Comprensión de los sistemas de fabricación flexibles: una guía

Un sistema de fabricación flexible (FMS) normalmente emplea principios de ingeniería de sistemas y tecnología de grupo. Conecta máquinas herramienta (centros de procesamiento) de control numérico por computadora (CNC), máquinas de medición por coordenadas, sistemas de transporte de materiales, precalibradores de herramientas, almacenes de herramientas tridimensionales, estaciones de carga y descarga de piezas y robots a través de redes locales.

Bajo el control de computadoras y software de control, forma un sistema de procesamiento integrado capaz de satisfacer la producción multivariante y de lotes pequeños que prevalece en las industrias manufactureras. Este sistema optimiza todo el proceso de mecanizado automatizado.

Desde el establecimiento del primer FMS (System-24) por Molins Company en el Reino Unido en 1967, la tecnología de producción flexible ha atraído la atención mundial y ha encontrado una amplia aplicación en las industrias de producción de los países desarrollados.

El uso de tecnología de fabricación flexible no solo resuelve los problemas de automatización del mecanizado de variedades múltiples de lotes medianos a pequeños y de medianos a grandes que han persistido durante casi un siglo, sino que también se adapta bien a la mejora continua y rápida de los productos.

La tecnología de fabricación flexible se caracteriza por una alta flexibilidad y universalidad, tiempos de cambio rápidos, tiempos de configuración cortos, altas tasas de utilización de equipos y la capacidad de operar sin supervisión las 24 horas del día. También garantiza una calidad de mecanizado alta y estable manteniendo bajos los costos de producción. Por tanto, la tecnología de fabricación flexible se ha convertido en la tecnología central en todo el campo de la fabricación mecánica.

Composición de un sistema de fabricación flexible

Un FMS consta principalmente de un sistema de mecanizado CNC de estaciones múltiples, un sistema automatizado de almacenamiento y transporte de materiales y un sistema de información controlado por computadora.

El sistema de mecanizado CNC multiestación incluye principalmente centros de procesamiento, centros de torneado o tornos de control numérico por computadora (CNC), fresadoras, rectificadoras y herramientas de mecanizado de engranajes. Se utilizan para completar automáticamente una variedad de operaciones de mecanizado, así como para cambios automáticos de herramientas y piezas.

El sistema automatizado de almacenamiento y transporte de materiales está diseñado para el suministro y carga/descarga automática de piezas y accesorios, así como para tareas automáticas de traslado, despacho y almacenamiento entre operaciones. El sistema de información controlado por computadora maneja varios tipos de información en el FMS.

Produce la información necesaria para el funcionamiento automático de máquinas CNC y sistemas de materiales, garantizando una gestión, control y optimización eficaces de lotes medianos y pequeños y de producción multivariedad dentro del FMS.

Clasificación de sistemas de fabricación flexibles

Según su escala, FMS se puede dividir en las siguientes cuatro categorías:

1. Unidades de fabricación flexibles

Las Unidades de Fabricación Flexible (FMC) constan de 1 o 2 centros de mecanizado, robots industriales, máquinas herramienta CNC y equipos de transporte y almacenamiento de materiales. Son adaptables y flexibles para mecanizar diversos productos.

Un FMC puede considerarse el FMS de menor escala y representa la evolución del FMS hacia la rentabilidad y la miniaturización. Sus características incluyen lograr flexibilidad y automatización en una sola máquina, que ahora se adoptan ampliamente.

2. Sistemas de fabricación flexibles

Un FMS normalmente incluye cuatro o más máquinas herramienta CNC totalmente automáticas (como centros de mecanizado y centros de torneado), conectadas por un sistema de control centralizado y un sistema de materiales. Puede lograr el mecanizado y gestión de diversas variedades y lotes medianos y pequeños sin detener la máquina.

3. Líneas de fabricación flexibles

Las líneas de fabricación flexibles (FML) son líneas de producción que se encuentran entre líneas automáticas inflexibles de alto volumen de una o pocas variedades y FMS multivariedad de lotes medianos a pequeños. Sus equipos de mecanizado pueden ser centros de mecanizado de uso general, máquinas herramienta CNC o pueden emplear máquinas herramienta especializadas o máquinas herramienta CNC especializadas.

4. Fábricas de fabricación flexibles

Las Fábricas de Manufactura Flexible (FMF) conectan múltiples líneas FMS, equipadas con almacenes tridimensionales automatizados e interconectadas por un sistema informático.

Adoptan un FMS completo desde la realización del pedido, el diseño, el mecanizado, el montaje, la inspección, el transporte hasta la entrega. Incluye CAD/CAM e integra CIMS en aplicaciones prácticas, logrando la flexibilidad y automatización del sistema de producción y logrando además una gestión integral de los procesos de producción, mecanizado de productos y almacenamiento y transporte de materiales en toda la fábrica.

Desarrollo de tecnología de fabricación flexible.

FMS representa un nuevo modelo conceptual y una tendencia de desarrollo para las fábricas del futuro, una iniciativa estratégica que dará forma a la trayectoria de las empresas manufactureras. Actualmente, predomina el FMS de primera generación, que refleja el nivel global de fábricas, y se espera que esta situación persista. El proyecto Sistema de Fabricación Inteligente (IMS), lanzado por Japón en 1991, se considera un FMS de segunda generación.

Sin embargo, se espera que un FMS de segunda generación completamente desarrollado no se consiga hasta el siglo XXI. En ese momento, las máquinas y los humanos inteligentes integrarán y coordinarán de manera flexible todas las actividades, desde la recepción de pedidos hasta la producción y las ventas.

FMS experimentó un rápido crecimiento a mediados de la década de 1980, convirtiéndose en un punto focal de la automatización de la producción. Esto se debió, por un lado, al desarrollo de tecnologías individuales, como centros de mecanizado CNC, robots industriales, CAD/CAM, gestión de recursos y otros avances de alta tecnología, que proporcionaron una base tecnológica fundamental para la integración de sistemas.

Por otro lado, se han producido cambios significativos en el mercado global, pasando de un mercado tradicional y relativamente estable a un mercado dinámico y volátil. Para sobrevivir y prosperar en este mercado, las empresas comenzaron a explorar nuevos métodos de producción y modelos de negocio. En los últimos años, el FMS, como “filosofía” científica de la producción industrial moderna y modelo avanzado de automatización fabril, ha ganado reconocimiento internacional.

Es un sistema de fabricación inteligente que, basado en tecnología de automatización, tecnología de la información y tecnología de fabricación, integra procesos previamente independientes, como el diseño de ingeniería, la producción, la producción y la gestión empresarial, en un sistema completo y orgánico que cubre toda la empresa. El objetivo es lograr una optimización dinámica general, una alta eficiencia, una alta flexibilidad y así superar a la competencia.

Como tecnología de vanguardia en el desarrollo de la automatización industrial, se espera que FMS se convierta en el principal modelo de producción para la industria mecánica en el siglo XXI.

La tecnología de fabricación flexible se ha aplicado ampliamente en los países industrialmente desarrollados, con el uso cada vez mayor de máquinas herramienta CNC, centros de mecanizado, FMC y FMS. La Fabricación Integrada por Computadora (CIM) unificará la gestión del diseño, la fabricación, las ventas y las finanzas vía computadora, logrando la automatización total de la gestión de la fábrica.

En la década de 1980, CIM se convirtió en la dirección de desarrollo de la fabricación mecánica, pero establecer CIM a menudo requiere inversiones sustanciales en hardware y un tiempo de desarrollo prolongado.

Sin embargo, debido al rápido desarrollo de la tecnología de aplicaciones informáticas, el énfasis excesivo en la gestión unificada no puede adaptarse a la producción variable. El concepto CIM está en constante evolución y requiere más flexibilidad para adaptarse a los rápidos cambios en la producción.

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