¿Sigue siendo la fabricación flexible una tecnología de fabricación avanzada?
7 Fabricación flexible
Como se analiza más adelante sobre los sistemas de fabricación y las tecnologías de fabricación avanzadas, es útil introducir definiciones de los términos de los sistemas de fabricación. La definición de sistema de fabricación es una serie de sistemas que convierten las materias primas en formas más útiles y finalmente productos completos, que pueden agregar valor al proceso de fabricación.
En el marco de la fabricación moderna, la flexibilidad es una característica importante. Esto significa que un sistema de fabricación es versátil y ampliamente adaptable, a la vez que tiene una alta capacidad de producción. Un sistema de fabricación flexible es versátil y puede producir una variedad de piezas. Es adaptable porque se puede ajustar muy rápidamente para producir piezas completamente diferentes. Un sistema de fabricación flexible es una máquina única o un grupo de máquinas controladas por computadora con capacidades de manejo de herramientas que son atendidas por un sistema automatizado de manejo de materiales. Debido a sus capacidades de manejo de herramientas y control por computadora, el sistema se puede adaptar continuamente para fabricar una amplia y diversa gama de piezas. Por eso se le llama sistema de fabricación flexible.
Un FMS normalmente incluye: *Por ejemplo, hay instrumentos de procesamiento, máquinas herramienta, equipos de ensamblaje y robots. *Por ejemplo, hay equipos de manipulación de materiales, robots, transportadores y AGV (sistemas automatizados de procesamiento de información). )
*Un sistema de transmisión de información*Un sistema de control por computadora La fabricación flexible es una etapa importante en la industria manufacturera que avanza hacia el objetivo de la integración completa. Incluye la integración de programas de fabricación automatizada
. En el proceso de fabricación flexible, los mecanismos de fabricación automatizados y los sistemas automatizados de manipulación de materiales se comunican en tiempo real a través de una red informática. Esta es la integración a menor escala.
La integración de varios conceptos de fabricación automatizada mediante la fabricación flexible es un paso importante para lograr el objetivo de una integración completa: * Control numérico por ordenador (CNC) de máquinas y equipos individuales * Distribución de sistemas de fabricación Tipo Control Numérico ( DNC) *Sistema automatizado de manipulación de materiales *Tecnología de grupo (serie de piezas)
Cuando estos procesos, máquinas y conceptos automatizados se introducen en un sistema integrado, se completa el FMS. Las personas y las computadoras desempeñan papeles importantes en FMS. La cantidad de trabajo humano es ciertamente menor que la de un sistema de fabricación manual. Sin embargo, los humanos todavía desempeñan un papel importante en el funcionamiento del FMS. El trabajo humano incluye lo siguiente: * Reparación, mantenimiento y reparación de averías de instrumentos * Reemplazo y ajuste de herramientas * Carga y descarga de sistemas * Entrada de datos
* Cambios a la parte del plan 8 * Desarrollo planificado de fabricación flexible Los equipos de sistemas, como todos los equipos de fabricación, están obligados a cometer errores, mal funcionamiento y fallas
. Cuando se descubre un problema, la persona que lo soluciona debe identificar el origen del problema y proponer un plan de corrección. Los humanos también tienen la tarea de tomar las medidas correctas para reparar el equipo que funciona mal. Incluso cuando todos los sistemas funcionan normalmente, se requiere un mantenimiento periódico. Se necesitan operadores humanos para completar el trabajo de configurar máquinas, cambiar herramientas y reinstalar sistemas. La reducción de la capacidad de procesamiento de herramientas FMS
no incluye cambio y ajuste de herramientas, carga y descarga de FMS. Una vez que la materia prima se carga en el sistema automatizado de manejo de materiales, el sistema la moverá de manera prescrita. Sin embargo, inicialmente son los operadores humanos quienes cargan las materias primas y descargan los productos en el sistema de manipulación de materiales. La gente también necesita interactuar con las computadoras. Los humanos controlan el programa de procesamiento de piezas FMS a través de computadoras. Cuando el FMS produce otro tipo de pieza, hay que cambiar su programa. Las personas desempeñan un papel menos intensivo en mano de obra pero aún crucial en FMS.
Todos los estándares de FMS son proporcionados por ordenadores. Las herramientas de mecanizado individuales en FMS están controladas por CNC. El sistema integral está controlado por DNC. Al igual que otras funciones que incluyen la recopilación de datos, el monitoreo del sistema, el control de herramientas y el control de intercambio de información, los sistemas automatizados de manejo de materiales están controlados por computadora. La interacción hombre-máquina es clave para la flexibilidad de FMS. 1. Desarrollo histórico de la fabricación flexible La fabricación flexible apareció en el Reino Unido a mediados de la década de 1860
Molins, Ltd. Desarrolla System24.
System24 es un verdadero FMS. Sin embargo, debido a que la tecnología de automatización, integración y control por computadora aún no se ha desarrollado hasta un nivel que pueda soportar completamente el sistema, su destino ha estado condenado desde el principio. El primer FMS se adelantó a su tiempo. De nuevo, acaba siendo abandonado como algo inalcanzable.
La fabricación flexible permaneció en la etapa teórica y conceptual durante el resto de los años 1960 y 1970. Sin embargo, con la aparición de una sofisticada tecnología de control por computadora a finales de los años 1970 y principios de los 1980, la fabricación flexible se convirtió en un concepto viable. Los primeros usuarios de la fabricación flexible en Estados Unidos fueron principalmente las industrias de fabricación de automóviles, camiones y tractores. 2. Principios de la fabricación flexible Siempre existe una contradicción entre productividad y flexibilidad en la fabricación. Por un lado, la línea de montaje puede alcanzar una alta productividad, pero tiene poca flexibilidad. Por otro lado, los mecanismos CNC independientes pueden proporcionar la máxima flexibilidad, pero tienen una baja productividad. La fabricación flexible está entre los dos. La industria manufacturera siempre ha necesitado un sistema que tenga alta productividad, independencia y flexibilidad.
Las líneas de montaje pueden producir grandes cantidades de piezas con una alta productividad. La línea de montaje requiere una gran cantidad de equipos, pero perder parte de ellos puede provocar que toda la línea de montaje se cierre y requiera una reconfiguración. Ésta es su deficiencia más crítica,
porque significa que la línea de montaje no puede producir diferentes, ni siquiera la misma serie de piezas, sin paradas y reensamblajes prolongados y costosos.
Se han utilizado equipos CNC tradicionales para producir pequeños lotes de piezas con ligeras diferencias en el diseño. Este es un dispositivo ideal porque se pueden reprogramar rápidamente para adaptarse a cambios de diseño menores o incluso mayores. 9
Sin embargo, como dispositivos independientes, no se pueden utilizar con mayor productividad para la producción de piezas en gran volumen. . FMS tiene mayor rendimiento y productividad que los equipos CNC independientes. Su flexibilidad aún no es comparable a la de las máquinas CNC independientes, pero se está acercando. La característica más destacada de la fabricación flexible con respecto a las capacidades básicas de los productos intermedios es que, en la mayoría de los casos, deben ser lo suficientemente flexibles como para transformarse rápidamente para producir otras piezas o productos, y pueden producir productos intermedios con una productividad intermedia.
cantidad de producto. La fabricación flexible llena un vacío en la industria manufacturera. La fabricación flexible proporciona muchos beneficios a los fabricantes por sus capacidades básicas: * Puede fabricar piezas similares * Reemplazar piezas a voluntad *
Producir diferentes piezas al mismo tiempo * Reducir el tiempo del equipo y el tiempo de entrega * Eficiencia Uso de la máquina * Reducido Costos de mano de obra directa e indirecta* Capacidad para manejar diferentes materiales* Capacidad para continuar la producción si una máquina se avería
3 Componentes de un sistema de fabricación flexible FMS tiene cuatro componentes principales: *Máquina herramienta *Sistema de control *Manipulación de materiales sistema *Operación humana
(1) El sistema de fabricación flexible de máquina herramienta, como cualquier otro sistema de fabricación, utiliza el mismo tipo de máquina y se controla automáticamente
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O operar a mano. Estos incluyen tornos, amoladoras, taladradoras, máquinas ranuradoras, etc. Estas máquinas típicas en realidad están controladas por el FMS, que llama a esa máquina cuando el sistema lo necesita. Algunos FMS están diseñados para ajustarse a una característica que define necesidades bien definidas. En este caso las máquinas herramienta del sistema sólo llamarán a aquellas operaciones que sean necesarias para la planificación. Estos sistemas se convierten en sistemas que atraen la atención de la gente.
En un entorno de trabajo, o en una aplicación práctica, la aplicación de cualquier entorno no conocido previamente o debe incluir necesariamente un amplio abanico de posibilidades, al menos para poder controlar u operar la máquina para completar fabricación estándar. Estos sistemas se conocieron como sistemas de propósito general. (2) Sistema de control El sistema de control es el FMS que sirve para controlar muchas funciones diferentes: * Programas de almacenamiento y distribución de piezas * Control y seguimiento de los procesos de trabajo * Gestión de la producción Al describir y hablar sobre control de rendimiento y automatización de fábrica en la aplicación de La tecnología FMS y CIM (fabricación integrada por computadora), que coloca muchas actividades de planificación y control en una perspectiva jerárquica, es conveniente para sistemas de fabricación avanzados con planificación estratégica general en la parte superior y operaciones del proceso de fabricación
comando operativo en la parte superior. abajo. Hay varios candidatos para tal modelo jerárquico.
Las dos formulaciones más importantes son las de la NBS (National Bureau of Standards) ahora llamada NIST (National Bureau of Standards and Technology) en Estados Unidos (modelo NBS) y la de la ISO (Organización Internacional de Normalización). ), que propone definiciones de niveles de control internacionales en sistemas avanzados de fabricación (modelos ISO). El modelo NBS reconoce cinco niveles, a saber, instalaciones, tiendas, células, estaciones de trabajo y equipos. El modelo ISO agrega capas y consta de seis niveles en su modelo, es decir, empresa, instalación/planta, parte/área, celda, estación de trabajo y equipo. Estos modelos jerárquicos se han utilizado principalmente como marco de referencia en la planificación e implementación de sistemas de fabricación integrados por computadora, pero también son aplicables para hablar sobre actividades de planificación y control de la producción en general.
Es relevante hablar de definiciones de niveles de control de fabricación porque estas incluyen ciertos términos comúnmente utilizados en la literatura y en las descripciones de productos para la automatización de fábricas. En la Figura 2.35 se presenta una ilustración de una estructura escalonada basada en el modelo ISO.
Ilustra la característica fundamental, es decir, que cada función de control (en el nivel n) controla un conjunto más pequeño de funciones en el nivel inferior (nivel n-1). Las tareas y responsabilidades típicas en los diferentes niveles son las siguientes:
Los controles empresariales incluyen el plan estratégico general de la empresa. Ésta es la división entre planificación de cartera de productos, estrategia de mercado y división del trabajo dentro de la empresa. Los controles de fabricación realizados a nivel empresarial son responsables del logro de la misión de la empresa;
Sus horizontes de planificación se miden en años y no deben cambiar con demasiada frecuencia.
Control de instalaciones es el responsable de implementar la estrategia corporativa. Incluye funciones tales como ingeniería de productos y fabricación, gestión de la información, gestión de la producción y otras actividades a largo plazo en el control y funcionamiento de las instalaciones de fabricación. El control de alcance es responsable de la asignación de recursos y la coordinación de la producción en el taller. Este nivel de control normalmente opera durante un período de varios días o semanas.
Este nivel a menudo también se denomina "Nivel de tienda" y el término "Control de tienda" incluye los siguientes controles y niveles de alcance. En la literatura estadounidense, el control de planta a menudo se denomina "control de actividad de producción", y en FMS
el software de control realizará el control de alcance del sistema de producción flexible.
El control de alcance es responsable de la asignación de recursos y la coordinación de la producción en el taller. Este nivel de control normalmente opera en unos pocos días o semanas. Este nivel a menudo también se denomina "Nivel de tienda" y el término "Control de tienda" incluye los siguientes controles y niveles de alcance. En la literatura estadounidense, el control del taller a menudo se denomina "control de la actividad de producción", y el software de control FMS realizará el control del alcance del sistema de producción flexible.
El control celular se encarga de la dirección del trabajo a través de estaciones de trabajo dentro de la sala de producción. Esto incluye tareas de recursos, tomar decisiones sobre la ruta de los trabajos, enviar trabajos a sus respectivas estaciones de trabajo y monitorear los trabajos y el entorno de la estación de trabajo.
El Control de Puestos de Trabajo es responsable de la coordinación de las tareas que se realizan en los puestos de trabajo a medida que se les asigna el trabajo. Esta función opera en una escala de tiempo que va desde milisegundos a horas.
El nivel Equipo comprende la ejecución física de tareas en máquinas. En el caso de máquinas herramienta, este nivel normalmente será el eje donde el controlador de la máquina controla el movimiento, la velocidad del husillo, el refrigerante, etc.