Hoe kunnen fabrikanten voldoen aan de eisen van gevarieerde productie in kleine batches en tegelijkertijd de kosten laag houden? Maak kennis met Flexible Manufacturing Systems (FMS). Deze systemen integreren geavanceerde CNC machines, robots en geautomatiseerde opslag met computerbesturing, waardoor een efficiënte productie van hoge kwaliteit met minimale stilstand mogelijk wordt. In dit artikel verkennen we de componenten, voordelen en toekomstige trends van FMS en laten we zien hoe deze technologie moderne productie transformeert door de flexibiliteit te verbeteren en de kosten te verlagen. Ontdek hoe FMS een revolutie teweeg kan brengen in uw productieprocessen en u een voorsprong kan geven in het concurrerende productielandschap.
Een Flexible Manufacturing System (FMS) maakt gewoonlijk gebruik van principes van systeemengineering en groepstechnologie. Het verbindt Computer Numerical Control (CNC) bewerkingsmachines (bewerkingscentra), coördinatenmeetmachines, materiaaltransportsystemen, voorinstellingen voor gereedschappen, driedimensionale gereedschapsmagazijnen, laad- en losstations voor werkstukken en robots via lokale netwerken.
Onder besturing van computers en besturingssoftware vormt het een geïntegreerd bewerkingssysteem dat geschikt is voor de veelzijdige productie van kleine series die gebruikelijk is in de productie-industrie. Dit systeem optimaliseert het hele proces van geautomatiseerde bewerking.
Sinds de oprichting van de eerste FMS (System-24) door Molins Company in het Verenigd Koninkrijk in 1967, heeft de flexibele productietechnologie wereldwijd de aandacht getrokken en op grote schaal toepassing gevonden in de productie-industrie van ontwikkelde landen.
Het gebruik van flexibele productietechnologie lost niet alleen de automatiseringsproblemen op van middelgrote tot kleine en middelgrote tot grote series machinale bewerking met meerdere variëteiten die al bijna een eeuw bestaan, maar past zich ook goed aan aan de voortdurend snelle updates van producten.
Flexibele productietechnologie wordt gekenmerkt door hoge flexibiliteit en universaliteit, snelle omsteltijden, korte voorbereidingsperioden, hoge bezettingsgraden van apparatuur en de mogelijkheid om 24 uur per dag zonder toezicht te werken. Het zorgt ook voor een hoge en stabiele bewerkingskwaliteit terwijl de productiekosten laag blijven. Flexibele productietechnologie is dus de kerntechnologie geworden op het gebied van mechanische productie.
Een FMS bestaat voornamelijk uit een CNC-bewerkingssysteem met meerdere stations, een geautomatiseerd materiaalopslag- en transportsysteem en een computergestuurd informatiesysteem.
Het CNC-bewerkingssysteem met meerdere stations omvat voornamelijk bewerkingscentra, draaicentra of CNC-draaibanken (Computer Numerical Control), freesmachines, slijpmachines en tandwielbewerkingsgereedschappen. Deze worden gebruikt om automatisch diverse bewerkingen uit te voeren en automatisch gereedschap en werkstuk te wisselen.
Het geautomatiseerde materiaalopslag- en transportsysteem is ontworpen voor de automatische aanvoer en het laden/lossen van werkstukken en opspanmiddelen, en voor de automatische overdracht, verzending en opslagtaken tussen bewerkingen. Het computergestuurde informatiesysteem verwerkt verschillende soorten informatie in de FMS.
Het voert de informatie uit die nodig is voor de automatische bediening van CNC-machines en materiaalsystemen en zorgt zo voor effectief beheer, controle en optimalisatie van middelgrote tot kleine batches en productie van meerdere variëteiten binnen de FMS.
Op basis van hun schaal kunnen FMS worden onderverdeeld in de volgende vier categorieën:
Flexibele productie-eenheden (FMC) bestaan uit 1-2 bewerkingscentra, industriële robots, CNC-bewerkingsmachines en apparatuur voor materiaaltransport en -opslag. Ze zijn aanpasbaar en flexibel voor het bewerken van diverse producten.
Een FMC kan worden beschouwd als de kleinste FMS en vertegenwoordigt de evolutie van FMS naar kosteneffectiviteit en miniaturisatie. De kenmerken ervan zijn onder andere flexibiliteit en automatisering met één machine, die nu op grote schaal worden toegepast.
Een FMS bestaat meestal uit vier of meer volautomatische CNC-bewerkingsmachines (zoals bewerkingscentra en draaicentra), verbonden door een gecentraliseerd besturingssysteem en materiaalsysteem. Het kan bewerkingen uitvoeren met meerdere variëteiten en middelgrote tot kleine batches en deze beheren zonder de machine te stoppen.
Flexible Manufacturing Lines (FML) zijn productielijnen die het midden houden tussen inflexibele automatische lijnen voor grote volumes met één of enkele series en FMS voor middelgrote tot kleine series met meerdere variëteiten. Hun bewerkingsapparatuur kan bestaan uit universele bewerkingscentra, CNC-bewerkingsmachines, of ze kunnen gespecialiseerde bewerkingsmachines of CNC-bewerkingsmachines gebruiken.
Flexible Manufacturing Factories (FMF) verbinden meerdere FMS-lijnen, zijn uitgerust met geautomatiseerde driedimensionale magazijnen en zijn verbonden door een computersysteem.
Ze maken gebruik van een compleet FMS, van bestelling, ontwerp, bewerking, assemblage, inspectie en transport tot levering. Het omvat CAD/CAM en integreert CIMS in praktische toepassingen, realiseert de flexibiliteit en automatisering van het productiesysteem en zorgt voor uitgebreid productiebeheer, productbewerking en materiaalopslag en -transportprocessen in de hele fabriek.
FMS vertegenwoordigt een nieuw conceptueel model en een ontwikkelingstrend voor toekomstige fabrieken, een strategisch initiatief dat het traject van productiebedrijven zal bepalen. Momenteel is de eerste generatie FMS, die het algemene niveau van fabrieken weerspiegelt, overheersend en deze situatie zal waarschijnlijk voortduren. Het Intelligent Manufacturing System (IMS) project, gelanceerd door Japan in 1991, wordt beschouwd als een FMS van de tweede generatie.
Een volledig ontwikkeld FMS van de tweede generatie zal naar verwachting echter pas in de 21e eeuw worden gerealiseerd. Op dat moment zullen intelligente machines en mensen alle activiteiten integreren en flexibel coördineren, van orderontvangst tot productie en verkoop.
FMS maakte halverwege de jaren 1980 een snelle groei door en werd een centraal punt in de productieautomatisering. Dit was enerzijds te danken aan de ontwikkeling van individuele technologieën zoals CNC-bewerkingscentra, industriële robots, CAD/CAM, resource management en andere hightech ontwikkelingen, die een belangrijke technologische basis vormden voor systeemintegratie.
Aan de andere kant waren er belangrijke veranderingen op de wereldmarkt, die veranderde van een traditionele, relatief stabiele markt in een dynamische en volatiele markt. Om in deze markt te overleven en te gedijen, begonnen bedrijven nieuwe productiemethoden en bedrijfsmodellen te onderzoeken. In de afgelopen jaren heeft FMS, als een wetenschappelijke "filosofie" van moderne industriële productie en een geavanceerd model van fabrieksautomatisering, internationale erkenning gekregen.
Het is een intelligent productiesysteem dat, gebaseerd op automatiseringstechnologie, informatietechnologie en productietechnologie, voorheen onafhankelijke processen zoals engineeringontwerp, productieproductie en bedrijfsbeheer integreert tot een compleet, organisch systeem dat de hele onderneming omvat. Het doel is om een algehele dynamische optimalisatie, hoge efficiëntie en hoge flexibiliteit te bereiken en zo de concurrentiestrijd te winnen.
FMS is een speerpunttechnologie in de ontwikkeling van productieautomatisering en zal het belangrijkste productiemodel worden voor de mechanische productie-industrie in de 21e eeuw.
Flexibele fabricagetechnologie wordt op grote schaal toegepast in industrieel ontwikkelde landen, waarbij het gebruik van CNC-bewerkingsmachines, bewerkingscentra, FMC's en FMS'en toeneemt. Computer Integrated Manufacturing (CIM) zal het beheer van ontwerp, productie, verkoop en financiën via de computer verenigen, waardoor een totale automatisering van het fabrieksbeheer wordt bereikt.
Tegen de jaren 1980 was CIM de richting van mechanische productieontwikkeling geworden, maar het opzetten van CIM vereist vaak aanzienlijke hardware-investeringen en een langere ontwikkelingstijd.
Door de snelle ontwikkeling van computertoepassingstechnologie is een te grote nadruk op uniform management niet in staat om zich aan te passen aan variabele productie. Het concept van CIM ontwikkelt zich voortdurend en vereist meer flexibiliteit om zich aan te passen aan de snel veranderende productie.