Joustava valmistusjärjestelmä (FMS) työstökoneiden automatisointiin
Joustava valmistusjärjestelmä (FMS) mahdollistaa työstökoneilla tapahtuvan tuotannon automatisoinnin ja siten myös miehittämättömän tuotannon, mikä parantaa tuotantokapasiteettia ja työstökoneiden käyttöastetta. Joustavalla valmistusjärjestelmällä voit valmistaa monentyyppisiä osia samanaikaisesti ja asettaa eräpäivät lennosta. Tämä mahdollistaa lyhyet toimitusajat ja pienet eräkoot säilyttäen samalla massatuotannon edut.
Vapauta pääomaa, leikkaa henkilöstökuluja ja paranna laatua samanaikaisesti
Tehokas materiaalin hallinta ja logistiikka yhdessä edistyksellisten tuotannonsuunnitteluominaisuuksien kanssa mahdollistavat tuotannon vähäisemmällä esisuunnittelulla ja käyttöhenkilökunnalla parantaen silti laatua, kun tuotantoon vaikuttavia inhimillisiä tekijöitä on vähemmän. Automaatiojärjestelmä vapauttaa lattiatilaa, kun materiaalit, kiinnittimet ja paletit on varastoitu sen varastoon.
FMS-järjestelmän toimintaperiaate
|
Koneistuskierrot perustuvat kullekin konepaletille määriteltyihin työketjuihin. Työketju määrittelee koneistuskierron lataus-, koneistus- ja purkutyöt sekä työjärjestyksen. Työketjussa määritellään myös kappaleen ja kappaletunnuksen kiinnitin. Käyttäjä voi luoda ja muokata työketjuja ja tallentaa ne perustietoihin. Kappaleen työketjut muodostavat kappaleen valmistussuunnitelman. Tuotantotilaukset luodaan tallennettujen valmistussuunnitelmien perusteella. Tuotanto aikataulutetaan tuotantotilauksen määräpäivän sekä valmistussuunnitelmassa määriteltyjen raaka-aineiden ja kiinnittimien saatavuuden perusteella. Napsauta tästä lukeaksesi FMS-järjestelmän työnkulkukaavion tarkemman kuvauksen. |
 Joustavan valmistusjärjestelmän työnkulkukaavio. |
Tuotannon täydellinen hallinta
Edistyksellinen FMS-ohjausjärjestelmä mahdollistaa tuotannon täydellisen hallinnan, kun tiedot tuotantotilauksista, koneistustyöjonoista ja resursseista (raaka-aineet, NC-ohjelmat ja esiasetetut työkalut) ovat kaikki samassa järjestelmässä. FMS-ohjausjärjestelmän liitynnät ERP-järjestelmiin (Enterprise Resource Planning) sekä CAD/CAM-järjestelmiin mahdollistavat sekä tuotanto- että kappaletietojen siirtämisen FMS-järjestelmän ja muiden järjestelmien välillä. Kehittyneemmät FMS-järjestelmät voivat sisältää työkaluvarastojärjestelmän sekä ohjelmiston järjestelmään liitettyjen työstökoneiden työkalujen ja esiasetustietojen keskitettyä hallintaa varten.
Houkutteleva investointivaihtoehto erikokoisille yrityksille
FMS-järjestelmän konfiguroitavuus ja joustavuus tekevät siitä houkuttelevan investointivaihtoehdon erilaisille yrityksille aina pienistä alihankintayrityksistä suuriin yrityksiin. Pienimpiä FMS-järjestelmiä voidaan käyttää korvaamaan palettipooleja, isoja voidaan puolestaan pitää "tehtaana tehtaassa". Fastems valmistaa FMS-järjestelmiä pienistä yhden työstökoneen järjestelmistä aina isoihin, koko tehtaan kattaviin järjestelmiin. Fastemsin pienin FMS on joustava palettikontti (FPC). Keskikokoinen järjestelmä on joustava palettimakasiini (FPM), ja suurin on monitasojärjestelmä (MLS).
Joustavan valmistusjärjestelmän kolme tärkeintä osaa
Yleensä joustava valmistusjärjestelmä koostuu kolmesta pääosasta: työstökoneista, automaattisesta, varaston käsittävästä kuljetusjärjestelmästä sekä ohjausjärjestelmästä, joka vastaa prosessin kokonaisvaltaisesta ohjauksesta. Työstökoneet ovat yleensä vaakakaraisia koneistuskeskuksia, joissa joustavuus on paras mahdollinen, mutta myös pystykaraisia koneistuskeskuksia voidaan käyttää. Koneistuskeskuksessa voidaan kappaleiden työstöön käyttää monia erilaisia työkaluja. Vaakakaraisella koneistuskeskuksella voidaan myös sorvata. Tällaisella työstökoneella voidaan koneistaa hyvin monenlaisia kappaleita. Tärkein ominaisuus on kuitenkin se, että koneistuskeskuksessa on yhteinen mekaaninen liityntä kaikille työkappaleille. Koneistuspaletti voi kuljettaa työstökoneelle yhden tai useamman erilaisia osia sisältävän koneistustyön ilman asetusten tekoa. Tämä mahdollistaa hyvin monenlaisten töiden suorittamisen. Tätä kutsutaan joskus kaoottiseksi tuotannoksi.
Yleisin kuljetusjärjestelmä on kiskoilla kulkeva vaunu (RGV, rail-guided vehicle), joka pystyy käsittelemään koneistuspaletteja. Myös muita kuljetusjärjestelmiä voidaan käyttää, esimerkiksi automaattisia siirtovaunuja (AGV, automated guided vehicle) tai kuljetinjärjestelmiä. Myös teollisuusrobotit kasvattavat suosiotaan. Fastems käyttää ajokiskoilla kulkevia hyllystöhissejä FPC-, FPM- ja MLS-järjestelmissään ja Fanuc-teollisuusrobotteja robottisoluissaan (RPC).
Ohjausjärjestelmän tehtävänä on pitää automaattinen tuotanto käynnissä sisäisten algoritmien, parametrien ja tuotantotilausten perusteella. FMS:n ohjausjärjestelmä on pääohjain (master) ja työstökoneen ohjaimet toimivat orjalaitteina (slave). FMS:n ohjausjärjestelmä mahdollistaa miehittämättömän tuotannon muutamasta tunnista useampaan päivään.
Toiminta
FMS-järjestelmässä latausaseman käyttäjä kiinnittää kappaleet koneistuspaletilla oleviin kiinnittimiin. Valmistettavista kappaleista riippuen tämä työ voidaan ehkä automatisoida esimerkiksi teollisuusrobotilla tai hydraulisilla koneistuskiinnittimillä.
Oikea tapa aikatauluttaa
FMS:n ohjausjärjestelmän täytyy päättää seuraava lähetettävä työ aina kun työstökone tai latausasema vapautuu. Tämä päätöksenteko on ohjausjärjestelmän tärkein tehtävä. Olemassa ei ole yhtä ainoaa oikeaa tapaa tehdä tätä. Oikea tapa riippuu monista asioista, kuten työjonojen tiloista, tuotantotilauksista ja niiden tärkeysjärjestyksestä, koneistusresurssien käytettävyydestä (kappaleet, työkalut), käyttäjien ajasta, valvontatoiveista ja tuotannon kokonaisprofiilista.
Ongelmana on, että suosimalla yhtä tavoitetta (esimerkiksi koneiden käyttöastetta) toinen tavoite (esimerkiksi kappaleiden tärkeysjärjestyksen säilyttäminen) jää helposti huomiotta. Joissain tapauksissa on mahdollista löytää paras ratkaisu tietylle ajanjaksolle (esimerkiksi 8 tunnin ajalle) simulaation avulla ja käyttää sitä staattisena aikatauluna. Tämä menetelmä tosin edellyttää, että mitään odottamatonta ei tapahdu (työkalurikkoja, konerikkoja jne.). Yleensä ei ole mahdollista taata tätä, ja siksi aikataulujen laadinta perustuu yleensä reaktiiviseen periaatteeseen eli toimenpiteistä päätetään mahdollisimman myöhään.
Milloin puhua joustavasta valmistusjärjestelmästä?
Yritysmaailman päivittäisessä kielenkäytössä termiä "joustava valmistusjärjestelmä" (FMS) käytetään usein tarkoittamaan sitä, että kone on automatisoitu esimerkiksi teollisuusrobotilla. Tämä on oikein siinä tapauksessa, että järjestelmässä todella toteutuu joustavuuden pääominaisuus: mahdollisuus ajaa rinnakkaista tuotantoa ilman manuaalista asetusten tekoa. Näin ei kuitenkaan yleensä ole, ja robottisoluilla valmistetaan tuotantoerä kerrallaan. Tämä ei ehkä vaikuta merkitykselliseltä teollisuuden käytäntöjen näkökulmasta, vaan enemmänkin pelkältä väittelyltä ja akateemiselta kysymykseltä. Tiukka puhdasoppisuus ei johdakaan mihinkään, joten voisimme kutsua FMS:ksi myös robottijärjestelmää, joka pystyy tekemään automaattisen asetuksen tuotantoerien välillä. Oikea tapa käyttää FMS-termiä auttaa asiakasta kuitenkin ymmärtämään, mihin järjestelmä todellisuudessa pystyy ja mihin ei.
