Bài giảng FMS CIM CHƯƠNG 1, ĐHBK HN

4/12/14!

CHƯƠNG TRÌNH HỌC

TS. NGUYỄN TRƯỜNG PHI

FMS & CIM

1. 

2. 

3. 

Bộ môn Công Nghệ CTM
Viện Cơ khí
ĐHBK Hà Nội

1. 

Các khái niệm cơ bản

2. 

Các thành phần cơ bản của FMS

3. 

Robot công nghiệp trong hệ thống FMS

4. 

Thiết kế mặt bằng SX, công nghệ nhóm

5. 

Các hệ thống quản lý SX

6. 

Kinh nghiệm ứng dụng FMS trên thế giới

TÀI LIỆU

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

GS.TS. Trần Văn Địch, Sản xuất linh hoạt FMS & tích hợp
CIM. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007

KQ = CK + QT + KT

William W. Luggen. Flexible Manufacturing Cells and
Systems, Pretice – Hall International, 1991
U. Rembold, B.O. Nnaji, A. Storr. Computer Integrated
Manufacturing and Eingieering. Addison – Wesley
Publiser, 1993.

• 

KQ: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ

• 

CK: ĐIỂM CHUYÊN CẦN (10%)

• 

QT: ĐIỂM QUÁ TRÌNH (30%)

• 

KT: ĐIỂM KIỂM TRA CUỐI KỲ (60%)

1!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tự động hóa
!  “Là quá trình sử dụng tổng hợp các biện pháp, công nghệ mới,
tiên tiến nhằm thiết lập các hệ thống thiết bị có năng suất cao, tự
động thực hiện các quá trình chính và phụ bằng các cơ cấu và
thiết bị tự động mà không cần có sự tham gia của con người”

I. Các khái niệm cơ bản
•  Lịch sử phát triển
! 
! 
! 
! 

Cơ khí hóa (1775): Động cơ điện, băng tải
Tự động hóa toàn phần (1956 – 1960): NC, CNC
Tự động hóa mức độ cao (1970 – 1975): FMS, CAD/CAM
Sản xuất tích hợp (1985 – 1990): CIM

•  Mục đích của tự động hóa
!  Tăng năng suất
!  Giảm thiểu lao động trực tiếp của con người
!  Giảm phế phẩm
!  Tăng chất lượng các công việc lặp lại

I. Các khái niệm cơ bản
•  Các yêu cầu chiến lược của TĐH
!  Chuyên môn hoá các vận hành
!  Kết hợp các vận hành
!  Thực hiện đồng thời các vận hành
!  Tổ hợp các vận hành
!  Tăng tính linh hoạt
!  Cải thiện khâu lưu trữ và vận chuyển
!  Kiểm tra và giám sát trực tuyến (online)
!  Tối ưu hoá và điều khiển quá trình
!  Điều khiển các vận hành của nhà máy
!  Sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính

I. Các khái niệm cơ bản
•  Các dạng sản xuất
!  Đơn chiếc: Sản lượng hàng năm ít, sản phẩm không ổn định,
chu kỳ không xác định.
-  Tại một chỗ làm việc gia công nhiều loại chi tiết khác nhau.

-  Gia công và lắp ráp theo tiến trình công nghệ (quy trình công nghệ sơ
lược).
-  Sử dụng máy móc, dụng cụ đồ gá vạn năng.
-  Không thực hiện được lắp lẫn hoàn toàn.
-  Công nhân có tay nghề cao.
-  Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao.

2!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản
•  Các dạng sản xuất
!  Hàng loạt: Sản lượng hàng năm không quá ít, sản phẩm chế tạo
theo loạt, chu kỳ xác định.
-  Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số nguyên công có chu kỳ lặp
lại ổn định.
-  Gia công cơ và lắp ráp thực hiện theo quy trình công nghệ.
-  Sử dụng máy và đồ gá vạn năng và chuyên dùng.
-  Đảm bảo nguyên tắc lăp lẫn hoàn toàn.
-  Công nhân có trình độ trung bình.

I. Các khái niệm cơ bản
•  Các dạng sản xuất
!  Hàng khối: Sản lượng lớn, sản phẩm chế tạo theo loạt, chu kỳ
xác định trong thời gian dài
-  Tại mỗi chỗ làm việc được thực hiện cố định một nguyên công.
-  Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo phương pháp
dây chuyền liên tục.

-  Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng và đường
dây tự động.
-  Sử dụng đồ gá, dụng cụ cắt và dụng cụ đo chuyên dùng.
-  Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn.
-  Năng suất lao động cao, giá thành sản phẩm hạ.
-  Công nhân đứng máy có trình độ không cao nhưng thợ điều chỉnh máy
phải có trình độ cao.

I. Các khái niệm cơ bản
•  Phân loại các quá trình tự động
!  Tự động cứng (dây chuyền)
-  Áp dụng cho sản xuất hàng khối
-  Sản xuất một khối lượng lớn của các sản phẩm gần như giống
hệt nhau
-  Yêu cầu đầu tư ban đầu lớn cho hệ thống các trang thiết bị
-  Thiết kế của sản phẩm yêu cầu phải bền/ổn định theo thời gian
-  Ưu điểm: các thiết bị được điều chỉnh chính xác theo yêu cầu
sản xuất, giảm thời gian chu kỳ, ít thay đổi trong lắp đặt, hệ
thống lưu chuyển vận liệu nhanh và hiệu quả
-  Nhược điểm: Không linh hoạt

I. Các khái niệm cơ bản
•  Phân loại các quá trình tự động
!  Tự động theo chương trình (NC, CNC, robot)
- 
- 
- 
- 
- 
- 

- 
- 

Các bước thực hiện được điều khiển bởi một chương trình
Đầu tư cao về trang thiết bị cho một mục đích chung
Năng suất thấp
Tính linh hoạt với sự khác nhau của sản phẩm
Thích hợp với sản xuất theo lô
Sản lượng thấp hơn cho nhiều sản phẩm khác nhau
Ưu điểm: tính linh hoạt cao hơn
Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cho loạt sản phẩm mới, tốc độ
thay thế cho sự linh hoạt, yêu cầu khối lượng lô lớn.

3!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản
•  Phân loại các quá trình tự động
!  Tự động linh hoạt

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về FMS

- 
- 
- 
- 
- 

- 
- 

Là sự mở rộng của tự động hoá chương trình
Không mất thời gian cho sự thay đổi thiết bị hay hệ thống làm việc
Vốn đầu tư cao cho một hệ thống
Sản xuất nhiều loại sản phẩm
Linh hoạt với các thiết kế khác nhau của sản phẩm
Sản lượng vừa và nhỏ
Sự kết hợp giữa tự động cứng và tự động theo chương trình về tốc
độ và sự linh hoạt
-  Ưu điểm: quá trình lập trình và lắp đặt có thể được thực hiện offline, khả năng thay đổi dụng cụ, với những chi tiết đắt tiền và lớn
yêu cầu các phương pháp gia công phức tạp
-  Nhược điểm: sản lượng nhỏ

I. Các khái niệm cơ bản

I. Các khái niệm cơ bản

•  Tổng quan về FMS

•  Tổng quan về FMS

Flexible manufacturing system (FMS): “Là hệ thống sản xuất có mức
độ tự động hoá cao, là tổ hợp bao gồm của các máy gia công CNC tự
động, 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 phôi 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, với chi phí thấp từ một sản phẩm này
sang sản phẩm khác & tận dụng nguồn vốn
-  Giảm hàng hoá tồn kho do tính chính xác cao của quá trình lập kế
hoạch tính toán và lập trình
-  Đảm bảo chất lượng sản phẩm do tự động hoá & tính chính xác
của các thiết bị tự động
-  Giảm giá thành sản phẩm do năng suất cao
-  Giảm giá thành lao động trực tiếp do giảm số nhân công
-  Hạn chế những lao động gián tiếp cho công việc phục hồi, sửa
chữa lỗi sản phẩm

!  Mục đích
-  Giảm giá thành sản xuất bằng cách giảm các lao động trực tiếp,
tiêu hao nguyên vật liệu
-  Giảm thời gian sản xuất cho phép nhà sản xuất đáp ứng nhu cầu
của thị trường
-  Quản lý quá trình tốt hơn dẫn đến tính chắc chắn của hệ thống

4!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản

I. Các khái niệm cơ bản

•  Tổng quan về FMS

•  Tổng quan về FMS

!  Nhược điểm

!  Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất: Là mức độ và khả năng thích
ứng để chế tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau một cách nối tiếp
hoặc song song
!  Phân loại:
-  Tính linh hoạt của máy
-  Tính linh hoạt của quá trình
-  Tính linh hoạt đối với sản phẩm
-  Tính linh hoạt theo tiến trình
-  Tính linh hoạt với khối lượng sản phẩm
-  Tính linh hoạt theo quy mô sản xuất
-  Tính linh thoạt theo chủng loại sản phẩm

-  Chi phí đầu tư hệ thống rất tốn kém (hàng triệu USD)
-  Hệ thống sản xuất tương đối phức tạp
-  Đòi hỏi đầu tư trong quá trình lên kế hoạch, chuẩn bị sản xuất

I. Các khái niệm cơ bản

I. Các khái niệm cơ bản

•  Tổng quan về FMS

•  Tổng quan về FMS

!  Phân loại hệ thống FMS

!  Cấu trúc hệ thống FMS

-  Mô đun sản xuất linh hoạt: Một máy CNC có nhiều nguyên công
được trang bị cơ cấu thay dao tự động
-  Tế bào SX linh hoạt: Gồm 2 – 3 máy CNC nhiều nguyên công và
được nối với nhau bằng hệ thống vận chuyển
-  Hệ thống SX linh hoạt: Gồm một số máy CNC nhiều nguyên
công được nối kết bằng hệ thống vận chuyển tự động
-  Nhà máy SX tự động hóa linh hoạt: Gồm nhiều thiết bị khác nhau
và tất cả các nguyên công đều tự động hóa.

5!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về FMS

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về CIM

!  Cấu trúc hệ thống FMS
Trạm công tác: cấp phôi, gia công, lắp ráp
Hệ thống điều khiển có sự trợ giúp của máy tính
Hệ thống kiểm tra
Hệ thống vận chuyển và tích trữ vật liệt
Nguồn lực con người.

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về CIM

!  Khái niệm

I. Các khái niệm cơ bản
CIM Environment

Market
needs

CAD

Geometry

CAM

ll

Bi

Routes

Priority

ls

ia

er

Manufacturing
cell capability

profile

at

CAPP

m

Manufacturing
strategy

of

-  CIM là hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh có sự trợ giúp của
máy tính.
-  CIM là một hệ thống tích hợp có khả năng cung cấp sự trợ giúp
của máy tính cho tất cả các chức năng thương mại, bao gồm các
hoạt động từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng cho đến cung cấp sản
phẩm của một nhà máy sản xuất (Theo SME)
-  CIM là một ứng dụng có khả năng cung cấp cơ sở nhận thức cho
việc tích hợp dòng thông tin của thiết kế sản phẩm, của kế hoạch
sản xuất, của việc thiết lập và điều khiển các nguyên công

Further, they suggest that these activities in turn feed information, together with
bill of materials information, from CAD, into an activity called computer aided
production management (CAPM). All of these manufacturing activities are
integrated through the use of computer aids and a shared database. They are
collectively known in industry as CIM, and they can be summarised in a graphical
format as shown in Figure 16.8. The computer aids the interface between design
and manufacture through the interaction between CAD and CAM, by developing

computer aided process plans. There are problems with this approach: computer
plans are trying to generate and automate process plans for manufacturing, while
the ideal scenario would be to automate the techniques of design for
manufacture and design for assembly in the CAPP system. Examples are
techniques for product/process analysis that gives the manufacturer an influence
or input into the design. CAPP systems constitute both process planning and
product/process analysis with influences from CAD and CAM.

Geometry

- 
- 
- 
- 
- 

Manufacturing

CAPM

Cell capacity
profile

Figure
16.8:
Data
in a CIM Environment
Dòng
thông
tin trong

môiExchange
trường CIM (Computer-integrated
manufacturing)
KEYPOINT
Computer-integrated manufacturing (CIM) includes all of the engineering
functions of CAD/CAM, but it also includes the firm’s business functions that are
related to manufacturing.
END KEYPOINT
Comparing the scope of CIM to the more limited scope of CAD/CAM, is
instructive (see Figure 16.9). The ideal CIM system applies computer and

6!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản

functions’ of the factory. Thus, at higher levels, CIM subsumes CAD/CAM, and
adds functions of its own.

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về CIM
!  Mô hình quản lý

Vòng tròn CIM
Figure 16.9: The scope of CAD/CAM and CIM
KEYPOINT
CIM has a wider scope than CAD/CAM, so that at higher levels CIM subsumes
CAD/CAM and adds functions of its own.

END KEYPOINT

I. Các khái niệm cơ bản

A specific examination of the computerized elements of a CIM system may also
be analysed (see Figure 16.10). Here we can see the elements of CAD and CAM
being captured within the CIM remit, at different stages of design and
•  Tổng quan về CIM
manufacturing. CIM adds a series of computerized business systems that
!  peripheral
Ưu điểm elements entering and exiting the manufacturing system,
account for
-  Tính linh
hoạtare
củainitially
sản phẩm,
sản lượng
vật liệu
proper. Customer
orders
logged
by anvà
order
entry system, with
-  Nâng cao being
năng suất
và chất
lượng
giaand
công

product specifications
derived
from
this,
acting as initial input to the
-  Hoàn
thiệnCAD
giao diện
giữa thiết
và sảnThe
xuấtoutput of the design
design function,
where
functions
maykếoccur.
-  in
Giảm
lao động
trựcas
tiếp
và lao
gián tiếp engineering at both
department,
its turn,
serves
input
to động
manufacturing
Thiết kế levels,
có năngand

suấtboth
và độproduct
chính xác
caoprocess planning is performed
control and-  planning
and
-  Tiêu
chuẩn hoá cao
sử results
dụng vậtinliệu
lý
in detail. Full
implementation
of và
CIM
thehợp
automation
of the information
-  every
Tiết kiệm
thời of
gian
mặt bằng sản
xuất
flow through
aspect
thevàcompany’s
organization.
During the process,
accounting- and

payroll
personnel,
Loại
trừ cácactivities
công việcensure
lặp lại that
không
cần thiết product and production
considerations
are thời
fullygian
in line
with
while
at công
process end,
-  Giảm
giám
sátplanned
sản xuất expenditure;
và số cán bộ thực
hiện
customer billing
việccompletes the operation of the CIM architecture.
-  Có ưu điểm cạnh tranh với các đối thủ cạnh tranh

I. Các khái niệm cơ bản
•  Tổng quan về CIM
!  Hướng phát triển
-  Tăng tính tự động hoá ở các mức độ sản xuất linh hoạt FMS

-  Phát triển về nhà máy tích hợp của CIM
-  Phát triển về mạng lưới liên kết và internet của CIM (CIM toàn
cầu)
-  Phát triển về hợp lý hoá và tối ưu hoá trong CIM
-  Nghiên cứu khả năng ứng dụng của CIM ảo vào sản xuất trí tuệ

7!


4/12/14!

I. Các khái niệm cơ bản

END OF PART 1

8!