فهم أنظمة التصنيع المرنة: دليل إرشادي

يستخدم نظام التصنيع المرن (FMS) عادةً مبادئ هندسة النظم وتكنولوجيا المجموعات. فهو يربط بين أدوات ماكينات التحكم العددي الحاسوبي (CNC) (مراكز المعالجة)، وماكينات قياس الإحداثيات، وأنظمة نقل المواد، وأجهزة الضبط المسبق للأدوات، ومخازن الأدوات ثلاثية الأبعاد، ومحطات تحميل وتفريغ قطع العمل، والروبوتات عبر شبكات المنطقة المحلية.

تحت سيطرة أجهزة الكمبيوتر وبرمجيات التحكم، فإنه يشكل نظام معالجة متكامل قادر على معالجة الإنتاج متعدد الأصناف والدفعات الصغيرة السائد في الصناعات التحويلية. يعمل هذا النظام على تحسين عملية التصنيع الآلي بالكامل.

منذ إنشاء أول نظام للتصنيع المرن (System-24) من قبل شركة مولينز في المملكة المتحدة في عام 1967، حظيت تكنولوجيا التصنيع المرن باهتمام عالمي ووجدت تطبيقًا واسعًا في الصناعات التحويلية في الدول المتقدمة.

لا يقتصر استخدام تكنولوجيا التصنيع المرن على حل مشكلات الأتمتة في التصنيع الآلي متعدد الدفعات المتوسطة إلى الصغيرة والمتوسطة إلى الكبيرة التي استمرت لما يقرب من قرن من الزمان فحسب، بل إنها تتكيف أيضًا مع التحديث السريع المستمر للمنتجات.

تتميز تكنولوجيا التصنيع المرنة بالمرونة العالية والعالمية، وأوقات التبديل السريعة، وفترات التجهيز القصيرة، ومعدلات استخدام المعدات العالية، والقدرة على العمل دون مراقبة على مدار 24 ساعة في اليوم. كما أنها تضمن جودة تصنيع عالية ومستقرة مع الحفاظ على انخفاض تكاليف الإنتاج. وبالتالي، أصبحت تكنولوجيا التصنيع المرن هي التكنولوجيا الأساسية في مجال التصنيع الميكانيكي بأكمله.

تكوين نظام التصنيع المرن

يتألف نظام التحكم الآلي في المعالجة الحرارية بشكل أساسي من نظام ماكينات بنظام التحكم الرقمي متعدد المحطات، ونظام تخزين ونقل المواد آليًا، ونظام معلومات يتم التحكم فيه بالكمبيوتر.

يشمل نظام الماكينات بنظام التحكم الرقمي متعدد المحطات بشكل أساسي مراكز المعالجة ومراكز الخراطة أو مخارط التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) وماكينات التفريز وماكينات الطحن وأدوات تصنيع التروس. يتم استخدامها لإكمال مجموعة متنوعة من عمليات التشغيل الآلي للماكينات، بالإضافة إلى التغييرات الآلية للأدوات وقطع العمل.

تم تصميم النظام الآلي لتخزين المواد ونقلها لتوريد وتحميل/تفريغ قطع العمل والتركيبات آلياً، وكذلك للنقل الآلي وإرسالها ومهام التخزين بين العمليات. يتعامل نظام المعلومات الذي يتم التحكم فيه بالكمبيوتر مع أنواع مختلفة من المعلومات في نظام إدارة المواد المالية.

يقوم بإخراج المعلومات اللازمة للتشغيل الآلي لماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي وأنظمة المواد، مما يضمن الإدارة الفعالة والتحكم والتحسين الفعال للإنتاج على دفعات متوسطة إلى صغيرة ومتعددة الأصناف داخل نظام إدارة المواد.

تصنيف أنظمة التصنيع المرنة

استنادًا إلى مقياسها، يمكن تقسيم نظام الإدارة المالية إلى الفئات الأربع التالية:

1. وحدات التصنيع المرنة

تتكون وحدات التصنيع المرنة (FMC) من 1-2 مراكز تصنيع آلي وروبوتات صناعية وأدوات ماكينات بنظام التحكم الرقمي ومعدات نقل المواد وتخزينها. وهي قابلة للتكيف ومرنة لتصنيع منتجات متنوعة.

يمكن اعتبار نظام إدارة الحركة الآلية FMC أصغر أنظمة إدارة الحركة الآلية ويمثل تطور أنظمة إدارة الحركة الآلية نحو الفعالية من حيث التكلفة والتصغير. وتشمل ميزاته تحقيق مرونة وأتمتة الآلة الواحدة التي أصبحت الآن معتمدة على نطاق واسع.

2. أنظمة التصنيع المرنة

يشتمل نظام الإدارة الآلية للماكينات الأوتوماتيكية بالكامل (مثل مراكز التصنيع الآلي ومراكز الخراطة) على أربع أو أكثر من أدوات ماكينات بنظام التحكم الرقمي بالكامل (مثل مراكز التصنيع الآلي ومراكز الخراطة)، متصلة بنظام تحكم مركزي ونظام مواد. ويمكنها تحقيق التصنيع الآلي متعدد الأصناف والدُفعات المتوسطة إلى الصغيرة وإدارتها دون توقف الماكينة.

3. خطوط التصنيع المرنة

خطوط التصنيع المرنة (FML) هي خطوط إنتاج تقع بين خطوط التصنيع الأوتوماتيكية المرنة غير المرنة ذات الحجم الكبير أو القليلة التنوع وخطوط التصنيع المرنة المتوسطة إلى الصغيرة متعددة الأنواع. يمكن أن تكون معدات التصنيع الخاصة بها عبارة عن مراكز تصنيع آلي للأغراض العامة، أو أدوات ماكينات بنظام التحكم الرقمي، أو يمكن أن تستخدم أدوات ماكينات متخصصة أو أدوات ماكينات متخصصة بنظام التحكم الرقمي.

4. مصانع التصنيع المرنة

تربط مصانع التصنيع المرن (FMF) بين عدة خطوط تصنيع مرنة (FMS)، وهي مزودة بمستودعات آلية ثلاثية الأبعاد وترتبط بنظام كمبيوتر.

وهي تتبنى نظام إدارة الإنتاج الكامل بدءًا من وضع الطلبات والتصميم والتصنيع الآلي والتجميع والفحص والنقل وحتى التسليم. وهي تشمل التصميم بمساعدة الحاسوب/التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAD/CAM) وتدمج نظام إدارة المعلومات الصناعية في التطبيقات العملية، مما يحقق مرونة وأتمتة نظام الإنتاج، ويحقق كذلك إدارة شاملة للإنتاج، وتصنيع المنتجات، وعمليات تخزين المواد ونقلها في المصنع بأكمله.

تطوير تكنولوجيا التصنيع المرن

تمثل نظم الإدارة المالية نموذجًا مفاهيميًا جديدًا واتجاهًا جديدًا لتطوير المصانع المستقبلية، وهي مبادرة استراتيجية ستشكل مسار أعمال التصنيع. وفي الوقت الراهن، يسود الجيل الأول من نظام إدارة التصنيع الذكي، الذي يعكس المستوى العام للمصانع، ومن المرجح أن يستمر هذا الوضع. ويعتبر مشروع نظام التصنيع الذكي (IMS)، الذي أطلقته اليابان في عام 1991، من الجيل الثاني من أنظمة إدارة التصنيع الذكية.

ومع ذلك، من المتوقع ألا يتحقق الجيل الثاني المطور بالكامل من أنظمة إدارة الأغذية والمشروبات إلا في القرن الحادي والعشرين. في تلك المرحلة، ستعمل الآلات الذكية والبشر على دمج جميع الأنشطة وتنسيقها بمرونة بدءًا من استلام الطلبات وحتى الإنتاج والمبيعات.

شهدت أنظمة إدارة الآلات الصناعية نموًا سريعًا في منتصف الثمانينيات، حيث أصبحت نقطة محورية لأتمتة الإنتاج. ويرجع ذلك، من ناحية، إلى تطوير تقنيات فردية مثل مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والروبوتات الصناعية والتصنيع بمساعدة الحاسوب والتصميم بمساعدة الحاسوب وإدارة الموارد وغيرها من التطورات التكنولوجية العالية، والتي وفرت أساسًا تكنولوجيًا رئيسيًا لتكامل النظام.

من ناحية أخرى، حدثت تغيرات كبيرة في السوق العالمية، حيث تحولت من سوق تقليدية مستقرة نسبيًا إلى سوق ديناميكية ومتقلبة. وللبقاء والازدهار في هذه السوق، بدأت الشركات في استكشاف أساليب إنتاج ونماذج أعمال جديدة. في السنوات الأخيرة، اكتسب نظام إدارة الأغذية والمشروبات، باعتباره "فلسفة" علمية للإنتاج الصناعي الحديث ونموذجًا متقدمًا لأتمتة المصانع، اعترافًا دوليًا.

إنه نظام تصنيع ذكي يقوم، استنادًا إلى تكنولوجيا الأتمتة وتكنولوجيا المعلومات وتكنولوجيا التصنيع، بدمج العمليات المستقلة سابقًا مثل التصميم الهندسي وتصنيع الإنتاج وإدارة الأعمال في نظام عضوي كامل يغطي المؤسسة بأكملها. والهدف هو تحقيق التحسين الديناميكي الشامل والكفاءة العالية والمرونة العالية، وبالتالي الفوز في المنافسة.

وباعتبارها تقنية رائدة في تطوير أتمتة التصنيع، من المقرر أن تصبح أنظمة إدارة الأغذية والمشروبات نموذج الإنتاج الرئيسي لصناعة التصنيع الميكانيكي في القرن الحادي والعشرين.

وقد تم تطبيق تكنولوجيا التصنيع المرن على نطاق واسع في البلدان المتقدمة صناعيًا، مع التوسع في استخدام أدوات ماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي، ومراكز التصنيع الآلي، ومعدات التصنيع المتكامل بالحاسوب، ومعدات إدارة المصانع. سيوحد التصنيع المتكامل بالكمبيوتر (CIM) إدارة التصميم والتصنيع والمبيعات والتمويل عن طريق الكمبيوتر، مما يحقق الأتمتة الكاملة لإدارة المصانع.

وبحلول الثمانينيات، أصبح التصنيع الميكانيكي الآلي المركزي هو الاتجاه السائد في تطوير التصنيع الميكانيكي، ولكن إنشاء التصنيع الميكانيكي الآلي المركزي يتطلب في الغالب استثمارات كبيرة في الأجهزة ووقتًا طويلاً للتطوير.

وفي الوقت نفسه، وبسبب التطور السريع لتكنولوجيا تطبيقات الحاسب الآلي، فإن التركيز المفرط على الإدارة الموحدة غير قادر على التكيف مع الإنتاج المتغير. يتطور مفهوم إدارة المعلومات المركزية باستمرار، مما يتطلب المزيد من المرونة للتكيف مع الإنتاج المتغير بسرعة.