Ευέλικτα συστήματα παραγωγής (α΄ μέρος)

 

H τεχνολογία Computer Integrated Manufacturing (CIM) αναπτύχθηκε τις τελευταίες δεκαετίες κι εφαρμόζεται ήδη σε μεγάλες βιομηχανικές μονάδες. Δημιούργησε νέες δυνατότητες και προοπτικές λειτουργίας, οδηγώντας στην αύξηση της παραγωγικότητας και της ευελιξίας της παραγωγής, εξασφαλίζοντας παράλληλα βιωσιμότητα μέσα από την συνεχή βελτίωση της ανταγωνιστικότητας.

Του κ. Νικόλαου Σ. Κορακιανίτη*

Η συνεχής εξέλιξη της Πληροφορικής, σε συνδυασμό με τη διαρκώς αυξανόμενη ανάγκη εκσυγχρονισμού των παλαιών τεχνικών σχεδίασης και παραγωγής προϊόντων από την πλευρά των βιομηχανιών, λόγω του διαρκώς αυξανόμενου διεθνούς ανταγωνισμού και της μειωμένης διαθεσιμότητας εξειδικευμένου προσωπικού, μας οδήγησε στη μετεξέλιξη της τεχνολογίας των συστημάτων αυτοματοποιημένης παραγωγής, δημιουργώντας ευέλικτα συστήματα παραγωγής (Flexible Manufacturing System [FMS]).

Η τεχνολογία CIM

Η τεχνολογία «Computer Integrated Manufacturing» (CIM) έχει ως σκοπό τον έλεγχο της ροής υλικών μέσα από τα διαφορετικά τμήματα της παραγωγής και τον αυτόματο έλεγχο ποιότητας κάθε μονάδας του προϊόντος. Με την τεχνολογία αυτή γίνεται εφικτή η ταχύτατη ρύθμιση των μηχανών, ενώ με το συντονισμό του ηλεκτρονικού υπολογιστή μπορούν να αλλάξουν αυτόματα οι προδιαγραφές του προϊόντος, οι τρόποι λειτουργίας των μηχανών και η ροή του προϊόντος από το ένα κέντρο επεξεργασίας στο άλλο.

Τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής

Τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής (ΕΣΠ / Flexible Manufacturing System [FMS]) είναι ένα σύνολο μηχανών που συνδέονται μέσω ενός αυτόματου τροφοδότη. Το σύστημα αυτό ελέγχεται από έναν κεντρικό υπολογιστή, επιτυγχάνοντας με αυτό τον τρόπο χαμηλό κόστος για τα παραγόμενα προϊόντα, ακόμα και σε μικρές ποσότητες.

Το βασικό χαρακτηριστικό των ευέλικτων συστημάτων παραγωγής είναι η αυτοματοποίηση, η οποία προέκυψε από το συνδυασμό των υπολογιστών με τις τεχνολογίες αυτόματου ελέγχου των μηχανών για την κατασκευή συστημάτων παραγωγής. Τα είδη της αυτοματοποίησης είναι δύο βαθμών:

  • Πρώτου βαθμού, για μηχανοποίηση εργασίας.
  • Δεύτερου βαθμού, για μεγάλα κέντρα κατεργασίας.

Ο αυτοματισμός ασχολείται όχι μόνο με τη μηχανοποίηση απλών και σύνθετων μεθόδων παραγωγής, αλλά και με τα συστήματα μεταφοράς και ελέγχου που τις συνδέουν.

Η ευέλικτη αυτοματοποίηση βρίσκει εφαρμογή στους τομείς της επεξεργασίας, της κατασκευής, της συναρμολόγησης, του φινιρίσματος, της αποθήκευσης, της διαχείρισης και της μεταφοράς πρώτων υλών.

Τα ευέλικτα συστήματα αυτοματοποίησης περιλαμβάνουν εξελιγμένες μηχανές παραγωγής και επιθεώρησης (ποιοτικού ελέγχου), συστήματα ελέγχου με υπολογιστές, συστήματα επικοινωνίας, καθώς και συστήματα διαχείρισης υλικών. Ένα τέτοιο σύστημα επιτρέπει ευελιξία, για να προσαρμόζεται σε αλλαγές στα παραγόμενα προϊόντα ή στις διεργασίες παραγωγής.

 

Ευελιξία συστήματος παραγωγής

Η ευελιξία σε κάθε σύστημα παραγωγής διακρίνεται σε:

  • Εσωτερική ευελιξία, η οποία αφορά την ικανότητα του συστήματος παραγωγής να ανταποκρίνεται στις αλλαγές που προκαλούνται από την ίδια την επιχείρηση (όπως είναι π.χ. η βελτίωση στο σχεδιασμό του προϊόντος)
  • Εξωτερική ευελιξία, η οποία αφορά την αντίδραση του συστήματος σε ερεθίσματα προερχόμενα από το ευρύτερο περιβάλλον (π.χ. από την αγορά).

 

Είδη ευελιξίας

Η ευελιξία των συστημάτων αυτών καθορίζεται από το πλήθος των πιθανών συνδυασμών  – προσαρμογών που μπορεί να δεχθούν. Υπάρχει ευελιξία ως προς την ποσότητα και την πορεία των κομματιών μέσα στο σύστημα. Αυτή η ευελιξία εκφράζεται με τις τρεις βαθμίδες ελέγχου που μπορούμε να ασκήσουμε στο σύστημα, οι οποίες είναι:

  1. Έλεγχος ροής (flow control) . Ρυθμίζει τους μέσους ρυθμούς παραγωγής κάθε εργασίας, έτσι ώστε να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις της ζήτησης λαμβάνοντας υπόψη τα στατιστικά χαρακτηριστικά αξιοπιστίας των μηχανών και τις στάθμες αποθέματος στους χώρους εναποθήκευσης.
  2. Έλεγχος δρομολόγησης (routing control ). Έχοντας προσδιορίσει τους συνολικούς ρυθμούς παραγωγής από την ιεραρχία μέσω του ελέγχου ροής, με τον έλεγχο αυτό προσδιορίζουμε τη βέλτιστη δρομολόγηση κομματιών στην κάθε μηχανή, με σκοπό να έχουμε τους ζητούμενους ρυθμούς παραγωγής και την ελαχιστοποίηση των ουρών μπροστά από τις μηχανές.

iii. Έλεγχος ακολουθίας (sequence control). Μέσω αυτού του ελέγχου, καθορίζουμε τους χρόνους που κάθε εργασία φτάνει στο σύστημα, καθώς και την ακολουθία τους μέσα στο σύστημα, έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν οι έλεγχοι i και(ii.

 

Χαρακτηριστικά και οφέλη των FMS

Το κύριο χαρακτηριστικό των ευέλικτων συστημάτων παραγωγής είναι η ικανότητά τους να παράγουν διαφορετικό εξάρτημα χωρίς να διακόπτεται η διαδικασία παραγωγής. Επίσης είναι εφικτή η αλλαγή στη γεωμετρία των αντικειμένων, η ρύθμιση του ρυθμού παραγωγής, όπως και η προσθήκη ή αφαίρεση λειτουργικών τμημάτων.

Τα κύρια οφέλη από την υλοποίηση ενός ευέλικτου συστήματος παραγωγής (FMS) είναι:

  • Μεγαλύτερος βαθμός εκμετάλλευσης των μηχανών, και συνεπώς λιγότερες μηχανές.
  • Βέλτιστη εκμετάλλευση χώρου.
  • Μεγιστοποίηση του βαθμού ανταπόκρισης και προσαρμοστικότητας σε αλλαγές.
  • Μείωση αποθεμάτων ή/και μονάδων υπό επεξεργασία.
  • Υψηλότερη παραγωγικότητα.
  • Ταχύτερη παράδοση.
  • Δυνατότητα λειτουργίας χωρίς επίβλεψη.

ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ

 

Μονάδα (Module)

Μία αριθμητικά ελεγχόμενη εργαλειομηχανή με ενσωματωμένο μικροϋπολογιστή (Computerised Numerical Control [CNC]) περιλαμβάνει:

  • Συσκευή αυτόματης αλλαγής εργαλείων.
  • Αποθήκη εργαλείων.
  • Αυτόματο σύστημα φόρτωσης /εκφόρτωσης και αποθήκευσης των προς κατεργασία κομματιών (μεταφορική ταινία, ρομποτικό βραχίονα, «ολοκληρωμένο» ρομπότ).
  • Κυψέλη (cell).

Μία κυψέλη αποτελείται από:

  • Μικρό αριθμό συνδεδεμένων CNC μηχανών, με αυτόματη φόρτωση και εκφόρτωση (π.χ. Ημικυκλική διάταξη γύρω από ένα ρομπότ ή γραμμική διάταξη με συνδεδεμένα π.χ. Κέντρα κατεργασίας)
  • Σύστημα παλετών.
  • Αποθήκη εργαλείων.
  • Σύστημα ελέγχου που επιτρέπει στην εγκατάσταση να είναι αυτοελεγχόμενη.

 

Σύστημα

Ένα ευέλικτο σύστημα παραγωγής περιλαμβάνει αυτόματα συστήματα διακίνησης υλικών και ελέγχου, τα οποία λειτουργούν συμπληρωματικά των εργασιών των κυψελών ή και των μονάδων. Το σύστημα είναι μεγαλύτερο της κυψέλης και περιέχει επιπροσθέτως αυτόματα συστήματα αποθήκευσης. Λόγω των μεγαλύτερων αποστάσεων που είναι πιθανό να υπάρχουν στο επίπεδο του συστήματος, τα υλικά και τα εξαρτήματα μεταφέρονται με αυτόματα καθοδηγούμενα οχήματα ή μεταφορικές ταινίες.

 

*Ο κ. Νικόλαος Σ. Κορακιανίτης είναι ηλεκτρολόγος μηχανικός & Τεχνολογίας Υπολογιστών, MSc Electrical and Computer Engineering, MSc in Microelectronics, ακαδημαϊκός υπότροφος του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής, στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρονικών Μηχανικών.

Ελέγξτε επίσης

Ευέλικτα συστήματα παραγωγής (μέρος β΄)

Στις σύγχρονες βιομηχανικές μονάδες τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής (Flexible Manufacturing System [FMS]) έχουν κυριαρχικό ρόλο …