Fragmento de Libro Definicion de SFM

5/13/2018 Fragmento de Libro Definicion de SFM - slidepdf.com

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39.3 Sistemas flexibles de manufactura 1221

39.3 I Sistemas flexibles de manufactura

Un sistema flexible de manufactura (FMS, por sus siglas en inglés) integra todos los ele-

mentos importantes de la manufactura en un sistema altamente automatizado (fig. 39.2).

Utilizado por primera vez a finales de la década de 1960, un FMS consta de varias celdas

de manufactura, cada una con un robot industrial (que da servicio a diversas máquinas

CNC) y un sistema automatizado de manejo de materiales, todo conectado a la computado-

ra central. Desde ésta se pueden descargar diferentes instrucciones para cada una de las

partes sucesivas que pasan a través de una estación de trabajo en particular. El sistema

puede manejar una variedad de configuraciones de partes y producirlas en cualquier or-

den. En la figura 39.3 se muestra la vista general de una instalación FMS en una planta.

Este sistema altamente automatizado tiene la capacidad de optimizar cada paso de

la operación total. Estos pasos pueden comprender (a ) uno o más procesos yoperacio-nes, como maquinado, rectificado, corte, formado, metalurgia de polvos, tratamiento

térmico y acabado; (b) manejo de materias primas; ( e ) medición e inspección, y (d ) en-

samble. Las aplicaciones más comunes de FMS a la fecha han sido en operaciones de ma-

quinado y ensamble.

El FMS puede considerarse un sistema que combina los beneficios de otros dos sis-

temas: (1) la alta productividad de las inflexibles líneas de transferencia, y (2) la produc-

ción de trabajo en taller (job shop), que puede fabricar gran variedad de productos en

máquinas autónomas, pero es ineficiente. En la tabla 39.1 se muestran las característicasrelativas de las líneas de transferencia y FMS. Obsérvese que en un FMS el tiempo reque-

rido para el cambio a una parte diferente es muy corto. La rápida respuesta a las varia-

ciones de las demandas del mercado y de los productos es un atributo principal del FMS.

En comparación con los sistemas convencionales de manufactura, los beneficios

principales del FMS son los siguientes:

• Las partes se pueden producir de manera aleatoria, en tamaños de lotes tan peque-

ños como uno y a un costo unitario inferior.

Máquina de medición

por coordenadas

Centro de

maquinado



1222 Capítulo 39 Sistemasde manufactura integrados por computadora

FIGURA 39.3 Vista general de un sistema flexible de manufactura

en una planta que muestra diversos centros de maquinado y vehículos

guiados automáticamente que se mueven a lo largo de la línea blanca

en el pasillo. Fuente: Cortesía de Cincinnati Milacron, Inc.

TABLA 39.1

Comparación de características generales de líneas de

transferencia y sistemas flexibles de manufactura

Característica Línea de transferencia FMS

Variedad de partes

Tamaño de lote

Tiempo de cambio de parte

Cambio de herramienta

Control adaptable

Inventario

Producción durante descompostura

Justificación de gasto de capital

Poca

>100

Largo

Manual

Difícil

Alto

Ninguna

Simple

Infinita

1-50

Muy corto

Automatico

Disponible

Bajo

ParcialDifícil



39.3 Sistemas flexibles de manufactura 1223

centros de maquinado de tres a cinco ejes, tornos C C, fresadoras, taladradoras y recti-

ficadoras. También se consideran equipos diversos, como inspección automatizada (in-

cluyendo máquinas de medición por coordenadas), ensamble y limpieza. Otros tipos

apropiados de operaciones para e! FMS son el formado de láminas metálicas, troquelado,

cizallado y forjado. Pueden incorporar hornos, diversas máquinas, prensas de recorte,instalaciones de tratamiento térmico y equipo de limpieza.

Debido a la flexibilidad de! FMS, los sistemas de manejo de materiales son muy

importantes. Este sistema se controla mediante una computadora central y se ejecuta

por medio de vehículos guiados automáticamente, bandas transportadoras y diversos

mecanismos de transferencia. Tiene la capacidad de transportar materias primas, piezas

en bruto y partes en diversas etapas de terminación a cualquier máquina (en orden alea-

torio) y en cualquier momento. Por lo general, las partes prismáticas se mueven en ta-

rimas (pallets) especialmente diseñadas, en tanto que las partes con simetría rotacional

(como las de las operaciones de torneado) se mueven con robots y diversos dispositivos

mecánicos.

Calendarización. Debido a que e! FMS comprende una inversión importante de capi-

tal, es fundamental e! uso de máquinas eficientes. Las máquinas no deben permanecer

inactivas. Por consiguiente, la adecuada calendarización y planeación de procesos son

cruciales. La calendarización del FMS es dinámica, a diferencia de la de los talleres, en la

que se sigue un programa relativamente rígido para efectuar una serie de operaciones. El

sistema de calendarización en FMS especifica los tipos de operaciones que se realizarán encada parte e identifica las máquinas o celdas de manufactura en las que van a ocurrir estas

operaciones. La calendarización dinámica tiene la capacidad de responder a cambios rá-

pidos en e! tipo de productos, de ahí que responda a decisiones de tiempos reales.

La flexibilidad de! FMS permite que no se desperdicie tiempo de preparación al

cambiar operaciones de manufactura. Sin embargo, deben supervisarse las características,

e! desempeño y la confiabilidad de cada unidad de! sistema a fin de garantizar que las

.partes de una estación de trabajo sean de calidad y precisión dimensional aceptables antes

de trasladadas a la siguiente estación de trabajo.

Justificación económica del FMS. Las instalaciones de FMS representan inversio-

nes muy grandes de capital, que cuestan millones de dólares. Por consiguiente, antes de to-

mar cualquier decisión final debe realizarse un análisis completo de los costos y beneficios.

Este análisis debe incluir factores como e! costo de capital, energía, materiales y mano de

obra; los mercados esperados para los productos a manufacturar y cualquier variante anti-

cipada tanto en la demanda de! mercado como en el tipo de producto. Una consideración

adicional es e! tiempo y esfuerzo requeridos para instalar y depurar e! sistema.

Como se puede ver en la figura 37.2, e! FMS se aplica con más efectividad en la pro-ducción de lotes de medianas cantidades. Cuando se va a producir una variedad de partes,

el FMS es adecuado para cantidades que por lo común van de 15,000 a 35,000 partes to-



1224 Capítulo 39 Sistemas de manufactura integrados por computadora

manufactura flexible (cuyo costo sería de algunos cientos de miles de dólares), centros

de maquinado autónomos y diversas máquinas herramienta CNC que se pueden

controlar con mayor facilidad que un FMS.

Existe la percepción general de que cuando el FMS se volvió una alternativa

establecida, las expectativas eran altas. En algunos casos, la amplia computariza-

ción ha conducido a mucha confusión e ineficiencia en las operaciones de las com-

pañías. En particular, para las más pequeñas, debe considerarse el hecho de que no

sólo es necesaria una gran inversión de capital y adquisiciones importantes de equipo y

de software, sino también que la operación de un FMS grande requiere amplia ca-

pacitación del personal.

Por el contrario, existen diversos ejemplos de la implantación exitosa y econó-

micamente viable de un FMS en una gran compañía. Los resultados de un estudio de

20 sistemas operativos de ese tipo en Estados Unidos indican que se han obtenido me-

joras respecto de métodos anteriores. Hoy en día, algunos sistemas tienen la capaci-

dad de producir en forma económica lotes con un tamaño de una sola parte. A pesar

del alto costo, el sistema se paga por sí mismo en muchas compañías.

39.4 I Manufactura holónica

La manufactura holónica es un nuevo concepto que describe una organización única de

unidades de manufactura. El término holonica proviene del griego hatos (que significa

"conjunto") y del sufijo on (que significa "parte de"). De ahí que cada componente en

un sistema de manufactura holónica sea al mismo tiempo una entidad independiente (o

un todo) y una parte subordinada de una organización jerárquica. Incluimos la descrip-

ción de este sistema por su benéfico impacto potencial en las operaciones de manufactu-ra integradas por computadora.

Desde la década de 1960 se estudian los sistemas organizacionales holónicos y

existen muchos ejemplos en sistemas biológicos. Se pueden señalar tres observaciones

fundamentales sobre estos sistemas:

1. Los sistemas complejos se desarrollan a partir de sistemas simples mucho más rá-

pidamente si hay formas intermedias estables que si no las hay. También, por su

evolución, los sistemas estables y complejos requieren un sistema jerárquico.2. Los holones son simultáneamente un todo independiente para sus partes subordi-

nadas, y partes dependientes de otros sistemas. Son unidades autónomas que tie-



39.5 Producción justo a tiempo

terfaces humanas necesarios para el mundo exterior, como un grupo de celdas de manu-

factura. Las holarquías se pueden crear y disolver en forma dinámica, dependiendo de

las necesidades actuales del proceso específico de manufactura.

Una perspectiva de los sistemas holónicos de las operaciones de manufactura consis-

te en crear un ambiente de trabajo de manufactura desde los niveles básicos. La máxima

flexibilidad se puede lograr proporcionando inteligencia dentro de los holones para (a )dar soporte a todas las funciones de producción y control requeridas a fin de completar

las tareas de producción, y (b ) manejar el equipo y los sistemas correspondientes. El sis-

tema de manufactura se puede reconfigurar de manera dinámica en jerarquías operativas

para producir en forma óptima los productos deseados, con holones o elementos que se

adicionan o eliminan según sea necesario.

Los sistemas de manufactura holárquicos se basan en la comunicación rápida y

efectiva entre holones, en oposición al control jerárquico tradicional en el que es funda-

mental la potencia individual de procesamiento. Se ha propuesto una gran cantidad dearreglos específicos y algoritmos de software para los sistemas holárquicos. Una des-

cripción detallada de éstos se encuentra más allá del alcance de este libro. Sin embargo,

la secuencia general de eventos se puede resumir de la siguiente manera:

1. Una fábrica consta de varios holones de recursos, disponibles como entidades se-

paradas en una agrupación de recursos. Por ejemplo, los holones disponibles pueden

constar de (a ) una fresadora C C y un operador; (b ) una rectificadora C C y un

operador, y ( e ) un torno CNC y un operador.

2. Al recibir una orden o instrucción de superiores jerárquicos de la fábrica, se forma

un holón de orden y empieza a comunicarse y negociar con los holones de recursos

disponibles.

3. Las negociaciones conducen a una agrupación autoorganizada de holones de recur-

sos, que se asignan de acuerdo con los requisitos de los productos, la disponibilidad

de los holones de recursos y los requisitos del cliente. Por ejemplo, cierto producto

puede requerir un torno C C, rectificad ora C C y estación automatizada de ins-

pección para organizados en un holón de producción.

4. En caso de descompostura, falta de disponibilidad de máquinas o requerimientos

de cambio del cliente, se pueden agregar o eliminar holones de la agrupación de

holones según se necesite, permitiendo que se reorganice el holón de producción.

Los obstáculos para la producción se pueden identificar y eliminar mediante la

comunicación y negociación entre los holones en la agrupación de recursos.

El paso 4 se conoce como conecte y use (plug and play), un término que se pidió

prestado de la industria de las computadoras, en la que los componentes de los equipos

se integran de manera continua a un sistema.

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