快速重组制造系统

2019/9/12快速重组制造系统（RRMS）——新一代制造系统的原理及应用1概述2RRMS的基本构架和主要特征3RRMS的科学基础4RRMS的应用举例1概述1.1RRMS形成的市场和技术环境1.2RRMS的基本需求1.1RRMS形成的市场和技术环境1920193019401950196019701980199020002010市场环境按工序特征应用成组技术提高工效降低成本通过规模经济降低成本进行市场竞争适应产品品种发展和质量提高进行市场竞争敏捷响应产品创新加速的全球化市场竞争应用成组工艺原理组织非自动化生产平衡工时负荷提高机床利用率通过试切、测量和调整保证加工精度专用机床多刀多面组合加工各工序节拍严格平衡质量保证主要靠精度储备通用数控机床按工序集中原则安排应用缓冲存储实现稳定生产加工质量用动态统计控制通过系统和机床的重组实现工艺优化机床品种和结构模块调整实现均衡生产过程效应控制加速重组的质量提升制造系统发展及其特点多品种单件小批生产刚性制造系统DML/TL单品种或少品种大批量生产柔性制造系统FMS/FMC/FML多品种成批生产快速重组制造系统RRMS多族品种变批量生产年代机群式制造系统MS制造系统的发展进程---四类制造系统1.1RRMS形成的市场和技术环境通用机床组成的生产线----生产效率较低–工序分散的加工方式和工序间物流输送的等待时间导致生产效率较低已有的制造系统存在的主要问题:1.1RRMS形成的市场和技术环境专用机床和组合机床的自动生产线----平均利用率低–据统计国外汽车零件制造的自动生产线的平均利用率仅达53%（Prof.M.Matta),我国汽车行业的机械加工自动线的利用率约为40~60%。1.1RRMS形成的市场和技术环境柔性制造系统---冗余的功能和高的投资–统计美国、欧洲和亚洲的22个国家370家制造厂，近乎80%的加工中心只利用其20%的功能（Prof.H.Schalz)1.2RRMS的基本需求快速组成对更新产品的批量生产能力能无缝地缩放生产规模方便地组织多品种工件的混流生产或并流生产低的重组费用和高的生产效率短的试生产期和稳定的加工质量目标：–快速响应市场需求–降低投资风险–方便进行技术升级2RRMS的基本构架和主要特征每种零件用一条专用生产线加工零件P11Part零件P11PartP11(零件族F1)（PartFamilyF1）加工方案MachiningSolutionC11专用机床SpecialMachineToolsTL11零件PmnPartPmn(零件族Fm)（PartFamilyFm）加工方案MachiningSolutionCmn专用机床SpecialMachineToolsTLmn零件PmnPartCAD数据工艺设计机床设计固定式生产线成品CADDataProcessPlanningMachineToolsDesignDedicatedLineProduct专用的制造系统2.1RRMS的基本构架2.1RRMS的基本构架一族（组）零件用一条柔性制造系统加工CAD数据CAM柔性生产线成品CADDataFlexibleManufacturingLineroductP11…P1n零件族F1PartFamilyF1P11…P1nNC程序NCPrograms11～1nFMS1/FML1DesignandProcessControl设计和运行零件族FmPartFamilyFmPm1…PmnNC程序NCProgramsm1～mnFMSm/FMLmDesignandProcessControl设计和运行Pm1…Pmn柔性制造系统2.1RRMS的基本构架P11P1nPm1Pmn零件族PartFamilyF1～Fm零件PartsP11…P1nPm1…Pmn零件族加工方案MachiningSolutionforPartFamiliesC1～Cm系统级组态机床为单元的布局调整和运行System-LevelConfiguration机床级组态模块为单元的机床调整和运行Machine-LevelConfigurationNC程序NCPrograms11…mn4R1C过程效应建模及控制ModelingandControlingforProessEffect4R1C快速重组制造系统（RRMS）跨族零件加工可通过系统重组来实现2.2RRMS的主要特征–硬件是可重组的；–软件也是可重组的；–制造系统按一定规划进行物理组态，并依据经济可承受性进行建模、评估和决策。RRMS构成需同时符合下列三个条件：2.2RRMS的主要特征积木式机床拼组加工2.2RRMS的主要特征积木式机床拼组加工2.2RRMS的主要特征–模块化–可集成性–可变性–可诊断性–订制化2.3RRMS的适用范围TL&CTL128100800CNCMT.大小中低25002500050000200000年产量FMLFMCFMS中大品种数RRMS2.4RRMS的定义依据方法目标一种能按市场需求变化和系统规划与设计的规定，以重排（重新组态）、变形、重复利用和更新系统的组态、子系统或系统组元的方式，实现低的重组成本、短的导入时间、高的质量和投资效益、并能快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的可变制造系统。3RRMS的科学基础RRMS物理组态要求：–制造系统的物理布局适于快速重组–能根据产量的变动无缝地收缩–易于进行生产管理和质量控制2019/9/124RRMS的应用举例组态制造单元（CMC）---可重组制造系统的基本单元汽车自动变速控制装置阀体加工生产线计算机零件加工生产线例一:组态制造单元EthernetHubToolmanagementCellcontrollerTranspotationcontrollerStationcontrollerRS-232CI/0I/0AGVStorageCAD/CAMSimulationControlcenterControlroomHMCVMCCNCLatheCNCGrinderBuffer5Buffer4Buffer3Buffer2CNCLatheBuffer1RobotRobotRobotRobot例二:汽车自动变速控制装置阀体加工生产液压本体零件典型外形图柔性加工生产线（FML）总体布局（A方案）快速重组制造系统（RRMS）总体布局（B方案）A、B两方案的技术经济性能综合对比对比项目A方案（FML）B方案（RRMS）主要设备立式加工中心13台卧式加工中心6台清洗机1台检泄漏机1台综合精度检测机1台立式加工中心10台卧式加工中心5台清洗机1台检泄漏机1台综合精度检测机1台物流系统组成远程双手高架机器人4套（最大行程41米）盘式料仓9套带翻转台缓冲站7套短程单手高架机器人6套（最大行程15米）有轨搬运小车2套固定式缓冲托盘站12套占地面积1044m2(58m18m)756m2(42m18m)加工的柔性度多品种分批加工各加工周期主要进行单一品种的加工多品种并行加工可同时进行多至5个品种的混流加工均衡生产和调度的灵活性中等优良年产量（两班制）15.5万套15万套工程费用对比100%75%工程实施的敏捷性需一次到位建成，建设周期较长可分步实施，按市场需求无缝扩展，降低产品进入市场的前期投资，有利于投资回收例三:计算机零件加工生产线由124台加工中心组成的生产线例三:计算机零件加工生产线分别由30台和172台加工中心组成的两种产品的生产线200余台加工中心，按订货的零件品种和批量，重组生产线按周计划重组生产线重组周期最短为8小时，利用第三班时间例三:计算机零件加工生产线返回