AUTOMATIZACION Y CONTROLAUTOMATIZACION Y CONTROL

06. 06. SISTEMAS DE MANUFACTURA SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS)FLEXIBLE (FMS)

UNIVERSIDAD DE CALDASUNIVERSIDAD DE CALDASFACULTAD DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA

Julio César Caicedo Eraso

¿QUÉ ES UN FMS?

• Es una celda altamente automatizada de Tecnología de Grupos, que consiste de un grupo de estaciones de trabajo de procesos, interconectadas por un sistema automático de carga, almacenamiento y descarga de materiales.

• Flexible porque es capaz de procesar varios productos y cantidades de producción que pueden ser ajustadas en respuesta a los comportamientos de la demanda

¿QUÉ ES UN FMS?

• Rangos de automatización relativos a producción :– Se encuentra en el nivel medio

Variedad del

Producto

1 100 10 000 1 000 000

Cantidad de Producción

Bajo

Medio

Alto

¿POR QUÉ FLEXIBLE?

1. Habilidad para identificar y distinguir entre las diferentes partes o productos procesados por el sistema.

2. Rápido cambio de las intrucciones de operación

3. Rápido cambio de la configuración física

“ La flexibilidad es un atributo que aplica a los sistemas manuales y automatizados”

Ejemplo

• No es por lotes

• Ej: Embotelladora

¿CUÁNDO ES FLEXIBLE?

1. Prueba de variedad de partes. ¿Puede el sistema procesar diferentes productos en un modo de no-lote?

2. Prueba de cambio de progamación. ¿Puede el sistema aceptar cambios en la programación de la producción?

3. Prueba de recuperación de errores. ¿Puede el sistema recuperarse de fallas y daños, mientras la producción no es detenida por completo?

4. Prueba de nuevas partes. ¿Pueden nuevos diseños ser introducidos a los existentes con relativa facilidad?

CLASIFICACIÓN DE FMS

1. NÚMERO DE MÁQUINAS• Celda de máquina sencilla (SMC 1 )• Celda de manufactura flexible (FMC 2,3)• Sistema de manufactura flexible (FMS4 …)

2. NIVEL DE FLEXIBILIDAD• FMS dedicado • FMS de orden aleatorio

CLASIFICACION EN BASE NÚMERO DE MÁQUINAS

1. CELDA DE UNA SÓLA MÁQUINA (SMC). Consiste en una máquina de CN combinada con un sistema de almacenamiento de partes para operaciones sin antender

2. CELDA DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMC). Consiste de dos o tres estaciones de trabajo además de una parte de sistema de manejo.

CLASIFICACION EN BASE NÚMERO DE MÁQUINAS

3. SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS).

Tiene cuatro o más estaciones de proceso conectadas mecánicamente por un mismo sistema de manejo y electrónicamente por sistema computacional distribuido.

CLASIFICACION EN BASE NÚMERO DE MÁQUINAS

CLASIFICACION EN BASE NIVEL DE FLEXIBILIDAD

FMS DEDICADO

- Diseñado para producir una variedad limitada de estilos de partes y la cantidad de piezas

- También se le denomina sistema de manufactura especial o transferencia de línea flexible

CLASIFICACION EN BASE NIVEL DE FLEXIBILIDAD

FMS DE ORDEN ALEATORIO

Es más apropiado cuando la familia es muy grande y hay variaciones substanciales en las configuraciones de partes. Habrá nuevos diseños de partes introducidos al sistema y cambios ingenieriles en las partes cuando se producen y la programación de la producción está sujeta a cambios diarios

COMPONENTES DE FMS

1. Estaciones de trabajo

2. Sistema de almacenamiento y manejo de materiales

3. Sistemas de control computarizado

4. Recursos humanos

ESTACIONES DE TRABAJO

• ESTACIONES CARGA/DESCARGA. La carga y descarga se puede llevar a cabo manualmente, con procesos automatizados o una combinación de ambas. Seguridad.

• ESTACIONES DE MAQUINADO. Utilizan máquina de Control Numérico. Se emplean para partes rotacionales y no rotacionales.

• OTRAS ESTACIONES DE PROCESO. FMS se aplica a otras operaciones además del maquinado por ejemplo la fabricación de hojas de metal, que consiste en punching, shearing, bending, etc.

ESTACIONES DE TRABAJO• ENSAMBLADO. Algunos FMS son

diseñados para llevar a cabo operaciones de ensamble, generalmente son robots programados para realizar varias tareas en secuencia y movimientos para acomodar diferentes productos.

• OTRAS ESTACIONES Y EQUIPO. La inspección puede ser incorporada al FMS, así como limpieza de piezas, arreglo de tarimas, sistemas centrales de refrigeración, etc.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y MANEJO DE MATERIALES

Funciones del sistema de manejo:

– Movimiento independiente de piezas entre estaciones o máquinas.

– Manejar una variedad de configuraciones de piezas– Almacenamiento temporal– Acceso conveniente para carga y descarga de piezas– Compatibilidad con el control computacional

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y MANEJO DE MATERIALES

• Equipo de manejo de materiales :– SISTEMA PRIMARIO. Es el

responsable de mover las piezas o partes entre las estaciones del sistema.

– SISTEMA SECUNDARIO. Consiste en dispositivos de transferencia, cambiadores de tarimas automáticos , y mecanismos similares localizados en las estaciones del FMS. (Imagen)

CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

1. DISTRIBUCIÓN EN LÍNEA. Máquinas y almacenamiento en línea.

CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

2. DISTRIBUCIÓN CIRCULAR

(o Rectangular)

CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

3. DISTRIBUCIÓN TIPO ESCALERA

CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

4. DISTRIBUCIÓN CAMPO ABIERTO

SISTEMAS DE CONTROL COMPUTARIZADO

Un sistema de manufactura flexible incluye un sistema de distribución computarizado que es la interfase entre las estaciones de trabajo, manejo de materiales y otros componentes. Normalmente consisten de una computadora central y microcomputadoras que controlan las máquinas individuales.

CATEGORÍAS DE SISTEMAS DE CONTROL COMPUTARIZADO

• Estaciones de control: las estaciones de proceso o ensamble generalmente operan bajo alguna forma de control computarizado.

• Distribución de las instrucciones de control en las estaciones de trabajo: es el centro de inteligencia que se encarga de coordinar las estaciones individuales.

• Control de produccion: se encarga de diseñar la ruta del proceso y proveer las instrucciones de operación.

• Control de trafico: administra el manejo de los principales materiales entre las diversas estaciones.

• Shuttle control: administra el manejo de los materiales secundarios entre las estaciones.

• Monitoreo de piezas: la computadora monitorea el status de cada carga de materiales o piezas.

• Control de herramientas: administra la ubicación de las herramientas, asi como su mantenimiento y estado.

• Monitoreo de desempeño: la computadora se programa para colectar datos de operación y hacer reportes periodicos.

RECURSOS HUMANOS

Actividades típicamente desarrolladas por humanos:

• Carga de materias primas al sistema.• Descarga de piezas terminadas.• Cambio y ajuste de herramientas.• Mantenimiento y reparación de herramientas.• Programar los sistemas de maquinado y

computadoras.• Administrar el sistema en general.

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS FLEXIBLES DE MANUFACTURA

• Históricamente la mayoría de las aplicaciones han sido de esmerilado y taladrado, en partes no rotacionales, usando control numérico.

• Ejemplo: el termino sistema de fabricación flexibles a veces es usado en conexión con sistemas con prensas de laminado. Un ejemplo es el de la siguiente figura. Donde el sistema esta diseñado para descargar las láminas del sistema de almacenamiento automático, moverlas través de los rieles a la prensa y mover las piezas terminadas al la maquina de almacenamiento.

SISTEMA DE FABRICACIÓN FLEXIBLE

BENEFICIOS

• Incremento de la utilización de las maquinas.• Menor cantidad de maquinas requeridas.• Reducción de espacio de área de maquinas

requerido.• Gran respuesta ante los cambios.• Reducción de inventarios.• Menores tiempos de entrega.• Reduce la cantidad de gente en planta.• Oportunidad de desatender la producción.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

• Familia de partes.

• Requerimientos del proceso.

• Características de las piezas a trabajar.

• Volumen de la producción.

FACTORES A ESPECIFICAR EN EL DISEÑO

• Tipos de estaciones de trabajo.

• Variaciones en la ruta del proceso.

• Sistema de manejo de materiales.

• Capacidad de almacén.

• Herramientas.

• Dispositivos de almacén.