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Sistemas flexibles de fabricación (FSM)

Los sistemas flexibles de fabricación. (FSM). Son sistemas de automatización de la planta productiva controlado por un ordenador central que conecta varios centros de trabajo informatizados.

La Automatización de la Planta Productiva se suele describir en función del hardware tecnológico que se esté utilizando, las tecnologías automatizadas más sencillas son los robots industriales.

Pero también hay otras más punteras como las máquinas herramientas de control numérico (CNC) y los sistemas automáticos de carga-descarga-transporte materiales (AS/RS y AGVs).

Cada vez es más frecuente que estos equipos se utilicen de forma integrada, dando así lugar a las células de fabricación o a los sistemas flexibles de fabricación (FMS) y montaje (FAS).

El término FMS ha sido utilizado para etiquetar a una amplia gama de sistemas productivos con diferentes características y capacidades

Aunque el primer FMS data de los años sesenta sus aplicaciones no se han extendido hasta mediados de la década de los ochenta.

El funcionamiento de un FMS es, básicamente, el siguiente:

Los operarios llevan las materias primas de una familia de artículos hacia las estaciones de carga y descarga de materiales, donde el FMS comienza su actividad; bajo las instrucciones de un ordenador central

Los elementos de transporte comienzan a mover los materiales hacia los diferentes centros de trabajo, estando marcada la ruta a seguir por el ordenador central.

Sistemas flexibles de fabricación.
Sistemas flexibles de fabricación

El objetivo perseguido es la sincronización de las actividades, de forma que se maximice la Utilización del sistema.

Como las máquinas automáticas pueden ser utilizadas para la ejecución de diversas tareas, es posible cambiar rápidamente sus herramientas, con lo que los tiempos de lanzamiento son muy cortos.

Esta flexibilidad posibilita, además, que una operación pueda ser realizada por más de una máquina, dando lugar a la aparición de células virtuales.

Gracias a ello, la producción puede continuar aunque algunas máquinas estén paradas por cuestiones de mantenimiento.

Los sistemas FMS hacen posible la fabricación multietapas automatizada de una amplia variedad de piezas, estando diseñados para producir familias de artículos que pueden ser elaborados de forma simultánea y aleatoria.

Son capaces de responder a situaciones en las que se demandan cantidades variables de diferentes piezas.

Ello proporciona parte de la flexibilidad asociada normalmente a las configuraciones intermitentes, junto a algunas de las economías de escala características de los sistemas de flujo continuo.

Los principales elementos de los Sistemas flexibles de fabricación. (FMS) són:

Vehículos de control remoto

Cintas transportadoras

Sistemas de almacén asistidos por ordenador

Algunas ventajas de los Sistemas flexibles de fabricación.(FMS):

-Incremento de la flexibilidad.

-Reducción de las necesidades de mano de obra directa:

Debida a la reducción de ajustes y soportes de las tareas manuales de manipulación de materiales y a la automatización del control de las máquinas.

-Reducción de la inversión:

La utilización de un equipo instalado en un FMS puede ser hasta tres veces superior a la que se consigue con la máquina convencional.

También disminuye la inversión en inventario, dado que los materiales se desplazan directamente de máquina a máquina.

Todo ello promueve una menor necesidad de espacio.

-Reducción del tiempo de respuesta:

El tiempo de lanzamiento o el de cambio para la preparación de la máquina es relativamente bajo porque muchas de las tareas están automatizadas.

Como a ello se añade el bajo nivel de inventario de producción en curso, disminuyen enormemente las causas de formación de colas o de tiempos ociosos o de espera.

-Calidad consciente:

Al eliminar una gran parte de las tareas realizadas manualmente, la variabilidad desciende significativamente y se puede obtener una calidad.

-Mejoras en el control del trabajo:

Cuando hay un menor número de artículos esperando para ser procesados es mucho más sencillo controlarlos.

-Incremento de las tasas de utilización de la maquinaria.

No en todas las empresas puede ser aconsejable la implantación de un sistema FMS, las instalaciones FMS son sistemas caros y complejos, que requieren unos niveles de utilización y una infraestructura fabril adecuados.

Por estos motivos deberá estudiarse la adecuación de las características de fabricación de la empresa respecto a los FMS:

Entornos Adecuados                                                               Entornos Inadecuados
Estrecha gama de productos   Mix de productos de la misma familia de componentes Entre 10 y 50 componentes, de 5000 a 30000 unidades por término medio Productos que admitan el rediseño para adaptarse a las condiciones anterioresAmplia gama de productos   Piezas con gran variedad de formas geométricas Alto volumen y baja variedad o bajo volumen y alta variedad Componentes de gran tamaño Ciclo de tiempo de fabricación en máquina muy largo Alto riesgo de rotura de herramientas y utillaje

Algunas limitaciones de los Sistemas flexibles de fabricación.(FMS):

  1. No todas las situaciones en las que se fabrica una variedad intermedia de artículos y un volumen moderado de éstos son aptos para la instalación de un FMS.
  2. Es necesario que existan familias de piezas que puedan ser producidas en las mismas máquinas y dentro de los mismos límites de tolerancia.
  3. Suele ser necesaria la estandarización de los artículos a fabricar, a fin de que puedan ser elaborados correctamente por las máquinas NC.
  4. Un sistema flexible de fabricacióm.(FMS) suele remplazar a varias máquinas, que pueden quedarse obsoletas en diferentes momentos.
  5. La introducción de un FMS requiere, no obstante, de un largo ciclo de planificación previo y otro de desarrollo a fin de poder asegurar el éxito del sistema

La mejor opción suele consistir en ir evolucionando poco a poco como sistema: se puede empezar utilizando máquinas CNC (máquinas herramientas de control numérico computerizado).

Posteriormente, se conectan mediante un sistema automático para la gestión y el transporte de los materiales y por último, se desarrolla y se instala el sistema central regido por el ordenador y el software que se encargará de controlar y dirigir el sistema.

Actualmente los sistemas flexibles de fabricación están en continua evolución como podrás ver en este enlace.

Fabricación integrada por ordenador (CIM)

Las siglas CIM responden a una filosofía de implantación de un sistema informático que integre todos los procesos existentes en un proceso de fabricación integrada por ordenador.

Se trata de una estrategia que integra personas, procesos, información, estructuras y tecnologías para proporcionar un método más eficaz de gestión y ventajas competitivas.

Fabricación asistida por ordenador
Fabricación asistida por ordenador

La Fabricación Integrada por Ordenador, CIM (Computer Integrated Manufacturing) es una realidad dentro de una empresa cuando:

  • Todas las áreas funcionales de la empresa están relacionadas mediante información.
  • Esta información puede ser generada, transformada, utilizada, movida y almacenada mediante tecnología informática y durante la vida del producto.

La planificación estratégica introdujo en las empresas el concepto del corto y el largo plazo y la «Visión de futuro» para aprovechar las mejores oportunidades.

Esta técnica empresarial tuvo especial éxito en los entornos comerciales y financieros, incluso entre las PYMES, pero no en las funciones fabricación e ingeniería.

Ésta era la situación de la industria española antes de la década de los setenta.

España hasta los años cincuenta, dependiente del exterior para el abastecimiento de tecnologias y capitales, se reflejaron en la misma distribución funcional del espacio.

La industrialización de Barcelona, la vertiente septentrional vasca, con sus áreas adyacentes, convirtió a estas regiones en los centros de la economía española, dejando para el resto el papel de abastecedores de materias primas y de energía

Además de constituirse en el mercado de los productos manufacturados.

Más adelante los procesos de industrialización se extendieron por toda la zona levantina comprendida entre dos densos ejes industriales, el cantábrico y el mediterráneo, entre los cuales se extiende un eje menor formado por la depresión del Ebro.

En un entorno CIM, la ingeniería representa el cerebro creativo de la empresa.

Un CIM debe agrupar organizativamente y proporcionar un entorno de sistemas de información integrados.

Si la máquina está conectada a otras y a equipos de manejo de materiales como parte de un FMS, a todo el sistema se le llamaría Fabricación Integrada por Ordenador (CIM).

En torno a un sistema CIM, cualquier modificación que se introduzca en el diseño puede materializarse en el producto en unos minutos.

CIM incluye todas las actividades desde la percepción de la necesidad de un producto;

La concepción, el diseño y el desarrollo del producto; también la producción, marketing y soporte del producto en uso.

Toda acción envuelta en estas actividades usa datos, ya sean textuales, gráficos o numéricos.

El computador ofrece la posibilidad real de integrar las hasta ahora fragmentadas operaciones de manufactura en un sistema operativo único.

Este acercamiento es lo que se denomina manufactura integrada por computador.

En el sistema CIM existen cinco dimensiones fundamentales:

-La administración general del negocio

-Definición del producto y del proceso

-Planificación y control del proceso

-Automatización de la fábrica

-Administración de las fuentes de información

Cada una de estas cinco dimensiones es un compuesto de otros procesos más específicos de manufactura, los cuales han demostrado una afinidad entre ellos.

La primera dimensión rodea a las otras cuatro, y la quinta es el corazón del proceso.

Respecto de esta última, existen dos aspectos: el intangible, el cual es la información misma, y el tangible, el cual incluye los computadores, dispositivos de comunicación, etc.

En general, un sistema integrado de ingeniería CIM debería ofrecer lo siguiente:

-Una base de datos que permita almacenar los datos geométricos y los de gestión.

-Las Herramientas de ayuda a la concepción y al diseño (2D, 3D, sólidos) y análisis (cinemática, cálculo por elementos finitos, etc.).

-Ayuda a la fabricación (programación de CN, generación de rutas, simulación).

-La gestión (control de proyectos, evaluación de costes, etc.).

-El usuario final (procesadores textos y gráficos, correo electrónico, acceso a bases de datos externas, etc.).

Beneficios potenciales de la implantación de un sistema CIM:

-La Mejora del servicio a clientes.

-Mejora de calidad.

-Menor tiempo de proceso.

-Menos tiempo de entrega de proveedores. Menor tiempo de entrega a clientes. Mejora en el rendimiento de los programas.

-Menor tiempo de la introducción en el mercado de nuevos productos.

-Superior flexibilidad y capacidad de respuesta. Mejora en la productividad.

-Reducción de la producción en curso.

-Reducción de los niveles de inventarios.

Por lo tanto:

De los beneficios proporcionados por un sistema CIM se pueden extraer dos consecuencias básicas de la utilización de esta tecnología:

La importancia de la flexibilidad de las operaciones

Para la competitividad de la empresa se ha acelerado y muchos mercados y consumidores se han hecho cada vez más internacionales.

Como consecuencia de esta competencia creciente, se han acortado los ciclos de vida de los productos a medida que cada empresa ha intentado ofertar nuevos artículos entre un creciente número de rivales.

Las empresas deben de responder a la competencia de forma rápida adaptándose a los cambios,

La automatización a gran escala

Que sustituye personas por máquinas, está provocando un peso específico del capital fijo cada vez mayor.

En este enlace podrás ampliar información sobre fabricación integrada por ordenador

Sistemas automatizados de almacenaje y extracción

En las tareas de almacenes está involucrada gran cantidad de mano de obra que puede cometer gran número de errores. Por ello, se han desarrollado sistemas automatizados de almacenaje y extracción.

Estos sistemas conocidos como Sistemas Automatizados de Almacenaje y Extracción (AS/RS), proporcionan la colocación y extracción automática de componentes en y de lugares concretos del AS/RS.

Suelen ser muy utilizados por distribuidores al detalle y en áreas de inventario y control de empresas manufactureras.

¿Que són los sistemas automatizados de almacenaje y extracción?

Muchas de las actividades que se realizan en los almacenes pueden mecanizarse o automatizarse de modo parcial o completo. Los AS/RS, se utilizan para almacenamiento de alta densidad y colocación y retiro eficientes de materiales-artículos.

La mecanización y automatización de las actividades en los almacenes requiere una fuerte inversión de capital y un estudio de factibilidad completo para justificar la inversión.

El éxito del equipo automatizado requiere también la aprobación total de la gerencia para la planeación, diseño, procuración, instalación y, en particular, la corrección de fallas antes de operarlo.

A veces el tiempo requerido desde la planeación hasta el arranque es de más de 3 años.

Condiciones para instalar sistemas automatizados

El planeador puede pensar en el empleo de sistemas mecanizados y automatizados para el almacén si existen algunas o todas las condiciones siguientes:

  • Mucha variedad de artículos en almacén.
  • Artículos almacenados en gran cantidad.
  • Elevada rotación de inventarios en general.
  • Almacenamiento de artículos que son de temporada.
  • Alto costo del terreno y del piso
  • Altos costos de mano de obra.
  • Necesidad de servicio rápido a los clientes.
  • Es deseable el almacenamiento aleatorio.
  • Las unidades de almacenamiento son de tamaño uniforme. Los sistemas mecanizados para almacenamiento y retiro, estén o no automatizados, logran gran densidad porque se puede almacenar a mayores alturas que con estanterías convencionales.
  • Se utilizan almacenamientos de gran altura, de 20 a 100 ft (6 a 30 m).El grado de mecanización y de control automático del almacenamiento varía de un usuario a otro y de una fábrica a otra.
  • La persona que haga la planeación debe pensar en la contratación de consultores y solicitar la ayuda del fabricante del equipo.

La mayoría de los fabricantes ofrecen guías para planeación como una ayuda para determinar los requisitos.

Antes o durante la determinación de los requisitos para un sistema mecanizado o automatizado, también se deben determinar las necesidades de un sistema convencional, comparable, para almacenamiento.

Después, se analiza la justificación económica de la inversión de capital y el coste de operación de cada sistema.

Los sistemas automatizados requiere mayor inversión de capital, pero tiene menores costes anuales de operación que el sistema convencional.

Los sistemas automatizado se justifica si el periodo para recuperación y el rendimiento sobre la inversión son satisfactorios para la alta gerencia de la empresa.

También se deben tener en cuenta las leyes sobre impuestos cuando se piensa en sistemas mecanizados y automatizados.

De acuerdo con las leyes fiscales de algunos países, cuando la estructura de estanterías soporta los muros y techos del edificio, se le considera como equipo.

El equipo se puede depreciar con más rapidez que los edificios.

Otros factores que influyen en la decisión de automatizar almacenes incluyen:

  • Ventajas competitivas en el servicio a los clientes.
  • Imagen de la empresa.
  • Confiabilidad y la necesidad de sistemas de apoyo.
  • Grado de adiestramiento del actual personal del almacén.
  • Grado al cual cambiará el mercado.
  • Tiempo para ponerlo en funcionamiento.
  • Disponibilidad de capital.

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