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如何對工業批量生產

發布時間:2023-03-18 10:52:20

A. 如何理解工業藝術設計定義和內涵的拓展與變化

工業設計已成為以現代工業化生產為基礎的新興實用學科。我們給出下面這一工業設計定義:工業設計並不是象其名字給外行人的印象那樣,是對各種工業(象機械工業、電子工業、汽車工業等)的設計,也不是工業建築或工業流程的設計,而是專注對產品之有用性與美以及整體環境方面的設計活動。為了進一步理解工業設計的概念,我們必須對定義的內容進行逐步的研究與探討。

(l)工業設計的對象是批量生產的產品,區別於手工業時期單件製作的手工藝品。它要求必須將設計與製造、銷售與製造加以分離,實行嚴格的勞動分工,以適應於高效批量生產。這時,設計師便隨之產生了。所以工業設計是現代化大生產的產物,研究的是現代工業產品,滿足現代社會的需求。

(2)產品的實用性、美和環境是工業設計研究的主要內容。工業設計從一開始,就強調技術與藝術相結合,所以它是現代科學技術與現代文化藝術融合的產物。它不僅研究產品的形態美學問題,而且研究產品的實用性能和產品所引起的環境效應,使它們得到協調和統一,更好地發揮其效用。

(3)工業設計的目的是滿足人們生理與心、理雙方面的需求。工業產品是滿足手工藝時人們生產和生活的需要,無疑工業設計就是為現代的入服務的.它要滿足現代人們的要求。所以它首先要滿足人們的生理需要。一個杯子必須能用於喝水,一支鋼筆必須能用來寫字,一輛自行車必須能代步,一輛卡車必須能載物等等。工業設計的第一個目的,就是通過對產品的合理規劃,而使人們能更方便地使用它們,使其更好地發揮效力。在研究產品性能的基礎上,工業設計還通過合理的造型手段,使產品能夠具備富有時代精神,符合產品性能、與環境協調的產品形態,使人們得到美的享受。

(4)工業設計是有組織的活動。在手工業時代,手工藝人們大多單槍匹馬,獨自作戰。而工業時代的生產,則不僅批量大,而且技術性強,而不可能由一個人單獨完成,為了把需求、設計、生產和銷售協同起來,就必須進行有組織的活動,發揮勞動分工所帶來的效率,更好地完成滿足社會需求的最高目標。

(5)國際工業設計協會聯合會自1957年成立以來,加強了各國工業設計專家的交流,並組織研究人員給工業設計下過兩次定義。在1980年舉行的第十一次年會上公布的修定後的工業設計的定義為:「就批量生產的產品而言,憑借訓練、技術知識、經驗及視覺感受而賦予材料、結構、構造、形態、色彩、表面加工以及裝飾以新的品質和資格,這叫做工業設計。根據當時的具體情況,工業設計師應在上述工業產品的全部側面或其中幾個方面進行工作,而且,當需要工業設計師對包裝、宣傳、展示、市場開發等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時,也屬於工業設計的范疇。」

工業設計的特點

工業發展和勞動分工所帶來的工業設計,與其它的藝術活動,生產活動、工藝製作等等,都有著明顯的不同,它是各種學科、技術和審美觀念相交叉的產物。

一、工業設計是科學技術與文化藝術相融合、發展的學科

我們每天所接觸的世界本來就應該是統—體。各種事物也是一樣,具有多面性,是同一的自然體,這是我們誰都懂得的事實,但是人們在認識自然界的過程中,為了有條理,易於把握,才把世界、自然規律進行分類,才產生了數學、物理、化學等各種學科。才產生了哲學、美學、藝術各種理論。然而實際上,任何一個實在的東西部應該是全息的,包括各種規律、各個側面的綜合。人類的造物活動也不例外,它是通過人們掌握的各種知識、技能的體現,完成滿足人本身的需要這一目的。工業設計極力要求人類在生產實踐活動中,把科學技術與文化藝術重新統一起來。所以工業設計包括了科技與藝術方面的眾多學科知識,使工業設計既能滿足產品技術方面的因素,也要處理藝術方面的內容,來滿足人類需求這一最高目的。

二、工業設計是人—產品—環境的中介

工業設計中的一個基本思想就是協調與統一,它不僅尋求產品內部的統一(美與有用性的統一),而且更尋求產品與人、產品與環境之協調一致。自然界有著其自己的規律,生物圈也是一樣,不容人們去破壞。然而現代工業文明的發展,有著使得人與環境的協調產生偏離正軌的趨向,而工業設計也就是人們為了處理這——問題時才產生的。所以工業設計從一開始,就必須考慮將要設計的產品會給環境和人帶來什麼結果,是否會給人帶來一種和諧的享受。

三、工業設計是以機械化生產為手段,滿足大多數人的需求

工業設計是以為他人服務為目的的,從這一點上講,它與藝術表現有著根本的區別。藝術創作不僅只是美學原理的運用過程,而且主要以自我表現為特徵。而設計反映的往往是社會的意志、用戶的需求。進一步講,它不是為少數人服務的.而是為絕大多數人服務的。這是大工業生產方式所決定的。

四、工業設計把使用者的利益放在首位

在企業的生產活動中,應該把為用戶提供優良的產品放在首位。但實際中往往不那麼令人如意。企業的目的是利潤,利潤的大小是企業成敗的標志。那麼怎樣協調消費者與企業之間的矛盾呢? 那就是通過設計,合理的設計不僅繪用戶帶來滿意的產品,而且可以降低產品成本,增強企業利潤。工業設計決不犧牲使用者的利益,因為滿足他們的需求是工業設計的最高目的。

工業設計的作用

一、使產品的造型、功能、結構科學合理,符合使用需要

設計古而有之,發展到現在有了許多分支,象機械、電子電路、化工等設計都屬於技術方面的工程設計范疇,它們著重解決機械或器具的性能問題,或者說是物與物之間的關系。這些性能無疑是為人服務的,但相對遠些,是間接的。而工業設計是一種橫向學科。側重於人與物之間的關系,即傾向於滿足人們的直接需要和產品能安全生產,易於使用,降低成本以及合乎需要的方法上,從而它能使產品造型、功能、結構和材料協調統一,成為完善的整體.它不僅滿足使用需求,也能提供文化審美營養。

二、降低產品成本,增強產品的競爭性,提高企業的經濟效益

工業設計在使產品造型、功能、結構和材料科學合理化的同時,省去了不必要的功能以及不必要的材料.並且在提高產品的整體美與社會文化功能方面,起到了非常積極的作用。

現代社會技術競爭很激烈,誰擁有新技術,誰就能在競爭中佔有優勢、但技術的開發非常艱難,代價和費用極其昂貴。相比之下。利用現有技術,依靠工業設計,則可用較低的費用提高產品的功能與質量。使其更便於使用、增加美觀,從而增強競爭能力,提高企業的經濟效益。我們可以想像,把電視機的顯示方式變成液晶式的,這是—大技術進步,但又是何等的艱難。但在結構、造型、整體性與環境的色彩協調,為不同人群需要而進行的產品設計則相對可及、便利,這往往也是國際市場商品競爭的焦點。

為了增強國際市場的競爭能力,我國一直強調要把產品的包裝搞上去,這無疑是一個應急措施。但從發展看,還必須從產品設計下手,重視產品的工業設計,才能從根本上解決問題。只有從全面考慮的觀點出發,才能使技術、產品、包裝統一起來。包裝是工業設計的輔助設計,只有重視工業設計,在企業中大力推廣工業設計。才能使產品有競爭力,增加企業的經濟效益。

三、提高產品造型的藝術性,滿足人們的審美需要

愛美足人的天性之—,而工業設計的目的就是為人服務的。其重點在於產品的外形質量,通過對產品各部件的合理布局,增強產品自身的形體美以及與環境協調美的功能,使人們有一個適災的環境,美化人們的生活。

四、促進和提高產品生產的系列化、標准化,加快大批量生產

工業設計源於大生產,並以批量生產的產品為設計對象,所以進行標准化、系列化,為人們提供更多更好的產品,是其目的之—。

除此之外,工業設計還有使產品便於包裝、貯存、運輸、維修,使產品便於回收、降低環境污染等作用。

總之。工業設計的中心議題是如何通過對產品的綜合處理,增強其外形質量,便於使用,從而更好的為人民服務。

工業設計的范疇

一、產品設計是工業設計的核心內容

由於工業沒計在各個國家發展經歷有別,工業設計所覆蓋的區域在各個國家也有所不同。如英國把染織服裝設計、平面設計、陶瓷與玻璃器皿設計、傢具與家庭用品設計、室內設計、機械工程產品設計都歸入工業設計的領域。對於美國人來說,其內容更力廣泛,他們把所有關於人與物品發生關系的設計,都稱作工業設計。但是,較為越來越通用的工業設計的主要領域,是我們在定義中所表述的,專注於批量生產的產品之美與有用性的設計,既所謂的產品設計(proct design),這是正業設計的核心內容。工業產品可分為:①個人使用的產品;②一組人群使用的產品:③超個人、群體使用的產品、設施(主要指公共設施);④與人們日常生活較遠的產品(象機械設備、科學儀器等)。產品設計在上述領域都發揮著重要作用。

二、視覺傳達設計是工業設計的另一領域

國際工業沒計學會聯合會給設計下的定義中,把視覺傳達(主要指宣傳)設計也列為工業設計的范疇,這就使工業設計貫穿了工業產品製造的全過程。所謂視覺傳達設計(visual com munication design)或稱傳達沒汁 (comounication design)是指為推廣工業設計的產品而進行的包裝設計、裝橫設計、展示設計,甚至廣告設計 嚴格來講,廣告設計與視覺傳達設計是有區別的。雖然它們所使用的技術與用語是相同的,但廣告設計是以說服顧客購買某家產品或接受某項服務為目的,而視覺傳達設計則不單是為了刺激銷售,更重要的是通過一定的視覺化手段,達到更清晰、更有利地展示產品的目的。傳達設計把用戶的利益放在第一位,這是它與廣告設計的根本區別。除了推廣產品外,視覺傳達設計還規定企業標志、商標,乃至整個企業形象等。

工業設計的定義[09.11.01]
文章來自:第一設計導航(http://www.new-design.cn) 詳細出處請參考:http://www.new-design.cn/viewthread.php?tid=1038&extra=

B. 生產類型的改變途徑

不同的生產類型對企業的生產經營管理工作和各項經濟技術指標有著顯著的影響。不同生產類型具有不同的經濟效益。大量大批生產的產品成本較單件生產和成批生產的產品成本要低。因此,大量大批生產是較優越的一種生產類型,成批生產次之,單件小批生產最差。所以,擺再生產組織者面前的一項重要任務是如何通過一切可能的措施和方法,在單件小批生產中,按成批生產方式組織生產,在高鬧成批生產中按大量大批生產方式組織生產,從而改善企業的技術指標。實踐證明,可以通過下列途徑來擴大生產批量,提高工作地專業化程度,從而改變企業的生產類型。
1、在全面規劃、統籌安排的原則下,積極發展工業生產的專業化協作,包括產品專業化、零部件專業化、工藝專業化和輔助生產專業化,以及相應的各種形式的生產協作,為減少重復生產,增塌搭加同類產品產量, 簡化企業的生產結構和提高專業化水平創造條件。
2、在產品設計方面,進行產品結構分析,改進產品設計,加強產品的系列化、標准化和通用化工作,廣泛採用標准件和通用件。
3、在生產組織方面,採用成組技術,組織同類型零件的集中加工和成組工藝。
4、在計劃工作方面,加強計劃工作,合理搭配產品品種,減少在同一時期內出產的產品品種數。
5、在勞動組織方面,增加必要的設備和工人,以相對減少每個工作地平均擔負的工序數目。
通過上述各種措施,就能在一定程度上使企業的生產類型升級,增加大量大批生產的因素,提高企業生產經營的經濟效果。但需要指出的是,改變生產類型,並非在生產上無限制加大批量。企業的生產類型取決於產品數量和生產的穩定性和重復性。而採取什麼樣的品種輪換方式,確定每種產品的批量多大,這戚衫罩是一個組織生產的具體方式、方法問題。

C. 製造加工業如何提高生產率

在製造業中,如何提高生產率是一個永恆的話題。現今機械加工有以下幾個特點,多品種,小批量生產,交貨期短;輕型化,性能復合化,增加了復雜形狀的產品,為了滿足這種需求,復合加工機床使用而生了,由於復合加工機床出現故障後不易維修,因此,對製造商的售後服務要求就提高了。復合加工機床的含義是在一台機床上實現從毛坯至成品的全部加工。可以大幅提高多品種單件和中小批量加工的功效,減少在不同數控機床間進行工序的轉換而引起的待工以及多次上下料等時間。通常這些時間要佔整個零件生產周期的40-60。特別是復合加工機床是需要2-3台以上的各類機床來實現。

D. 企業的生產是如何按生產步驟進行分類的

工業企業的生產按工藝流程可分為多工序生產和單件生產。一個工業企業必須滿足下列條件:

1、直接從事工業產品(或工業服務)的生產經營;

2、有必要的工業生產、經營的物質資源和場所;

3、在經濟上獨立經營,獨立核算,自負盈虧;

4、取得法人資格。

工業企業按其社會性質可以分為資本主義工業企業和社會主義工業企業;按技術水平可分為手工工業企業和現代工業企業。按規模可分為大型工業企業、中型工業企業和小型工業企業;它可以分為中央企業、地方企業、街道企業和鄉鎮企業。

根據生產工藝的特點,可分為採掘型、綜合型、分解型、調制型和裝配型。按生產方式可分為單生產型、批量生產型和大批量生產型。根據組織形式可以分為單廠企業和多廠企業等。

(4)如何對工業批量生產擴展閱讀:

工業企業的主要特徵和基本屬性如下:

1、工業企業是一種經濟組織。

這一特點體現了它的經濟性和組織性。經濟的意思是它是一個經濟領域的組織。它是國民經濟體系中的基層組織和經濟細胞;追求經濟利益。組織是指由法定程序組成的統一;這是一個經濟共同體;對外關系的統一。

2、工業企業是從事工業商品生產經營的經濟組織。

這一特點顯示了其產品的商業性和工業性。商品性是指現代工業企業從事商品生產經營活動。他們生產的產品以商品的形式存在,都需要投入市場,把個體勞動轉化為社會必要勞動,獲得社會認可,從而實現其使用價值和價值。

3、工業企業是實行獨立核算、自負盈虧的經濟組織。

這一特徵表明了它的經濟自主性和盈利性。獨立是指工業企業在經濟上獨立。有自己的可支配財產,有自己的獨立利益,獨立核算,對自己的盈虧負責。

E. 工廠生產車間如何提高生產效率

生產效率是每個企業領導都重點關注的問題,同時也是企業是否能夠盈利所在,因此實施TPM管理對企業的生產效率進行效率化改善是十分有必要的,TPM管理生產效率化改善活動有:提高生產量與減少投入量的活動和提高產品品質活動。

提高生產量與減少投入量的活動

設備效率化活動

開展設備效率化活動是改善生產效率化的重要方法之一。通過提高生產量和減少投入量的活動,可以最大可能地減少中間過程出現的廢品,保證獲得最大的產出。設備效率化活動的核心是提高設備的效率,使設備在單位時間內產量最大化。

人的效率化活動

人的效率化活動主要考慮如何提高工作人員的效率。一般來說,我們可以通過提案改善制度,使員工不斷改進作業方法和手段,提升個人的工作效率。此外,通過設備的改進與工業技術水平的改善,也可以提升人均生產台數或生產量。人的效率化活動也可以通過實現自動化,減少多餘人員來實現。

計劃及管理效率化活動

計劃與管理效率化的活動是指通過合理的生產計劃、調度以及原材料的采購工作,保證生產活動的順利進行。5S活動的開展正是為了消除不合理的生產計劃與調度。只有加強與客戶的溝通,了解客戶的需求趨勢,才能根據需求制定企業的生產計劃,將物流方面的損耗降到最小。

材料、能源投入效率化活動

開展材料、能源投入效率化活動的目的,是為了減少生產過程中材料、工具、能源等的投入量,將它們的損耗降低到最少,從而降低產品的生產成本,提高產品的市場競爭力。5S或提案改善活動的展開,正是為了在保證產品品質的前提下,實現材料、能源投入效率化。

提高產品品質活動

開展提高產品品質的活動,是為了提高產品品質的穩定性,減少生產過程中不良品的產生,減少由於產品質量不合格造成的返工及修理損耗,從而達到提高生產量和產品質量的目的,同時也間接地提高了生產效率,為企業帶來直接的物質效益。

有些企業經常片面強調產量的高低,認為產品生產得越多,能夠獲得的收益就越高,而不採取有效措施減少中間過程的不良。這些企業往往會忽視產品品質的穩定性,使得生產出的產品質量良莠不齊,最終受到市場的拒絕,給企業造成無可挽回的損失。因此,產品品質是企業的生命,重視產品品質的穩定性顯得尤為重要。

改善的著眼點和效果

企業從事改善活動的根本目的是為了提高效率與降低成本。改善活動應該從減少設備的效率損耗、人工損耗、管理損耗、不良品的產出、材料能源的損耗等角度出發,有針對性地實施解決方案,這樣才能獲得良好的改善效果。

影響企業的生產效率的因素有很多,產品原材料、人力資源、產品品質等都影響著企業的生產效率,只有實施TPM管理對這些因素進行改善,從而在綜合上提高企業的生產效率。

F. 工業生活品是怎麼生產出來的

在工廠生產,每個產品有每個產品的生產流程和技術。

從生產目的的角度,工業品可以分為兩大類:第一類工業中間品,也可以稱為中間型工業品(如原輔材料、零部件等),如閥門、管件、儀表、工具等,以服務於下游工業品企業為目的。

但最終的產品可能是工業品也可能是消費品,其中消費品可能是耐用消費品也可能是快速消費品;第二類是最終工業品,主要服務於工業或工程,但亦有可能是民用產品。

工業品出廠價格指數(PPI)指數是通過調查收集部分代表企業的代表產品的價格變動資料加權計算的相對數,以反映工業品價格變動趨勢和變動程度,包括工業品出廠價格指數和原材料、燃料、動力購進價格指數。

是反映工業企業出廠商品價格及工業企業中間投入品價格變動趨勢和變動程度的相對數,是反映國民經濟運行狀況的重要指標之一,也是制定有關政策和國民經濟核算的科學依據。

工業品出廠價格指數是反映工業發展狀況的指標之一,也是衡量通貨膨脹的標准之一。從指數內涵及其所處環節看,工業品價格指數主要反映生產領域價格變動情況,即源頭和中間商品的價格變動情況,處於價格傳導體系的中上游。

工業中間投入價格指標是反映工業企業在報告期內用於工業生產活動所一次性消耗的外購原材料、燃料、動力及其他實物產品和對外支付的服務費用的價格指標,是計算工業增加值的基礎指標。

工業中間投入指標的計算對企業來講,難度相對較大,需要對企業內部會計明細表的有關科目進行歸類整理計算。

G. 按照生產工藝和生產組織分別如何對工業企業的生產進行分類

按照生產工藝和生產組織對工業企業的生產進行分類:

①大量生產。大量生產是指不斷地重復生產一種或幾種特定產品的生產。這種生產類型的企業一般生產的品種較少,但每一品種的產量較大,規格較單一,且多採用專業設備進行生產,因此賣核盯生產的專業化水平較高,如供水、發電、採掘、紡織、鋼鐵、造紙等就屬於這種類型。

②成批生產。成批生產是指按照事先規定的批別和數量進行的生產。這種生產類型的企業一般生產的品種較多,規格也較多,但每一種品種的產量可能有大有小,如機械、服裝等屬於這種類氏彎型。

成批生產按照批量大小又可以分為大批生產和小批生產。大批生產和大量生產相接近,小批生產和單件生產相接近。

③單件生產。單件生產是指生產品種規格或質量要求比較特殊的產品,或根據客戶訂單個別設計、單獨進行的生產。這種生產類型的企業一般生產的品種較多,但每一種品種的產量較少,規格較特殊,且生產完成後,很少再重復生產該種規格的產品,如重型機械、精密儀器、船舶等就屬於這種類型。

(7)如何對工業批量生產擴展閱讀

工業企業應具有的主要特徵和基本屬性是:工業企業是一種經濟組織。

這一特徵表現了它的經濟性和組織性。經濟性是指它是經濟領域內的一種組織;是國民經濟體系中的基層組織和經濟細胞;它從事的是生產經營性的經濟活動;追求的是經濟效益。組織性是指它是依法定程序組成的統一體;是經濟上的統一體;技術上的統一體;對外關繫上的統一體。

必須明確認識它是一種經濟組織。它不是政治組織,軍事組織,文化組織,也不是什麼行政組織。這一點是進行工業企業立法,確立工業企業地位和任務的基本點。

但也正是在這一問題上,我們有過嚴重的偏差和失誤。在過去,我們事實上是把工業企業當中和作行政組織對待的,而且是作為行政附庸組織對待的。工業企業只是行政的附屬物,沒有自己獨立的地位和利益。

H. fms在工業生產中的應用

自20世紀80年代以來,在工業化國家中,柔性製造系統(FMS)作為邁向工廠自動化的第一步,已獲得了實際的應用。柔性製造系統是一個由計算機集成管理和控制的、用於高效率地製造中小批量多品種零部件的自動化製造系統,它的應用圓滿地解決了機械製造高自動化和高柔性之間的矛盾。

一般情況下,只有品種單一、批量大、設備專用、工藝穩定、效率高的生產,才能形成規模經濟效益;反之,多品種、小批量生產,設備的專用性低,在加工形式相似的情況下,頻繁調整工夾具,工藝穩定難度增大,生產效率勢必受到影響。為了同時提高製造工業的柔性和生產效率,使之在保證產品質量的前提下縮短產品生產周期,降低產品成本,最終使中小批量生產能與大批量生產抗衡,柔性自動化系統便應運而生。

一、優點

1、設備利用率高 一組機床編入柔性製造系統後,產量比這組機床分散單機作業時的產量提高數倍。

2、在製品減少 採用柔性自動化系統可使在製品減少80%左右。

3、生產能力相對穩定

4、運行靈活

5、產品應變能力強

二、構成

1、自動加工系統

2、物流系統 物流系統指由多種運輸裝置構成,如傳說帶、軌道、轉盤以及機械手等,完成工件、刀具等的供給與傳送的系統,它是柔性製造系統的主要級成部分。

3、信息系統

4、軟體系統 軟體系統指保證柔性製造系統用電子計算機進行有效管理所必不可少的組成部分,包括設計、規劃、生產控制和系統監督等軟體。柔性製造系統適合於年產量1000~100000件之間的中小批量生產。

三、類型

1、柔性製造單元(FMC) 柔性製造單元是在製造單元的基礎上發展起來的具有柔性製造系統部分特點的一種單元。通常由1~3台具有零件緩沖區、刀具換刀及托板自動更換裝置的數控機床或加工中心與工件儲存、運輸裝置組成,具有適應加工多品種產品的靈活性和柔性,可以作為FMS的基本單元,也可將其視 一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的產物。

2、柔性自動生產線 柔性自動生產線是把多台可以調整的機床(多為專用機床)連接起來,配以動運送裝置組成的生產線。該生產線可以加工批量較大的不同規格零件。柔性程度低的柔性自動生產線在性能上接近大批量生產用的自動生產線;柔性程度高的柔性自動生產線接近於小批量、多品種生產用的柔性製造系統。

3、柔性製造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,採用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了作業柔性(CAD/CAM),並使用計算機集成製造系統,實現生產系統柔性化自動化。

四、關鍵技術

1、計算機輔助設計

2、模糊控制技術 模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息並自動地對控制量做調整,使系統性能大為改善。

3、人工智慧、專家系統及智能感測器技術 FMS中所採用的人工智慧大多指基於規則的專家系統。

4、人工神經網路技術

柔性製造系統是由統一的信息控制系統、物料儲運系統和一組數字控制加工設備組成,能適應加工對象變換的自動化機械製造系統,英文縮寫為FMS。

FMS的工藝基礎是成組技術,它按照成組的加工對象確定工藝過程,選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統,並由計算機進行控制,故能自動調整並實現一定范圍內多種工件的成批高效生產(即具有「柔性」),並能及時地改變產品以滿足市場需求。

FMS兼有加工製造和部分生產管理兩種功能,因此能綜合地提高生產效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大,可以包括毛坯製造、機械加工、裝配和質量檢驗等。80年代中期投入使用的FMS,大都用於切削加工,也有用於沖壓和焊接的。

採用FMS的主要技術經濟效果是:能按裝配作業配套需要,及時安排所需零件的加工,實現及時生產,從而減少毛坯和在製品的庫存量,及相應的流動資金佔用量,縮短生產周期;提高設備的利用率,減少設備數量和廠房面積;減少直接勞動力,在少人看管條件下可實現晝夜24小時的連續「無人化生產」;提高產品質量的一致性。

1967年,英國莫林斯公司首次根據威廉森提出的FMS基本概念,研製了「系統24」。其主要設備是六台模塊化結構的多工序數控機床,目標是在無人看管條件下,實現晝夜24小時連續加工,但最終由於經濟和技術上的困難而未全部建成。

同年,美國的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I系統,它由八台加工中心和兩台多軸鑽床組成,工件被裝在托盤上的夾具中,按固定順序以一定節拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適於少品種、大批量生產中使用,在形式上與傳統的自動生產線相似,所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯、德國等也都在60年代末至70年代初,先後開展了FMS的研製工作。

1976年,日本發那科公司展出了由加工中心和工業機器人組成的柔性製造單元(簡稱FMC),為發展FMS提供了重要的設備形式。柔性製造單元(FMC)一般由1~2台數控機床與物料傳送裝置組成,有獨立的工件儲存站和單元控制系統,能在機床上自動裝卸工件,甚至自動檢測工件,可實現有限工序的連續生產,適於多品種小批量生產應用。

70年代末期,FMS在技術上和數量上都有較大發展,80年代初期已進入實用階段,其中以由3~5台設備組成的FMS為最多,但也有規模更龐大的系統投入使用。

1982年,日本發那科公司建成自動化電機加工車間,由60個柔性製造單元(包括50個工業機器人)和一個立體倉庫組成,另有兩台自動引導台車傳送毛坯和工件,此外還有一個無人化電機裝配車間,它們都能連續24小時運轉。

這種自動化和無人化車間,是向實現計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時,還出現了若干僅具有FMS基本特徵,但自動化程度不很完善的經濟型FMS,使FMS的設計思想和技術成就得到普及應用。

典型的柔性製造系統由數字控制加工設備、物料儲運系統和信息控制系統組成。加工設備主要採用加工中心和數控車床,前者用於加工箱體類和板類零件,後者則用於加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS,常採用可更換主軸箱的加工中心,以獲得更高的生產效率。

儲存和搬運系統搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等;儲存物料的方法有平面布置的托盤庫,也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中,並儲存在自動倉庫中的特定區域內,然後由自動搬運系統根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式台車和傳送滾道適用於按工藝順序排列設備的FMS,自動引導台車搬送物料的順序則與設備排列位置無關,具有較大靈活性。

工業機器人可在有限的范圍內為1~4台機床輸送和裝卸工件,對於較大的工件常利用托盤自動交換裝置(簡稱APC)來傳送,也可採用在軌道上行走的機器人,同時完成工件的傳送和裝卸。磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換,也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統是保證 FMS連續正常工作的必要條件,一般根據切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。

FMS信息控制系統的結構組成形式很多,但一般多採用群控方式的遞階系統。第一級為各個工藝設備的計算機數控裝置(CNC),實現各的口工過程的控制;第二級為群控計算機,負責把來自第三級計算機的生產計劃和數控指令等信息,分配給第一級中有關設備的數控裝置,同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機;第三級是FMS的主計算機(控制計算機),其功能是制訂生產作業計劃,實施FMS運行狀態的管理,及各種數據的管理;第四級是全廠的管理計算機。

性能完善的軟體是實現FMS功能的基礎,除支持計算機工作的系統軟體外,數量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發展的專門應用軟體,大體上包括控制軟體(控制機床、物料儲運系統、檢驗裝置和監視系統)、計劃管理軟體(調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等)和數據管理軟體(模擬、檢索和各種資料庫)等。

為保證FMS的連續自動運轉,須對刀具和切削過程進行監視,可能採用的方法有:測量機床主軸電機輸出的電流功率,或主軸的扭矩;利用感測器拾取刀具破裂的信號;利用接觸測頭直接測量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的變化;累積計算刀具的切削時間以進行刀具壽命管理。此外,還可利用接觸測頭來測量機床熱變形和工件安裝誤差,並據此對其進行補償。

柔性製造系統按機床與搬運系統的相互關系可分為直線型、循環型、網路型和單元型。加工工件品種少、柔性要求小的製造系統多採用直線布局,雖然加工順序不能改變,但管理容易;單元型具有較大柔性,易於擴展,但調度作業的程序設計比較復雜。

柔性製造系統未來將向發展各種工藝內容的柔性製造單元和小型FMS;完善FMS的自動化功能;擴大FMS完成的作業內容,並與計算機輔助設計和輔助製造技術(CAD/CAM)相結合,向全盤自動化工廠方向發展。

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