Sistemas flexibles de manufactura

Unidad II: Sistemas Flexibles de Manufactura (FMS)

2.1 Sistemas Flexibles de Manufactura (FMS)

Un sistema de fabricación flexible (FMS) es un sistema de máquinas, herramientas y controladores que pueden cambiar inmediatamente de hacer un tipo de pieza a otra, e incluso pueden hacer varios tipos de piezas al mismo tiempo.

Hoy en día, uno de los grandes desafíos futuros en la actividad industrial es la capacidad de velocidad y precisión para producir un producto y proporcionar servicios en una amplia gama de productos que se desean personalizar. Esto a menudo se enfrenta como un problema industrial, especialmente si está asociado con el precio y la velocidad de la competencia. Entonces el costo debe ser menor, el tiempo de entrega más rápido y el ciclo de vida del producto más corto. Este problema a menudo se resuelve con el sistema de automatización para producir productos personalizados, pero el costo del proceso está cerca de la producción en masa.

El sistema de manufactura flexible (FMS) este sistema fue creado como un método en la producción que puede adaptarse fácilmente a los cambios del producto y debe ser capaz de funcionar en varios niveles de producción. Es necesario demostrar que este sistema puede lograr un mejor nivel de productividad en comparación con el método tradicional. Para este caso tomaremos un caso de estudio de los componentes de fundición de tornillo de banco POLMAN T-100 desarrollando un FMS propio que se ajusta a ese producto. Simulando en la producción de componentes de fundición a presión para 200 pares de fundición a presión POLMAN T-100

El producto se compara con los métodos convencionales. El resultado de que FMS puede producir 4 pares de componentes de fundición de vicio en 3.8 horas, esto significa una vuelta 20 veces más grande que el método convencional que necesitaba más de 73 horas, este rendimiento de FMS

se calcula solo en un turno largo (10.5 horas / día), el objetivo es demostrar que se puede ejecutar automáticamente con el menor contacto humano posible.

Descripción del estudio de caso y definición del problema

Para un estudio de caso en el desarrollo de este FMS utilizando Prensa de banco POLMAN T-100 mediante el método de comparación entre método convencional y FMS solo para componentes de fundición, para información, mandíbulas fijas y mandíbulas móviles. El casting (como en la figura 1) tiene un margen de mecanizado de 3 mm y material de hierro fundido.

Método convencional

La fresadora y la perforadora se utilizan para el método convencional con una plantilla especial y un accesorio (JF) como herramienta de guía en la producción del componente de fundición del vástago POLMAN T-100

Mandíbulas en movimiento

Moving Jaw se procesa utilizando su herramienta que se diseño de acuerdo con el requisito de sujeción considerando dirección de corte para un resultado preciso y un propósito uniforme, incluso en grandes cantidades. El tiempo de es de 610 minutos, que consisten en 455 minutos para el tiempo de corte y 155 minutos para no cortar.

Arreglo de mandíbulas

Las mordazas fijas se procesan utilizando el método convencional, lo mismo con las plantillas móviles que utilizan la plantilla y la herramienta que se tiene adaptado a los requisitos de los procesos de trabajo para lograr la precisión en grandes cantidades.

La duración del proceso de fabricación para una mandíbula fija usando el método convencional es de 710 minutos. Consiste en 510 minutos de tiempo de corte y tiempo sin corte es de 200 minutos.

El cambio de herramienta en el método convencional provoca que el tiempo sin corte se alargue, por lo que el uso de la herramienta no es lo suficientemente eficaz como para reducir tiempo de proceso.

Sistema de fabricación flexible (FMS)

El método FMS para producir la prensa POLMAN T-100 es compatible con centros de mecanizado CNC y material de Sistema de manejo (MHS). El MHS es un sistema de integración de puentes, transportadores y vehículos guiados automatizados.

Centro de mecanizado horizontal CNC

Centro de mecanizado horizontal (tipo M H4BN) tiene características de alta productividad y capacidad de producción, estos productos rápidamente que tienen un sistema de cambio veloz de herramienta y el sistema de cambio automático de paletas (6,0 segundos) con velocidad de (2.5 segundos / 90o). Además, esta máquina está cuenta con dos paletas de 400 x 400 mm de tamaño exterior con 24 agujeros.

Puente

El puente es un equipo adicional que se ajusta a las máquinas CNC existentes. El objetivo es unir la torre de bloques de AGV al sistema de paleta CNC.

Transportador de almacenamiento

Almacenamiento-1 para el almacenamiento del material fundido y Almacenamiento-2 para el almacenamiento del producto terminado.

Vehículo guía automatizado (AGV)

El AGV tiene la función de sacar una paleta del almacenamiento del transportador para colocarla en el puente de la máquina CNC; y al contrario, después de completar el proceso en CNC, AGV tomará la paleta para volver a colocarla en el producto final.

del método FMS.

Bloque de bloques y plantilla & accesorio (JF)

Los JF están montados en un bloque de torre que está diseñado en un sistema modular para ser utilizado fácilmente para el otro producto. La torre el bloques es el soporte y se instalará cuatro JF similares para facilitar el procesamiento en máquinas CNC.

Plan de operación de FMS

El plan de operación es una secuencia de actividades produciendo tornillo de banco POLMAN T-100 que está comenzando desde el montaje / sujeción de piezas de trabajo en el bloque de la torre y el final es el producto terminado sin sujeción. Los tiempos totales de operación del FMS a través de una secuencia de acciones en el plan de operación para producir 4 pares tornillos de banco POLMAN T-100 dura 228.52 minutos.

Conclusión

El cálculo del procesamiento de datos se puede concluir para el método FMS en comparación con el método convencional:

-Más de 22 veces más rápido para producir 200 pares de productos de fundición del POLMAN T-100.

-El tiempo de manejo del material es 5.14 veces más rápido dentro de 1 ciclo de producción.

-Contacto reducido con el operador, el FMS puede ejecutarse automáticamente

El resultado de este cálculo del rendimiento de FMS también debe evaluarse en viabilidad económica, entonces la inversión adicional y el uso del centro de mecanizado, por supuesto, será mayor que el método convencional. Pero, se sabe que el método FMS es mejor para aumentar la productividad.

2.1.1 Elementos que componen un FMS

Un Sistema flexible de manufactura integra los elementos principales como un sistema automatizado, que consisten en varias celdas, cada una con un respectivo robot que funciona para varias máquinas y todos ellos controlados por un computador central, por lo cual están agrupadas a un cierto proceso, a diferencia de la manufactura convencional ahorran tiempo en el traslado del producto de un proceso a otro.

La relación entre sus componentes es complicada. Los enfoques de programación matemática son muy difíciles de resolver para un sistema complejo, por lo que la simulación de FMS se usa ampliamente para analizar sus medidas de rendimiento. Además, los componentes de FMS son muy sofisticados y costosos. Si se debe adquirir un FMS, entonces es mejor analizar sus resultados utilizando una simulación que no implique pérdida de dinero, recursos y tiempo de trabajo.

Como un sistema de eventos discretos, los FMS se han estudiado en aspectos como el modelado y el análisis de rendimiento.

El concepto de FMS se le atribuye a David Williamson, un ingeniero británico empleado por Molins a mediados de la década de 1960. Molins solicitó una patente para la invención que se otorgó en 1965. Se llamó Sistema 24 y se creía que el grupo de máquinas herramienta que comprende El sistema podría funcionar las 24 ha del día. Uno de los primeros FMS instalados en EE. UU. Fue un sistema de mecanizado en Ingersoll-Rand Company.

Hay tres características que un sistema de fabricación debe tener para ser flexible:

1) La capacidad de identificar diferentes partes entrantes o estilos de productos procesados por el sistema.

2) Cambio rápido de instrucciones de función.

3) Cambio rápido de configuración física

Los componentes del FMS se pueden clasificar en dos categorías:

1. Hardware: máquinas herramientas, sistemas de manejo, vehículos guiados, centro de inspección, robots, etc.

2. Software: el software se puede clasificar en funciones intrínsecas y extrínsecas.

Las funciones extrínsecas se utilizan para planificar y controlar las funciones que tienen lugar fuera de los límites físicos, por ejemplo: planeación de la producción, planificación de procesos, programación de mantenimiento, etc.

Las funciones intrínsecas controlan los componentes dentro del límite físico, por ejemplo: control de la producción, monitoreo de producción, diagnóstico de maquinaria, etc.

Los diferentes niveles de flexibilidad de manufactura se pueden definir de la siguiente manera:

(a) Flexibilidades básicas Flexibilidad de la máquina: la capacidad de la máquina para adaptarse a una variedad de productos.

(b) Flexibilidad del sistema Flexibilidad de volumen: mide la capacidad del sistema para operar eficientemente en diferentes volúmenes de los tipos de parte.

(c) Flexibilidades agregadas.

Flexibilidad de programa:

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