MANUFACTURA FLEXIBLE
Manufactura flexible
Manufactura flexible
La tecnología de manufactura flexible es una gran promesa para el futuro de la manufactura. Beneficios potenciales son el mejoramiento en calidad, la reducción en costos e inventario, y un mejor manejo de los productos. Esta tecnología puede dividirse en dos segmentos:
(FMS, sistemas flexibles de manufactura) y Flexible Manufacturing Cells (FMC, celdas flexibles de manufactura).
A un nivel superior, un FMS es una colección de FMC. También puede ser un grupo de máquinas fabriles dedicadas solo propósito, a un proveyendo flexibilidad debido tanto a el flujo variable de material entre estaciones como a las diferentes combinaciones de usar estaciones de operaciones simples.
En ambos casos, el resultado final es la capacidad de manufacturar piezas, productos terminados o semielaborados usando el mismo grupo de máquinas. Una línea de producción con uso y operación variable de las estaciones puede funcionar como FMS.
Es por esto que la manufactura flexible describe cualquier grupo de máquinas o centros con el objeto de mover material entre ellos. El sistema completo está manejado por computadores, los cuales pueden manufacturar colectivamente diferentes partes y productos desde el inicio al final.
A pesar de que el acrónimo FMS es considerado en parte genérico, muchos otros términos y acrónimos son usados para describir esta clase de equipamiento para manufactura:
CIMS (Computer Integrated Manufacturing Systems),
CMPM (Computer Managed Parts Manufacturing),
VMM (Variable Mission Manufacturing).
Por ejemplo, las máquinas herramientas usadas en FMS usualmente son centros de mecanizado CNC, pero también pueden usarse otros equipos, como estaciones de inspección o de ensamblado superficial. El concepto FMS de manufactura está caracterizado por la capacidad de integrar estaciones de trabajo, manejo automático de materiales y control computacional.
El uso de FMS implica el uso de otros sistemas, como son la tecnología de grupo (GT, Group Technology), que permite clasificar piezas con características de fabricación similares, la tecnología JIT (Just In Time, justo a tiempo), que permite que las materias primas lleguen al lugar indicado en el momento preciso, los sistemas MRP (Material Requirements Planning, planeación de requerimientos de productos), donde el material entrante es seleccionado para llegar al lugar correcto a la hora indicada, y finalmente los sistemas CAD, con el fin de permitir el uso de datos y especificaciones milimétricas del diseño en la programación de máquinas de control numérico (NC) e inspección automática.
Al usar FMS se reducen los costos de mano de obra directa, pero aumentan los de mano de obra indirecta, debido al mayor nivel de complejidad del hardware.
También se reducen los tiempos de producción, debido a la mayor eficiencia de uso de las máquinas, la cual puede alcanzar el 85%, valor considerado excelente.
Existe con FMS una posibilidad de acomodar cambios en el volumen de partes, mezclar productos y hacer cambios el diseño, sin en tener grandes problemas. Debido a la mayor velocidad de procesamiento de las partes, se puede reducir notablemente el inventario, especialmente si se usan los sistemas JIT y MRP.
La administración de la planta se simplifica con FMS al tener el control principal un computador,el cual puede manejar pequeños cambios o denunciar fallas. De esta manera se facilita el sistema de control gerencial.
La justificación de costos de un FMS puede subdividirse en los costos de adquisición y los costos de operación. Los costos de adquisición deben realizarse una sola vez, e incluyen la preparación del lugar físico, el costo del equipo, el diseño del sistema y la preparación inicial delos operadores.
Los costos de operación son comparables a los costos de otros tipos de plantas e incluyen programación de uso, mantenimiento, reprogramación y actividades de control de calidad actual y bajo posibles nuevas normas.
El valor de un FMS radica en sus aplicaciones, y puede ser extendido u optimizado si un sistema así es adecuadamente integrado a maquinaria convencional, la cual constituye la corriente principal del ambiente fabril actual.
Errores en la aplicación se producen en gran parte debido a la falta de visión económica, ya que para implementar el sistema debe tenerse claro cuáles son los objetivos finales. Redefinirlos proyectos es permitido y fomentado, pero uno debe tener claro que ese tipo de redefiniciones significara mayores gastos.
Al planear la instalación de un sistema FMS, es necesario ceñirse a un modelo de implementación preexistente, la experiencia ha demostrado que ninguno de los pasos puede saltarse por completo
- Definir qué se va a producir y si la planta y el personal está capacitado para eso
- Establecer familias de partes entre los productos o componentes
- Determinar el volumen a producir en el corto plazo (el primer año)
- Pronosticar el volumen a producir a 10 años plazo
- Analizar con profundidad las capacidades del personal, un futuro líder del proyecto
Tras estos primeros cinco pasos se podrá asegurar si la empresa es candidata a usar un sistema FMS o no. Si lo es, la información obtenida será de gran importancia al implementar el resto del programa.
- Analizar ofertas de equipos y sistemas, se puede usar consultaría externa para elegir la mejor opción.
- Hacer una evaluación general del proyecto, incluyendo los costos. Los sistemas pueden tener un costo alto.
- Comprar el sistema.
- Anticipar la puesta en marcha, tanto dentro como fuera de la planta, hablando con proveedores y distribuidores
- Desarrollar las rutinas del sistema, definir el mantenimiento, revalúa los prototipos del
sistema, con el fin de chequearlo y mostrarlo a sus futuros operarios
- Instalar el sistema
- Realizar auditorías o revisiones periódicas, con el fin de comprobar si los objetivos originales se están cumpliendo.
La implementación de un sistema FMS debería cumplir con algunas especificaciones, y aunque éstas no son absolutamente necesarias, se aconseja su uso
Se deben establecer caminos para desarrollar subsistemas comunes de control de estadísticas, administración de mantención, de tal manera que éstos estén integrados con los otros subsistemas
Se debe usar un software común para integrarlos sistemas actuales
Se debe usar convenciones (software) comunes las interfaces hombre/máquina, de tal para manera que los operadores, inspectores y mantenedores usen el mismo procedimiento al interactuar con todas las máquinas
Se debe usar una base de datos administrativa
Se debe usar equipamiento computacional común para la información gráfica y de texto
Las especificaciones de control de programación deben estar estandarizadas con el fin de incorporar interfaces comunicacionales con los proveedores y distribuidores
El uso de robots se ha intensificado últimamente, a tal punto que hoy son vistos simplemente como máquinas herramientas CNC, que incorporadas FMS y son a FMC. Cuando son apropiados, los robots se usan para el manejo de materiales, fijación de piezas en las máquinas y otros procesos que son hechos mejor por el robot que por una máquina CNC dedicada.
El software y hardware FMS deben trabajar juntos en tiempo real, y una simulación es una buena manera de asegurar que esto ocurra.
Debe existir primero planeación de la una capacidad de la planta para así, conociendo la demanda y las condiciones de operación, diseñar una estrategia que permita una adecuada base para la fase de planeación del MRP.
Éste, basado en los inventarios que maneja, desarrolla un programa de entrega de productos.
El CAPP también ofrece ayuda a la hoja de ruta de un producto, incluyendo los estándares de tiempo directo del diseño, permitiendo la viabilidad de la integración con los sistemas CAD/ CAM.
Debe existir, por tanto, un programa computacional de tiempo real que vaya comprobando la ejecución de las funciones encomendadas, y que reconozca errores de tal manera de no mandar materiales a una máquina que esté fallando.
Los requerimientos del sistema de control de un FMS son mucho más que simples máquinas NC. La necesidad de lograr coordinación e integración en todos los aspectos de las operaciones de manufactura incluye sistemas de manejo de materiales, máquinas manufactureras, equipamiento de inspección, de recolección de datos y de reporte.
La jerarquía de control se divide en tres niveles de control:
El programador dinámico, el cual determina el nivel de producción inmediato de cada pieza para así aprovechar al máximo la capacidad cambiante del sistema.
El secuenciador de procesos, el cual determina el detalle del movimiento interno de piezas. Para achicar el número de posibilidades a evaluar en este nivel, algunos de los conflictos interdependientes son resueltos en un nivel menor por un mecanismo más rápido, para determinar el tiempo de mecanizado.
La asignación de recursos dinámicos, o nivel de comunicación, el cual transmite las decisiones y recibe información de los controladores de las máquinas. Una parte de este nivel está a cargo de juntar datos estadísticos, monitorear las opciones del sistema y proveer servicios de aplicación en el momento oportuno. Un procesador de eventos coordina las actividades generales en el controlador.
La operación de un FMS es relativamente simple. Típicamente, un FMS es programado para operar de acuerdo a objetivos predefinidos; por ejemplo, la optimización del flujo de materiales o la maximización de uso de las estaciones.
El computador central selecciona una pieza específica para ser mecanizada de acuerdo a los programas de producción almacenados en su memoria. La lleva, la fija en la máquina y luego ejecuta el primer programa de mecanizado, y así sucesivamente. Grabados en el mismo computador se encuentran los pasos para todos los procesos de las distintas piezas, de tal manera que sea él quien discierne cuál será la máquina que empezará a mecanizar tal o cual pieza.
Flexible Manufacturing Cells (FMC)
Un FMC es un grupo de máquinas relacionadas que realizan un proceso particular o un paso en un proceso de manufactura más largo. Puede ser, por ejemplo, una parte de un FMS.
El aspecto flexible de una celda flexible de manufactura indica que la celda no está restringida a sólo un tipo de parte o proceso, mas puede acomodarse fácilmente a distintas partes y productos, usualmente dentro de familias de propiedades físicas y características dimensionales similares.
Un FMC es un centro simple o un pequeño conjunto de máquinas que unidas producen una parte, su ensamble o producto. Una de las distinciones entre una celda y un sistema es la falta de grandes manipuladores de material entre las máquinas de una celda. Las máquinas en una celda están usualmente ubicadas de manera circular, muchas veces con un robot en el centro, el cual mueve las partes de máquina en máquina.
Un FMS puede contener múltiples celdas, las cuales pueden realizar diferentes y variadas funciones en cada celda o en una máquina o centro en particular.