Sistema di produzione flessibile (FMS) per l'automazione di macchine utensili
Un sistema di produzione flessibile (FMS) rende possibile la produzione automatizzata con macchine utensili e di conseguenza la produzione non presidiata, aumentando così la capacità di produzione e la percentuale di utilizzo delle macchine utensili. Con un FMS è possibile produrre diverse tipologie di pezzi contemporaneamente e regolare le date di scadenza all'istante, ottenendo quindi brevi tempi di consegna e lotti di piccole dimensioni, mantenendo al contempo i vantaggi della produzione di massa.
Capitale impegnato libero, taglio dei costi del personale e miglioramento della qualità con un unico prodotto
La gestione efficiente dei materiali e della logistica unita alle caratteristiche di pianificazione avanzata della produzione rendono possibile la gestione della produzione con una semplice programmazione, un numero inferiore di personale operativo e un miglioramento della qualità, poiché intervengono meno fattori umani al momento della produzione. Il sistema permette un ingombro ridotto all'interno dell'azienda poiché i materiali, le attrezzature e i pallet sono immagazzinati nell'FMS.
Video: Il sistema FMS spiegato in tre minuti
Principio operativo dell'FMS
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I cicli di lavorazione si basano su sequenze di lavoro assegnate a un pallet macchina. Una sequenza di lavoro definisce le operazioni di carico, di lavorazione e di scarico per un ciclo di lavorazione, nonché l'ordine in cui vengono svolti i lavori. Nella sequenza di lavoro vengono indicate anche le attrezzature specifiche da utilizzare per bloccare il prezzo e l'ID pezzo. L'operatore può creare e modificare sequenze di lavoro e salvarle come dati base. Le sequenze di lavoro di un pezzo comprendono il piano delle operazioni per il pezzo. Gli ordini di produzione vengono creati in base a piani delle operazioni registrati. La produzione viene programmata in base alla data di scadenza riportata nell'ordine di produzione e alla disponibilità di materiale grezzo e attrezzature indicata nel piano delle operazioni. Fare clic qui per una descrizione più precisa del flusso di lavoro di FMS. |
 Il flusso di lavoro del sistema di produzione flessibile. |
Controllo totale della produzione
Il sistema di controllo avanzato FMS permette il controllo totale della produzione poiché le informazioni relative agli ordini di produzione, le code di lavorazione e le risorse (materie prime, programmi NC e utensili presettati) si trovano tutti nello stesso sistema. Il sistema di controllo FMS si interfaccia con i sistemi ERP (Enterprise Resource Planning) e con i sistemi CAD/CAM rendendo possibile lo scambio di dati di produzione e ricambi tra il sistema FMS e gli altri sistemi. I sistemi FMS avanzati possono comprendere un sistema di magazzino utensili e un software per la gestione centrale degli utensili e la predisposizione dei dati per le macchine utensili collegate al sistema.
Un'opzione di investimento interessante per aziende di diverse dimensioni
La configurabilità e la flessibilità di un sistema FMS rende tale sistema una scelta di investimento interessante per varie tipologie di aziende, dalle piccole aziende subappaltatrici alle grandi imprese. I più piccoli sistemi FMS rappresentano una sostituzione per pallet pool mentre i grandi sistemi possono essere considerati una fabbrica nella fabbrica. Fastems produce sistemi FMS che comprendono sistemi di macchine utensili piccoli o singoli, fino ai grandi sistemi estesi all'intero stabilimento. Il più piccolo FMS di Fastems si chiama Flexible Pallet Container (FPC). La soluzione media si chiama Flexible Pallet Magazine (FPM) mentre il sistema più grande si chiama Multi-level system (MLS).
Tre parti principali del sistema di produzione flessibile
Il sistema di produzione flessibile si compone generalmente di tre parti: le macchine utensili, un sistema di trasporto automatico con magazzino e un sistema di controllo responsabile del controllo del processo generale. Le macchine utensili sono generalmente centri di lavoro orizzontali che offrono la massima flessibilità di lavoro, sebbene sia possibile utilizzare anche centri di lavoro verticali. Un centro di lavorazione è in grado di utilizzare una grande varietà di strumenti per la lavorazione dei componenti. Un centro di lavoro orizzontale è in grado di eseguire anche operazioni di tornitura. Questo tipo di macchina utensile può lavorare un'ampia varietà di pezzi. L'aspetto più importante è tuttavia il fatto che un centro di lavorazione ha un'interfaccia meccanica comune per tutti i pezzi. Il pallet di lavorazione è una guida di lavoro in grado di trasportare uno o più tipi di lavorazione per diverse parti alla macchina utensile, senza necessità di avvio. Questa funzione permette l'elaborazione di un'ampia gamma di lavori. Talvolta questo processo prende il nome di produzione caotica.
Il sistema di trasferimento più comune è un veicolo su rotaie (RGV) in grado di movimentare pallet di lavorazione. Possono essere utilizzati anche altri tipi di sistemi di trasporto, quali ad esempio AGV (veicoli a guida automatica) o sistemi convogliatori. Stanno guadagnando una buona popolarità anche i robot industriali standard. Fastems utilizza navette su rotaie nei sistemi FPC, FPM, e MLS e nei robot industriali Fanuc in celle robotizzate (RPC).
Il ruolo del sistema di controllo consiste nel mantenere il corso della produzione automatizzata basato su algoritmi, parametri e ordini di produzione incorporati. Il sistema di controllo FMS è il controllo master mentre i controlli della macchina sono i subordinati. Il sistema di controllo FMS permette inoltre di disporre di periodi di tempo di produzione non presidiata che vanno da alcune ore a molti giorni.
Azionamento
In un sistema FMS, l'operatore della stazione di carico fissa i pezzi all'attrezzatura sui pallet di lavorazione. Questo lavoro manuale può essere automatizzato utilizzando, ad esempio, robot industriali e attrezzature di lavorazione ad azionamento idraulico, a seconda dei pezzi da produrre.
Il giusto metodo di pianificazione
Il sistema di controllo FMS ha il compito di decidere quali lavori inviare ogni volta che una macchina utensile o una stazione di carico sono inattive. Questo processo decisionale rappresenta la funzione chiave del sistema di controllo. Non vi è una sola soluzione ideale su come svolgere questo lavoro. Il giusto metodo dipende da molti fattori, quali lo stato della coda di lavorazione, gli ordini di produzione e le relative priorità, la disponibilità delle risorse di lavorazione (pezzi, utensili), la disponibilità dell'operatore, le preferenze di monitoraggio e il profilo generale della produzione.
Il problema consiste nel fatto che per favorire un obiettivo (ad esempio l'utilizzo della macchina) si trascura un altro obiettivo (ad esempio il mantenimento delle priorità). In alcuni casi è possibile svolgere una simulazione per trovare l'ottimizzazione totale per un determinato periodo di tempo (ad esempio 8 ore) e successivamente implementare il risultato come programma statico. Questo metodo comporta però che non accada nulla di imprevisto (danneggiamento dell'utensile, danneggiamento della macchina, ecc.). Di norma ciò non può essere garantito e, pertanto, la modalità consueta di programmazione si basa sul principio di reattività, ossia la decisione relativa all'azione successiva da intraprendere viene presa il più tardi possibile.
Quando si parla di un sistema di produzione flessibile
Nella comunicazione aziendale giornaliera il termine FMS viene utilizzato facilmente quando una macchina viene automatizzata attraverso l'utilizzo di un robot industriale. Questa scelta è corretta a condizione che il sistema presenti realmente la proprietà di flessibilità principale: la possibilità di gestione della produzione parallela senza l'azionamento manuale. Questo non è tuttavia il caso e le celle robotizzate vengono azionate gestendo i lotti di produzione uno dopo l'altro. Si potrebbe pensare che tutto ciò non ha nulla a che vedere con le procedure industriali e che si tratti semplicemente di una questione polemica e accademica. Di certo una rigida ortodossia non porta a nessun risultato e potremmo utilizzare il termine FMS anche per il sistema robotizzato capace di un cambiamento di azionamento automatico tra i lotti di produzione. L'utilizzo corretto del termine FMS aiuta tuttavia il cliente nella comprensione di ciò che il sistema è realmente in grado di fare e di non fare.
