Como é que os fabricantes podem satisfazer as exigências de uma produção diversificada e de pequenos lotes, mantendo os custos baixos? Os Sistemas de Fabrico Flexíveis (FMS). Estes sistemas integram máquinas CNC avançadas, robôs e armazenamento automático com controlo informático, permitindo uma produção eficiente e de alta qualidade com um tempo de inatividade mínimo. Neste artigo, iremos explorar os componentes, as vantagens e as tendências futuras dos FMS, revelando como esta tecnologia transforma o fabrico moderno ao aumentar a flexibilidade e reduzir os custos. Descubra como o FMS pode revolucionar os seus processos de produção e mantê-lo na vanguarda do panorama competitivo do fabrico.
Um Sistema de Fabrico Flexível (FMS) emprega normalmente princípios de engenharia de sistemas e tecnologia de grupo. Liga máquinas-ferramentas de Controlo Numérico Computorizado (CNC) (centros de processamento), máquinas de medição por coordenadas, sistemas de transporte de material, pré-ajustadores de ferramentas, armazéns de ferramentas tridimensionais, estações de carga e descarga de peças e robôs através de redes locais.
Sob o controlo de computadores e software de controlo, forma um sistema de processamento integrado capaz de lidar com a produção de lotes pequenos e multivariados predominante nas indústrias transformadoras. Este sistema optimiza todo o processo de maquinação automatizada.
Desde a criação do primeiro FMS (System-24) pela Molins Company no Reino Unido em 1967, a tecnologia de fabrico flexível tem atraído a atenção global e encontrou uma aplicação extensiva nas indústrias transformadoras dos países desenvolvidos.
A utilização da tecnologia de fabrico flexível não só resolve os problemas de automatização da maquinagem de lotes médios a pequenos e médios a grandes que persistiram durante quase um século, como também se adapta bem à rápida atualização contínua dos produtos.
A tecnologia de fabrico flexível caracteriza-se por uma elevada flexibilidade e universalidade, tempos de mudança rápidos, períodos de preparação curtos, elevadas taxas de utilização do equipamento e a capacidade de funcionar sem supervisão 24 horas por dia. Também garante uma qualidade de maquinação elevada e estável, mantendo os custos de produção baixos. Assim, a tecnologia de fabrico flexível tornou-se a tecnologia central em todo o campo do fabrico mecânico.
Um FMS consiste essencialmente num sistema de maquinação CNC multi-estação, num sistema automatizado de armazenamento e transporte de material e num sistema de informação controlado por computador.
O sistema de maquinação CNC multi-estação inclui principalmente centros de processamento, centros de torneamento ou tornos de controlo numérico computorizado (CNC), fresadoras, rectificadoras e ferramentas de maquinação de engrenagens. Estas são utilizadas para completar automaticamente uma variedade de operações de maquinagem, bem como para mudanças automáticas de ferramentas e de peças de trabalho.
O sistema automatizado de armazenamento e transporte de materiais foi concebido para o fornecimento e carregamento/descarregamento automáticos de peças de trabalho e dispositivos, bem como para as tarefas automáticas de transferência, expedição e armazenamento entre operações. O sistema de informação controlado por computador gere vários tipos de informação no FMS.
Fornece as informações necessárias para o funcionamento automático das máquinas CNC e dos sistemas de materiais, assegurando a gestão, o controlo e a otimização eficazes da produção de lotes médios a pequenos e de múltiplas variedades no âmbito do FMS.
Com base na sua escala, os FMS podem ser divididos nas quatro categorias seguintes:
As unidades de fabrico flexíveis (FMC) são compostas por 1-2 centros de maquinação, robôs industriais, máquinas-ferramentas CNC e equipamento de transporte e armazenamento de materiais. São adaptáveis e flexíveis para a maquinação de diversos produtos.
Um CVP pode ser considerado como o CVP de menor escala e representa a evolução do CVP no sentido da rentabilidade e da miniaturização. As suas características incluem a realização de flexibilidade e automação de máquina única, que são agora amplamente adoptadas.
Um FMS inclui normalmente quatro ou mais máquinas-ferramentas CNC totalmente automáticas (tais como centros de maquinagem e centros de torneamento), ligadas por um sistema de controlo centralizado e um sistema de materiais. Pode realizar maquinação e gestão de várias variedades e de lotes médios a pequenos sem parar a máquina.
As Linhas de Fabrico Flexíveis (FML) são linhas de produção que se situam entre as linhas automáticas inflexíveis de grande volume, de uma ou poucas variedades, e as FMS de lotes médios a pequenos, de múltiplas variedades. Os seus equipamentos de maquinagem podem ser centros de maquinagem de uso geral, máquinas-ferramentas CNC, ou podem empregar máquinas-ferramentas especializadas ou máquinas-ferramentas especializadas CNC.
As fábricas de fabrico flexíveis (FMF) ligam várias linhas FMS, equipadas com armazéns tridimensionais automatizados e ligadas por um sistema informático.
Adoptam um FMS completo, desde a colocação da encomenda, conceção, maquinagem, montagem, inspeção, transporte até à entrega. Inclui CAD/CAM e integra o CIMS em aplicações práticas, concretizando a flexibilidade e a automatização do sistema de produção e alcançando uma gestão abrangente da produção, maquinação de produtos e processos de armazenamento e transporte de materiais em toda a fábrica.
O FMS representa um novo modelo concetual e uma nova tendência de desenvolvimento para as fábricas do futuro, uma iniciativa estratégica que irá moldar a trajetória das empresas transformadoras. Atualmente, prevalece o FMS de primeira geração, que reflecte o nível global das fábricas, e é provável que esta situação se mantenha. O projeto do Sistema de Fabrico Inteligente (IMS), lançado pelo Japão em 1991, é considerado um FMS de segunda geração.
No entanto, espera-se que um FMS de segunda geração plenamente desenvolvido só se concretize no século XXI. Nessa altura, máquinas e seres humanos inteligentes integrarão e coordenarão de forma flexível todas as actividades, desde a receção da encomenda até à produção e às vendas.
O FMS registou um rápido crescimento em meados da década de 1980, tornando-se um ponto fulcral da automatização da produção. Este facto deveu-se, por um lado, ao desenvolvimento de tecnologias individuais, tais como centros de maquinação CNC, robôs industriais, CAD/CAM, gestão de recursos e outros avanços de alta tecnologia, que proporcionaram uma base tecnológica fundamental para a integração de sistemas.
Por outro lado, registaram-se mudanças significativas no mercado global, que passou de um mercado tradicional e relativamente estável para um mercado dinâmico e volátil. Para sobreviver e prosperar neste mercado, as empresas começaram a explorar novos métodos de produção e modelos de negócio. Nos últimos anos, o FMS, enquanto "filosofia" científica da produção industrial moderna e modelo avançado de automatização de fábricas, ganhou reconhecimento internacional.
Trata-se de um sistema de fabrico inteligente que, com base na tecnologia de automação, na tecnologia da informação e na tecnologia de fabrico, integra processos anteriormente independentes, como a conceção de engenharia, o fabrico da produção e a gestão empresarial, num sistema completo e orgânico que abrange toda a empresa. O objetivo é conseguir uma otimização dinâmica global, uma elevada eficiência, uma elevada flexibilidade e, assim, vencer a concorrência.
Enquanto tecnologia de ponta no desenvolvimento da automatização do fabrico, o FMS está destinado a tornar-se o principal modelo de produção da indústria de fabrico mecânico no século XXI.
A tecnologia de fabrico flexível tem sido amplamente aplicada nos países industrialmente desenvolvidos, com a utilização de máquinas-ferramentas CNC, centros de maquinagem, FMCs e FMSs em expansão. O fabrico integrado por computador (CIM) unificará a gestão da conceção, do fabrico, das vendas e das finanças através do computador, alcançando a automatização total da gestão da fábrica.
Na década de 1980, a CIM tornou-se a direção do desenvolvimento do fabrico mecânico, mas o estabelecimento da CIM exige frequentemente investimentos substanciais em hardware e um tempo de desenvolvimento prolongado.
Entretanto, devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia de aplicação informática, a ênfase excessiva na gestão unificada não é capaz de se adaptar à produção variável. O conceito de CIM está a evoluir continuamente, exigindo mais flexibilidade para se adaptar a uma produção em rápida mudança.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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