¿Cómo pueden los fabricantes satisfacer las exigencias de una producción diversificada de lotes pequeños manteniendo unos costes bajos? Los sistemas de fabricación flexible (FMS). Estos sistemas integran máquinas CNC avanzadas, robots y almacenamiento automatizado con control informático, lo que permite una producción eficiente y de alta calidad con un tiempo de inactividad mínimo. En este artículo, exploraremos los componentes, las ventajas y las tendencias futuras de los FMS, revelando cómo esta tecnología transforma la fabricación moderna al mejorar la flexibilidad y reducir los costes. Descubra cómo el FMS puede revolucionar sus procesos de producción y mantenerle a la cabeza en el competitivo panorama de la fabricación.
Un sistema de fabricación flexible (FMS) suele emplear principios de ingeniería de sistemas y tecnología de grupos. Conecta máquinas herramienta de control numérico por ordenador (CNC) (centros de procesamiento), máquinas de medición por coordenadas, sistemas de transporte de materiales, preajustadores de herramientas, almacenes de herramientas tridimensionales, estaciones de carga y descarga de piezas y robots a través de redes de área local.
Bajo el control de ordenadores y software de control, forma un sistema de procesamiento integrado capaz de hacer frente a la producción de múltiples variedades y lotes pequeños que prevalece en las industrias manufactureras. Este sistema optimiza todo el proceso de mecanizado automatizado.
Desde la creación del primer FMS (System-24) por Molins Company en el Reino Unido en 1967, la tecnología de fabricación flexible ha acaparado la atención mundial y ha encontrado una amplia aplicación en las industrias manufactureras de las naciones desarrolladas.
La utilización de la tecnología de fabricación flexible no sólo resuelve los problemas de automatización del mecanizado multivariable de lotes medianos a pequeños y medianos a grandes que han persistido durante casi un siglo, sino que también se adapta bien a la actualización rápida y continua de los productos.
La tecnología de fabricación flexible se caracteriza por una gran flexibilidad y universalidad, tiempos de cambio rápidos, periodos de preparación cortos, altos índices de utilización de los equipos y la capacidad de funcionar sin supervisión las 24 horas del día. También garantiza una calidad de mecanizado alta y estable, al tiempo que mantiene bajos los costes de producción. Así pues, la tecnología de fabricación flexible se ha convertido en la tecnología central en todo el campo de la fabricación mecánica.
Un FMS consta principalmente de un sistema de mecanizado CNC multiestación, un sistema automatizado de almacenamiento y transporte de materiales y un sistema de información controlado por ordenador.
El sistema de mecanizado CNC multiestación incluye principalmente centros de procesamiento, centros de torneado o tornos de control numérico por ordenador (CNC), fresadoras, rectificadoras y herramientas de mecanizado de engranajes. Se utilizan para realizar automáticamente diversas operaciones de mecanizado, así como cambios automáticos de herramientas y piezas.
El sistema automatizado de almacenamiento y transporte de materiales está diseñado para el suministro automático y la carga/descarga de piezas de trabajo y accesorios, así como para las tareas automáticas de transferencia, envío y almacenamiento entre operaciones. El sistema de información controlado por ordenador gestiona diversos tipos de información en el FMS.
Proporciona la información necesaria para el funcionamiento automático de las máquinas CNC y los sistemas de material, garantizando la gestión, el control y la optimización eficaces de la producción de lotes medianos y pequeños y de múltiples variedades dentro del FMS.
En función de su escala, los FMS pueden dividirse en las cuatro categorías siguientes:
Las unidades de fabricación flexible (FMC) constan de 1-2 centros de mecanizado, robots industriales, máquinas herramienta CNC y equipos de transporte y almacenamiento de materiales. Son adaptables y flexibles para el mecanizado de diversos productos.
Un FMC puede considerarse el FMS a menor escala y representa la evolución de los FMS hacia la rentabilidad y la miniaturización. Entre sus características destacan la flexibilidad y la automatización de una sola máquina, que hoy en día están muy extendidas.
Un FMS suele incluir cuatro o más máquinas herramienta CNC totalmente automáticas (como centros de mecanizado y centros de torneado), conectadas por un sistema de control centralizado y un sistema de materiales. Puede lograr el mecanizado y la gestión de múltiples variedades y lotes medianos y pequeños sin detener la máquina.
Las líneas de fabricación flexible (FML) son líneas de producción que se sitúan entre las líneas automáticas inflexibles de gran volumen de una o pocas variedades y las FMS multivariedad de lotes medianos o pequeños. Sus equipos de mecanizado pueden ser centros de mecanizado de uso general, máquinas herramienta CNC, o pueden emplear máquinas herramienta especializadas o máquinas herramienta especializadas CNC.
Las Fábricas de Fabricación Flexible (FMF) conectan varias líneas de FMS, equipadas con almacenes tridimensionales automatizados y conectadas por un sistema informático.
Adoptan un FMS completo desde la realización del pedido, el diseño, el mecanizado, el montaje, la inspección y el transporte hasta la entrega. Incluye CAD/CAM e integra CIMS en aplicaciones prácticas, haciendo realidad la flexibilidad y automatización del sistema de producción, y logrando además una gestión integral de la producción, el mecanizado de productos y los procesos de almacenamiento y transporte de materiales en toda la fábrica.
El FMS representa un modelo conceptual y una tendencia de desarrollo novedosos para las fábricas del futuro, una iniciativa estratégica que marcará la trayectoria de las empresas manufactureras. En la actualidad, prevalece el FMS de primera generación, que refleja el nivel general de las fábricas, y es probable que esta situación persista. El proyecto Intelligent Manufacturing System (IMS), lanzado por Japón en 1991, se considera un FMS de segunda generación.
Sin embargo, se espera que un FMS de segunda generación plenamente desarrollado no se haga realidad hasta el siglo XXI. En ese momento, la maquinaria inteligente y el ser humano integrarán y coordinarán con flexibilidad todas las actividades, desde la recepción de pedidos hasta la producción y la venta.
El FMS experimentó un rápido crecimiento a mediados de la década de 1980, convirtiéndose en un punto central de la automatización de la producción. Esto se debió, por un lado, al desarrollo de tecnologías individuales como centros de mecanizado CNC, robots industriales, CAD/CAM, gestión de recursos y otros avances de alta tecnología, que proporcionaron una base tecnológica clave para la integración de sistemas.
Por otro lado, se produjeron cambios significativos en el mercado mundial, que pasó de ser un mercado tradicional y relativamente estable a uno dinámico y volátil. Para sobrevivir y prosperar en este mercado, las empresas empezaron a explorar nuevos métodos de producción y modelos de negocio. En los últimos años, el FMS, como "filosofía" científica de la producción industrial moderna y modelo avanzado de automatización de fábricas, se ha ganado el reconocimiento internacional.
Se trata de un sistema de fabricación inteligente que, basándose en la tecnología de automatización, la tecnología de la información y la tecnología de fabricación, integra procesos anteriormente independientes como el diseño de ingeniería, la fabricación de producción y la gestión empresarial en un sistema completo y orgánico que abarca toda la empresa. El objetivo es lograr una optimización dinámica global, una alta eficiencia y una gran flexibilidad, y así ganar en la competencia.
Como tecnología de vanguardia en el desarrollo de la automatización de la fabricación, el FMS está llamado a convertirse en el principal modelo de producción de la industria de fabricación mecánica en el siglo XXI.
La tecnología de fabricación flexible se ha aplicado ampliamente en los países industrialmente desarrollados, con un uso cada vez mayor de máquinas herramienta CNC, centros de mecanizado, FMC y FMS. La Fabricación Integrada por Ordenador (CIM) unificará por ordenador la gestión del diseño, la fabricación, las ventas y las finanzas, logrando la automatización total de la gestión de la fábrica.
En la década de 1980, la CIM se había convertido en la dirección del desarrollo de la fabricación mecánica, pero su establecimiento requiere a menudo importantes inversiones en hardware y un tiempo de desarrollo prolongado.
Mientras tanto, debido al rápido desarrollo de la tecnología de aplicación informática, el énfasis excesivo en la gestión unificada es incapaz de adaptarse a la producción variable. El concepto de CIM evoluciona continuamente y requiere más flexibilidad para adaptarse a la rápida evolución de la producción.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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