورد ایستگاه های کاری خودکار در نظر گرفته می شوند . آنها می توانند طوری برنامه ریزی شوند که وظایف با ترتیب و الگوی حرکت متغیر انجام دهند تا با انواع مختلف محصولی ساخته شده در سیستم تطبیق کنند.
ایستگاه های بازرسی : بازرسی می تواند به یک سیستم تولید انعطاف پذیر با یک شامل شدن یک عملیات بازرسی در یک ایستگاه کاری فرض شده یا با تخصیص یک ایستگاه خاص به بازرسی ملحق شود . ماشین های اندازه گیری مختصات ، کاوشگرهای بازرسی خاصی هستند که می توانند در یک محور ماشین ابزار بکار روند و معرف سه روش ممکن انجام بازرسی در یک FMS هستند . مشخص شده که در سیستم های مونتاژ انعطاف پذیر ، برای تضمین اینکه اجرا در ایستگاه ها به طرز مناسبی به صورت معین اضافه شده اند ، بازرسی اهمیت خاصی دارد.
ماشین های پردازش ورق فلز : مفهوم سیستم انعطاف پذیر در حال تطبیق با فرآیندهای ساخت ورق فلز است. ایستگاه های کاری پردازش کار از عملیات پرسکاری مانند فرآیندهای منگنه کاری ، برشکاری ، خم کاری و شکل دهی خاصی تشکیل می شوند .
ایستگاه های آهنگری : سیستم های انعطاف پذیر در حال توسعه اند تا فرآیند آهنگری ( پتک کاری ) را خودکار کنند. آهنگری به طور معمول یک فعالیت تولیدی با کار بسیار شدید است. ایستگاه های کاری سیستم اساسا از کوره گرمایی ، پرس آهنگری و یک ایستگاه اضافه بری تشکیل می شود.
پیکربندی های طرح بندی FMS
سیستم حمل و نقل طرح FMS را ایجاد می کند. انواع پیکربندی های طرح بندی عموما در سیستم های تولید انعطاف پذیر امروزی پیدا می شود و می توانند به پنج گروه تقسیم شوند که در بین آنها تنها دو مورد اول در اینجا مورد بحث قرار می گیرد.
1- در خط 2- حلقه ای 3- نردبانی 4- میدان بار 5- سلول مرکز روباتی
پیکربندی در خط برای سیستم هایی که در آنها قطعات با ترتیب معینی از یک ایستگاه کاری به بعدی بدون برگشت انتقال می یابد ، مناسب ترین است. عملکرد این نوع سیستم بسیار شبیه عملکرد یک خط انتقال است. کار همیشه در یک جهت جریان دارد. می توان جریان معکوس را بسته به ویژگی های انعطاف پذیری و ذخیره سیستم حمل و نقل ، روی سیستم فراهم نمود. یک آرایش ممکن برای انجام این کار یک سیستم انتقال ثانویه در هر ایستگاه کاری تهیه شده است.
پیکربندی اساسی حلقه ای ، قطعات معمولا در یک جهت حول حلقه با قابلیت توقف در هر ایستگاه جریان می یابد . ایستگاه های بارگذاری / تخلیه معمولا در یک انتهای حلقه مستقر می باشند. یک سیستم حمل ثانویه در هر ایستگاه کاری نشان داده شده است تا اجازه دهد قطعات بدون مانع حول حلقه حرکت کنند.
منبع : راهنمای کامل انگلیسی برای دانشجویان مهندسی صنایع
