wstecz | dalej 

 Archiwum Process Control Club 2001, poz.13  
 


Planowanie i sterowanie w Elastycznych Systemach Produkcyjnych


Tomasz Strąk
student V roku, spec. Automatyka i Metrologia, IMiR, AGH
oraz IV roku, spec. Maszyny i urządzenia energetyczne, IMiR, AGH

 

Streszczenie - Opracowanie zawiera informacje dotyczące trzech podstawowych poziomów decyzyjnych w Elastycznych Systemach Produkcyjnych (ang. Flexible Manufacturing System). Przedstawione zostały również kryteria oceny tych systemów sterowania, jak i korzyści wynikające z ich stosowania.

SPIS TREŚCI

Wstęp
1. Planowanie strategiczne
   1.1 Strategia wieloetapowej rozbudowy systemu
2. Planowanie taktyczne
3. Sterowanie operacyjne
   3.1 Sterowanie dyspozytorskie
   3.2 Gospodarka narzędziowa
   3.3 Kryteria oceny systemów sterowania
4. Podsumowanie
Literatura

Wstęp

     Obserwowany w ostatnich latach postęp technologiczny to przede wszystkim wynik burzliwego rozwoju techniki komputerowej i jej wszechstronnych zastosowań. Jednym z rezultatów tego rozwoju jest coraz powszechniejsze wprowadzanie do przemysłu sterowanych numerycznie maszyn i urządzeń, takich jak obrabiarki, roboty, zautomatyzowane systemy transportu i magazynowania, oraz komputerowych systemów wspomagania zarządzania, planowania i bezpośredniego sterowania produkcji. Równolegle pojawiają się nowe koncepcje zautomatyzowanych systemów wytwarzania, których celem jest osiągnięcie pełnej integracji wszystkich działań związanych z funkcjonowaniem nowoczesnego przedsiębiorstwa produkcyjnego.
Takie pojęcia jak Elastyczny system produkcyjny - FMS (ang. Flexible Manufacturing System), Elastyczny system montażowy - FAS (ang. Flexible Assembly System), wytwarzanie komputerowo zintegrowane - CIM (ang. Computer Integratet Manufacturing), czy też fabryka przyszłości dotyczą już coraz poważniejszej liczby przedsiębiorstw produkujących na świecie.
     Elastyczne systemy produkcyjne należą do najbardziej kosztownych obiektów przemysłowych. Niezwykle istotne jest więc optymalne wykorzystanie wszystkich możliwości, jakie stwarza potencjał wytwórczy FMS. Optymalne wykorzystanie zasobów produkcyjnych FMS w celu wytworzenia wyrobów ekonomicznie najbardziej opłacalnych jest zadaniem pierwszorzędnej wagi. Jednakże realizacja tego zadania jest jednocześnie bardzo trudna.
     FMS  jest wielkim systemem składającym się z wielu wzajemnie powiązanych elementów sprzętu i oprogramowania. Jego złożoność wynika zarówno z konieczności użycia do jego opisu olbrzymiej ilości danych różnego rodzaju (zmiennych, parametrów, ograniczeń) jak i elastyczności struktur oraz wielu rodzajów powiązań, uwarunkowań i konfliktowych celów działania poszczególnych składowych systemu.
Optymalizacja funkcjonowania tak złożonego systemu wymaga zastosowania specjalnych struktur decyzyjnych. Globalny cel, jakim jest optymalne wykorzystanie potencjału wytwórczego FMS, składa się z wielu celów lokalnych realizowanych przez wiele oddzielnych jednostek decyzyjnych tworzących łącznie hierarchiczną, wielopoziomową strukturę decyzyjną - system planowania i sterowania produkcji.
     W systemie planowania i sterowania produkcji w FMS można wyróżnić trzy podstawowe poziomy decyzyjne:
1. Planowanie strategiczne (długookresowe).
2. Planowanie taktyczne (średnio/krótkookresowe).
3. Sterowanie operacyjne (krótkookresowe/bieżące).
     Rozwiązywanie różnych problemów decyzyjnych na poszczególnych poziomach odbywa się przy szerokim zastosowaniu wspomagania komputerowego.

1. Planowanie strategiczne

     Zagadnienie planowania strategicznego obejmuje szereg różnorodnych problemów związanych zarówno z projektowaniem nowego systemu, jak też z modernizacją i rozwojem systemu FMS już funkcjonującego.
Horyzont planowania strategicznego obejmuje okres od kilku miesięcy do kilku lat. Do podstawowych zadań planowania strategicznego należy:

Wybór asortymentu produkcji.
     Celem tego typu zadania jest ustalenie rodzin typów części (o podobnych cechach w zakresie kształtów, wymiarów, materiałów, itp.), które będą wytwarzane w systemie. Dotyczy to także wprowadzanych do produkcji nowych typów części. Wybór typów części do wytwarzania w systemie wiąże się z jednoczesnym opracowaniem odpowiednich projektów konstrukcyjnych i planów procesów technologicznych. W rozwiązaniu tych zagadnień wykorzystuje się systemy komputerowego wspomagania projektowania konstrukcji i planowania procesów technologicznych (np. systemy CAD/CAM - ang. Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing).
     Decyzję o wprowadzeniu do produkcji nowej rodziny typów części mają charakter strategiczny, gdyż na ogół wymagają dodatkowych nakładów na badania rynku, prace inżynierskie, nowe moce produkcyjne, produkcję i dystrybucję w długim okresie, porównywalnym z czasem "życia" nowego wyrobu.

Planowanie wymagań zasobowych.
     Celem tego zadania jest ustalenie najkorzystniejszej konfiguracji systemu oraz dobór odpowiedniego sprzętu. Dla wybranych do produkcji rodzin typów części należy ustalić wymagane moce produkcyjne (obrabiarki i narzędzia konieczne dla wykonania poszczególnych operacji, środki transportu, itp.). Jeżeli konieczne jest zainstalowanie nowych mocy produkcyjnych, to należy podjąć decyzje o modernizacji istniejącego parku maszynowego lub nowych inwestycjach. Podstawowe decyzje dotyczą rodzaju i liczby wymaganych urządzeń, ich wzajemnego rozmieszczenia, lokalizacji dróg transportu itp.

     Planowanie strategiczne wiąże się również z okresową oceną jakości działania systemu, dokonywaną w oparciu o szereg wskaźników, których wartości są wyznaczane na podstawie zbieranych na bieżąco danych o funkcjonowaniu FMS. Planowanie strategiczne łączy zagadnienia projektowania technicznego (projektowanie konstrukcji i technologii wyrobów, projektowanie systemu) z procesem podejmowania decyzji opartym na kryteriach ekonomicznych (wybór asortymentu produkcji, wybór konfiguracji systemu i dobór sprzętu).
     Wybór rodziny typów części do wytwarzania oraz wybór najkorzystniejszej konfiguracji systemu są dokonywane spośród wielu możliwych wariantów przy wykorzystaniu nowoczesnych metod matematycznych. Do najważniejszych metod stosowanych do optymalizacji decyzji podejmowanych na poziomie planowania strategicznego należą:

     programowanie matematyczne,
     analiza sieci kolejkowych,
     symulacja komputerowa.

     Należy podkreślić, że ostateczne wyniki planowania strategicznego otrzymuje się w rezultacie wielu iteracji kolejno rozwiązywanych różnych problemów cząstkowych wchodzących w skład wymienianych dwóch zadań podstawowych.

1.1 Strategia wieloetapowej rozbudowy systemu

     Koszty budowy elastycznego systemu produkcyjnego na ogół są bardzo wysokie. Korzystne jest więc rozłożenie ich w czasie poprzez stosowanie etapowej rozbudowy systemu, polegającej na instalacji pojedynczych modułów i podsystemów FMS w kolejnych okresach objętego planowaniem horyzontu czasowego. Podejście takie umożliwia efektywniejsze przejście do nowego systemu i lepszą wzajemną integrację poszczególnych modułów.
     Sytuacja taka występuje często w przypadkach modernizacji istniejącego już zakładu produkcyjnego. Jeżeli chcemy skrócić czasy wykonywania, obniżyć koszty wytwarzania i poprawić jakość pewnych typów wyrobów o znaczeniu strategicznym dla zakładu, to na ogół należy zastąpić konwencjonalne urządzenia związane z produkcją tych wyrobów przez moduły i podsystemy FMS. Wprowadzanie nowych modułów powinno odbywać się stopniowo nie tylko z powodu wysokich nakładów inwestycyjnych, ale również aby nie zakłócać procesów wytwarzania innych wyrobów produkowanych w modernizowanym systemie.

2. Planowanie taktyczne

     Krótkookresowe planowanie produkcji w elastycznym systemie produkcyjnym obejmuje dwa podstawowe zadania:

Wyznaczenie partii produkcyjne. 
     Wybór zestawu typów części, które będą wytwarzane w systemie.

Obciążenie maszyn.
     Rozdział operacji i wymaganych narzędzi pomiędzy maszyny tak, aby ustaloną partię części wykonać przy najlepszym wykorzystaniu potencjału wytwórczego systemu.

     Konieczność podziału całego zlecenia produkcyjnego na partie produkcyjne wynika z faktu ograniczonych pojemności magazynków narzędzi przy obrabiarkach. W magazynach tych na ogół nie można jednocześnie pomieścić wszystkich typów narzędzi, które są wymagane do obróbki wszystkich typów części objętych całym zleceniem produkcyjnym. Stąd konieczność wykonywania zlecenia partiami i związane z tym kolejne wymiany narzędzi w magazynkach obrabiarek.
     Z kolei, zadanie obciążenia maszyn pozwala ustalić proporcje udziału poszczególnych marszrut przepływu detali przez system tak, aby każdą partię produkcyjną wykonać przy najlepszym wykorzystaniu potencjału wytwórczego FMS.
Obok omówionych dwóch podstawowych zadań: wyboru partii produkcyjnej i obciążania maszyn, planowanie taktyczne czasem obejmuje dodatkowo:

       zadanie grupowania maszyn;
       zadanie rozdziału minimalnej liczby palet i uchwytów obróbkowych pomiędzy wybrane typy części;
       zadanie ustalenia proporcji ilościowych, w jakich wytwarzane będą wybrane typy części.

     Zadanie grupowania maszyn polega na podziale zbioru wszystkich maszyn na podzbiory maszyn wyposażonych w takie same typy narzędzi. Każda maszyna z danego podzbioru może wykonywać ten sam zbiór operacji. Dublowanie przydziałów operacji do maszyn poprzez grupowanie maszyn pozwala na wykonywanie części tego samego typu przy zastosowaniu różnych marszrut przepływu przez system. W rezultacie uzyskuje się bardziej równomierne obciążenie maszyn, zaś w przypadku awarii maszyny produkcja części danego typu może być kontynuowana na innej maszynie z tej samej grupy maszyn.
     Podstawowe oprogramowanie dla planowania taktycznego powinno umożliwiać rozwiązywanie zadań wyznaczania partii produkcyjnych i obciążenia maszyn w sposób iteracyjny. Zadania te są bowiem wzajemnie ściśle powiązane. Partia części wybranych do jednoczesnego wytwarzania w systemie może nie prowadzić do zadawalającego zrównoważenia obciążeń maszyn, co z kolei powoduje konieczność ponownego rozwiązania zadania wyboru partii produkcyjnej, itd.
     Wszystkie decyzje podejmowane na poziomie planowania taktycznego powinny generować krótkookresowy plan produkcji, zgodny z warunkami narzuconymi przez wyższy poziom planowania, w szczególności wynikającymi z planów zapotrzebowań materiałowych dla całego przedsiębiorstwa. Na przykład, powinny być uwzględnione terminy dostaw półfabrykatów oraz zadane terminy wykonania gotowych wyrobów.
Planowanie taktyczne obejmuje również korygowanie krótkookresowych planów w przypadku zakłóceń lub zmian decyzji wyższych poziomów, np. zmiany priorytetów, zmiany terminów dostaw półfabrykatów lub terminów wykonania wyrobów, pilne zamówienia.
     Oprogramowanie dla planowania taktycznego powinno spełniać powyższe wymagania, tzn. mieć właściwości umożliwiające zastosowanie go do częściowo rozwiązanych zadań oraz do wyznaczania rozwiązań w czasie rzeczywistym.
Do podstawowych metod matematycznych stosowanych do rozwiązywania zadań planowania taktycznego należy programowanie matematyczne, w szczególności programowanie całkowitoliczbowe i optymalizacja kombinatoryczna.

3. Sterowanie operacyjne

     Sterowanie operacyjne w elastycznym systemie produkcyjnym związane jest z procesem podejmowania szczegółowych decyzji dotyczących bieżącego funkcjonowania systemu. Najczęściej decyzje te są podejmowane na bieżąco wtedy, gdy istnieje taka potrzeba i przy wykorzystaniu stosunkowo niewielkiej ilości informacji. Sterowanie operacyjne w FMS przeważnie ma więc charakter sterowania dyspozytorskiego, realizowanego w czasie rzeczywistym na podstawie decyzji podejmowanych przez komputer FMS uwzględniający aktualny stan systemu.
     Chociaż w praktyce najczęściej stosowane jest sterowanie typu dyspozytorskiego, realizowane w układzie zamkniętym, to problemy sterowania operacyjnego są rozwiązywane również w układzie otwartym. Wyniki stanowią podstawę decyzji dyspozytorskich podejmowanych także w przypadkach zakłóceń (np. awarii), powodujących odchyłki przebiegu procesu produkcyjnego od przebiegów wcześniej ustalonych przez procedury sterowania operacyjnego. Niezależnie od tego czy problemy sterowania operacyjnego są rozwiązywane na bieżąco w układzie zamkniętym, czy też w trybie off-line, można wyróżnić dwa podstawowe problemy omówione poniżej.

Szeregowanie wejściowe części.
     Celem szeregowania wejściowego jest wyznaczenie harmonogramu wprowadzania do systemu kolejnych części do obróbki. Dla każdej części powinien być wyznaczony moment rozpoczęcia jej załadunku. Załadunek rozumiany jest jako zamocowanie części na paletę na stanowisku załadunkowym, albo wprowadzenie do systemu części wcześniej zamocowanej przy wykorzystaniu dostępnego urządzenia transportowego.
     Na ogół łączna liczba różnych typów części, które mogą jednocześnie przebywać w systemie jest ograniczona, co wynika zarówno z ograniczonej liczby palet i uchwytów różnego typu, jak również wymagań zapewnienia właściwej wydajności systemu. Zbyt mała liczba części w systemie obniża wydajność systemu, zaś zbyt duża może prowadzić do powstawania korków i wąskich gardeł, a w rezultacie obniżenie wydajności. Decyzje związane z wyborem typu części i czasu jej załadunku są podejmowane przy uwzględnieniu aktualnego stanu systemu (liczba części każdego typu w systemie, rodzaj dostępnej palety, stan i aktualne obciążenie maszyn) oraz decyzji podjętych na poziomie planowania taktycznego (planowane obciążenia maszyn, planowane marszruty dla realizowanej partii produkcyjnej).

Szeregowanie operacji technologicznych i transportowych.
     Celem szeregowania operacji technologicznych i transportowych harmonogramu wykonywania operacji na każdej maszynie oraz harmonogramu pracy systemu transportowego (np. rozkładów jazdy wózków przewożących wytwarzane części pomiędzy maszynami). Innymi słowy, zadanie to sprowadza się do sterowania przepływem przez system każdej pojedynczej sztuki wytwarzanych części.
     Jeżeli sterowanie to jest typu dyspozytorskiego, realizowanego w czasie rzeczywistym, to podejmowane decyzje dotyczą na przykład:

     wyboru maszyny, na której będzie wykonywana kolejna operacja dla danej części;
       wyboru wózka i trasy przejazdu dla przewiezienia części;
       wyboru części do obróbki spośród części oczekujących w buforze wejściowym danej maszyny itp.

     Omówione dwa podstawowe zadania sterowania operacyjnego są wzajemnie ściśle powiązane. Harmonogram wprowadzania części do systemu zależny jest od aktualnego stanu procesu wytwórczego, który jest z kolei wynikiem zastosowania takiego lub innego harmonogramu przepływu wytwarzanych części przez system. Ten ostatni harmonogram jest ograniczony natomiast dopływem poszczególnych części do systemu, a więc wynikami przyjętego harmonogramu wejściowego.

Oprócz powyższych dwóch podstawowych zadań sterowanie operacyjne obejmuje problemy wtórne, a mianowicie:

Szeregowanie zamocowań.
    
Wytwarzanie pewnych typów części wymaga kilku przejść przez system według określonych marszrut w celu obróbki różnych powierzchni. Każda marszruta wiąże się z innym zamocowaniem części w uchwycie obróbkowym przed każdorazowym wprowadzeniem jej do systemu. Oznacza to, że po przejściu pierwszej marszruty detal jest wyjmowany z uchwytu obróbkowego, a następnie zamontowany w innym położeniu w tym samym lub innym uchwycie, po czym ponownie wprowadzany do systemu, gdzie poddawany jest obróbce według drugiej marszruty, itd. Dla każdej części, która wymaga wielu przejść przez system należy ustalić taką kolejność marszrut, a tym samym kolejność zamocowań w uchwytach, która zapewni najlepsze wykorzystanie potencjału FMS.

Kontrola jakości i diagnostyka systemu.
     Wiele systemów jest wyposażonych w tzw. maszynę pomiarową. Jej zadaniem jest kontrola jakości wytwarzanych części, jak i samego procesu wytwórczego. Poprzez pomiar wymiarów części są wykrywane źródła usterek i błędów (np. zużycie narzędzia, niewłaściwe ustawienie narzędzia lub zamocowanie detalu w uchwycie). Należy wybrać operacje, po których mają być przeprowadzane pomiary, i dobrać częstotliwość ich wykonywania tak, aby żądaną jakość wyrobów uzyskać najmniejszym kosztem, a przyczyny błędów procesów obróbki szybko identyfikować.

Korygowanie zakłóceń.
     Zakłócenia normalnej pracy systemu są nieuniknione i wymagają odpowiednich działań korygujących. Przykładami takich zakłóceń są:
     awarie maszyn,
     uszkodzenia narzędzi,
     nagłe zmiany zapotrzebowania.
     W przypadku awarii maszyny, który jest najbardziej kłopotliwy, możliwe są dwie drogi korekty:
-  obróbkę części, którą wykonywano na maszynie uszkodzonej , przydzielić do innej maszyny,
-  czasowo wstrzymać wytwarzanie tej części.
     Pierwsze podejście jest możliwe tylko w przypadku, gdy istnieje maszyna wyposażona w odpowiednie narzędzia (maszyny wcześniej pogrupowano). Inaczej jest konieczne jednoczesne przemieszczenie narzędzi z maszyny uszkodzonej, co z kolei wymaga następnych przemieszczeń narzędzi z innych maszyn. Przypadek przemieszczeń narzędzi wymaga więc dodatkowej odpowiedzi na następujące pytania:
-  Jak przemieszczenie to wpłynie na produkcję innych części?
-  Jak długo potrwa wymiana narzędzi?
-  Jak długo maszyna uszkodzona będzie niesprawna?
-  Czy pojemność buforów międzyoperacyjnych jest wystarczająca dla przejściowego
zmagazynowania większej liczby półwyrobów?
     Odpowiedź na te lub inne pytania wymaga zastosowania komputerowego systemu wspomagania decyzji. Stosowane oprogramowanie bazuje na wymienianych już wcześniej: analizie sieci kolejkowych i symulacji komputerowej. W przypadkach poważniejszych awarii, wymagających gruntownych zmian obciążeń maszyn, konieczne może być ponowne wyznaczenie planu taktycznego, tzn. podziału na partie produkcyjne i obciążenia maszyn.
     Skutkom awarii maszyn można również częściowo zapobiegać na etapie planowania produkcji poprzez grupowanie maszyn i umiejętne ich obciążenie (rozdział operacji i narzędzi).

     Na koniec należy wymienić gospodarkę narzędziową, która również jest ściśle związana ze sterowaniem operacyjnym. Gospodarka narzędziowa obejmuje:

     zbieranie i aktualizowanie danych charakteryzujących narzędzia przy każdej maszynie,
       śledzenie procesu zużycia narzędzi i ich wymianę,
       reagowanie na uszkodzenie narzędzi.

     Podstawowe zadania sterowania operacyjnego sprowadzają się do wyznaczenia szczegółowego harmonogramu produkcji. Z tego powodu sterowanie operacyjne często utożsamia się z harmonogramowaniem.
     Przy rozwiązywaniu zadań sterowania operacyjnego szeroko wykorzystuje się różne metody z zakresu optymalizacji dyskretnej, głównie programowania matematycznego i optymalizacji kombinatorycznej, a w szczególności teorii harmonogramów.
     Na zakończenie należy podkreślić, że przedstawiona klasyfikacja problemów polegająca na przypisywaniu ich do poszczególnych poziomów systemu planowania i sterowania produkcji ma charakter względny. Na przykład zadanie rozdziału palet i uchwytów pomiędzy wybrane typy części jest fragmentem zadania rozdziału zasobów rozwiązywanego na poziomie planowania taktycznego. Taka klasyfikacja jest słuszna, jeżeli wszystkie części wybrane w skład partii produkcyjnej zostaną wprowadzone do systemu przed rozpoczęciem wykonywania tej partii (tzn. zostaną zamocowane na paletach). W przeciwnym przypadku problem rozdziału palet staje się zadaniem sterowania operacyjnego, tzn. w chwili, gdy wykonana część opuszcza system wybiera się nową część do załadunku, która wymaga uchwytu tego samego typu.
     Podobnie problem obciążenia maszyn jest istotny tylko w przypadku ograniczonych pojemności magazynków narzędzi. Jeżeli FMS ma centralny magazyn narzędzi połączony ze wszystkimi obrabiarkami systemem transportu indywidualnych narzędzi, to zadanie rozdziału narzędzi pomiędzy obrabiarki przestaje być problemem planowania taktycznego, a staje się zadaniem sterowania operacyjnego.
     Powyższe przykłady pokazują, jak postęp technologiczny może zmienić definicje zadań rozwiązywanych na różnych poziomach systemu planowania i sterowania produkcji w FMS.
     Istotnym problemem jest również kwestia komunikacji pomiędzy różnymi poziomami tego systemu. Decyzje podejmowane na poziomie wyższym (np. wybór typów części na poziomie planowania strategicznego) powinny być weryfikowane na wszystkich poziomach niższych (odpowiednio, wyznaczenie partii produkcyjnych i obciążenie maszyn na poziomie planowania taktycznego oraz szczegółowa symulacja harmonogramów na poziomie sterowania operacyjnego).

3.1 Sterowanie dyspozytorskie

     Decyzje podjęte na poziomie sterowania operacyjnego są realizowane przez specjalny program sterowania dyspozytorskiego. Wydaje on stosowne rozkazy do obrabiarek, wózków, robotów i operatorów. Program ten uwzględnia informacje o aktualnym stanie systemu i zaplanowanym harmonogramie produkcji. Ponadto program dyspozytorski jest w stanie podjąć dodatkowo pewne decyzje korekcyjne, mające na celu precyzyjną realizację harmonogramu i minimalizację odchyleń od niego w przypadkach występowania zakłóceń. Gdy stan systemu zbyt różni się od zaplanowanego, program ten generuje sygnał inicjujący ponownie procedury harmonogramowania. Przykładowo, program dyspozytorski uaktywnia się, gdy:

     kończy się wykonywanie operacji na obrabiarce i należy ją przygotować do następnej operacji;
       wykryty zostaje błąd, który powoduje, że operacja trwa dłużej niż zaplanowano;
       pewne operacje muszą być wykonane przez operatora.

     Program dyspozytorski analizuje każdą z powyższych sytuacji, jeśli jest to konieczne, wydaje odpowiednie rozkazy i oczekuje na następne wydarzenie.

Poniżej omówiono podstawowe zadania sterowania dyspozytorskiego.

1. Zarządzanie załadunkiem. Harmonogram wejściowy określa, kiedy poszczególne części będą wprowadzane do systemu. Wcześniej muszą one być zamocowane na paletach. Załadunek jest wykonywany przez operatora i odbywa się na stanowisku załadunkowym. System sterowania rozkazuje operatorowi zamocować przedmiot obróbki. Operator sygnalizuje zakończenie tej czynności. Gdy obróbka części w systemie zostaje zakończona, układ sterowania sygnalizuje tym razem konieczność rozładunku, po czym palety i uchwyty obróbkowe mogą być użyte ponownie.

2. Gospodarka programami. Wszystkie programy sterowania numerycznego obrabiarek, robotów, środków transportu są przechowywane w bazie programów w centralnym komputerze. W odpowiednich momentach (np. gdy ma być wykonywana operacja, dla której program CNC nie jest dostępny) układ sterowania FMS musi ten program uaktywnić. Konieczne są wtedy operacje na zbiorach danych (np. usunięcie części programów i wpisanie nowego) przeprowadzone samodzielnie przez układ sterowania FMS. Częściej używane programy są zapisywane na stałe, inne doładowywane do pamięci tymczasowo, a później kasowane.

3. Gospodarka narzędziami. W elastycznym systemie produkcyjnym narzędzia są przechowywane w centralnym magazynie i lokalnych magazynkach obrabiarek. Pojemności magazynków są ograniczone. Czasem nie wszystkie narzędzia wymagane w procesie obróbki mieszczą się w magazynku obrabiarki. Układ sterowania w FMS musi zatem stwierdzić, czy wymagane narzędzia są osiągalne w danej chwili dla odpowiedniej obrabiarki. Jeśli nie, system rozkazuje operatorowi w narzędziowni przygotować wymagane narzędzie, a następnie sterując wybranym środkiem transportu powoduje dostarczenie narzędzia do obrabiarki. Narzędzia słabo obciążone są odsyłane z powrotem do centralnego magazynu. Gdy narzędzie ulegnie nieoczekiwanemu zniszczeniu podczas obróbki i gdy nie może ono być wymienione na nowe w lokalnym magazynku, układ sterowania próbuje dokonać wymiany w centralnym magazynie. Jeśli to nie daje rezultatów, proces obróbki może zostać przerwany.

4. Gospodarka paletami. W FMS pryzmatyczne przedmioty obróbki mocowane są w uchwytach obróbkowych na paletach. Jedynie w przypadku operacji tokarskich przedmioty obróbki nie są mocowane na paletach, a tylko transportowane na nich. Palety magazynuje się w centralnym magazynie palet lub w buforach obok obrabiarek. Przenoszenie palet zapewnia układ sterowania przepływem materiału. Jest on odpowiedzialny za skierowanie palety do odpowiedniego stanowiska na krótko przed rozpoczęciem obróbki zamocowanego na niej przedmiotu. W szczegółowym harmonogramie produkcji wszystkie operacje transportowe mogą być z góry narzucone. Przy mniej szczegółowym harmonogramowaniu decyzje podejmuje podprogram dyspozytorski.

5. Gospodarka informacjami. Bardzo ważny dla prawidłowego funkcjonowania systemu produkcyjnego i utrzymania wysokiej wydajności jest łatwy dostęp do wszystkich niezbędnych informacji. Zapewnia to system gospodarki danych, który gromadzi je, przetwarza i odpowiednio prezentuje.

Oto przykłady typowych informacji:
     lista operacji wykonywanych na każdej obrabiarce;
     lista zdarzeń w obrabiarce:
         - uszkodzenie narzędzia,
         - brak narzędzia,
         - brak palety,
         - błędne fragmenty programu CNC,
         - przekroczenie temperatury narzędzia itp.
     lista narzędzi używanych podczas wszystkich operacji;
     przeciętna długość maksymalnego czasu użytkowania każdego narzędzia;
     częstotliwość transportu palet.

System gospodarki informacjami standardowo odpowiada m.in. na takie pytania jak:
     Dlaczego wykorzystanie określonej obrabiarki jest gorsze od oczekiwanego?
     Co powoduje częste błędy obróbki na wybranej obrabiarce?
     Co jest powodem niższej wydajności systemu niż oczekiwana?
     Czy za zbyt niską wydajność odpowiada podsystem transportu palet?
     Czy są typy części, które powodują więcej problemów w systemie niż inne?
Standardowe raporty o stanie systemu są generowane rutynowo. Inne wymagają specyficznego przetwarzania, które powinno być przewidziane w systemie.

3.2 Gospodarka narzędziowa

     Jednym z najważniejszych zadań sterowania dyspozytorskiego jest gospodarka narzędziowa, od której w sposób istotny zależy właściwe funkcjonowanie całego elastycznego systemu produkcyjnego. Omówimy obecnie szczegółowo zadania gospodarki narzędziowej.
     Dla dobrego funkcjonowania FMS konieczny jest wysoki stopień integracji pomiędzy gospodarką narzędziową a projektowaniem wyrobów, planowaniem procesów technologicznych, harmonogramowaniem itp. Gospodarka narzędziowa obejmuje:

     planowanie, które powinno zapewnić dostępność odpowiednich narzędzi wtedy, gdy są one potrzebne oraz zabezpieczyć ich dostawy w wymaganych ilościach;
       sterowanie, które koordynuje przepływy narzędzi pomiędzy maszynami i magazynami narzędzi;
       monitorowanie dla identyfikacji przyczyn zakłóceń procesu i podejmowania działań korygujących.

     Gospodarka narzędziowa nie tylko ma istotny wpływ na integrację całego systemu produkcyjnego, ale bezpośrednio oddziaływuje na koszty. W FMS gospodarka narzędziowa odpowiada za 25 - 30% całości stałych i zmiennych kosztów produkcji. W elastycznych systemach obróbki mechanicznej dobór prędkości skrawania i posuwu, dobór narzędzi oraz strategii sterowania i monitorowania mają istotny wpływ na efektywność całego systemu.

     Podstawowe zadania gospodarki narzędziowej można sklasyfikować przydzielając je do trzech poziomów: poziomu narzędzia, poziomu pojedynczej maszyny oraz poziomu systemu. Podział taki oraz podstawowe problemy decyzyjne związane z poszczególnymi poziomami przedstawiają się następująco:

1. Poziom narzędzia:
    - wybór typów narzędzi,
    - przydział narzędzi do operacji,
    - liczba różnych typów narzędzi,
    - liczba narzędzi każdego typu,
    - prędkość skrawania, posuwu, głębokość skrawania, liczba przejść
      i oczekiwany czas życia narzędzia dla pary narzędzie - operacja,
    - metoda śledzenia zużycia narzędzia,
    - informacje gromadzone o każdym narzędziu,
    - struktura narzędziowej bazy danych i jej wykorzystanie.
2. Poziom pojedynczej maszyny:
    - liczba i rodzaje obrabiarek,
    - wybrane charakterystyki monitorowania i sterowania, pojemność magazynku,
    - narzędzi, wymiana narzędzi w obrabiarce:
        spowodowana pomiarem zużycia narzędzia,
        spowodowana zmianą typu wykonywanej części,
        spowodowana wymianą innego narzędzia. 
    - szeregowanie części oraz harmonogramowanie przepływu narzędzi,
    - szeregowanie operacji dla danej części oraz przydział narzędzi do gniazd
       narzędziowych w magazynku narzędzi.
3. Poziom systemu:
    - wybór typów części do jednoczesnej obróbki w systemie, 
    - grupowanie maszyn,
    - obciążenie maszyn,
    - uwzględnienie czasów wymiany narzędzi w szczegółowym harmonogramie
       produkcji,
    - stan zapasów narzędzi,
    - transport narzędzi.

     W FMS dostępność narzędzi należy zapewnić poprzez utrzymywanie zapasów narzędzi. Jeżeli narzędzie danego typu znajdowało się nawet na początku w magazynku narzędzi obrabiarki, to wykrycie jego uszkodzenia, zużycia lub nadmiernej temperatury może spowodować konieczność jego wymiany na nowe.
     Rozmieszczenie zapasowych narzędzi wpływa w sposób istotny na efektywność i niezawodność systemu. Narzędzia zapasowe mogą być magazynowane w lokalnych magazynach narzędzi, w magazynkach poszczególnych obrabiarek albo też w obu tych miejscach.

     Gospodarka narzędziami zapasowymi powinna uwzględniać następujące cechy systemu:
  - możliwości systemu transportu narzędzi, wymagane i istniejące,
  - liczbę wymaganych narzędzi tego samego typu,
  - liczbę obrabiarek, które mogą wykonywać te same operacje,
  - pojemności magazynków narzędzi,
  - rozkłady czasów życia narzędzi,
  - koszty narzędzi,
  - konieczność zapewnienia alternatywnych marszrut,
  - możliwość wzajemnego zastępowania niejednakowych narzędzi.

Baza danych dla gospodarki narzędziowej.
     System gospodarki narzędziowej musi zapewniać bieżące gromadzenie i aktualizowanie informacji o wszystkich narzędziach znajdujących się w systemie. Każde narzędzie powinno być łatwo zlokalizowane w systemie, jego zużycie na bieżąco śledzone, a odpowiednie dane gromadzone w bazie danych. Baza danych dla gospodarki narzędziowej wykorzystywana jest zarówno do planowania, jak i monitorowania działalności związanej z użyciem narzędzi.
     Z bazą danych dla gospodarki narzędziowej są powiązane następujące problemy planowania:

1. Planowanie procesu technologicznego i projektowanie programu sterowania numerycznego procesu obróbki - dane o geometrii ostrza, dotyczące zachowania się narzędzi w różnych warunkach skrawania, wykorzystuje się celem wyboru właściwego narzędzia.
2. Planowanie produkcji - bieżące informacje o dostępności narzędzi wykorzystuje się na etapie wyboru typów części do jednoczesnej obróbki oraz przydziału narzędzi i operacji do maszyn.
3. Sterowanie zapasów - z informacji o poziomie zapasów korzysta się prognozując zapotrzebowanie na narzędzia.

     Z bazą danych dla gospodarki narzędziowej są powiązane także następujące problemy monitorowania:

1. Monitorowanie procesu technologicznego - informacje o tempie zużywania się narzędzi wykorzystywane są do korygowania warunków skrawania w ramach sterowania adaptacyjnego procesu obróbki.

2. Rozdział operacji - w przypadku uszkodzenia narzędzia, konieczności przemieszczenia narzędzi pomiędzy maszynami lub konieczności dostarczenia nowych narzędzi do obrabiarki system inicjuje sygnał kontrolny.

3. Ustalenie marszrut - bieżące dane o stanie narzędzi wykorzystuje się w celu wyznaczenia przydziału narzędzi do operacji i dopuszczalnych zmian marszrut przepływu części w przypadkach zakłóceń.

4. Wstępne przygotowanie i konserwacja narzędzi - korzysta się z informacji o bieżącym stanie narzędzia i jego lokalizacji.

     Na przykład noże tokarskie stosowane w centrach tokarskich, wyposażonych w układy do szybkiej wymiany narzędzi są wstępnie przygotowywane poza obrabiarką. W takim przypadku, każda odchyłka od żądanych nastaw jest automatycznie korygowana przy zastosowaniu komputerowego systemu gospodarki narzędziowej. Systemy takie są obecnie stosowane dla zapewnienia dostawy właściwych narzędzi do maszyn w odpowiednim czasie. Dostarczają one informacje o lokalizacji narzędzi w systemie, korelują liczbę narzędzi z liczbą sztuk części danego typu, którą należy wyprodukować, i oferują dopuszczalne narzędzia zastępcze w koniecznych przypadkach.

Zbierane na bieżąco dane dla narzędziowej bazy danych obejmują:
1. Numery kodów poszczególnych narzędzi, które umieszcza się w gniazdach narzędziowych każdego magazynu narzędzi.
2. Dane dotyczące zużycia narzędzi uzyskane przez monitorowanie.
3. Wartości średnicy i długość każdego narzędzia uzyskane przez pomiary.
4. Dane kompensacyjne długości i średnicy narzędzia.

     Jedną z podstawowych cech rozproszonej bazy danych dla gospodarki narzędziowej jest kodowanie i klasyfikacja narzędzi. Dla śledzenia przepływu narzędzi często wykorzystuje się kod kreskowy. Nalepka z kodem kreskowym może być umieszczona na oprawce narzędzia lub w indywidualnym gnieździe narzędziowym w magazynie narzędzi. Alternatywnym rozwiązaniem dla systemu kodu kreskowego są programowalne układy scalone lub inne nośniki informacji umieszczone w oprawce narzędzia, z których odczyt odbywa się za pomocą stykowych lub bezstykowych czytników indukcyjnych. W najnowszych rozwiązaniach programowalne układy scalone, w które wyposażone jest każde narzędzie, przechowują kompletne dane o jego aktualnych parametrach, maszynie do której narzędzie zostało przydzielone, dotychczasowym czasie eksploatacji i miejscu przechowywania.

Problemy gospodarki narzędziowej na poziomach maszyny i systemu.
      
Problemy gospodarki narzędziowej na poziomie pojedynczej maszyny związane są z:
  - załadunkiem (a czasem również rozmieszczeniem) narzędzi do magazynku na
     obrabiarce;
  - okresowym wyznaczeniem harmonogramu;
  - wprowadzeniem części do systemu;
  - strategią wymiany narzędzi.
     Ponadto, ważną rolę odgrywa ciągłe monitorowanie systemu, które zapewnia szybkie wykrywanie defektów lub zakłóceń oraz odpowiednie działania korygujące (por. Tablica 3.2).
     Na poziomie pojedynczej maszyny gospodarka narzędziowa jest wspomagana przez automatyczne zmieniacze narzędzi i różne układy wykrywające uszkodzenia lub zużycie narzędzi.

     Pojedyncze narzędzia są ręcznie lub automatycznie załadowywane do magazynku narzędzi na obrabiarce. Podstawowe charakterystyki magazynku narzędzi oraz automatycznego zmieniacza narzędzi to:
  - pojemność;
  - możliwość ręcznego lub automatycznego załadunku;
  - czas wymiany narzędzia;
  - maksymalne wartości średnicy, długości i ciężaru narzędzia.

     Magazynek narzędzi na obrabiarce ma zwykle 30-60 gniazd narzędziowych, a czasem 70-100 gniazd. Niektóre obrabiarki są wyposażone w kilka wymiennych magazynków narzędzi, każdy o pojemności np. 30 gniazd. Taka pojemność jest wystarczająca w przypadku tokarek, dla których ekonomiczny czas życia noży tokarskich jest stosunkowo krótki. Pojemność magazynku narzędzi i prędkość wymiany pojedynczego narzędzia należą do tych parametrów, które mają istotny wpływ na efektywność całego elastycznego systemu produkcyjnego.
     Z przedstawionych w Tablicy 3.2 zadań monitorowania narzędzi na szczególną uwagę zasługuje wybór narzędzia zapasowego bez przerywania procesu obróbki. Pierwsze z tych zadań inicjuje wymianę narzędzia, które winno być wycofane z eksploatacji. Drugie zaś powoduje wymianę palety z obrabianą częścią na inną z taką częścią, której obróbka nie wymaga użycia uszkodzonego narzędzia. W ten sposób proces obróbki na danej maszynie jest kontynuowany bez konieczności interwencji operatora.
     Całkowita liczba różnych typów narzędzi wymaganych do obróbki części, które mają być wytwarzane na danej maszynie, jest na ogół większa od pojemności magazynku narzędzi. Jeżeli w magazynku jest brak odpowiedniego narzędzia, musi nastąpić wymiana narzędzi zanim wymagana operacja zostanie rozpoczęta. Czas konieczny dla dostarczenia do magazynku żądanego narzędzia i wymiany z innym na ogół jest znaczny w porównaniu z czasem obróbki części.

     Gospodarka narzędziowa na poziomie pojedynczej maszyny powinna zapewnić minimum strat czasu na wymiany narzędzi w magazynku maszyny. Obok wymiany pojedynczych narzędzi stosuje się również rzadsze, ale za to dłużej trwające, wymiany wszystkich narzędzi w magazynku narzędzi danej obrabiarki. Chociaż to ostatnie podejście prowadzi do dłuższych przestojów maszyn w czasie wymiany narzędzi, to jednak w praktyce jest ono częściej stosowane.
     Operacja obróbki mechanicznej dla typowej części na ogół wymaga zabiegów obróbkowych przy użyciu wielu narzędzi o różnych wymiarach. Zwykle pojedyncze narzędzie zajmuje jedno lub trzy gniazda narzędziowe w magazynku narzędzi. Jeżeli jednak dwa narzędzia trój gniazdowe zostaną umieszczone w magazynku obok siebie, to łącznie zajmują tylko pięć, a nie sześć gniazd. Oznacza to, że faktyczna liczba gniazd zajętych w magazynku przez narzędzia potrzebne do wykonania danej operacji zależy od rozmieszczenia tych narzędzi.
     Dodatkowym czynnikiem, który należy uwzględnić przy rozmieszczaniu narzędzi w magazynku, jest ich ciężar. Rozmieszczenie narzędzi powinno zapewniać równomierne obciążenie całego magazynku.
     W każdym przypadku wszystkie narzędzia potrzebne do wykonania danej operacji muszą zostać załadowane do jednego (co najmniej) magazynku narzędzi.
Innym ważnym aspektem gospodarki narzędziowej na poziomie maszyny jest czas wyszukiwania narzędzia. Nie jest to czas konieczny do znalezienia narzędzia w magazynku narzędzi (komputer ma dokładne informacje o lokalizacji każdego narzędzia), ale czas na przemieszczenie magazynku do pozycji umożliwiającej dostęp do poszukiwanego narzędzia. Zwykle czas ten wynosi 8-10 sekund. Właściwe rozmieszczenie narzędzi w magazynku może czas ten zredukować.

Gospodarka narzędziowa
Sterowanie adaptacyjne

     1. Sterowanie adaptacyjne - automatyczne sterowanie prędkością
posuwu tak, aby obciążenie narzędzia siłami skrawającymi odpowiadało . wstępnie przyjętym nastawom.
     2. Monitorowanie obciążenia wrzeciona obrabiarki - jeżeli obciążenie wrzeciona przekroczy wstępnie przyjętą nastawę lub zostaje wykryty uchyb, to maszyna jest zatrzymywana i włącza się sygnał alarmu.
     3. Monitorowanie czasu życia narzędzia - jeżeli czas eksploatacji
narzędzia przekroczy jego ekonomiczną długość życia, to włącza się alarm.

Monitorowanie uszkodzenia narzędzia

     1. Czujnik uszkodzenia narzędzia - kontroluje położenie końcówki
narzędzia oraz jego długość. Wykrycie uszkodzenia powoduje włączenie alarmu i zatrzymanie maszyny.
     2. Detektor sygnału akustycznego - po wykryciu emisji sygnału
akustycznego wskazującego na uszkodzenie narzędzia, maszyna jest zatrzymywana i włącza się alarm.

Wybór narzędzia zapasowego

     1. Wybór narzędzia zapasowego - automatycznie zleca zastąpienie
narzędzia wycofanego z eksploatacji (wykrytego jedną z pięciu powyższych metod) narzędziem zapasowym. Jeżeli został włączony alarm, maszyna czeka na akcje operatora.
     2. Nieprzerywalny proces obróbki - jeżeli włączony został alarm,
który zatrzymał proces obróbki, zmieniacz palet otrzymuje rozkaz wymiany palety z częścią i rozpoczyna się obróbka kolejnej części.

Automatyczne pomiary

     1. Pomiary części - sprawdzenie czy wymiary części mieszczą się w zadanych granicach tolerancji.
     2. Pomiar długości narzędzia - pomiary długości narzędzia i kompensacja odkształceń cieplnych obrabiarki i narzędzia.

Diagnostyka

     1. Wykrywanie błędów obróbki - wykrycie nadwyżki obciążenia ponad przyjęte limity powoduje zatrzymanie procesu obróbki.
     2. Monitorowanie czasu obróbki - obróbka jest wstrzymana, jeżeli faktyczny czas obróbki przekracza ustalony limit czasu.
     3. Kontrola zgodności procesu z przebiegami normatywnymi.

Tablica 3.2. Zadania systemu monitorowania narządzi

     Jeżeli różne operacje przydzielone do tej samej obrabiarki wymagają tych samych narzędzi, to do magazynku należy załadować tylko po jednej sztuce takich narzędzi, co pozwala na lepsze wykorzystanie jego pojemności. Z drugiej strony w pewnych przypadkach większa liczba narzędzi tego samego typu może być przydatna, a nawet konieczna, jeżeli są one bardzo często używane lub czas ich życia jest krótki. Dublowanie przydziału narzędzi może bowiem zredukować liczbę zatrzymań obrabiarki koniecznych dla wymiany narzędzi w magazynku.
     Narzędzia do magazynku przy obrabiarce są zwykle załadowywane ręcznie przez operatora w czasie, gdy obrabiarka nie pracuje. W ostatnich latach coraz częściej pojawiają się również zautomatyzowane systemy dostawy narzędzi do obrabiarek, a następnie załadunku ich do magazynku narzędzi. Narzędzia z centralnego magazynu narzędzi do poszczególnych obrabiarek są dostarczone za pomocą wózków AG V w 15-gniazdowych magazynkach w kształcie dysków. Sam załadunek przywiezionych narzędzi do magazynku obrabiarek połączony z jednoczesnym wyładunkiem z niego narzędzi dłużej niepotrzebnych jest również zautomatyzowany.
     W innych rozwiązaniach narzędzia są dostarczane do obrabiarek razem z przedmiotami obróbki.
     Jednym z najnowszych rozwiązań jest system podwieszonego transportu pojedynczych narzędzi z centralnego magazynu narzędzi do obrabiarek, zastosowany przez japoński koncern Yamazaki. Umożliwia on indywidualne wymiany narzędzi na poszczególnych obrabiarkach bez przerywania pracy całego systemu.
Dla osiągnięcia wysokiej elastyczności FMS jest wymagana duża liczba różnych narzędzi. System gospodarki narzędziowej powinien zapewnić dostęp właściwego narzędzia na odpowiednią maszynę we właściwym czasie. Badania statystyczne wykazują, że w FMS powinny znajdować się co najmniej 3 egzemplarze narzędzia każdego typu: jeden w magazynku narzędzi, jeden rezerwowy (w magazynku właściwej obrabiarki lub w centralnym magazynie narzędzi) i jeden w przygotowaniu (tzn. w czyszczeniu, kontroli, regeneracji itp.). Należy również pamiętać, że liczba typów narzędzi znajdujących się w systemie rośnie z czasem na skutek wprowadzenia do produkcji nowych wyrobów, materiałów, itp.

3.3 Kryteria oceny systemów sterowania

     Ocenę systemów sterowania FMS przeprowadza się m.in. według następujących kryteriów:

  Efektywność wykorzystania zasobów FMS.
 Poprawne zbudowanie programów sterujących zasobami FMS oraz prawidłowa struktura systemu pozwala na zwiększenie wydajności systemu produkcyjnego.
  Prostota struktury sterowania.
 Obsługa FMS powinna łatwo zrozumieć funkcjonowanie wszystkich jego składników.
  Prostota obsługi.
 Operatorzy powinni mieć bardzo łatwy dostęp do wszystkich informacji o działaniu systemu.
  Pewność działania.
 System sterowania ingeruje we wszystkie elementy FMS. Awaria systemu sterowania burzy całą zintegrowaną strukturę produkcyjną, grozi nawet zniszczeniem maszyny.
  Terminowość i poprawność układanych harmonogramów.
 Części wytwarzane w FMS są zazwyczaj wykorzystywane w dalszych etapach produkcji w fabryce (np. montaż), dlatego terminowość ich wykonania jest tak bardzo ważna.
  Odporność na zakłócenia.
 Zdolność do automatycznego reagowania na małe błędy w działaniu. Małe problemy nie powinny paraliżować całego FMS.
  Modułowość.
 Systemy sterowania powinny mieć budowę modułową, w której funkcje każdego modułu muszą być dobrze zdefiniowane i w razie potrzeby łatwo modyfikowane.
  Łatwość rozbudowy.
 Rozbudowa systemu sterowania musi być prosta i powinna polegać na ewentualnym dodaniu potrzebnych modułów.
  Uniwersalność.
 System powinien być zdolny do sterowania produkcji w różnych typach FMS.
  Taniość.
 Koszt oprogramowania i sprzętu musi być proporcjonalny do kosztów
całego elastycznego systemu produkcyjnego.

 

4. Podsumowanie

Korzyści wynikające ze stosowania elastycznych systemów produkcyjnych.

    
Rosnące w świecie zainteresowanie elastycznymi systemami produkcyjnymi może być wyjaśnione przez analizę aktualnych tendencji w gospodarce światowej. Współczesny konsument wymaga towarów w wielu wariantach, zwiększają się też wymagania jakościowe. Przy szybko zmieniającej się modzie czas trwania popytu na określony wyrób skraca się. Coraz większego znaczenia nabiera współzawodnictwo, konkurencja, zdobywanie rynków zbytu. W rezultacie tych tendencji współczesne przedsiębiorstwa powinny bez opóźnień reagować na zmienne wymagania rynku, być zdolne do wydajnej produkcji różnych wyrobów w krótkich seriach bez konieczności inwestowania w ciągle zmieniające się specjalistyczne wyposażenie. 
     Warunki te spełnia elastyczny system produkcyjny charakteryzujący się bardzo wysokim poziomem integracji i automatyzacji procesu. Wszystkie ważne funkcje w FMS są ściśle powiązane. Projektowanie wyrobów, planowanie produkcji, harmonogramowanie, sterowanie procesem, gospodarka narzędziowa stanowią jeden system.

Ten wysoki stopień integracji powoduje:
 
  Skrócenie całkowitego czasu realizacji partii produkcyjnej. Czas realizacji partii wyrobów często jest zdeterminowany nie tyle sumarycznym czasem wykonywania kolejnych operacji, ale czasem oczekiwania części na obróbkę. W FMS czas stracony na oczekiwanie na kolejne operacje jest o wiele krótszy niż w konwencjonalnym systemie produkcyjnym.
  Zminimalizowanie wielkości produkcji w toku. Wadą wielu procesów wytwórczych, prowadzącą do wydłużenia czasu oczekiwania na ukończenie danej partii produkcyjnej, jest konieczność magazynowania półfabrykatów. Duża produkcja w toku przedstawia znaczną wartość ekonomiczną, zwiększa także liczbę wymaganych palet, uchwytów, magazynów itp., które same w sobie są bardzo kosztowne.
  Skrócenie czasu koniecznego do zmiany asortymentu produkcji. Krótki czas wykonywania zlecenia i stosunkowo jednorodne oprzyrządowanie pozwalają szybko reagować na rynkowe zmiany popytu na określone wyroby.
  Lepsze powiązanie z systemem planowania i harmonogramowania. Stosowanie nowoczesnych i ciągle ulepszanych metod planowania i harmonogramowania poprawia prognozy i plany produkcyjne przedsiębiorstw.
  Lepsze wykorzystanie maszyn. Zastosowanie nowoczesnych metod harmonogramowania i bieżącego sterowania produkcji prowadzi do minimalizacji przestojów obrabiarek.

     Wszystkie części finalnego produktu wytwarzanego w zintegrowanych i zautomatyzowanych procesach będą miały wyższą jakość i przy tym będzie ona taka sama dla każdego elementu. W związku z tym cały produkt finalny ma wysoką jakość, a co jest oczywiste, o jakości złożonego produktu decyduje jego najsłabszy element.

Literatura

[1]    Tadeusz Sawik: Optymalizacja dyskretna w elastycznych systemach produkcyjnych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawawa 1992
[2]    Jerzy Kosmola: Automatyzacja obrabiarek i obróbki skrawaniem, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000
[3]    Ryszard Zdanowicz: Robotyzacja procesów technologicznych (rozdz.7 s.140-178), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000
[4]    Praca zbiorowa pod kierunkiem Henryka Kowalowskiego: Automatyzacja dyskretnych procesów przemysłowych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,  Warszawa 1984
[5]    Krajowa konferencja robotyki: Ekonomika robotów i elastyczne systemy produkcyjne, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1985 
Jerzy Łunarski, Wiktor Szabajkowicz: Automatyzacja procesów technologicznych montażu maszyn, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993