ĐỀ CƯƠNG môn học FMS CIM

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC FMS – CIM
A – Lý thuyết
Câu 1: Câu 1: Hệ thống sản xuất linh hoạt là gì? Ưu và nhược điểm của nó? Nêu các
thành phần chính của một hệ thống sản xuất linh hoạt.
- Hệ thống sản xuất linh hoạt là hệ thống có mức độ tự động hóa cao, là tổ hợp
bao gồm các máy CNC, hệ thống kiểm tra được liên kết với nhau thành một hệ
thống nhất quán theo dòng vật liệu với sự trợ giúp của hệ thống vận chuyểntích trữ phơi tự động và điều khiển nhờ máy tính dùng để chế tạo nhiều chủng
loại chi tiết với sản lượng vừa và nhỏ”.
Ưu điểm:
 Thay đổi nhanh chóng sản phẩm với chi phí thấp
 Đảm bảo chất lượng (lặp)
 Giảm giá thành (năng suất cao)
 Giảm số lượng lao động
Nhược điểm:
 Chi phí đầu tư lớn
 Hệ thống sản xuất phức tạp
 Cần có sự chuẩn bị, lên kế hoạch
Các thành phần chính
Cấu trúc
Trạm cơng tác
- Cấp phơi, gia cơng, lắp ráp
Hệ thống điều khiển có sự trợ giúp của máy tính
- Phân bố các lệnh điều khiển
- Điểu khiển q trình sản xuất (gia cơng, vận chuyển, lưu trữ…)
Hệ thống kiểm tra
- Kiểm tra chất lượng sản phẩm
- Giám sát quá trình sản xuất


Hệ thống vận chuyển và tích trữ vật liệu
- Vận chuyển chi tiết giữa các trạm làm việc

-

Tích trữ vật liệu và sản phẩm

Nguồn lực con người
-  Tải dữ liệu thô đến hệ thống
-  Bỏ tải ra khỏi hệ thống
-  Thay đổi và điều chỉnh dụng cụ
-  Duy trì và bảo dưỡng thiết bị
-  Lập trình hệ thống vận hành
 Quản lý tồn bộ hệ thống
Câu 2: Trình bày nguyên tắc tắc hình thành FMS bằng cách chế tạo máy có nhiều
trục chính và gia công đồng thời bằng nhiều dao. Nêu đặc điểm khác nhau chính
của 2 cách này và ưu nhược điểm của mỗi cách.
Chế tạo máy có nhiều trục chính
 Các máy này có thể được sử dụng để gia cơng đồng thời nhiều chi tiết giống nhau
hoặc gia công đồng thời nhiều bề mặt của một chi tiết bằng nhiều dao.
 Năng suất gia công tăng rõ rệt
 Yêu cầu máy có độ cững vững cao
 Thời gian chuẩn bị và kết thúc cho một trục tăng
=> Thường có 2-4 trục chính trong điều kiện gia cơng nhẹ và trung bình
Gia cơng đồng thời bằng nhiều dao
 Đặc điểm:
• Chi tiết được gia cơng cùng một lúc bằng nhiều dao
• Hiệu quả sử dụng tăng lên
• Mỗi dao thực hiện gia cơng theo một chương trình riêng
• DỊch chuyển của trục chính và các bàn quay được điều khiển chung bằng một cơ
cấu điều khiển số

• Sản xuất chi tiết loạt vừa và lớn
Nhược điểm
– Giá thành chế tạo máy cao hơn;
– Giá mua máy đắt hơn;
– Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;
– Vận hành máy phức tạp hơn;
– Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn;

Câu 3: Trình bày các phương pháp nâng cao năng suất gia công. Nêu rõ ưu nhược
điểm của các phương pháp đó.
Chế tạo máy có nhiều trục chính
 Các máy này có thể được sử dụng để gia công đồng thời nhiều chi tiết giống nhau
hoặc gia công đồng thời nhiều bề mặt của một chi tiết bằng nhiều dao.
 Năng suất gia công tăng rõ rệt
 Yêu cầu máy có độ cững vững cao
 Thời gian chuẩn bị và kết thúc cho một trục tăng
=> Thường có 2-4 trục chính trong điều kiện gia cơng nhẹ và trung bình
Gia cơng đồng thời bằng nhiều dao
 Đặc điểm:
• Chi tiết được gia cơng cùng một lúc bằng nhiều dao
• Hiệu quả sử dụng tăng lên
• Mỗi dao thực hiện gia cơng theo một chương trình riêng
• DỊch chuyển của trục chính và các bàn quay được điều khiển chung bằng một cơ
cấu điều khiển số
• Sản xuất chi tiết loạt vừa và lớn
Nhược điểm


– Giá thành chế tạo máy cao hơn;
– Giá mua máy đắt hơn;

– Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;
– Vận hành máy phức tạp hơn;
– Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn;
Câu 4: Thế nào là sản xuất tích hợp? Phân tích sự khác nhau so với sản xuất thơng
thường. Cho ví dụ.
 Khái niệm :
- Sản xuất tích hợp máy tính (CIM) là phương pháp sản xuất sử dụng máy
tính để kiểm sốt tồn bộ quy trình sản xuất. Việc tích hợp này cho phép các
q trình riêng lẻ trao đổi thơng tin với nhau và bắt đầu các hoạt động. Mặc
dù việc sản xuất có thể nhanh hơn và ít bị lỗi hơn do sự tích hợp của máy
tính, nhưng lợi thế chính là khả năng tạo ra các quy trình sản xuất tự động.
Thơng thường CIM dựa vào các quy trình điều khiển vịng kín, dựa trên đầu
vào thời gian thực từ các cảm biến. Nó cịn được gọi là thiết kế và sản xuất
linh hoạt.
- CIM là một nhà máy sản xuất tự động hóa tồn phần, nơi mà tất cả các q
trình sản xuất được tích hợp và được điều khiển bởi máy tính. CIM quản lý
tự động thơng qua sự tích hợp các phân hệ: CAD, CAM, CAP, CAPP; Các
tế bào gia công (CN, CNC, DNC); Hệ thống cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh
hoạt; Hệ thống mạng LAN nội bộ liên kết các thành phần trong hệ thống và
mạng Internet; Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác…
 Ví dụ :
Trong một nhà máy cơ khí, các công đoạn không thể thiếu được là thiết kế, lập kế
hoạch sản xuất, gia cơng, kiểm tra, lắp ráp. Ngồi ra cịn có kho ngun liệu, kho
thành phẩm, vận chuyển giữa từng công đoạn, mua hàng. Với việc áp dụng hệ
thống CIM, các công đoạn này đều được điều khiển tự động bằng máy tính. Hoặc
hệ thống có thể vận hành dưới sự hỗ trợ của máy tính.

Câu 5: Trình bày các thành phần của hệ thống điều khiển? Nêu các nguyên tắc
của hệ thống điều khiển.

 Các thành phần của hệ thống điều khiển:
- PLC
 “PLC là một thiết bị điều khiển logic có thể lập trình được sử dụng để
điều khiển các trạng thái đầu ra trên cơ sở trạng thái đầu vào thông quan
các chương trình xử lý bên trong”
 Nó cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thơng qua
một ngơn ngữ lập trình thay cho việc thể hiện thuật tốn đó bằng các mạch
số
- Máy tính
- Mạng máy tính
 Được dùng để truyền thơng tin giữa các thiết bị để điều khiển hệ thống
FMS
 Nó cho cho phép nâng cao hiệu quả trao đổi thông tin giữa các mức điều
khiển khác nhau của FMS => Khối lượng thông tin và thời gian lưu giữ
thông tin ở mức điều khiển cao sẽ lớn hơn

- Con người
 Khả năng
 Tiếp nhận nhiều loại thông tin khác nhau một cách linh hoạt
 Định hướng theo các tín hiệu gián tiếp
 Sử dụng thơng tin thừa và các dữ liệu có xác suất thấp
 Chuyển thông tin từ dạng này sang dạng khác
 Chức năng
 Kiểm tra
 Thu nhận thông tin về những biến đổi của hệ thống để thực hiện tác
động đã định tới đối tượng điều khiển
 Điều chỉnh
 Giữ lại cho các biến số của hệ thống điều khiển nằm trong giới hạn đã
định hoặc thay đổi theo chương trình đã lập

 Điều khiển linh hoạt
 - Tác động điều khiển đến hệ thống theo khả năng hoạt động và đảm
bảo sự tồn tạo cảu hệ thống đó
Các nguyên tắc
 Điều khiển theo chương trình các modun được dựa trên việc sử dụng chương
trình để xác định thứ tự tác động nhằm đạt hiệu quả yêu cầu
 Các mô đun bao gồm (các máy CNC, cánh tay robot, các thiết bị vận
chuyển, các thiết bị đo kiểm và gá đặt, các kho chứa tự động…
 Điều khiển mô đun cho phép
 Mơ đun hoạt động theo chương trình đã định
 Linh hoạt hóa chức năng hoạt động của mơ đun
 Điều khiển theo mô đun của FMS được thực hiên nhờ máy tính

Câu 6: Trình bày vai trị , chức năng và thành phần của hệ thống kiểm tra tự
động. Nêu các chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra.
o Chức năng của hệ thống kiểm tra tự động:
 Nhận và trình thơng tin về các tính chất, trạng thái kỹ thuật và cách bố
trí khơng gian của các đối tượng được kiểm tra, trạng thái của môi
trường công nghệ và điều kiện sản xuất.
 So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa của các thông số.
 Truyền thơng tin về sự khơng tương thích với các mơ hình của q trình
sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh trên các cơ cấu điều khiển.
o Các thành phần cơ bản của hệ thống kiểm tra
 Cơ cấu gá đặt và tháo chi tiết
 Cơ cấu kẹp chặt
 Cơ cấu vận chuyển
 Cơ cấu hãm
 Cơ cấu định bị chi tiết trên vị trí kiểm tra

 Cơ cấu đo (đattric)
 Cơ cấu chấp hành
o Các chế độ hoạt động của hệ thống kiểm tra
+ Chế độ khởi động


Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của các phần tử và các hệ thống trong
FMS



Phát lệnh đầu ra của tất cả các hệ thống ở vị trí ban đầu, kiểm tra hoạt
động của lệnh này



Kiểm tra sự tồn tại và mã số phôi và dụng cụ



=> các khuyết tật sẽ được loại bỏ



Áp dụng cho tất cả các mức kiểm tra

+ Chế độ làm việc
 Kiểm tra chất lượng chế tạo sản phẩm, kiểm tra dòng sản phẩm, kiểm tra

dụng cụ, năng lượng, thông tin.
 Kiểm tra hoạt động của các hệ thống phụ trợ (làm lạnh, làm sạch phoi,
hút bụi, điều hòa…)
 Kiểm tra trạng thái kỹ thuật của tất cả các phần tử và các hệ thống trong
FMS
+ Chế độ điều chỉnh
 Điều chỉnh thông tin điều khiển được chuyển tới máy tính ở mức cao
 => Cho phép điểu chỉnh lại các hệ thống kiểm tra ở mức trung bình và
thấp
 => Máy tính ở mức độ thấp xác định tất cả các thông số cần kiểm tra của
đối tượng gia công
+ Chế độ dừng theo kế hoạch
 Chế độ hoạt động đặc biệt của FMS


 Cho phép khởi động tiếp theo mà không phải từ thời điểm làm việc ban
đầu của hệ thống
 Kiểm tra q trình xử lý tín hiệu điều khiển
+ Chế độ dừng để sửa chữa hỏng hóc
 Tín hiệu về tính trạng phải dừng để sửa chữa (tới giới hạn…) từ các mức
kiểm tra được chuyển tới mức cao hơn và được xử lý ở trạm điều khiển

Câu 7 : Đặc điểm và chức năng của hệ thống lắp ráp tự động? Những khó khăn
và giải pháp trong hệ thống lắp ráp tự dộng.
 Đặc điểm và chức năng:
Đặc điểm :
Lắp ráp tự động đề cập đến việc sử dụng các thiết bị được cơ khí hóa và tự động hóa
để thực hiện các chức năng khác nhau trong một dây chuyền hoặc công đoạn lắp ráp.
Hệ thống lắp ráp tự động thực hiện một chuỗi các hoạt động tự động để kết hợp nhiều
linh kiện trong một thực thể duy nhất. Nó có thể là sản phẩm cuối cùng hoặc linh kiện

cho quá trình lắp ráp khác

-

 Chức năng
Tiếp nhận chi tiết cơ sở và chi tiết lắp ráp rồi đưa chúng vào vị trí cơng tác
Gá đặt chi tiết cơ sở rồi định vị sơ bộ chi tiết lắp ráp theo chi tiết cơ sở
Định vị chính xác chi tiết cơ sở và chi tiết lắp ráp
Liên kết chi tiết lắp ráp với chi tiết cơ sở
Bảo đảm vị trí tương quan của chi tiết lắp ráp với chi tiết cơ sở trong đơn vị
lắp ráp
Giải phóng sản phẩm khỏi vị trí lắp ráp

 Khó khăn trong tự động hóa lắp ráp
o Mức độ tập trung ngun cơng trên một vị trí lắp ráp bị hạn chế do diện tích
làm việc yêu cầu các cơ cấu chức năng lớn.


o Một số bước lắp ráp cần các trang bị kỹ thuật chuyên dùng đôi khi rất phức
tạp, giá thành cao.
o Số lượng các chi tiết lắp ráp rất lớn và đa dạng
o Yêu cầu về định hướng, vận chuyển và định vị các chi tiết có kết cấu, vật
liệu và tính chất khác nhau về vận tốc và độ chính xác cao => Thiết bị phức
tạp, đắt tiền, kém hiệu quả.
o Khơng tương thích về vật liệu, độ chính xác của các chi tiết lắp ráp
 Giải pháp trong tự động hóa lắp ráp
 Đảm bảo chất lượng chế tạo ổn định
 Giảm số cụm chi tiết cấu thành trên cơ sở áp dụng nguyên tắc thiết kế theo
mô đun.
 Nâng cao mức độ tiêu chuẩn hóa của các chi tiết

 Chun mơn hóa và tập trung hóa sản xuất
 Sử dụng rộng rãi các q trình cơng nghệ điển hình và cơng nghệ nhóm có
mức độ tự động hóa cao.
 Nâng cao tính cơng nghệ của chi tiết khi lắp ráo tự động
 Sử dụng công nghệ thông tin trong thiết kế và tổ chức các quá trình lắp ráp tự
động
 Nghiên cứu chế tạo các thiết bị lắp ráp, điều khiển theo chương trình có khả
năng điều chỉnh nhanh khi đối tượng lắp ráp thay đổi