Se debe usar equipamiento computacional común para la información gráfica y
de texto
Las especificaciones de control de programación deben estar estandarizadas
con el fin de incorporar interfaces comunicacionales con los proveedores y
distribuidores
El uso de robots se ha intensificado últimamente, a tal punto que hoy son vistos
simplemente como máquinas herramientas CNC, que son incorporadas a
FMSs y FMCs. Cuando son apropiados, los robots se usan para el manejo de
materiales, fijación de piezas en las máquinas y otros procesos que son hechos
mejor por el robot que por una máquina CNC dedicada. Muchos distribuidores
de FMS proveen los robots como parte integral de los sistemas, y en esto hay
que tener precaución, pues los robots no son siempre compatibles.
El software y hardware FMS deben trabajar juntos en tiempo real, y una
simulación es una buena manera de asegurar que esto ocurra. Debe existir
primero una planeación de la capacidad de la planta para así, conociendo la
demanda y las condiciones de operación, diseñar una estrategia que permita
una adecuada base para la fase de planeación del MRP. Éste, basado en los
inventarios que maneja, desarrolla un programa de entrega de productos. El
CAPP también ofrece ayuda a la hoja de ruta de un producto, incluyendo los
estándares de tiempo directo del diseño, permitiendo la viabilidad de la
integración con los sistemas CAD / CAM. Debe existir, por tanto, un programa
computacional de tiempo real que vaya comprobando la ejecución de las
funciones encomendadas, y que reconozca errores de tal manera de no
mandar materiales a una máquina que esté fallando.
Las herramientas de simulación han ido creciendo en importancia al ayudar a
planear, diseñar y administrar FMSs. Solo utilizando las capacidades de un
computador para modelar distintos escenarios y configuraciones puede un
planificador estar seguro de seleccionar la más efectiva solución para las
necesidades particulares del sistema. Existen dos tipos de programas que
realizan simulaciones: Los de simulación discreta y los de simulación continua.
Los primeros sirven para hacer simulaciones gerenciales de una planta, vale
decir, simulan cuánta materia prima entra y cuántos productos salen en
determinado período de tiempo de cada máquina. Con ellos se puede hacer un
layout de toda la planta, pero no se ven los cambios dentro de cada una de las
máquinas. En cambio, los simuladores continuos muestran operaciones
específicas, pues se pueden hacer layouts de movimientos en particular, por
ejemplo la programación de una pieza. De esta manera, los simuladores
discretos permiten analizar la factibilidad de lograr cierta producción en
determinado período de tiempo maximizando el uso de las máquinas, y los
simuladores continuos permiten detectar inconvenientes particulares, así como
los tiempos exactos de mecanizado para así determinar también los costos
exactos de cada operación.
El manejo de herramientas es otro aspecto que ha ido adquiriendo importancia
en los FMSs que cortan metales. No tener operadores que vigilen las
operaciones de corte implica tener sensores automáticos de quebrazón de
herramientas, de tal manera de detectar problemas cuando éstos ocurran. El
uso de herramientas de calidad es esencial en las operaciones de precisión.
Esto además aumenta la productividad y flexibilidad de un sistema FMS de
varias maneras, pues usando portaherramientas adecuados se aumenta la
repetibilidad de uso de una máquina, especialmente con el uso de máquinas
programables. Este es el caso de los centros de mecanizado, los cuales
pueden realizar operaciones de torneado y fresado, usando los magazines de
herramientas adecuados. Hoy en día estos magazines pueden cargar 90 o más
herramientas.
Los requerimientos del sistema de control de un FMS son mucho más que
simples máquinas NC. La necesidad de lograr coordinación e integración en
todos los aspectos de las operaciones de manufactura incluye sistemas de
manejo de materiales, máquinas manufactureras, equipamiento de inspección,
de recolección de datos y de reporte. Las necesidades de información de estos
equipos debe ser manejada por sistema de control del FMS. El control de la
producción de un FMS es hecho por una jerarquía de computadores,
empezando en los más altos niveles con los sistemas controladores de la
planta, manejados por un sistema MRP. Esto provee de la necesidad de
fabricar productos. Las órdenes de alto nivel son llevadas a controladores de
celda, los cuales traducen la información y se la envían a las máquinas NC u
otras.
La jerarquía de control se divide en tres niveles de control:
El programador dinámico, el cual determina el nivel de producción inmediato de
cada pieza para así aprovechar al máximo la capacidad cambiante del sistema.
El secuenciador de procesos, el cual determina el detalle del movimiento
interno de piezas. Para achicar el número de posibilidades a evaluar en este
nivel, algunos de los conflictos interdependientes son resueltos en un nivel
menor por un mecanismo más rápido, para determinar el tiempo de
mecanizado.
La asignación de recursos dinámicos, o nivel de comunicación, el cual
transmite las decisiones y recibe información de los controladores de las
máquinas. Una parte de este nivel está a cargo de juntar datos estadísticos,
monitorear las opciones del sistema y proveer servicios de aplicación en el
momento oportuno. Un procesador de eventos coordina las actividades
generales en el controlador.
La operación de un FMS es relativamente simple. Típicamente, un FMS es
programado para operar de acuerdo a objetivos predefinidos; por ejemplo, la
optimización del flujo de materiales o la maximización de uso de las estaciones.
El computador central selecciona una pieza específica para ser mecanizada de
acuerdo a los programas de producción almacenados en su memoria. La lleva,
la fija en la máquina y luego ejecuta el primer programa de mecanizado, y así
sucesivamente. Grabados en el mismo computador se encuentran los pasos
para todos los procesos de las distintas piezas, de tal manera que sea él quien
discierne cuál será la máquina que empezará a mecanizar tal o cual pieza.
Asimismo será él quien tome las decisiones de cuando una máquina deja de
operar, ya sea por ubicación o por tiempo. De esta manera, las piezas viajan
simultáneamente por el sistema en orden aleatorio, parando sólo en estaciones
seleccionadas. Cuando el procesamiento está completo, las piezas terminadas
son enviadas a la estación de carga/descarga, donde son removidas por el
operador. Esta es la única operación manual requerida en la operación de un
FMS (excluyendo obviamente preparación de las herramientas, mantención y
monitoreo); todas las otras funciones son automáticas en la mayoría de los
casos.
MANUFACTURA FLEXIBLE
Flexible Manufacturing Cells
Un FMC es un grupo de máquinas relacionadas que realizan un proceso
particular o un paso en un proceso de manufactura más largo. Puede ser, por
ejemplo, una parte de un FMS. Una celda puede ser segregada debido a ruido,
requerimientos químicos, requerimientos de materias primas, o tiempo de ciclos
de manufactura. El aspecto flexible de una celda flexible de manufactura indica
que la celda no está restringida a sólo un tipo de parte o proceso, mas puede
acomodarse fácilmente a distintas partes y productos, usualmente dentro de
familias de propiedades físicas y características dimensionales similares.
Un FMC es un centro simple o un pequeño conjunto de máquinas que unidas
producen una parte, subensamble o producto. Una de las distinciones entre
una celda y un sistema es la falta de grandes manipuladores de material (como
AGVs) entre las máquinas de una celda. Las máquinas en una celda están
usualmente ubicadas de manera circular, muchas veces con un robot en el
centro, el cual mueve las partes de máquina en máquina. El conjunto de
máquinas en una celda se complementa para efectuar una actividad
básicamente relacionada, como mecanizado, taladrado, terminación superficial
o inspección de una pieza. Un FMS puede contener múltiples celdas, las cuales
pueden realizar diferentes y variadas funciones en cada celda o en una
máquina o centro en particular..
Algunos empresarios han manifestado que el primer beneficio de FMC es en el
área de control de la producción. Las celdas reducen el tiempo de proceso y el
inventario. Además, moviendo varios procesos a una celda, se logra que
muchas órdenes de producción se consoliden en una sola orden. De esta
manera se programa mejor la producción, así como se disminuyen los
movimientos de material, si se usa en conjunto los principios JIT.
Las celdas de mecanizado son generalmente mas baratas para instalar y
desarrollar, permitiendo al usuario implementar tecnología de manufactura
flexible de manera gradual. La opinión actual de muchos usuarios de FMC es
"más simple es mejor". Los empresarios manufactureros están implementando
celdas flexibles de manufactura, y luego integrando las celdas, pero sin las
uniones forzadas e interdependencias de un FMS totalmente operativo. Varios
usuarios FMS no han logrado nunca una total funcionalidad en sus sistemas,
debido a funcionamiento impreciso o falta de comunicación. El software FMS
es uno de los más grandes problemas para estos usuarios. Es por esto que la
tendencia hoy en día apunta a la implementación de celdas flexibles.
Las diferencias entre un FMS y un FMC pueden ser poco claras, debido a que
ambas apuntan a un mismo resultado final; sin embargo, el camino es distinto.
La implementación de un FMS requiere normalmente de un plan CIM que lo
acompañe, mientras que en algunas circunstancias, un FMC simple puede ser
planeado e implementado sin completar un plan CIM. El uso de técnicas de
simulación, de las cuales ya se habló, hace mucho por prevenir resultados
indeseables, sin un mayor gasto de recursos.
En la planeación de la instalación de un FMC, varias áreas deben ser tomadas
en consideración:
Área de trabajo directo: Selección de máquinas que funcionarán sin operador,
minimización de tiempos de preparación y tiempo perdido
Área de trabajo indirecto: Inspección, manejo y envíos
Área de máquinas: Herramientas, enfriadores y lubricantes
Área de manejo de materiales y papeleo: Movimientos de partes, programación
de trabajos, tiempos perdidos
Los programas de simulación para celdas ocupan elementos de ambos tipos de
simulación detallados anteriormente, pues en la fase inicial usan una
simulación discreta para luego usar una continua. Este tipo particular de
simulación se denomina simulación de celda de trabajo.
La simulación de celda de trabajo puede ser mejor aprovechada en la etapa de
diseño de la celda, con el fin de evitar nuevas revisiones y rediseños. La
confianza que se logra en estas simulaciones es alta. El proceso de la celda
puede evaluarse tanto por integridad conceptual como por eficiencia. Se
pueden efectuar modificaciones importantes de muchas maneras con el fin de
encontrar la solución óptima.
De todas las capacidades que debe poseer este simulador, una de las más
importantes es la de poseer un detector automático de colisiones. El solo hecho
de tener esta característica hace ser este programa de concepto una realidad
tangible. Otra posibilidad importante es realizar modificaciones a los programas
en ambientes simulados, es decir, con el robot moviéndose pero sin las
máquinas en su entorno. Más adelante pueden irse ubicando éstas, para
finalmente usar el programa con máxima seguridad y confianza.
Las celdas flexibles de manufactura tienen dos cosas en común: Las máquinas
son operadas por un control común y hay un manejo común de los materiales.
El control de las operaciones de los centros de mecanizado son manejados por
una unidad central de procesamiento (CPU). Los datos programados son
ingresados y modificados, y la ubicación y estado de los pallets es mostrado en
tiempo real. La programación de tiempo, el número de programas requeridos y
el total acumulado de mecanizados incompletos están también a la mano.
Algunos controladores también manejan la selección de herramientas, el
monitoreo de las condiciones de corte y la generación de rutas óptimas para las
herramientas.
Funcionalmente, el sistema de control debe ser capaz de lo siguiente:
Monitoreo de equipos: Se extiende así la capacidad del operador
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