¿Qué es FMS? ¡Parece estar relacionado con la producción y la operación!
Generalmente, sólo la producción con una sola variedad, lotes grandes, equipos dedicados, procesos estables y alta eficiencia puede generar economías de escala. Por otro lado, la producción de variedades múltiples y de lotes pequeños tiene poco equipo; especificidad y es difícil de procesar durante el procesamiento. Cuando las formas son similares, el proceso es difícil de estabilizar y la eficiencia de la producción inevitablemente se verá afectada. Para mejorar simultáneamente la flexibilidad y la eficiencia de la producción de la industria manufacturera, acortar el ciclo de producción y reducir los costos del producto, garantizando al mismo tiempo la calidad del producto y, en última instancia, permitir que la producción de lotes pequeños y medianos compita con la producción en masa, los sistemas de automatización flexibles surgieron como el los tiempos lo requieren.
Primero, las ventajas
Después de incorporar un grupo de máquinas herramienta con alta utilización de equipos al sistema de fabricación flexible, la producción se puede aumentar varias veces en comparación con cuando este grupo de máquinas herramienta trabajar por separado.
2. El uso de sistemas de automatización flexibles para reducir el WIP puede reducir el WIP en aproximadamente un 80 %.
3. La capacidad de producción es relativamente estable.
4. Funcionamiento flexible
5. Este producto tiene una gran adaptabilidad.
En segundo lugar, composición
1. Sistema de procesamiento automático
2. Sistema logístico El sistema logístico se refiere a las legendarias correas, orugas, plataformas giratorias, manipuladores, etc. Sistema compuesto por diversos dispositivos de transporte para completar el suministro y transmisión de piezas y herramientas. Es el componente principal de los sistemas de fabricación flexibles.
3. Sistema de información
4. Sistema de software El sistema de software se refiere a la parte indispensable que garantiza la gestión eficaz de los sistemas de fabricación flexibles mediante ordenadores electrónicos, incluido el diseño, la planificación, el control de la producción, Monitoreo del sistema y otro software. Los sistemas de fabricación flexibles son adecuados para producciones de lotes pequeños y medianos con una producción anual de 1.000 a 100.000 piezas.
En tercer lugar, tipo
1. Célula de fabricación flexible (FMC) Una célula de fabricación flexible es una unidad desarrollada sobre la base de una unidad de fabricación y tiene ciertas características de un sistema de fabricación flexible. . Por lo general, consta de 1 a 3 máquinas herramienta CNC o centros de mecanizado, con dispositivos de almacenamiento en búfer de piezas, cambio de herramientas y cambio automático de paletas, y dispositivos de almacenamiento y transporte de piezas. Tiene la flexibilidad y flexibilidad para procesar una variedad de productos. Puede considerarse como la unidad básica de FMS, y también puede considerarse como el FMS más pequeño. Es el producto del desarrollo de FMS en la dirección de lo económico y lo económico. miniaturización.
2. Línea de producción automática flexible (línea automática flexible) Una línea de producción automática flexible es una línea de producción compuesta por múltiples máquinas herramienta ajustables (principalmente máquinas herramienta especiales) conectadas entre sí a través de un dispositivo transportador móvil. Esta línea de producción puede procesar una gran cantidad de piezas de diferentes especificaciones. Una línea de producción automatizada flexible de baja flexibilidad está cerca de una línea de producción automatizada producida en masa en rendimiento; una línea de producción automatizada flexible altamente flexible está cerca de un sistema de fabricación flexible que produce lotes pequeños y variedades múltiples.
3.FMF Flexible Manufacturing Factory (FMF) conecta múltiples FMS, utiliza un almacén automatizado y se comunica con un sistema informático, utilizando un FMS completo desde el pedido, el diseño, el procesamiento, el ensamblaje, la inspección, el transporte hasta la entrega. . Incluye flexibilidad laboral (CAD/CAM), que utiliza sistemas de fabricación integrados por computadora para realizar una automatización flexible de los sistemas de producción.
Cuarto, tecnología clave
1. Diseño asistido por computadora
2. Tecnología de control difuso La aplicación práctica de las matemáticas difusas es el controlador difuso. El controlador difuso de alto rendimiento recientemente desarrollado tiene una función de autoaprendizaje, que puede obtener continuamente nueva información durante el proceso de control y ajustar automáticamente la cantidad de control, mejorando así en gran medida el rendimiento del sistema.
3. Inteligencia artificial, sistemas expertos y tecnología de sensores inteligentes La inteligencia artificial utilizada en FMS se refiere principalmente a sistemas expertos basados en reglas.
4. Tecnología de redes neuronales artificiales
El sistema de fabricación flexible (FMS) se compone de un sistema de control de información unificado, un sistema de almacenamiento y transporte de materiales y un conjunto de equipos de procesamiento CNC, que pueden adaptarse al procesamiento Transformación de objetos para sistemas automatizados de fabricación de máquinas.
La base técnica de FMS es la tecnología de grupo. El flujo del proceso se determina de acuerdo con la agrupación de objetos de procesamiento y se seleccionan los equipos de procesamiento CNC y los sistemas de almacenamiento y transporte correspondientes para piezas de trabajo, herramientas y otros materiales. Están controlados por computadoras, por lo que pueden ajustarse automáticamente. Logre una producción por lotes eficiente de varias piezas de trabajo dentro de un cierto rango (es decir, "flexibilidad") y permita el reemplazo oportuno de productos para satisfacer la demanda del mercado.
FMS tiene dos funciones principales: fabricación y gestión de producción parcial, por lo que puede mejorar de forma integral la eficiencia de la producción. El alcance del proceso de FMS continúa expandiéndose y puede incluir fabricación de piezas en bruto, mecanizado, ensamblaje e inspección de calidad. El FMS, que se empezó a utilizar a mediados de los años 80, se utilizaba principalmente para cortar, estampar y soldar.
Los principales efectos técnicos y económicos del uso de FMS son: el procesamiento de las piezas requeridas se puede organizar a tiempo de acuerdo con las necesidades coincidentes de las operaciones de ensamblaje, y se puede lograr una producción oportuna, reduciendo así el inventario de espacios en blanco. y el trabajo en progreso, y en consecuencia ocupar el capital de trabajo, acortar el ciclo de producción; mejorar la utilización del equipo, reducir el número de equipos y el área de la fábrica, lograr una "producción no tripulada" continua las 24 horas y mejorar; la consistencia de la calidad del producto.
En 1967, la empresa británica Moleyns desarrolló por primera vez el "System 24" basado en el concepto básico de FMS propuesto por Williamson. Su equipo principal son seis máquinas herramienta CNC multiproceso con estructura modular. El objetivo era lograr un procesamiento continuo las 24 horas del día en condiciones desatendidas, pero no se pudo completar debido a dificultades económicas y técnicas.
Ese mismo año, la empresa estadounidense White Sunstrand construyó el sistema Omniline I, que consta de ocho centros de mecanizado y dos taladradoras multieje. Las piezas de trabajo se cargan en soportes sobre paletas y se transportan y procesan entre máquinas herramienta en un orden fijo y a un ritmo determinado. Este tipo de equipo de automatización flexible es adecuado para variedades pequeñas y producción de lotes grandes. Tiene una forma similar a las líneas de producción automatizadas tradicionales, por lo que también se le llama línea de producción automatizada flexible. Japón, la ex Unión Soviética, Alemania, etc. FMS también se desarrolló desde finales de los años 1960 hasta principios de los 1970.
En 1976, la empresa japonesa FANUC exhibió una celda de fabricación flexible (FMC) que constaba de un centro de mecanizado y robots industriales, proporcionando una forma importante de equipo para el desarrollo de FMS. Una celda de fabricación flexible (FMC) generalmente consta de 1 a 2 máquinas herramienta CNC y dispositivos de transporte de material. Tiene una estación de almacenamiento de piezas de trabajo independiente y un sistema de control de unidad, que puede cargar y descargar piezas de trabajo automáticamente en la máquina herramienta, e incluso detectar piezas de trabajo automáticamente. Puede realizar una producción continua de procesos limitados y es adecuado para aplicaciones de producción de variedades múltiples y de lotes pequeños.
A finales de la década de 1970, FMS logró grandes avances en tecnología y cantidad, y entró en la etapa práctica a principios de la década de 1980. Entre ellos, el FMS que consta de 3 a 5 dispositivos es el más común, pero también se utilizan sistemas más grandes.
En 1982, la empresa japonesa Fanuc construyó un taller de procesamiento automatizado de motores, que constaba de 60 unidades de fabricación flexibles (incluidos 50 robots industriales) y un almacén tridimensional, con dos carros guía automáticos para transportar espacios en blanco y piezas de trabajo. Además, existe un taller de montaje de motores no tripulado que puede funcionar de forma continua las 24 horas del día.
Este taller automatizado y no tripulado es un paso importante hacia las fábricas automatizadas integradas por ordenador. Al mismo tiempo, han surgido varios FMS económicos que solo tienen las características básicas de los FMS pero tienen una automatización imperfecta, lo que hace que las ideas de diseño y los logros técnicos de los FMS se utilicen ampliamente.
Un sistema de fabricación flexible típico consta de equipos de procesamiento CNC, sistemas de almacenamiento y transporte de materiales y sistemas de control de información. Como equipos de procesamiento se utilizan principalmente centros de mecanizado y tornos CNC. El primero se utiliza para procesar piezas de cajas y placas, y el segundo se utiliza para procesar piezas de ejes y placas. Para obtener una mayor eficiencia de producción, los centros de mecanizado con cajas de husillo reemplazables se utilizan a menudo en FMS que producen lotes medianos, grandes y variedades pequeñas.
Los materiales transportados por el sistema de almacenamiento y procesamiento incluyen piezas en bruto, piezas de trabajo, herramientas, accesorios, herramientas de inspección y virutas, etc.
Existen dos formas de almacenar materiales: almacenes de palets con distribución plana y almacenes de celosías con gran capacidad de almacenamiento. Generalmente, los trabajadores primero cargan los espacios en blanco en el soporte del palet y los almacenan en un área específica del almacén automático, luego el sistema de manipulación automática los entrega a la estación de trabajo designada de acuerdo con las instrucciones de la computadora de gestión de materiales. Los carros de vía fija y los rodillos transportadores son adecuados para FMS donde los equipos están dispuestos en secuencia de proceso, mientras que el orden en el que los carros guiados automáticos transportan materiales no tiene nada que ver con la disposición del equipo, lo que permite una gran flexibilidad.
Los robots industriales pueden transportar, cargar y descargar piezas de trabajo para de 1 a 4 máquinas herramienta dentro de un rango limitado. Para piezas de trabajo más grandes, a menudo se utilizan cambiadores automáticos de paletas (APC) para transportarlas, o se pueden usar robots que se desplazan sobre rieles para transportar y cargar las piezas al mismo tiempo. Las herramientas desgastadas se pueden sacar del almacén de herramientas una por una y reemplazarlas, o el almacén de herramientas lleno de herramientas a reemplazar se puede reemplazar con un sub-almacén de repuesto. Las mordazas de los mandriles de torno, los dispositivos especiales y las cajas de husillos especiales del centro de mecanizado también se pueden reemplazar automáticamente. Los sistemas de transporte y procesamiento de chips son necesarios para garantizar el funcionamiento normal y continuo del FMS. Generalmente, se selecciona una solución estructural económica en función de la forma de la viruta, el volumen de eliminación y los requisitos de procesamiento.
Existen muchas formas estructurales de sistemas de control de información FMS, pero generalmente adoptan un sistema jerárquico en modo de control grupal. La primera etapa es el dispositivo de control numérico por computadora (CNC) de cada equipo de proceso para realizar el control de cada proceso; la segunda etapa es la computadora de control de grupo, que se encarga de distribuir el plan de producción y las instrucciones del CNC de la computadora de tercer nivel; al equipo relacionado de primer nivel, los dispositivos CNC reportan su información de operación a la computadora superior al mismo tiempo, la tercera etapa es la computadora principal (computadora de control) del FMS, cuya función es formular planes de operación de producción e implementar la gestión; del estado operativo del FMS y gestionar diversos datos; la cuarta etapa es la computadora de gestión de toda la fábrica;
El software con un rendimiento perfecto es la base para realizar las funciones FMS. Además del software de sistema que respalda el trabajo informático, existen software de aplicaciones más especializados desarrollados de acuerdo con los requisitos de uso y la experiencia del usuario, que generalmente incluyen software de control (control de máquinas herramienta, sistemas de almacenamiento y transporte de materiales, dispositivos de inspección y sistemas de monitoreo), software de gestión de planificación. (programación), gestión de calidad, gestión de inventario, gestión de herramientas, etc.). ) y software de gestión de datos (simulación, recuperación y bases de datos diversas).
Para garantizar el funcionamiento automático continuo del FMS, es necesario monitorizar la herramienta y el proceso de corte. Los métodos posibles incluyen: medir la potencia de salida actual del motor del husillo de la máquina herramienta o el par del husillo; usar un sensor para detectar la señal de rotura de la herramienta; la sonda de contacto se usa para medir directamente el tamaño del filo de la herramienta; o el cambio en el tamaño de la superficie mecanizada de la pieza de trabajo acumulando y calculando el tiempo de corte de la herramienta, gestión de la vida útil de la herramienta; Además, la sonda de contacto también se puede utilizar para medir la deformación térmica de la máquina herramienta y el error de instalación de la pieza de trabajo, y compensarlo en consecuencia.
Basándose en la relación entre las máquinas herramienta y los sistemas de manipulación, los sistemas de fabricación flexibles se pueden dividir en tipos lineales, de anillo, de red y unitarios. La mayoría de los sistemas de fabricación con una pequeña variedad de piezas de trabajo y bajos requisitos de flexibilidad adoptan diseños lineales. Aunque el orden de procesamiento no se puede cambiar, es fácil de administrar. El tipo de unidad es flexible y fácil de ampliar, pero la programación de trabajos de programación es relativamente compleja.
El sistema de fabricación flexible desarrollará unidades de fabricación flexibles y FMS a pequeña escala con múltiples contenidos de procesos en el futuro; mejorará la función de automatización de FMS; ampliará el contenido del trabajo realizado por FMS y será compatible con la informática; Diseño asistido y tecnología de fabricación (CAD/CAM) combinados para desarrollarse en una fábrica totalmente automatizada.