AUTOMATIZACION Y CONTROL 06. SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS)

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AUTOMATIZACION Y CONTROL06. SISTEMAS DE
MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS)
UNIVERSIDAD DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
Julio César Caicedo Eraso
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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

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QUÉ ES UN FMS?

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

Variedad del Producto
Bajo
Medio
Alto
1
100
10 000
1 000 000
Cantidad de Producción
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POR QUÉ FLEXIBLE?

• Habilidad para identificar y distinguir entre las
  diferentes partes o productos procesados por el
  sistema.
• Rápido cambio de las intrucciones de operación
• Rápido cambio de la configuración física
• La flexibilidad es un atributo que aplica a los
  sistemas manuales y automatizados

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Ejemplo

• No es por lotes
• Ej Embotelladora

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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?

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CLASIFICACIÓN DE FMS

• NÚMERO DE MÁQUINAS
• Celda de máquina sencilla (SMC ? 1 )
• Celda de manufactura flexible (FMC ?2,3)
• Sistema de manufactura flexible (FMS?4 )
• NIVEL DE FLEXIBILIDAD
• FMS dedicado
• FMS de orden aleatorio

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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

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CLASIFICACION EN BASE NÚMERO DE MÁQUINAS

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

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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.

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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

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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

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COMPONENTES DE FMS

1. Estaciones de trabajo
2. Sistema de almacenamiento y manejo de materiales
3. Sistemas de control computarizado
4. Recursos humanos

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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.

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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.

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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

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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)

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CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

• DISTRIBUCIÓN EN LÍNEA. Máquinas y almacenamiento
  en línea.

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CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

• 2. DISTRIBUCIÓN CIRCULAR
• (o Rectangular)

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CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

• DISTRIBUCIÓN TIPO ESCALERA

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CONFIGURACIONES DEL LAYOUT DE FMS

1. DISTRIBUCIÓN CAMPO ABIERTO

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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.

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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.

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• 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.

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• 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.

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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.

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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.

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SISTEMA DE FABRICACIÓN FLEXIBLE
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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.

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CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

• Familia de partes.
• Requerimientos del proceso.
• Características de las piezas a trabajar.
• Volumen de la producción.

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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.