Presentación Tecnología Digital

SISTEMES DE FABRICACIO

ERIK MORENO

INDEX

Concepte de fabricació

Operacions bàsiques en fabricació

Diagrames en la fabricació

Sistemes de fabricació

Sistemes de fabricació flexible

Concepte de fabricació

La fabricació consisteix en la transformació de matèria primera en un producte per a una indústriaCada producte es fabricat per un tipus d’indústria (Fustera, petroquímica, farmacèutica, agroalimentària, mecànica) Per realitzar aquestes transformacions fem servir principalment: màquines, eines, energia i treball.

Operacions bàsiques en fabricació

A un procés de fabricació es poden distingir fins a 5 operacions bàsiques diferents:-Processat/muntatge - Inspecció - Manipulació - Transport - Emmagatzematge

Processat

És la responsable de la modificació de la geometria o de les propietats d’un component o peça.

Inspecció

Abans es feia una inspecció total dels productes, amb alts costos humans i materials. Ara, es fan mostrejos aleatoris i inspeccions intermèdies, sovint a càrrec dels usuaris. L'abaratiment dels sensors electrònics ha facilitat la seva incorporació a les empreses.

Manipulació

Les operacions de manipulació (com posicionar i fixar peces) eren realitzades per operaris, però ara s'automatitzen amb tecnologia pneumàtica i robots. Per a més eficiència, és important entregar les peces en la mateixa posició.

Transport

El transport a la fàbrica mou materials entre estacions de treball o magatzems. Hi ha dos tipus de sistemes: amb moviment (cintes transportadores) i amb desplaçament (carretes elevadores). No afegeixen valor al producte i suposen un cost, per la qual cosa es busca optimitzar-los. A vegades, es realitzen altres operacions durant el desplaçament. Els sistemes depenen del tipus de peça, i l'ús de palets ajuda a flexibilitzar-los.

Emmagatzematge

A la fàbrica hi ha diferents tipus de magatzem: matèria primera (per garantir subministrament), producte semi-elaborat (per assegurar la continuïtat entre màquines) i producte final (per adaptar-se a la demanda). La tendència és treballar sense magatzem (stock zero), però és complicat, per la qual cosa cal gestionar-los de manera òptima.

Diagrames en la fabricació

Amb ells podem representar gràficament un procès. Hi ha 6 tipus de diagrames: -Diagrames de procès -Diagrames de recorregut -Diagrames d’operacions -Diagrames home-màquina -Diagrames gràfics d’etapa-transició -Diagrames de flux Cada departament o àrea utilitza un tipus en funció de les seves necessitats

Diagrames de flux

Són una manera visual de mostrar les diferents seqüències d'operacions i decisions, i cada situació es representa mitjançant formes geomètriques diverses. A més, es poden utilitzar tant en processos de fabricació com en operacions de manteniment.

1. Manipular
2. Emmagatzemar ordenat
3. Emmagatzemar desordenat
4. Emmagatzemar parcialment ordenat
5. Bifurcar
6. Unir
7. Fixar
8. Soltar
9. Subjectar sense força
10. Girar
11. Bascular
12. Assignar
13. Posicionar
14. Desplaçar
15. Ordenar
16. Entregar
17. Guiar mantenint la orientació
18. Verificar
19. Mètode de fabricació
20. Modificar forma
21. Processar
22. Ajuntar/Muntar
23. Donar forma
24. Controlar

Símbols emprats en el maneig de peces VDI 2860

A l’automatització es molt usual realitzar diagrames fent servir la simbologia de la norma VDI 2860 i cada operació té el seu símbol corresponent. La seguent diapositiva es una imatge amb els simbols.

Sistemes de fabricació

Les diferents maneres de realitzar i organitzar les operacions bàsiques es coneixen com a sistema de fabricació. Això depèn, en gran mesura, de factors com les quantitats de producció, l'amplitud de les gammes de productes i la disposició de les màquines al taller. A més de la classificació en funció dels productes, també existeix una altra que té en compte l’organització dels recursos de la fàbrica. Aquesta es coneix com a distribució orientada al procés o al producte. En el cas d’una distribució orientada al procés, les màquines o estacions es dediquen a realitzar tasques similars.

Taller

El taller (job shop) s'utilitza per a fabricacions de volums baixos, però amb gran diversitat. Segons la mida dels productes, pot tenir una distribució fixa o orientada al procés. La distribució fixa: és simple i adequada per a producció per "projecte" Distribució orientada al procés: agrupa màquines i mà d'obra amb tasques similars, sent ideal per a fabricació en lots de baix volum i processos intermitents.

Fabricació per lots

Les fàbriques amb producció mitjana i amb molta variabilitat poden estar orientades al procés o, més habitualment, al producte (en línia).En la fabricació per lots, es produeix un producte en una tirada, i després es reconfiguren els llocs de treball i les màquines per produir un altre producte, un procés conegut com a changeover time. El temps de fabricació és més curt que la demanda, per la qual cosa es necessita emmagatzematge, una pràctica anomenada fabricació contra estoc. Avantatges: Una única línia de producció. Desavantatges: Temps morts durant les reconfiguracions. Gran quantitat de producte acabat.

Línies de fabricació en massa

Les fàbriques en què els productes gairebé no varien i els volums de producció són molt alts, es caracteritzen per un treball molt segmentat en tasques repetitives i especialitzades, les quals poden ser realitzades tant per màquines com per persones en cicles de temps curts. A la fi de la línia de producció, el producte es troba completament acabat. Avantatges: Els costos de producció per unitat són baixos, es redueixen els inventaris de procés, s'optimitza el transport dels materials i els operaris necessiten una capacitació mínima, ja que la corba d'aprenentatge és curta. Desavantatges: Tot i els avantatges, aquesta metodologia comporta una gran inversió inicial, que només es justifica si es preveu una demanda alta i sostinguda. A més, si una màquina es deté, s'atura tota la línia, i existeix poca flexibilitat per adaptar-se a canvis en els productes dins de la mateixa línia.

Classificació de línies de fabricació en massa

Processos de fabricació contínua

Aquest sistema es fa servir per a la producció de grans quantitats d'un sol producte, mitjançant un flux continu de fabricació.Un dels sistemes de fabricació contínua més coneguts és el dels alts forns per obtenir acer, mitjançant la colada contínua, seguit pels processos de laminació que es fan de manera ininterrompuda.

Sistemes de fabricació flexible

Els sistemes de fabricació flexible (FMS) es troben entre les línies de fabricació per lots, on es produeixen diferents tipus de peces amb produccions baixes, i les línies transfer, dissenyades per fabricar un únic tipus de peça amb altes taxes de producció. Un FMS inclou màquines-serie amb CNC (Control Numèric per Ordinador), un sistema automàtic de transport i manipulació, un sistema d'emmagatzematge automàtic i un ordinador central per coordinar tot el procés. Els avantatges dels FMS (Sistemes de Fabricació Flexible) són clars i beneficiosos. En primer lloc, no cal la fabricació per lots, ja que el sistema es configura automàticament per produir diferents peces, eliminant la necessitat de mantenir estocs de productes i produint sota demanda. Així, els temps de fabricació entre lots pràcticament desapareixen. D’altra banda, els FMS ofereixen una gran flexibilitat, ja que poden produir diferents tipus de peces dins d’una mateixa gamma o famílies de productes, i la classificació de les peces es fa segons les operacions necessàries, aprofitant la tecnologia de grups.

1. Màquina-eina CNC
2. Intercanviador automàtic de palets
3. Magatzem automatitzat
4. Estació de càrrega-descàrrega
5. Sistema de transport
6. Robot
7. Màquina de mesurament per coordenades
8. Cabina de pintat

Mòduls de fabricació flexible

Els mòduls de fabricació flexible (FMM) representen el primer nivell d’implantació d’un sistema de fabricació avançat. Estan formats per una única màquina-eina amb control numèric (MECN) i no requereixen la intervenció d'operaris per canviar elements. A més, inclouen un magatzem automatitzat d’eines (carrousel), així com un magatzem automàtic per a peces en brut i acabades, i un intercanviador automàtic de palets, facilitant així un procés de producció més eficient i autònom.

1. Màquina-eina CNC
2. Intercanviador automàtic de palets
3. Magatzem automatitzat
4. Estació de càrrega-descàrrega
5. Sistema de transport
6. Robot
7. Màquina de mesurament per coordenades
8. Cabina de pintat

Fàbrica flexible

Les fàbriques o tallers flexibles disposen de sistemes completament automatitzats per a totes les fases del procés, des de la recepció fins al muntatge, passant pel mecanitzat, control, inspecció i emmagatzematge. Als magatzems automatitzats, les preformes es guarden en unitats de càrrega, amb una o diverses preformes segons la seva mida, i la seva posició és coneguda pel control central. El transelevador transporta les preformes fins a un intercanviador automàtic de palets, que les dirigeix cap a l’estació de càrrega/descàrrega. Des d’allí, un vehicle automatitzat (AGV) porta el palet a la primera màquina, on un intercanviador de palets (APC) el carrega. En alguns casos, es requereix la intervenció d’un manipulador automàtic o un robot. Després de completar tots els processos necessaris (com pintat i controls), un altre AGV transporta el producte acabat fins al magatzem de productes finalitzats.

1. Màquina-eina CNC
2. Intercanviador automàtic de palets
3. Magatzem automatitzat
4. Estació de càrrega-descàrrega
5. Sistema de transport
6. Robot
7. Màquina de mesurament per coordenades
8. Cabina de pintat

1. Listado ordenado
2. Listado ordenado

Cèl·lules de fabricació flexible

Les cèl·lules de fabricació flexible (FMC) consisteixen en una agrupació de MECN (màquines-eines amb control numèric). Aquestes cèl·lules es caracteritzen per ser alimentades per un sistema automàtic de manipulació i transport, i disposen d’un magatzem automatitzat gestionat per un ordinador central. El transvasament de material i eines entre les MECN i els sistemes de transport es pot realitzar amb braços robòtics, encara que no és obligatori. Normalment, les MECN dins d’una FMC són diferents i complementàries, com una fresadora per a geometries prismàtiques i un torn per a peces de revolució. En el cas de peces mixtes, el desplaçament entre màquines el fa un braç robòtic.

1. Màquina-eina CNC
2. Intercanviador automàtic de palets
3. Magatzem automatitzat
4. Estació de càrrega-descàrrega
5. Sistema de transport
6. Robot
7. Màquina de mesurament per coordenades
8. Cabina de pintat

historias geniales.

1. Listado ordenado
2. Listado ordenado

Línies de fabricació flexible

Aquest tipus d’instal·lacions consten de diverses màquines disposades en línia, juntament amb sistemes automatitzats de transport i alimentació. L’entrada i sortida de material es fa des d’una estació de càrrega/descàrrega, mentre que les matèries primeres provenen d’un sistema d’emmagatzematge automàtic (ASRS). Les peces s’introdueixen de manera aleatòria i normalment es registren amb un codi QR, facilitant la identificació durant el seu procés d’entrada i sortida. Un ordinador central gestiona l’itinerari de les peces a través de les diferents màquines. Aquestes instal·lacions poden tenir una distribució lineal o en forma d’anella.