Comment les fabricants peuvent-ils répondre aux exigences d'une production diversifiée et en petites séries tout en maintenant les coûts à un niveau bas ? C'est là qu'interviennent les systèmes de fabrication flexibles (FMS). Ces systèmes intègrent des machines CNC de pointe, des robots et des systèmes de stockage automatisés avec un contrôle informatique, ce qui permet une production efficace et de haute qualité avec un minimum de temps d'arrêt. Dans cet article, nous explorerons les composants, les avantages et les tendances futures des systèmes de fabrication flexibles, en révélant comment cette technologie transforme la fabrication moderne en améliorant la flexibilité et en réduisant les coûts. Découvrez comment le FMS peut révolutionner vos processus de production et vous permettre de garder une longueur d'avance dans le paysage concurrentiel de la fabrication.
Un système de fabrication flexible (FMS) utilise généralement les principes de l'ingénierie des systèmes et de la technologie de groupe. Il relie les machines-outils à commande numérique (CNC) (centres de traitement), les machines à mesurer tridimensionnelles, les systèmes de transport des matériaux, les prérégleurs d'outils, les magasins d'outils tridimensionnels, les stations de chargement et de déchargement des pièces et les robots par l'intermédiaire de réseaux locaux.
Sous le contrôle d'ordinateurs et de logiciels de commande, il forme un système de traitement intégré capable de répondre à la production de petites séries et de variétés multiples qui prévaut dans les industries manufacturières. Ce système optimise l'ensemble du processus d'usinage automatisé.
Depuis la création du premier FMS (System-24) par la société Molins au Royaume-Uni en 1967, la technologie de fabrication flexible a attiré l'attention du monde entier et a trouvé de nombreuses applications dans les industries manufacturières des pays développés.
L'utilisation de la technologie de fabrication flexible permet non seulement de résoudre les problèmes d'automatisation de l'usinage multi-variétés de lots moyens à petits et moyens à grands qui persistent depuis près d'un siècle, mais aussi de s'adapter à l'évolution rapide et continue des produits.
La technologie de fabrication flexible se caractérise par une grande flexibilité et universalité, des temps de changement rapides, des périodes de préparation courtes, des taux d'utilisation élevés des équipements et la capacité de fonctionner sans surveillance 24 heures sur 24. Elle garantit également une qualité d'usinage élevée et stable tout en maintenant les coûts de production à un niveau bas. Ainsi, la technologie de fabrication flexible est devenue la technologie de base dans l'ensemble du domaine de la fabrication mécanique.
Un FMS se compose principalement d'un système d'usinage CNC multipostes, d'un système automatisé de stockage et de transport des matériaux et d'un système d'information contrôlé par ordinateur.
Le système d'usinage CNC multiposte comprend principalement des centres d'usinage, des centres de tournage ou des tours à commande numérique par ordinateur (CNC), des fraiseuses, des rectifieuses et des outils d'usinage d'engrenages. Ces machines sont utilisées pour effectuer automatiquement une variété d'opérations d'usinage, ainsi que des changements automatiques d'outils et de pièces.
Le système automatisé de stockage et de transport des matériaux est conçu pour l'approvisionnement automatique et le chargement/déchargement des pièces à usiner et des montages, ainsi que pour le transfert automatique, la répartition et les tâches de stockage entre les opérations. Le système d'information contrôlé par ordinateur traite différents types d'informations dans le SGF.
Il fournit les informations nécessaires au fonctionnement automatique des machines à commande numérique et des systèmes matériels, assurant ainsi la gestion, le contrôle et l'optimisation efficaces de la production de lots moyens à petits et de la production multi-variétés au sein du SFM.
Sur la base de leur échelle, les SGF peuvent être divisés en quatre catégories :
Les unités de fabrication flexibles (FMC) se composent de 1 à 2 centres d'usinage, de robots industriels, de machines-outils à commande numérique et d'équipements de transport et de stockage des matériaux. Elles sont adaptables et flexibles pour l'usinage de divers produits.
Un FMC peut être considéré comme le plus petit FMS et représente l'évolution des FMS vers la rentabilité et la miniaturisation. Ses caractéristiques incluent la réalisation de la flexibilité et de l'automatisation d'une seule machine, qui sont maintenant largement adoptées.
Un FMS comprend généralement au moins quatre machines-outils CNC entièrement automatiques (telles que des centres d'usinage et des centres de tournage), reliées par un système de commande centralisé et un système de gestion des matériaux. Il permet de réaliser des usinages multi-variétés et des lots de taille moyenne à petite, et de les gérer sans arrêter la machine.
Les lignes de fabrication flexibles (FML) sont des lignes de production qui se situent entre les lignes automatiques inflexibles à grand volume à une ou quelques variétés et les lignes de fabrication flexibles à lots moyens ou petits à plusieurs variétés. Leur équipement d'usinage peut être constitué de centres d'usinage polyvalents, de machines-outils à commande numérique, de machines-outils spécialisées ou de machines-outils spécialisées à commande numérique.
Les usines de fabrication flexibles (FMF) relient plusieurs lignes de FMS, équipées d'entrepôts tridimensionnels automatisés et reliées par un système informatique.
Ils adoptent un système de gestion de la production complet, depuis la passation de la commande, la conception, l'usinage, l'assemblage, l'inspection, le transport jusqu'à la livraison. Il comprend la CAO/FAO et intègre le CIMS dans des applications pratiques, réalisant ainsi la flexibilité et l'automatisation du système de production, et permettant une gestion complète de la production, de l'usinage des produits et des processus de stockage et de transport des matériaux dans l'ensemble de l'usine.
Le SGF représente un nouveau modèle conceptuel et une tendance de développement pour les usines du futur, une initiative stratégique qui façonnera la trajectoire des entreprises manufacturières. Actuellement, le SGF de première génération, qui reflète le niveau général des usines, est prédominant et cette situation est susceptible de perdurer. Le projet de système de fabrication intelligent (IMS), lancé par le Japon en 1991, est considéré comme un SGF de deuxième génération.
Toutefois, un FMS de deuxième génération pleinement développé ne devrait voir le jour qu'au cours du 21e siècle. À ce moment-là, des machines et des humains intelligents intégreront et coordonneront avec souplesse toutes les activités, de la réception des commandes à la production et à la vente.
Les SGF ont connu une croissance rapide au milieu des années 1980, devenant un point central de l'automatisation de la production. Cette évolution est due, d'une part, au développement de technologies individuelles telles que les centres d'usinage à commande numérique, les robots industriels, la CAO/FAO, la gestion des ressources et d'autres avancées technologiques, qui ont fourni une base technologique essentielle pour l'intégration des systèmes.
D'autre part, le marché mondial a connu des changements importants, passant d'un marché traditionnel et relativement stable à un marché dynamique et volatile. Pour survivre et prospérer sur ce marché, les entreprises ont commencé à explorer de nouvelles méthodes de production et de nouveaux modèles commerciaux. Ces dernières années, les SGF, en tant que "philosophie" scientifique de la production industrielle moderne et modèle avancé d'automatisation des usines, ont acquis une reconnaissance internationale.
Il s'agit d'un système de fabrication intelligent qui, basé sur la technologie de l'automatisation, la technologie de l'information et la technologie de fabrication, intègre des processus auparavant indépendants tels que la conception technique, la production, la fabrication et la gestion d'entreprise en un système complet et organique couvrant l'ensemble de l'entreprise. L'objectif est de parvenir à une optimisation dynamique globale, à une grande efficacité et à une grande flexibilité, et donc de gagner en concurrence.
Technologie d'avant-garde dans le développement de l'automatisation de la fabrication, le FMS est appelé à devenir le principal modèle de production de l'industrie mécanique au XXIe siècle.
La technologie de fabrication flexible a été largement appliquée dans les pays industriellement développés, avec l'utilisation croissante de machines-outils à commande numérique, de centres d'usinage, de FMC et de FMS. La fabrication intégrée par ordinateur (CIM) unifiera la gestion de la conception, de la fabrication, des ventes et des finances par le biais d'un ordinateur, ce qui permettra d'automatiser totalement la gestion de l'usine.
Dans les années 1980, la CIM est devenue l'orientation du développement de la fabrication mécanique, mais la mise en place de la CIM nécessite souvent des investissements matériels importants et un temps de développement prolongé.
Parallèlement, en raison du développement rapide de la technologie des applications informatiques, l'importance excessive accordée à la gestion unifiée n'est pas en mesure de s'adapter à une production variable. Le concept de CIM évolue continuellement, exigeant une plus grande flexibilité pour s'adapter aux changements rapides de la production.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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