Ευέλικτα συστήματα παραγωγής (μέρος β΄)

Στις σύγχρονες βιομηχανικές μονάδες τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής (Flexible Manufacturing System [FMS]) έχουν κυριαρχικό ρόλο και αποτελούν μέσα προηγμένης τεχνολογίας, τα οποία επιτυγχάνουν ευελιξία και αύξηση της παραγωγικής διαδικασίας.

Άρθρο του κ. Νικόλαου Κορακιανίτη*

Στο πρώτο μέρος του κειμένου παρουσιάστηκαν ορισμένα χαρακτηριστικά και οφέλη των ευέλικτων συστημάτων παραγωγής (Flexible Manufacturing System [FMS]). Σε αυτό το δεύτερο εστιάζουμε περισσότερο στο σχεδιασμό και στον έλεγχο των συγκεκριμένων μηχανών, οι οποίες έχουν κάνει αισθητή την παρουσία τους τα τελευταία χρόνια.

Σύνθεση και λειτουργία

Ένα FMS αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία, που είναι:

  1. Οι σταθμοί εργασίας (workstations), οι οποίοι αποτελούν τα σημεία διασύνδεσης του FMS με τα άλλα τμήματα της παραγωγικής μονάδας, την αποθήκη πρώτων υλών και την αποθήκη έτοιμων προϊόντων.
  2. Το σύστημα διαχείρισης και αποθήκευσης υλικών (material handling and storage system), το οποίο επιτελεί τις παρακάτω λειτουργίες:
  • Απρόσκοπτη και ευέλικτη κίνηση των κομματιών (μονάδων υπό επεξεργασία) μεταξύ των σταθμών.
  • Διαχείριση μιας ποικιλίας διαφορετικών διατάξεων κομματιών και φόρτωση / εκφόρτωση σταθμών.
  • Προσωρινή αποθήκευση των κομματιών, τα οποία βρίσκονται σε σχετικά μικρές ουρές αναμονής για επεξεργασία.
  • Επικοινωνία με το κεντρικό σύστημα ψηφιακού ελέγχου και σύνδεση των διάφορων σταθμών εργασίας με αποθηκευτικούς χώρους.
  1. Το ψηφιακό σύστημα ελέγχου (computer control system), το οποίο περιλαμβάνει έναν κεντρικό ηλεκτρονικό υπολογιστή (ο οποίος χρησιμοποιείται για το συντονισμό των επιμέρους στοιχείων του εξοπλισμού), καθώς και τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές ελέγχου των επιμέρους μηχανών και σταθμών εργασιών. Η επικοινωνία μεταξύ του συστήματος ελέγχου και του εξοπλισμού είναι αμφίδρομη, με αποτέλεσμα να αποστέλλονται δεδομένα και από το κεντρικό σύστημα προς τον εξοπλισμό αλλά και αντίστροφα.

Πέρα από τα παραπάνω, συνήθως ένα FMS διαθέτει δίκτυα παροχής βοηθητικών υλικών (π.χ. ψυκτικά υγρά) και αποκομιδής των αποβλήτων. Για τη λειτουργία του απαιτείται φυσικά και η συμβολή του ανθρώπινου παράγοντα, παρότι η αυτοματοποίηση είναι αρκετά μεγάλη.

Οι εργασίες που μπορεί να επιτελούν οι εργαζόμενοι σε ένα FMS είναι οι ακόλουθες:

  • Προγραμματισμός και παρακολούθηση του κεντρικού συστήματος ελέγχου.
  • Εισαγωγή πρώτων υλών και εξαρτημάτων στο σύστημα.
  • Εκφόρτωση έτοιμων προϊόντων.
  • Αλλαγή και προσαρμογή εργαλείων.
  • Προγραμματισμός μηχανών.
  • Συντήρηση και επισκευές.
  • Διαχείριση του συστήματος.
  • Σχεδιασμός και έλεγχος.

Για το σωστό σχεδιασμό και τον άρτιο έλεγχο ενός ευέλικτου συστήματος παραγωγής, και δεδομένου του πίνακα 1, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη δύο παράγοντες:

α) Ποια από τα στοιχεία του συστήματος πρέπει να επικοινωνούν.

β) Πώς πρέπει να επικοινωνούν τα στοιχεία αυτά μεταξύ τους.

Σχεδιασμός

Το Εθνικό Ινστιτούτο Τυποποίησης και Τεχνολογίας της Αμερικής (National Institute of Standards and Technology [NIST]) παρουσίασε ένα μοντέλο το οποίο διακρίνει τις παραγωγικές δραστηριότητες σε πέντε επίπεδα, όπως φαίνεται στον πίνακα 2.

Ο σχεδιασμός εκτελείται σε κάθε επίπεδο (αλλά ο ορίζοντας σχεδιασμού διαφέρει, όπως φαίνεται στον πίνακα 3) και περιλαμβάνει τρία στάδια:

  • Στο 1ο στάδιο γίνεται ο μακροπρόθεσμος σχεδιασμός του συστήματος, ο οποίος αφορά την επιλογή των τύπων των κομματιών που θα ανατεθούν στο FMS και τον εξοπλισμό που απαιτείται για την κατασκευή αυτών των κομματιών.
  • Στο 2ο στάδιο γίνεται ο μεσοπρόθεσμος σχεδιασμός, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από τις εβδομαδιαίες ή ημερήσιες αποφάσεις σχετικά με το τι θα φορτωθεί στο σύστημα (τύποι κομματιών και εργαλεία).
  • Στο 3ο στάδιο ρυθμίζεται η βραχυπρόθεσμη λειτουργία. η οποία περιλαμβάνει το χρονικό προγραμματισμό και τον έλεγχο των μηχανών και του συστήματος διακίνησης υλικών.

Κατά το σχεδιασμό ενός FMS λαμβάνονται υπόψη:

  1. Το υλικό (hardware) και το λογισμικό (software) του συστήματος. Υλικό του συστήματος αποτελούν: κέντρα κατεργασίας, κέντρα αλλαγής εργαλείων, συστήματα φόρτωσης/εκφόρτωσης παλετών, εργαλεία κοπής, παλέτες, εξαρτήματα, συστήματα αποθήκευσης, μηχανές προσωρινής αποθήκευσης, συστήματα μετακίνησης υλικών και συστήματα ελεγκτών. Όσον αφορά το λογισμικό του συστήματος, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη συμβατότητα των επιμέρους συστημάτων.
  2. Οι τύποι των εξαρτημάτων που θα κατασκευάζονται και η σειρά επεξεργασίας που θα ακολουθείται για αυτά. Βάσει της θεώρησης του οικονομικού κριτηρίου, για κάθε τύπο κομματιών υπολογίζεται το κόστος κατασκευής στο FMS και το κόστος κατασκευής σε εναλλακτικές υπάρχουσες διαδικασίες (εσωτερικά με συμβατικές μηχανές ή NC μηχανές ή με υπεργολαβίες). Έτσι, κάθε κομμάτι που έχει χαμηλότερο κόστος παραγωγής με το FMS, είναι υποψήφιο να μπει στη λίστα των κομματιών που θα παράγονται με το FMS.
  3. Η χωροταξική διάταξη: α) των μηχανών, β) των χώρων προσωρινής αποθήκευσης και γ) της κεντρικής αποθήκης.
  4. Η σχεδίαση της διακίνησης των υλικών.

Ανακεφαλαιώνοντας, κατά το σχεδιασμό ενός FMS θα πρέπει να ληφθούν αποφάσεις που αφορούν έξι βασικά θέματα, που είναι τα εξής:

  1. Οι στρατηγικοί στόχοι.
  2. Ο προϋπολογισμός.
  3. Η δυναμικότητα του συστήματος, δηλαδή οι λειτουργίες που εκτελούνται σ’ αυτό.
  4. Η επιλογή των μηχανών και ο τρόπος ελέγχου τους.
  5. Ο σχεδιασμός και η επιλογή κομματιών βάσει της χωρητικότητας του συστήματος και οικονομικών μεγεθών.
  6. Η οριστικοποίηση της χωροταξικής διάταξης.

*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 (α΄ μέρος)

  H τεχνολογία Computer Integrated Manufacturing (CIM) αναπτύχθηκε τις τελευταίες δεκαετίες κι εφαρμόζεται ήδη σε …