Жайлы өндіріс жүйесі (RMS): өндіріс қуатын жылдам өзгертуге, нарық сұранысына бейімделуге арналған инновациялық технология. Автомобиль, әуе және қозғалтқыш өнеркәсіптерінде қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қайта конфигурацияланатын өндірістік жүйе (RMS) – нарықтағы кенеттен болатын өзгерістерге немесе жүйеге тән өзгерістерге жауап ретінде, бөлшектер отбасы шеңберінде өндірістік қуаттылығы мен функционалдығын жылдам реттеу үшін, бастапқыда құрылымын, сондай-ақ аппараттық және бағдарламалық компоненттерін тез өзгертуге есептелген жүйе. 1996 жылдан 2007 жылға дейін Йорам Корен RMS ғылыми негізін және оның бағдарламалық және аппараттық құралдарын дамыту үшін 32,5 миллион доллар көлемінде NSF грантын алды, бұл құралдар автомобиль, ғарыш және қозғалтқыш зауыттарында іске асырылды. Өндірістегі қайта конфигурациялану терминін, мүмкін, Кусиак пен Ли ойлап тапқан. RMS, сондай-ақ оның құрамдас бөліктерінің бірі – қайта конфигурацияланатын станок (RMT) 1998 жылы Мичиган университетінің Инженерлік колледжінің Қайта конфигурацияланатын өндірістік жүйелерді зерттеу орталығында (ERC/RMS) құрастырылды. RMS мақсаты мына сөйлеммен қысқаша сипатталады: «Қажетті қуат пен функционалдылық, қажет болған кезде, дәл сондай мөлшерде». Идеалды қайта конфигурацияланатын өндірістік жүйелер RMS-тің алты негізгі қасиетіне ие: модулділік, интеграциялану, бейімделген икемділік, кеңейтілу мүмкіндігі, түрлендірілу және диагностикалау. Типик RMS-те осы қасиеттердің бірнешеуі болады, бірақ міндетті түрде барлығы емес. Осы қасиеттерге ие болғанда, RMS өндірістік жүйелердің нарықтағы сұраныстың кенеттен өзгеруі немесе станоктардың күтпеген істен шығуы сияқты болжалмаған оқиғаларға жауап беру жылдамдығын арттырады. RMS жаңа өнімдерді жылдам өндіріске енгізуге мүмкіндік береді және күтпеген жағдайда өндіріс көлемін реттеуге көмектеседі. Идеалды қайта конфигурацияланатын жүйе қажетті функционалдылықты және өндірістік қуаттылықты қамтамасыз етеді, сондай-ақ қажет болған кезде экономикалық тұрғыдан реттелуге болады. Бұл жүйелер Йорам Кореннің RMS принциптеріне сәйкес жобаланып, жұмыс істейді. RMS құрамдас бөліктеріне CNC станоктары, қайта конфигурацияланатын станоктар және машиналарды жүйеге біріктіретін материалдарды тасымалдау жүйелері (мысалы, көпірлер мен конвейерлер) жатады. Бұл станоктардың әртүрлі орналасуы мен конфигурациясы жүйенің өнімділігіне әсер етеді. Жүйе өнімділігін ең аз машиналар санымен арттыру үшін RMS ғылыми негізі ретінде анықталған математикалық құралдар жиынтығы қолданылуы мүмкін.
A reconfigurable manufacturing system (RMS) is one designed at the outset for rapid change in its structure, as well as its hardware and software components, in order to quickly adjust its production capacity and functionality within a part family in response to sudden market changes or intrinsic system change. From 1996 to 2007 Yoram Koren received an NSF grant of $32.5 million to develop the RMS science base and its software and hardware tools, which were implemented in the automotive, aerospace, and engine factories. The term reconfigurability in manufacturing was likely coined by Kusiak and Lee. The RMS, as well as one of its components—the reconfigurable machine tool (RMT)—were invented in 1998 in the Engineering Research Center for Reconfigurable Manufacturing Systems (ERC/RMS) at the University of Michigan College of Engineering. The RMS goal is summarized by the statement: "Exactly the capacity and functionality needed, exactly when needed". Ideal reconfigurable manufacturing systems possess six core RMS characteristics: modularity, integrability, customized flexibility, scalability, convertibility, and diagnosability. A typical RMS will have several of these characteristics, though not necessarily all. When possessing these characteristics, RMS increases the speed of responsiveness of manufacturing systems to unpredicted events, such as sudden market demand changes or unexpected machine failures The RMS facilitates a quick production launch of new products, and allows for adjustment of production quantities that might unexpectedly vary. The ideal reconfigurable system provides exactly the functionality and production capacity needed, and can be economically adjusted exactly when needed. These systems are designed and operated according to Yoram Koren's RMS principles. The components of RMS are CNC machines, reconfigurable machine tools, and material transport systems (such as gantries and conveyors) that connect the machines to form the system. Different arrangements and configurations of these machines will affect the system's productivity. A collection of mathematical tools, which are defined as the RMS science base, may be utilized to maximize system productivity with the smallest possible number of machines.
Негізгі себептері
Жаһандану индустрия үшін жаңа бейне жасады, қатал бәсекелестік, нарық мүмкіндіктерінің шағын мерзімі және өнімге деген сұраныстың үнемі өзгеруі сияқты. Бұл өзгеріс қауіпті де, мүмкіндікті де білдіреді. Осы мүмкіндікті пайдалану үшін индустрияға бір өнім отбасының ішінде кең ассортиментте өнім шығара алатын өндіріс жүйелері қажет. Бұл ассортимент тек бір аймақтық нарыққа ғана емес, көптеген елдердің және түрлі мәдениеттердің талаптарына жауап беруі керек. Өнімдердің дұрыс тізбегін жобалау, өнімдердің құрамын жылдам өзгертуге және ай сайын күрт өзгеруі мүмкін көлемдерді қамтамасыз ететін техникалық қабілеттермен үйлесуі тиіс. Қайта құрастырылатын өндіріс жүйелері осы қабілеттерге ие.
Globalization has created a new landscape for industry, one of fierce competition, short windows of market opportunity, and frequent changes in product demand. This change presents both a threat and an opportunity. To capitalize on the opportunity, industry needs to possess manufacturing systems that can produce a wide range of products within a product family. That range must meet the requirements of multiple countries and various cultures, not just one regional market. A design for the right mix of products must be coupled with the technical capabilities that allow for quick changeover of product mix and quantities that might vary dramatically, even on a monthly basis. Reconfigurable manufacturing systems have these capabilities.
Жүйелік архитектура және жұмыс істеу
Әдеттегі RMS-тің жүйелік архитектурасы төменде көрсетілген. Жүйе 10, 20, 30, 40 және т.б. кезеңдерден тұрады. Әрбір кезең бір-біріне ұқсас машиналардан тұрады, мысалы, CNC фрезерлік станоктар немесе RMT станоктары. Жүйе бір өнімді шығарады, мысалы, автомобиль қозғалтқышы блогын немесе цилиндрдің басын. Дайындалған өнім көлденең конвейермен қозғалады. Содан кейін 10-шы Гантри өнімді ұстап, оны 10-шы CNC станогына жеткізеді. CNC 10 өңдеуді аяқтағаннан кейін, 10-шы Гантри оны конвейерге қайтарады. Конвейер өнімді 20-шы Гантриге жылжытады, ол өнімді ұстап, 20-шы RMT станогына жүктейді, және т.б. Тексеру машиналары бірнеше кезеңде және өндіріс жүйесінің соңында орналастырылады. RMS – бұл бастапқыда құрылымын жылдам өзгертуге арналған жүйе. Іс жүзінде, бұл мүмкіндік әрбір кезеңде Гантриге қолжетімді бос орынды қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылады. Бұл орындар нарықтағы сұраныстың өсуіне жауап ретінде машиналарды жылдам қосуға мүмкіндік береді, бұл сұранысқа сәйкес өндіріс деңгейін арттырады. Өнім өндіріс процесінде көптеген өндірістік жолдармен өте алады. Суретте үш жол көрсетілген. Әрбір кезеңдегі CNC станоктары бірдей болғанымен, іс жүзінде бірдей машиналардың дәлдігінде шамалы айырмашылықтар болады, бұл дайындалған өнімде қателердің жиналуына әкеледі. Қателік мөлшері өнім қозғалған жолға байланысты; әр жолдың өзіндік «вариациялар ағыны» бар (Ю. Кореннің термині).
The system architecture of a typical RMS is shown below. The system is composed of stages: 10, 20, 30, 40, etc. Each stage consists of identical machines, such as CNC milling machines, or RMT machines. The system produces one product, for example, an automotive engine block or a cylinder head. The manufactured product moves on the horizontal conveyor. Then Gantry 10 grips the product and brings it to one of CNC 10. When CNC 10 finishes the processing, Gantry 10 moves it back to the conveyor. The conveyor moves the product to Gantry 20, which grips the product and load it on the RMT 20, and so on. Inspection machines are placed at several stages, and at the end of the manufacturing system. RMS is defined as a “system designed at the outset for rapid changes in its structure.” In practice this feature is implemented by designing an open space with an access to the gantry at each stage. These spaces enable matching rapidly higher market demand by adding machines in these spaces, which increases production rate to match the demand. The product may move during its production in many production paths. Three paths are shown in the figure. Although the CNC machines at each stage are identical, in practice there are small variations in the precision of identical machines, which create accumulated errors in the manufactured product. The magnitude of the error depends on the path in which the product moved; each path has its own “stream of variations” (a term coined by Y. Koren).
Сипаттамалары
Идеалдық қайта конфигурацияланатын өндірістік жүйелер алты негізгі қасиетке ие: модулділік, интеграциялану, бейімделген икемділік, масштабтану, түрлендірілу және диагностикалау. Ол генетикалық алгоритм және статистика негізінде автоматты жүйелік тепе-теңдікті жүзеге асыра алады. Осы міндеттерді орындау үшін ПАМС және SHARE бағдарламалық пакеттері пайдалы. Динамикалық бағдарламалауды опциялар теориясымен үйлестіре отырып құрылған өмірлік цикл экономикалық модельдеу әдістемесі, өмір бойында ең жоғары пайда әкелетін жүйені ұсынады. Қайта конфигурацияланатын станок (RMT) жобалау әдістемесі, өңделетін бөлшектер отбасының ерекшеліктерінен бастап, станоктарды жүйелі түрде жобалауға мүмкіндік береді. Мичиган штатындағы ERC/RMS-де жобаланып, құрастырылған жаңа арка тәрізді RMT станогы, станоктарды зерттеудегі жаңа бағыттың негізін қалайды. Ірі өндірістік жүйелердің тізбектелуін және үйлестірілуін басқаруға арналған логикалық басқаруды жобалау әдістемесі, өнеркәсіптік ПЛК-да іске қосылатын, қайта конфигурацияланатын және формальды түрде тексерілген басқарушыларды (контроллерлерді) құрастырады. Күшті тараптар ағыны (SoV) әдістемесі күй кеңістігін басқару теориясын және өндіріс процесіндегі статистиканы үйлестіре отырып, қайта конфигурациядан кейін жүйелі түрде өндірісті арттыру үшін жаңа теориялық тәсілді қалыптастырады, бұл өнімді нарыққа шығару уақытын едәуір қысқартады.
Ideal reconfigurable manufacturing systems possess six core characteristics: modularity, integrability, customized flexibility, scalability, convertibility, and diagnosability. It can perform automatic system balancing based on Genetic Algorithm and statistics. Useful software packages to perform these tasks are PAMS and SHARE. A life cycle economic modeling methodology, based on blending dynamic programming with option theory, recommends the system that will be optimally profitable during its lifetime. A reconfigurable machine tool (RMT) design methodology allows machines to be systematically designed, starting from the features of a family of parts to be machined. A new arch type RMT, which has been designed and built at the ERC/RMS in Michigan, forms the basis for a new direction in machine research. A logic control design methodology for sequencing and coordination control of large manufacturing systems results in reconfigurable and formally verifiable controllers that can be implemented on industrial PLCs. A Stream of Variations (SoV) methodology based on blending state space control theory with in process statistics forms a new theoretical approach for systematic ramp up after reconfiguration, which results in substantial time to market reduction. ).