Flexible manufacturing system

Введение

Тип производственной системы Гибкая производственная система (ГСП) - это производственная система, в которой есть некоторая гибкость, которая позволяет системе реагировать в случае изменений, предсказанных или непредсказанных. Эта гибкость, как правило, разделяется на две категории, которые содержат многочисленные подкатегории. Первая категория называется гибкостью маршрутизации, которая охватывает способность системы изменяться для производства новых типов продукта и способность изменять порядок операций, выполняемых на части. Вторая категория называется гибкостью машины, которая состоит из возможности использовать несколько машин для выполнения одной и той же операции на части, а также способности системы поглощать изменения в больших масштабах, такие как объем, емкость или способность. Большинство гибких производственных систем состоят из трех основных систем: рабочие машины, которые часто автоматизируются с помощью станков с ЧПУ, соединены системой обработки материалов для оптимизации потока деталей, а центральный компьютер управления управляет движением материалов и потоком машины. Основным преимуществом гибкой производственной системы является ее высокая гибкость в управлении производственными ресурсами, такими как время и усилия, затраченные на производство нового продукта. Лучшее применение гибкой системы производства можно найти в производстве небольших наборов изделий, таких как продукты массового производства.

Гибкость

Гибкость в производстве означает способность обращаться с частими, которые немного или сильно смешаны, допускать изменения в сборке частей и изменения в последовательности процессов, изменять объем производства и изменять конструкцию определенного изделия, которое производится.

Промышленная FMS-коммуникация

Промышленная гибкая система производства состоит из роботов, машин с компьютерным управлением, машин с компьютерным числовым управлением (CNC), приборов для измерения, компьютеров, датчиков и других автономных систем, таких как машины для проверки. Использование роботов в производственном сегменте обрабатывающей промышленности обещает множество преимуществ, начиная от высокой эффективности до высокого уровня производительности. Каждая робототехническая ячейка или узел будет расположен вдоль системы обработки материалов, такой как конвейер или автоматически управляемая машина. Для производства каждой детали или деталя потребуется различная комбинация производственных узлов. Перемещение деталей из одного узла в другой осуществляется через систему обработки материалов. В конце обработки деталей готовые детали будут направлены в автоматический узел контроля, а затем разгружены из гибкой производственной системы. Трафик данных FMS состоит из больших файлов и коротких сообщений, и в основном исходит от узлов, устройств и инструментов. Размер сообщения варьируется от нескольких байтов до нескольких сотен байтов. Исполнительное программное обеспечение и другие данные, например, представляют собой файлы большого размера, в то время как сообщения для обработки данных, связи между приборами, мониторинга состояния и отчетности о данных передаются в небольших размерах. Также существует некоторое изменение в времени ответа. Большие файлы программ с основного компьютера обычно занимают около 60 секунд, чтобы загрузиться в каждый инструмент или узел в начале работы FMS. Сообщения для данных приборов должны отправляться периодически с детерминированной временной задержкой. Другие типы сообщений, используемые для оповещения о чрезвычайных ситуациях, довольно короткие по размеру и должны передаваться и приниматься с почти мгновенным ответом. Требования к надежному протоколу FMS, поддерживающему все характеристики данных FMS, теперь являются насущными. Существующие стандартные протоколы IEEE не полностью удовлетворяют требованиям связи в реальном времени в этой среде. Задержка CSMA/CD не ограничена по мере увеличения числа узлов из-за столкновений сообщений. Токенная шина имеет детерминированную задержку сообщения, но она не поддерживает систему приоритетного доступа, которая необходима в FMS-коммуникациях. Token Ring обеспечивает приоритетный доступ и имеет низкую задержку сообщений, однако его передача данных ненадежна. Односторонний сбой, который может происходить довольно часто в FMS, вызывает ошибки передачи передающего сообщения в этом узле. Кроме того, топология Token Ring приводит к высокой установке и стоимости проводки. Необходима конструкция FMS-связи, которая поддерживает связь в реальном времени с ограниченной задержкой сообщений и оперативно реагирует на любой сигнал аварии. Из-за распространенности отказов и неисправностей машин из-за тепла, пыли и электромагнитных помех необходим приоритетный механизм и немедленная передача аварийных сообщений, чтобы можно было применить подходящую процедуру восстановления. Была предложена модификация стандартной Token Bus для реализации приоритетной схемы доступа, чтобы позволить передачу коротких и периодических сообщений с небольшой задержкой по сравнению с длинными сообщениями.

An industrial flexible manufacturing system consists of robots, computer controlled Machines, computer numerical controlled machines (CNC), instrumentation devices, computers, sensors, and other stand alone systems such as inspection machines. The use of robots in the production segment of manufacturing industries promises a variety of benefits ranging from high utilization to high volume of productivity. Each Robotic cell or node will be located along a material handling system such as a conveyor or automatic guided vehicle. The production of each part or work piece will require a different combination of manufacturing nodes. The movement of parts from one node to another is done through the material handling system. At the end of part processing, the finished parts will be routed to an automatic inspection node, and subsequently unloaded from the Flexible Manufacturing System. The FMS data traffic consists of large files and short messages, and mostly come from nodes, devices and instruments. The message size ranges between a few bytes to several hundreds of bytes. Executive software and other data, for example, are files with a large size, while messages for machining data, instrument to instrument communications, status monitoring, and data reporting are transmitted in small size. There is also some variation on response time. Large program files from a main computer usually take about 60 seconds to be down loaded into each instrument or node at the beginning of FMS operation. Messages for instrument data need to be sent in a periodic time with deterministic time delay. Other types of messages used for emergency reporting are quite short in size and must be transmitted and received with an almost instantaneous response. The demands for reliable FMS protocol that support all the FMS data characteristics are now urgent. The existing IEEE standard protocols do not fully satisfy the real time communication requirements in this environment. The delay of CSMA/CD is unbounded as the number of nodes increases due to the message collisions. Token bus has a deterministic message delay, but it does not support prioritized access scheme which is needed in FMS communications. Token Ring provides prioritized access and has a low message delay, however, its data transmission is unreliable. A single node failure which may occur quite often in FMS causes transmission errors of passing message in that node. In addition, the topology of Token Ring results in high wiring installation and cost. A design of FMS communication that supports a real time communication with bounded message delay and reacts promptly to any emergency signal is needed. Because of machine failure and malfunction due to heat, dust, and electromagnetic interference is common, a prioritized mechanism and immediate transmission of emergency messages are needed so that a suitable recovery procedure can be applied. A modification of standard Token Bus to implement a prioritized access scheme was proposed to allow transmission of short and periodic messages with a low delay compared to the one for long messages.