fms introduccion y descripción

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SFM Introducción y descripción. 1.1 Introduccion. A mediados de la década de los 60´s la competencia en el mercado se volvió mas intensa. Desde 1960 y hasta 1970, los costos fueron la preocupación primaria, Mas adelante, la calidad se convirtió en prioridad. Conforme el mercado se volvió más y más compleho, la velocidad de entrega se volvió una necesidad del consumidor. Una nueva estrategia fue elaborada (“Customizacion”). Las compañías tienen que adaptar el ambiente en el que operar, para ser mas flexibles en sus operaciones, y para satisfacer diferentes segmentos de mercado. A travez de la inovacion de FMS se relaciono con el esfuerzo de ganar ventajas competitivas. Antes que nada, FMS es una tecnología de manofactura, seguidamente, FMS es una filosofía, “el sistema” es la llave de la palabra,. Filosoficamente, FMS incorpora un sistema de vista de manofactura. La palabra clave de la manofactura, hoy en dia, es “agilidad”. Un manofacturero agil es aquel que es el más rápido en el mercado, opera con el costo total mas bajo, y tiene la mayor habilidad para complacer a los clientes. FMS es la única manera en la que los manofactureros pueden lograr esta agilidad. 1.2 Definicion. 1.3 Un sistema flexible de manofactura (FMS) es un areglo de maquinas, conectadas por un sistema de trasporte. Este sistema de trasporte, lleva el trabajo a las maquinas el pallets o en alguna otra unidad , de modo que el regstro de trabajo de la maquina es acertado, rápido y automatico. Una computadora central controla las maquinas, y el sistema de trasporte. También podemos definirlo como

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sistemas flexibles de manufactura, manufactura, producción, manufactura flexible

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SFM Introduccin y descripcin.

1.1 Introduccion.

A mediados de la dcada de los 60s la competencia en el mercado se volvi mas intensa. Desde 1960 y hasta 1970, los costos fueron la preocupacin primaria, Mas adelante, la calidad se convirti en prioridad. Conforme el mercado se volvi ms y ms compleho, la velocidad de entrega se volvi una necesidad del consumidor.Una nueva estrategia fue elaborada (Customizacion). Las compaas tienen que adaptar el ambiente en el que operar, para ser mas flexibles en sus operaciones, y para satisfacer diferentes segmentos de mercado. A travez de la inovacion de FMS se relaciono con el esfuerzo de ganar ventajas competitivas.Antes que nada, FMS es una tecnologa de manofactura, seguidamente, FMS es una filosofa, el sistema es la llave de la palabra,. Filosoficamente, FMS incorpora un sistema de vista de manofactura. La palabra clave de la manofactura, hoy en dia, es agilidad. Un manofacturero agil es aquel que es el ms rpido en el mercado, opera con el costo total mas bajo, y tiene la mayor habilidad para complacer a los clientes. FMS es la nica manera en la que los manofactureros pueden lograr esta agilidad.

1.2 Definicion.1.3 Un sistema flexible de manofactura (FMS) es un areglo de maquinas, conectadas por un sistema de trasporte. Este sistema de trasporte, lleva el trabajo a las maquinas el pallets o en alguna otra unidad , de modo que el regstro de trabajo de la maquina es acertado, rpido y automatico. Una computadora central controla las maquinas, y el sistema de trasporte.

Tambin podemos definirlo comoSFM (FMS) consiste en un grupo de maquinas, en conjuntos de estaciones de trabajo interconectadas a travez de sistemas automticos de manejo y almacenamiento controlados por una unidad central de control.Un SFM es llamado flexible debido a que es capaz de procesar una variedad de diferentes partes de manera simultanea en una estacin de trabajo, y las cantidades de producion pueden ajustarse en respuesta de una diferente demanda de trabajo.

1.4 Componentes bsicos de un SFM.Los componentes bsicos de un SFM son:Estaciones de trabajoSistemas automticos de manejo de materiales, y almacenaje.

1.- Estacion de trabajo.Hoy en dia en estas estaciones es muy comn encontrar maquinas de control numrico(CNC) las cuales son capaces de realizar maquinados en diferentes estilos de partes. Los sistemas flexibles de manofactura, son diseados con diferentes equipos de procesado, incluyendo estaciones de inspeccin, estaciones de montaje y prensas de metal. Las diferentes estaciones son:Cenro de maquinadoEstaciones de montaje y desmontajeEstaciones de ensambleEstaciones de inspeccinEstacion de forjaEstacion de prensa de metal.

2. Sistemas automticos de manejo de materiales y almacenaje:Los diferentes sistemas de manejo son utilizados para transportar piezas de trabajo, y piezas ensambladas entre estaciones de proceso, algunas veces incorporando informacin de almacenaje.Las diferentes funciones de un sistema automatico de manejo y almacenaje, son:Movimiento aleatorio e independiente de piezas entre estaciones de trabajo.Manejo de una variedad de configuraciones de partes para trabajo.Almacenaje temporal.Acceso conveniente para carga y descarga de piezas de trabajo.Compatible con control por computadora.

Sistema de control por computadora:este es usado para coordianr las actividades de las estaciones de procesos y el manejo de los materiales en el SFM. Dentro de las variadas funciones de la computadora de control son : Control de cada estacin de trabajo.Distribucion de las instrucciones de los centros de trabajo.Control de produccin.Control de Trafico.Control de transporte.Monitoreo y manejo de los sistemas de trabajo.Monitorio y reporte del desempeo del sistema.

1.4 El significado de un SFM en los 90s.La base de todo el mundo SFM instalado en 1989 se estim en alrededor de 500 a 1.200 sistemas, la cifra mayor que surge cuando un sistema se define como tener 2 o ms mquinas herramientas CNC conectadas por un sistema de manipulacin de materiales, y controlado por un ordenador central. Ranta y Tchijov sugieren que este nmero se elevar a alrededor de 2500-3500 para el ao 2000. Esto les llev a sugerir que "la mayora estratgica de la produccin de las industrias metalrgicas en los pases industrializados seran producido por SFM o sistemas similares [para el ao 2000] ".La investigacin emprica de Kelley en 1987 contradice fuertemente esto. En una gran (> 1.000 empresas) encuesta de empresas de manofactura del acero, ella encontr que menos del 5 por ciento de esas contaban con un sistema computarizado de automatizacin que tenan un SFM y que de este SFM constituido nicamente por el numero total de automatizaciones computarizadas. La pregunta entonces surgio, por que aun hay tan pocas SFM en el mundo co produccin de ingeniera que es una parte significativa se la capacidad de manofactura?Existen diferentes razones practicas para la disparidad de los SFM en los 80s y su estrecha y carente aplicacin en los inicios de los 90s, Estas razones son definidas de manera separada, debido a que son muy independientes..Diferentes enfoques de flexibilidad y sus signiicados, son mostrados en la tabla 1.1-

Tabla 1.1 Diferentes enfoques a la flexibilidad y sus significados.

EnfoqueSignificado de Flexibilidad

1.- Manofactura La capacidad de producir diferentes partes, sin mayor re-trabajado- Una medida de que tan rpido la compaa convierte su proceso de fabricacin de una vieja a una nueva lnea de productos. La habilidad de cambiar el programa de produccin, modificar una parte o manipular multiples partes.

2.- Operacional La habilidad de producir eficientemente productos nicos y con alto grado de personalizacin,

3.- Cliente La capacidad de explotar diferentes velocidades de entrega

4.- Capacidad La habilidad de incrementar o decrementar rpidamente los nieles de produccin, o de cambiar rpidamente la capacidad de un producto o servicio, hacia otro.

5.- Estrategia Capacidad de la compaa de ofrecer una amplia varidedad de productos a sus clientes,

Entonces, que es la flexibilidad en la manofactura?Existen tres niveles de flexibilidad de manofactura.

A)Flexibilidades bsicas. Flexibilida de maquinaria : la facilidad con la que una maquina puede producir varias operaciones. Flexibilidad de manejo de material: Una medida de que tan fcil es transportar, almacenar y posicionar correctamente diferentes piezas a lo largo de la cadena de maquinado. Flexibilidad de operacin: Una medida de la facilidad con la que la secuencia de operaciones pueden ser alternadas para procesar un tipo de parte.

B) Flexibilidades del sistema. Flexibilidad de volumen: Una medida de la capacidad del sistema de operar de manera redituable en diferentes volmenes de las diferentes partes existentes. Flexibilidad de expansin: La habilidad de construir un sistema y expandirlo . Flexibilidad de ruta: Medida de las rutas alternativas efectivas por las cuales el sistema puede seguir en un plan de procesos. Flexibilidad de proceso: Medida del volumen de los sets de diferentes tipos de partes que el sistema puede producir sin cambiar su configuracin. Flexibilidad de producto: Volumen de un tipo de partes que pueden ser manofacturados en un sistema con minimo cambio en la configuracin.

C) Flexibilidades Agregadas. Flexibilidad de programa: La habilidad de un sistema para trabajar por largos periodos sin intervencin externa. Flexibilidad de produccin: Volumen del set de los tipos de partes que un sistema puede producir sin mayor inversin de capital en equipo. Flexibilidad de mercado: Habilidad de un sistema de adaptarse eficientemente a las cambiantes condiciones del mercado.

1.5 Diferentes tipos de SFMLos diferentes tipos de SFM son: SFM secuencial. SFM aleatorio. SFM dedicado. SFM Engineered SFM modular.

SFM secuencial: Fabrica solo un tipo de pieza por set (lote) y luego se debe planificar y preparar para el siguiente tipo de pieza, funciona como pequeo lote.SFM aleatorio: Manofactura cualquier mezcla aleatoria de tipos de piezas en cualquier momento.

SFM dedicado: Manofactura continuamente por largos periodos la misma mezcla limitada de lotes de piezas.

SFM diseado : manofactura el mismo tipo de piezas durante toda su vida til.

SFM modular: Un SFM modular con un sofisticado host de SFM, permite al SFM y a su usuario expandir a dicho SFM y sus capacidades hacia cualquier tipo de SFM.

1.6 Tipos de planos de los SFM.Los diferentes planos para SFM son: Lineal o progresivo. Cclico. Escalera Espacio abierto Robot centrado.

1. Progresivo o lineal: Las maquinas y el sistema de manejo estn acomodados en una lnea fig 1.4(a) ees el sistema mas apropiado para un sistema en el que la parte progresa de una estacin de trabajo hacia la siguiente en una secuencia bien definida sin retornos. La operacin de este tipo de sistemas es muy similar a un sistema de trasferencia. Siempre trabaja en un orden unidireccional. Fig 1.4(a)2. Loop: la configuracin bsica de loop se observa en 1.4(b). Las partes usualmente se mueven en una direccin alrededor del circuito, con la capacidad de detenerse y ser transferidas a cualquier estacin. La estacin de carga y descarga esta usualmente en un punto final del circuito.3. Escalera: fig. 1.4(c) la estacin de carga y descarga es comnmente localizada en el mismo final, la secuencia de operacin/ transferencia de partes de una maquina a otra es en forma de pasos de escalera, mostrados en la fig. 1.4 (c)

4. Campo abierto: Esta configuracin se muestr en fig. 1.4 (d). La estacin de carca y descarga es localizada comnmente en el mismo final. Las partes iran a lo largo de las subestaciones y maquinas CNC coordinando maquinas de medicin y estaciones de lavado, ayudados de AGVs de una estacin a otra.5. Robot central: esta configuracin por celdas es relativamente nueva en los SFM en la que uno o mas robots son usados como sistema de manejo Fig. 1.4(e). Robots indusriales pueden ser equipados con manipuladores que los hacen apropiados para manejar partes rotatorias.

1.6-1 Factores que influencian en los planos de un SFM.Los diferentes factores que influencian en los planos de un SFM son: Disponibilidad de material en bruto. Proximidad al mercado. Facilidades de transporte Disponibilidad de mano de obra eficiente y barata Disponibilidad de energa, agua y combustibles. Condiciones atmosfricas y climticas. Instalaciones sociales y recreativas. Condiciones econmicas y de negocios

1.6-2 Buscando beneficios en la flexibilidad.La estrategia hoy en dia de la manofactura es buscar beneficios de la flexibilidad. Esto es solamente factible cuando un sistema de produccin esta bajo completo control de tecnologas de SFM. Teniendo en mente el proceso de produccin matricial, puedes darte cuenta entonces, que para una industria es posible alcanzar una alta flexibilidad haciendo esfuerzos tcnicos y organizativos innovadores.Un ejempo es el proceso de estructura de Volvo, que hace carros en pallets mviles en vez de lneas de ensamble. Este prceso gana flexibilidad. Tambien el sistema de Volvo tiene mayor flexibilidad porque usa operadores con multiples habilidades que no son ubicados en una lnea mecnica. Entonces podemos buscar por beneficios de la flexibilidad movindonos en las bahas de trabajo.Actualmente la necesidad de procesos flexibles que permitan cambiar a bajo costo de un producto a otro. Esto es posible con trabajadores flexibles, quienes sus diferentes habilidades les permitirn desarollar la capacidad de cambiar fcilmente de un tipo de tarea a otra.Como un recurso primario, los procesos flexibles y los trabajadores flexibles podran crear plantas flexibles, como plantas que pueden adaptarse a cambios en tiempo real, usando equipo movible, muros abatibles, y instalaciones accesibles y re-organizables.

1.7 SFM Un ejemplo de tecnologa y planos alternantes.La idea de un SFM fue propuesta en Inglaterra en los 60s bajo el nombre de sistema 24, un sistema flexible de maquinador, que podra ser operativo sin control humano 24 horas al dia bajo control computarizado. Desde el inicio el nfasis fue en la automatizacin, ms que en la reorganizacin del flujo de trabajo .Los SFM tempranos, fueron largos y muy complejos, constando de docenas de CNCs y sofisticados sistemas de manejo. Hubo demasiado automatizado, muy costoso, y controlado por software increblemente complejo. Hubo solo un limitado numero de industrias que pudieron hacer la inversin en un SFM como el descrito.Actualmente, la tendencia en los SFM es enfocada hacia pequeas versiones de los SFM tradicionales, llamados Celdas flexibles de manofactura (CFM). Hoy, 2 o ms CNCs son considerados una celda flexible, y 2 o ms celdas son consideradas un SFM.Asi, un SFM consiste en diferentes maquinas de trabajo a lo largo y conjunto con un sistema de manejo, como robots, arregladas de manera que pueden trabajar cualquier tipo de familias de partes para los cuales han sido diseados y desarollados.

1.8 Objetivos de un SFMUn estudio llevado a cabo con West Germany Manufacturing mostro que las principales razones para instalar un SFM son: Reduccion de tiempos. Incremento en uso de maquinaria. Mejora de utilidad a la fecha. Reduccion de inventario. Reduccion de trabajo en proceso. Incremento de Calidad.

1.9 Metas de un SFM. Reducir Costos. Mejor utilizacin del equipo de produccin, reduciendo stocks. Reducion de costo por pieza. Incremento de cualidades tcnicas. Incremento en niveles de produccin Mejora en los acabados de producto. Producion de diferentes productos de manera simultanea. Integracion de los sistemas de producion en los sistemas logsticos de la fabrica. Lotes mas pequeos. Pocos o ningn cambio durante los periodos de reinicio. Mejora del desarrollo de ordenes Tiempos de entrega y recoleccin ms cortos. Determinacion de las capacidades del producto. Asistir a la seguridad corporativa a futura. Incremento de las competencias. Incremento de la calidad. Mejora de la imagen corporativa.

1.10 Principales objetivos de un SFM.1.- Mejora el control operativo a travez de: Reduccion en el numero de variables incontrolables. Proveer herramientas para reconocer y reaccionar rpidamente a desviaciones del plan de manofactura. Reducir la dependencia de comunicacin humana. 2.- Reducir trabajo directo. Retirar operadores del sitio de maquinado. Eliminar la dependencia de maquinaria altamente especializada. Proveer de estrategias para introducir y dar soporte a maquinado desatendido, o con muy poca atencin. 3.- Mejorar la respuesta a corto plazo: Cambios en la ingeniera. Cambios en los procesos. Falta de respuesta en maquinado o falta de disponibilidad. Falla en herramientas. Entrega tardia de materiales. 4. Mejorar rendimiento de largas jornadas, a travez de mas rpido y fcil asimilacin de: Cambio de volumen de productos. Adicion de nuevos productos e instrucciones. Diferenciacion de mesclas de partes. Incremento en la utilizacin de maquinaria: Eliminando configuracin de maquinaria. Utilizar caractersticas automatizadas para remplazar intervencin manual. Proveer sistemas de transferencia rpida para mantener la maquinaria en ciclo de corte Reducir inventarios: Reducir tamao de lotes. Mejorar inventarios Turn-over Prooveer herramientas de planeacin para manofactura JIT

1.11 Ventajas y desventajas de la implementacin de SFMAlgunas ventajas y desventajas de la implementacin de SFM son:

1.11.1 Ventajas Rapido , y bajo costo de una a otra parte, lo cual mejorara aprovechamiento de capital. Bajo costo directo de labor, debido a la reduccin de trabajadores Inventarios reducidos, debido a la planeacin y precisa programacin. Mejor, y consistente calidad, debido al control automatizado. Bajo costo/unidad de salida, debido a la altra productividad utilizando el mismo numero de trabajadores. Ahorro por labor indirecta. Reduccin de errores, retrabajo, reparaciones y rechazos.

1.11.2 Desventajas. Capacidad limitada de adaptarse a cambios en los productos, o mezcla de los mismos. ( la maquinaria esta limitada por sus capacidades y el maquinado necesario para producir productos, aun cuando son del mismo tipo, no siempre es conveniente en los SFM) Importante actividad de planeacin. Caro, costando millones de dlares. Problemas tecnolgicos para preciso posisionamento de componentes, y precisa sincrona para procesar componentes. Sistemas de manofactura sofisticados.

1.11 Areas de aplicacin de los SFM en la industria.La tabla mostrada a continuacin muestra las variadas aplicaciones en la industria.

1.12 Diferentes equipos y sus funciones requeridas para un SFM.Los dos principales equipamientos de un SFM son:

1.- Equipamiento primario. Agrega valor a la pieza que ser manofacturada. Consiste en centros de trabajo, que fsicamente maquinan una pieza. Centros de proceso, los cuales checan, lava, etc. Las piezas.2.- Equipamiento secundario. Es usado para dar soporte al primario para lograr sus objetivos. Consiste en estaciones de soporte, como Pallets y transportadores, unidades de carga, y unidades de preparacin de reas y asignacin. Tambin consiste en almacen de herramientas, almacen de material en bruto, sistemas de transporte para maquinado de piezas, etc.

1.13 Innovaciones que han mejorado la industria de la manofactura.

1.14 Tecnologia CIM.

1.15 Jerarquia del CIM.La manofactura integrada por computadora, incluye todas las funciones ingenieriles de las tecnologas CAD/CAM permitiendo a las empresas de manofactura hacer fuernes y firmes negocios.Las actividades que se llevan a cabo en las instalaciones de una fabrica, pueden, lgicamente, distribuirse en una jerarqua para proveer un sustema completo de transferencia de datos.Existen 5 niveles de control u organizacin, (fig. 1.8

El control de funciones son ejecutadas en el nivel 1, y 2 del CIM, jerrquicamente constituido de CNC, NC, RC, y esquipo PLC.Los niveles 3,4 y 5 son definidos como los niveles organisacinales, como los servidores de los SFM, el rea de control, el control de planta o la computadora central, etc.El niver 1 de la jerarqua incluye los drivers, motores, switches de limite, etc. Del equipo de produccin.El nivel 2, incluye los contrladores, los cuales permiten a la maquina, Tener la capacidadde trabajar autnomamente. Los CNCs, PLCs y microcomputadoras, permiten a la maquina para la cual estn dedicados, trabajar sin soporte de los controladores de niveles jerrquicos superiores.Una computadora de una celda de produccin puede estar instalada por encima de una maquina solitaria, para proveer organizacin y monitoreo de un grupo de maquinas. Este es el tecer nivel, donde usualmente las computadoras personales y microcomputadoras estn instaladas. Siemple es proporcional al tamao del sistema y su complejidad, dado que la industria de la manofactura define estos sistemas como:SFM Sistemas grandes.(sistemas flexibles de manofactura)CFM sistemas pequeos(Celdas flexibles de manofactura)

El nivel 3, es aquel donde la computadora central esta ubicada. Conocida tambin como la coordinacin o el host maestro.El nivel 4, congifura el control de el nivel para un rea dentro de la fabrica. La entrada y salida de material en el rea es planeada a este nivel, la planeacin para un rea particular, involucra un dialogo intereactivo entre la computadora en este nivel y el host del SFM, la computadora esta en esta rea, como un conrolador. Si la planeacin es llevada sin retroalimentacin, la computadora en este nivel maneja un lazo abierto en la programacin de horarios.Si la computadora no lleva ninguna planeacin, pero solo recibe la valoracin de datos del nivel 3, la computadora se clasifica como un sistema manejador de informacin. Las minicomputadoras y cuadros principales del nivel 5 proveen automatizacin de una fabrica grande t de funciones corporaticas, dichas funciones incluyen CAP, CAD, MRP, dinanzas, marketing, etc.1.16 Control de horarios en tiempo real.La principal funcin de un host de un SFM esta ilustrado en la figura 1.9.El trabajo planeado esta nicamente alojado en una maquina especifica, cuando una pueza individual ha sido seteada en un montaje en un pallet y la maquina esta disponible, con todo su equipamiento necesario y con programas para procesarlo. El objetico del host es mantener un muy caro equipamiento trabajando en suplir material para estos centros. Esto es mejor logrado, cuando un trabajo de preparacin es llevado a cabo de manera simultanea cuando la maquina esta aun trabajando. El host organiza la preparacin y transporte del trabajo, entonces, esta listo y disponible para que sea trabajado en la siguiente maquina que pida trabajo.La mejor utilizacin de la maquinaria puede ser obtenida cuando el acomodo de la maquinaria incluye un buffer para la maquinaria, que siempre esta cargado con trabajo. El host puede reconocer el buffer, que puede siempre ser cargado con trabajo, si este buffer esta siempre cargado con trabajo, entonces siempre estar disponible para el maquinado y transformacin,

1.18Conceptos de un SFM.Para obtener informacin clara con la aplicacin de los conceptos en cuestin FMS para FMS deben ser entendidos.Los conceptos abarcan mezclas, las asignaciones de mquinas, los flujos, la planificacin y la programacin.Sistema de mezcla:La mezcla total de piezas de todo es que la mezcla, que en los meses y aos, FMS tiene la fabricacincapacidad.El anfitrin de FMS puede organizar la fabricacin de una amplia gama de diferentes partes de la pieza dentro de ladada la capacidad de fabricacin equipos primarios.Las mquinas tienen una capacidad finita para cualquier perodo particular en el que la produccin seseguido o previstas.Un subconjunto de la pieza en vivo mezcla total parte est fabricado de forma simultnea en el sistema. como lapartes de la pieza desertan del sistema ms partes de la pieza de la mezcla en vivo planificada puede entrar en el sistema alas estaciones de carga y descarga, as el FMS se alimenta constantemente con nuevos trabajos.(b) Tipos parte pedazo mezcla: Las partes de la pieza pueden clasificarse comon prismtico (en forma de paraleleppedo componentes-para perforacin, fresado, escariado, etc.)n giro (componentes cilndricos circulares) -o torneado, rectificado, etc.n hbrido (componentes en forma de rotacin y prismticas) Eje ex-manivela(c) combinacin de asignacin de mquina: Una operacin en un piecepart necesita un programa NC cargado en una mquinaEl controlador de herramienta para la mquina para ejecutar la operacin. Cuando se considera una operacin FMS,entonces como un solo programa NC, que en s tiene varias operaciones, cada una ms conocido como el corteoperacin.La asignacin de los trabajos se centra en la mquina las diferentes operaciones de una parte pedazo se define comoya sea la asignacin intercambiables o asignacin complementaria como se muestra en la Fig. 1.10.