SISTEME FLEXIBILE DE PRODUCTIE

1.1. Sistemul flexibil de productie - etapa intermediara spre sistemele avansate de productie

Organizatiile sub presiunea mediului inconjurator, asimileaza noi tehnologii pentru a putea fi competitive si pentru a putea rapunde cerintelor mediului in care isi desfasoara activitatea. Asimilarea noilor tehnologii a dus la aparitia noilor sisteme de productie ("sistemele avansate de productie")-sistemele integrate de productie, sistemele agile de productie .

Etapele procesului de dezvoltare a conceptelor si sistemelor de productie, de evolutie spre sistemele avansate de productie sunt prezentate in tabelul 1.1.

Dupa cum se observa in tabelul 1.1 Sistemul Flexibil de Productie este o etapa intermediara in evolutia sistemlor clasice de productie spre sistemele avansate de productie.

Experienta firmelor arata ca, o data inceput, procesul de imbunatatire a fabricatiei este fara sfarsit. De asemenea, experienta acestor firme a aratat ca s-a ajuns treptat la sistemele avansate de productie, parcurgand o serie de etape( simplificare , integrare, automatizarea) care au dus la dezvoltarea sistemelor flexibile de productie.

Tabelul 1.1. Etapele procesului de dezvoltare a conceptelor si sistemelor de productie

Definirea sistemelor flexibile de productie

Sistemele de productie flexibile sunt abordate de catre specialisti intr-o multitudine de modalitati. O definitie care credem ca reuneste mai multe puncte de vedere este urmatoarea.

'Un sistem de productie este flexibil daca este capabil sa proceseze un numar de piese diferite simultan si in mod automatizat, masinile unelte din sistem fiind capabile sa accepte operatiile executate in orice succesiune. Pentru aceasta, la terminarea operatiunii, masinile din sistem si sculele trebuie sa se disponibilizeze pentru urmatoarea piesa, iar schimbarea sculelor si schimbarea pieselor prelucrate sa aibe loc pe baza instructiunilor, totul desfasurandu-se fara interventie manuala '[9].

1.3.Structura sistemelor flexibile de productie

1.3.1.Componentele sistemelor flexibile de productie

Sistemul flexibil de productie poate fi prezentat ca o cutie neagra(figura 1.5):

FE  FE

FM

FM(PRODUSE, SERVICII)

FI

FI

SISTEM FLEXIBIL DE PRODUCTIE

Fig. 1.5.Sistemul flexibil de productie ca o cutie neagra

unde: S.F.P.- sistem de productie;

F.I. - fluxuri informationale;

F.E.- fluxuri energetice;

F.M. - fluxuri materiale;

1. S.A. - subsistemul de aprovizionare;

2. S.Per. - subsistemul de personal;

3. S.Pr. - subsistemul de cercetare - dezvoltare;

4. S..F.C. - subsistemul financiar-contabil;

5. S.In.tr. - subsistemul de intretinere;

6. S.Co. subsistemul de control;

S.M.O. - subsistemul de management si organizare:

S.F.F. - subsistemul de fabricatie;

S.D. - subsistemul de desfacere;

Sistemul de productie primeste 'intrari' sub forma de : materiale, personal, capital, utilaje si informatii. Aceste intrari sunt transformate in cadrul subsistemului de fabricatie in produse sau servicii care constituie iesiri. O parte din iesiri sunt monitorizate in sistemul de control pentru a determina daca sunt acceptabile din punct de vedere al cantitatii, pretului si calitatii. Daca iesirile sunt acceptabile nu sunt necesare schimbari in sistem. Daca totusi standardele stabilite cu privire la cantitate, pret si calitate nu sunt satisfacute, atunci corecturile manageriale sunt necesare.

Subsistemul de control asigura un nivel uniform al performantei sistemului informand asupra erorilor de iesire astfel incat actiunile corective sa fie luate de manageri.

Intrarile sunt clasificate in trei clase generale:

- mediu incojurator

- piata

- resurse initiale

Informatiile din mediu sunt in general informatii care tind sa influenteze deciziile managerilor. De asemenea restrictiile legale sau politice pot stabili constrangeri in buna functionare a sistemului. Informatiile sociale si economice permit managerilor sa observe tensiunile care pot afecta sistemul de productie in viitor. Informatiile tehnologice pot proveni din literatura de specialitate si din alte surse. Aceste informatii aduc noutati in tehnologia masinilor, sculelor sau proceselor tehnologice. Ca si informatiile legate de mediu, informatiile pietei de desfacere au un caracter informational. Informatiile cu privire la competitie, designul produselor, cerintele clientilor si alte aspecte ale pietei sunt esentiale daca sistemul de productie trebuie sa raspunda la necesitatile pietei. Produsele sistemului de productie pot lua doua forme : tangibile si intangibile.

Dupa cum se constata din fig.1.5 sistemul de productie S.P. este strabatut de fluxuri de materii prime, energie si informatii.

Inima unui sistem flexibil de productie este subsistemul flexibil de fabricatie care este inconjurat de celelalte subsisteme care ii asigura buna functionare .

Trebuie precizat ca o functionare ireprosabila a S.F.P. depinde de toate subsistemele componente fara exceptie.

Subsistemul de cercetare dezvoltare cuprinde activitati prin care se studiaza , concepe, elaboreaza si realizeaza cadrul tehnic, tehnologic si organizatoric al intreprinderii. Aceasta functiune impreuna cu cea comerciala asigura adaptarea sistemului de productie la mediul economico-social exterior. In cadrul acestui subsistem se disting mai multe activitati si anume:

- elaborarea planurilor si programelor de cercetare stiintifica;

- intocmirea documentatiei tehnico-economice pentru introducerea progresului tehnic prin mecanizare, automatizare, robotizare;

- efectuarea experimentarilor, incercarilor, privind asimilarea de noi tehnologii si produse precum si modernizarea celor existente;

- elaborarea planurilor de investitii, a studiilor de fezabilitate;

- intocmirea documentatiei tehnico-economice pentru investitii etc.

Subsistemul de aprovizionare - desfacere (comercial) include o serie de activitati care se pot grupa in doua categorii:

- activitati de aprovizionare tehnico - materiala;

- activitati de desfacere a produselor;

In cadrul activitatilor de aprovizionare sunt incluse totalitatea actiunilor referitoare la aprovizionarea intreprinderii cu materii prime si materiale precum si cele prin care se asigura repartizarea acestora in mod organizat, pe baze stiintifice, in cadrul sectiilor si atelierelor, in care se desfasoara procesele de productie de baza, auxiliare, de servire si anexe.

Activitatile privind desfacerea produselor se refera in principal la:

-prospectarea pietei in vederea stabilirii relatiilor contractuale de desfacere pentru produsele fabricate;

- incheierea de contracte pe aceste directii;

- expedierea produselor sau executarea lucrarilor sau serviciilor si urmarirea incasarilor drepturilor financiare ce revin intreprinderii ca urmare a acestor activitati;

- asigurarea rezolvarii reclamatiilor beneficirilor in cadrul termenelor de garantie.

In cadrul subsistemului financiar contabil se realizeaza obiectivele privind obtinerea si folosirea mijloacelor financiare necesare sistemului de productie, precum si inregistrarea si evidenta in expresie valorica a fenomenelor economice din cadrul sistemului de productie.

Intre activitatile acestui subsistem mentionam:

- activitatea financiara;

- activitatea contabila.

Obiectivele activitatii financiare sunt: constituirea, repartizarea, utilizarea si pastrarea mijloacelor banesti si a fondurilor existente la dispozitia intreprinderii.

Obiectivele activitatii contabile sunt: evidenta intregii activitati economice si a miscarii mijloacelor de baza a intreprinderii, stabilirea pe baza de evidenta a rezultatelor financiare.

Subsistemul de personal cuprinde ansamblul activitatilor desfasurate intr-un sistem de productie pentru realizarea obiectivelor din domeniul asigurarii si dezvoltarii potentialului uman necesar. Principalele activitati se refera la: recrutare, selectie, incadrare, formare, perfectionare, motivare, promovare, salarizare si protectia muncii.

Subsistemul de intretinere inglobeaza activitati auxiliare care asigura buna functionare a proceselor de baza. Principalele activitati care se realizeaza in cadrul acestui subsistem se refera la asigurarea energiei si mentinerea in stare de functionare a instalatiilor energetice, intretinerea si repararea masinilor si echipamentelor tehnologice etc.

1.3.2 Sistemul flexibil de fabricatie

1.3.2.1. Consideratii generale privind sistemul flexibil de fabricatie

O componenta foarte importanta a unui sistem de productie o constituie sistemul de fabricatie.

In cazul sistemelor flexibile de productie nu are loc o modificare esentiala a rolului si locului sistemului de fabricatie ci se schimba modul de a raspunde unor sarcini de fabricatie din ce in ce mai diverse, in conditiile de eficienta si competenta.

Un sistem de fabricatie flexibil permite prelucrarea simultana a unui numar mare de piese diferite, prelucrarea unor sarcini de productie variabile, asigurand fabricatia acestora in conditii de rentabilitate crescuta, datorita scurtarii duratelor de transport, cresteri gradului de utilizare a masinilor unelte, reducerii depozitarii intermediare si a cheltuielilor legate de forta de munca directa.

La fel ca si procesul de fabricatie, sistemul de fabricatie (fig. 1.6) poate fi:

Clasic, cand operatorul uman are o prezenta activa atat in activitatile legate de manipularea obiectului de lucru cat si in cele legate de operatii de prelucrare;

Mecanizat, cand prezenta operatorului este necesara doar in activitatile de comanda, toate celelalte miscari fiind realizate, potrivit comenzii, de catre instalatiile mecanizate;

Automatizat, cand operatorul are doar rolul de supraveghere a procesului, atat conducerea cat si desfasurarea operatiilor realizandu-se fara interventia sa.

Sistemele flexibile de fabricatie si-au facut aparitia in contextul necesitatii obiective de crestere a exigentelor si performantelor productiei de serie mica si mijlocie (chiar unicat) la un nivel superior, stiind ca aproximativ 80% din productia actuala este caracteristica acestui tip de serii. O definitie exacta a unui sistem flexibil de fabricatie nu s-a impus inca datorita diversitatii mari de aplicatii existente in practica. In continuare se prezinta o definitie data de catre Comisia economica ONU pentru Europa:

"Un sistem flexibil de fabricatie este un complex de masini CNC, sisteme automate de alimentare cu materiale si scule si sisteme automate de masurare si testare, toate controlate de calculator, care, cu un minim de intervantie umana si un timp de reactie foarte scurt, poate prelucra orice reper apartinand unei anumite familii de repere, pe baza unui program prestabilit"

Sistemul flexibil de fabricatie (SFF) reprezinta deci un ansamblu integrat de masini unelte (cu comanda numerica, cu ciclu automat etc.) deservite de catre un sistem automat de transport, manipulare si depozitare a semifabricatelor, pieselor finite, sculelor si instrumentelor, prevazut cu echipamente automatizate de masurare si testare, capabil sa realizeze, sub comanda calculatorului electronic, prelucrarea simultana sau succesiva a unor piese diferite, apartinand unei familii de produse, in conditii de interventie minima a operatorului uman si cu timpi de reglare redusi. Aceasta este deja o diferenta esentiala in raport cu masinile speciale sau liniile de transfer care nu pot executa decat produse identice in limite fixate in prealabil odata cu proiectarea liniei. Pentru fiecare reper de prelucrat exista disponibile programe/piesa testate si memorate intr-o unite centrala care gestioneaza o baza de date comuna.

Structural, un sistem flexibil contine fie mai multe masini unelte diferite (care se completeaza reciproc), fie de acelasi tip (care se pot substitui reciproc), ceea ce permite executia automata a tuturor operatiilor de prelucrare asupra pieselor dintr-o clasa reprezentativa, fara intreruperi determinate de alimentari si reechipari la masini. Sistemul flexibil poate imbraca forme si destinatii foarte diferite, de la productia in cadente ridicate pana la cea de realizare a prototipurilor. Problema fabricatiei ca atare este foarte vasta si nu asigura o solutie unica. Sistemul flexibil de fabricatie a fost constituit prin:

Aplicarea comenzii numerice la masini-unelte;

Dezvoltarea unor tehnologii auxiliare variate necesare automatizarii;

o       Sistemul de transfer automat al sculelor;

o       Transportul automat al pieselor si sculelor in sistem;

o       Paletizarea;

o       Depozite automate de piese, etc.

Introducerea calculatorului electronic pentru comanda sistemului.

SFF se diferentiaza radical de sistemele de fabricatie traditionale prin urmatoarele caracteristici definitorii:

Flexibilitate ridicata, caracterizata prin capacitatea sistemului de (re)adaptare rapida si optimala (cu eforturi minime) la modificarile dimensiunilor geometrice ale piesei sau la schimbarea acesteia ca una similara sau din cadrul aceleasi familii de produse si de functionare pe perioade mari de timp in conditii de eficienta economica si modificari structurale minime;

Grad de automatizare ridicat al masinilor si sistemelor de manipulare/transport;

Capacitatea de a accepta semifabricate intr-o ordine aleatoare;

Capacitatea de prelucrare simultana sau succesiva a unor piese diferite, utilizand scule si dispozitive de prindere/fixare necesare la o anumita masina, la timpul potrivit si in secventa dorita;

Numarul de pozitionari ale pieselor este mult mai mic decat in varianta clasica. Acest lucru se datoreaza faptului ca in componenta SFF intra, in general, masini unelte cu comanda numerica, centre de prelucrare la care numarul tipurilor de suprafete de prelucrat este sensibil mai mare. Tendinta este de a folosi masini unelte universale in pofida masinilor unelte specializate;

Amplasamentul masinilor unelte este determinat de tipul instalatiilor adoptate pentru operatii manuale. Astfel, subsistemele de manipulare/transport pot fi compuse din roboti industriali de diverse tipuri, manipulatoare, vehicule ghidate automat, robocare etc.;

Realizeaza incarcarea intensiva a masinilor ceea ce conduce la o reducere a numarului de masini unelte comparativ cu sistemele clasice;

Posibilitatea de integrare in etape;

Transmiterea de informatii se face pe cale informatica, prin intermediul calculatorului, si nu pe cale verbala, scrisa, desenata ca si in sistemele clasice;

Autonomie functionala pentru trei schimburi, fara interventia operatorului uman pentru functii direct productive;

Sunt utilizabile in domeniul productiei de unicate, serie mica si mijlocie.

Domeniul de aplicare eficienta a sistemelor flexibile de fabricatie este prezentat in figura 1.6[10].

La productia de unicate, fabricatia

adaptata prin factorul uman este cea

Mai eficienta, inregistrand cele mai

scazute costuri, in timp ce in cazul

productiei de masa solutia cea mai

eficienta o reprezinta fabricatia

automatizata rigid. Sistemele flexibile

de fabricatie sunt eficiente doar in

cazul seriilor mici si mijlocii de

fabricatie la care loturile de fabricatie

se repeta frecvent in timp.

1.3d.2.2. Structura sistemelor flexibile de fabricatie

1). Sisteme flexibile de prelucrare a metalelor

In prezent, majoritatea sistemelor flexibile de fabricatie existente pe plan mondial sunt sisteme de prelucrare a metalelor. Din acest motiv, deseori in engleza prescurtarea folosita pentru sistemele flexibile de fabricatie (Flexibile Manufacturing System) se confunda cu denumirea data acestor sisteme (Flexibile Machining System). Motiv pentru care principala aplicatie a sistemelor flexibile de fabricatie o constituie prelucrarea metalelor este determinat de faptul ca aceste procese de prelucrare sunt apte a fi automatizate considerand nivelul de dezvoltare al tehnologiei masinilor-unelte atat din punctul de vedere al timpului de prelucrare al semifabricatelor, al marimii si formei acestora cat si al reglajelor masinilor-unelte si al lotului de prelucrare.

Sistemul flexibil de prelucrare a metalelor este o grupare de masini unelte, cele mai multe cu comanda numerica, dotate cu mijloace de transport si alimentare cu semifabricate si scule, cu mijloace de evacuare a pieselor prelucrate, condusa de un calculator electronic, sistemul fiind capabil sa se adapteze cu usurinta modificarilor sau schimbarii piesei prelucrate [6].

Sistemele flexibile de prelucrare a metalelor se pot clasifica [6]:

dupa tipul prelucrarii, pentru:

Ø      turnare

Ø      deformare plastica

Ø      sudare si lipire

Ø      prelucrare prin aschiere, clasificare la randul lor dupa forma pieselor prelucrate in urmatoarele trei grupe: pentru piese prismatice, piese de rotatie si piese complexe,

Ø      pentru tratament termic

Ø      sisteme combinate (prelucrate prin aschiere-prelucrare prin deformare plastica etc.).

dupa complexitatea prelucrarii piesei

Ø      sisteme operationale, cele care realizeaza operatiile procesului tehnologic de confectionare a piesei sau subansamblului;

Ø      sisteme pentru productia de piese, cele care realizeaza prelucrarea pieselor conform cu procesul tehnologic;

Ø      sisteme pentru productia de subansambluri, cele care realizeaza complet piesele ce intra in componenta subansamblului.

dupa diversitatea pieselor prelucrate:

Ø      sisteme pentru corpuri prismatice,

Ø      sisteme pentru corpuri de rotatie,

Ø      sisteme pentru piese plane,

Ø      sisteme pentru piese danturate,

Ø      sisteme universale.

dupa nivelul de automatizare:

Ø            primul nivel de automatizare, la care nu se face reglarea automatizata la confectionarea piesei in exploatare,

Ø            al doilea nivel de automatizare, la care se face reglarea automatizata la confectionarea piesei in exploatare,

Ø            al treilea nivel de automatizare, la care de face reglarea automatizata la trecerea la prelucrarea unui nou tip de piesa.

Productia de piese prelucrate prin aschiere automatizata flexibila se foloseste, in primul rand, in industria constructoare de masini.

2). Sistemul automatizat de alimentare cu scule al sistemelor flexibile

Principalele tipuri de magazine de scule sunt:

Ø      plane (de tip disc sau cu transportator cu lant),

Ø      spatiale (cilindrice, cu scule dispuse multietajat sau pe elice),

Magazinele de scule pot fi amplasate pe montanul masinii-unelte (deasupra sau lateral), sau pe un suport propriu care poate fi fix sau deplasabil. Se pot inmagazina scule obisnuite sau cu capete multiax.

Magazinul de scule de tip disc poate avea sculele dispuse radial, axial (pe unul sau mai multe cercuri concentrice), sau inclinat fata de axa magazinului de scule.

Identificarea adresei sculei se poate face: prin codificarea sculei sau prin codificarea locasului sculei din magazia de scule [6].

3). Sistemul automatizat de transport, manipulare si depozitare al semifabricatelor si

pieselor in cadrul sistemelor flexibile de fabricatie

Prelucrarea pieselor necesita de cele mai multe ori deplasarea acestora de la un post de lucru la altul, sau de la o masina la alta in vederea realizarii succesiunii operatiilor impuse de procesul de prelucrare. Diversitatea constructiva a pieselor, a proceselor tehnologice, a seriilor de fabricatie si a structurii masinilor unelte folosite au impus folosirea unei game diversificate de mecanisme de transport si manipulare. Din punct de vedere al modului de functionare, acestea se pot clasifica astfel [6]:

sisteme de transport in flux continuu, folosite pentru piesele care necesita o deplasare si pozitionare a semifabricatelor si pieselor in mod succesiv, in fiecare post de lucru, intr-o ordine prestabilita. Astfel de sisteme se aplica la masinile unelte cu mai multe posturi, la liniile transfer, sau liniile tehnologice de fabricatie. Sistemele de transport in flux continuu pot fi la randul lor:

a)      sincrone, cand deplasarea pieselor de la un post de lucru la altul se face simultan, cu acelasi ritm pentru intregul sistem,

b)      asincrone, atunci cand se creeaza niste acumulari inaintea posturilor de lucru.

sisteme de transport flexibile, capabile sa realizeze o schimbare a ordinii de deplasare de la un post de lucru la altul, precum si a timpului de stationare in fiecare post. Astfel de sisteme sunt caracteristice sistemelor flexibile de fabricatie, pentru transportul si manipularea unor familii diversificate de piese.

Caracteristicile de baza sunt programarea si capacitatea de adaptare flexibila de la un tip de piesa la altul. Ordinea de alimentare a masinilor poate ramane neschimbata pentru o anumita familie de piese, sau se poate schimba dupa caz, ordinea prelucrarii putand fi stabilita cu ajutorul calculatorului.

Sistemul automatizat de transport, manipulare si depozitare se poate defini un sistem de mijloace tehnologice, pentru incarcare, strangere, depozitare interoperationala, descarcare si deplasare a obiectelor prelucrate si a echipamentelor lor tehnologice [6].

In functie de destinatia tehnologica a sistemelor in care sunt integrate, tipul si marimea pieselor de prelucrat, frecventa schimbarilor in timp, se impune adoptarea in mod diferentiat a unui tip sau altul de mecanism de transport si manipulare.

Ca elemente de transport se pot folosi: robocarele, robotii pe portal, robotii la sol asociati de regula cu mecanismele de alimentare cu schimbare de palet.

Sisteme de depozitare a semifabricatelor si pieselor

Principalele cerinte impuse depozitelor de semifabricate din cadrul sistemelor flexibile sunt :

Ø      termene scurte de depozitare,

Ø      posibilitatea expedierii semifabricatelor in loturi mici, la intervale scurte sau chiar in timp continuu,

Ø      ritmicitatea fluxului de semifabricate,

Ø      dependenta fluxului nu numai de activitatea de transport dar si de caracteristicile procesului de productie.

Solutiile tehnice de automatizare si mecanizare a incarcarii/descarcarii sunt foarte diverse, existand astfel sisteme flexibile de fabricatie:

Ø      cu depozit etajat si robot de incarcare,

Ø      cu depozit etajat si incarcator suspendat,

Ø      cu depozit gravitational si stivuitor,

Ø      cu conveior cu adresare a sarcinii,

Ø      cu elevator automat.

4). Sistemul automatizat de masurare si control al sistemelor flexibile de fabricatie

Sistemul automatizat de masurare si control al pieselor prelucrate, al sculelor si ai unor parametri ai procesului de prelucrare se poate realiza inainte, in timpul sau dupa desfasurarea prelucrarii.

In functie de momentul desfasurarii sale, controlul are obiective diverse. De exemplu, controlul desfasurat inaintea procesului de productie este orientat, inainte de toate, spre evitarea intreruperilor procesului de productie.

Controlul ce se desfasoara in timpul procesului de prelucrare urmareste, in plus, prevenirea defectelor care pot aparea sau a stationarilor in timpul procesului de prelucrare si este destinat in primul rand asigurarii calitatii pieselor.

In concluzie, o atentie deosebita trebuie acordata controlului ce se desfasoara in timpul procesului de prelucrare nu numai datorita legaturii sale stranse cu procesul controlat, dar si pentru ca el ofera posibilitatea interventiei in timp real in procesul de prelucrare.

5). Sistemul automatizat de conducere centralizata al sistemului flexibil de fabricatie

Sistemul automatizat de conducere centralizata flexibil de fabricatie atat functionarea utilajelor tehnologice (realizarea programelor de comanda, stocarea in memoria calculatorului electronic a bibliotecii de programe, transmiterea programelor la diverse masini-unelte) cat si realizarea unor sarcini de productie ca planificarea si programarea productiei, stabilirea dispecerizarii activitatii diverselor locuri de munca [6].

Pentru satisfacerea conditiilor necesare unei bune functionari a tuturor componentelor acestor sisteme si deservirea lor, este necesara o ierarhizare a structurii comenzii. Pe nivel ierarhic inferior sunt dispuse echipamentele de comanda pentru masinile unelte cu comanda numerica, sistemul de transport manipulare si stocare a semifabricatelor si a sculelor, sistemul de control si de introducere a datelor. Pe treapta ierarhica de cel mai inalt nivel se afla calculatorul central care in principal are doua sarcini: coordonarea activitatii tuturor componentelor celulei sau sistemului flexibil de fabricatie si dialogul cu operatorul.

1.3.2.3 Clasificarea sistemelor flexibile de fabricatie

Dupa cum se observa in figura 1.7 Sistemele flexibile de fabricatie sunt situate intre sistemele conventionale automate destinate productiei de serie mare si masa si sistemele conventionale neautomatizate, sau foarte putin automatizate, destinate productiei de serie mica. Din punct de vedere al componentelor si modului lor de grupare se pot identifica cinci tipuri de SFF care difera prin complexitate si arie de cuprindere, neexistand totusi o delimitare foarte precisa intre ele, dupa cum urmeaza [5,7,10,11]:

Unitatea flexibila de prelucare

Celula flexibila

Grup flexibil de fabricatie;

Atelier flexibil ;

Linie flexibila de fabricatie

1). Unitatea flexibila de prelucrare

Unitatea flexibila de prelucrare reprezinta de obicei o masina complexa (o masina cu comanda numerica sau un centru de prelucrare) echipat cu o magazie multipaleta, un manipulator automat de palete sau un robot, un manipulator automat de scule care poate functiona in regim automat.

2). Celula flexibila de fabricatie

Ideea de celula flexibila s-a nascut din dorinta de a da o anumita autonomie masinilor cu scopul de a le lasa sa functioneze in anumite perioade de timp (pauze de odihna, masa si chiar la sfarsitul zilei, pana la epuizarea stocurilor, ceea ce constituie un castig legat de cresterea sensibila a timpului de exploatare, realizand astfel o deconectare dintre operator si masina sa. Celula flexibila reprezinta forma cea mai simpla de organizare a productiei integrate.

O celula flexibila de fabricatie poate fi compusa dintr-una (cazul celulei elementare, dupa [5] sau a modului flexibil de fabricatie, dupa [6]) sau mai multe masini unelte, identice sau diferite, universale sau de constructie speciala cu comanda numerica de tip CNC (Comanda numerica cu calculator), prevazuta cu sisteme de manipulare automata a pieselor si a sculelor, post de depozitare tampon a pieselor, sistem de masurare a pieselor prelucrate (eventual) si sistem de comanda directa prin calculator [5,10,11]. Exista insa situatii cand este necesara introducerea si de posturi manuale, respectiv de masini ne-automatizate, fiind considerate ca un subsistem al acesteia. Din punct de vedere al gradului de automatizare, celulele flexibile pot fi:

de nivel inferior - cand functioneaza cu operator;

de nivel superior - cand pot functiona fara operator (de exemplu celulele robotizate)

Comanda celulei este realizata de catre comanda numerica, adesea asistata de unul sau mai multe calculatoare programabile. La noile generatii de masini-unelte cu CNC, calculatoarele sunt integrate direct in comanda. Sistemul de comanda trebuie sa efectueze, in general, urmatoarele operatii:

recunoasterea pieselor;

selectarea in memorie a programului;

executarea corectiilor necesare si controlarea pozitiei reale a piesei pe masina;

selectarea sculelor necesare si cautarea in arhiva centrala a parametrilor tehnologici si a caracteristicilor geometrice a sculei;

conversarea cu operatorul prin unitatea centrala de comanda;

In final, se poate spune ca celula flexibila dispune de flexibilitatea cea mai inalta bazata pe utilizarea masinilor reconfigurabile rapid, care ofera posibilitatea de a realiza piese diferite intr-o inlantuire rapida. Celulele flexibile de fabricatie se utilizeaza cel mai frecvent in productia de unicate si de serie mica ca unitati de prelucrare autonome, sau pot alcatui si unitati de baza pentru atelierul flexibil.

3).Grup flexibil de fabricatie

Grupul flexibil de fabricatie reprezinta o combinatie de module si celule flexibile de fabricatie, amplasate in aceeasi zona de fabricatie si cuplate printr-un sistem de manipulare a materialelor, de exemplu un vehicul ghidat automat.

4). Atelierul flexibil de fabricatie

Cel de-al treilea nivel al sistemului flexibil de fabricatie il reprezinta atelierul flexibil, destinat in general productiei de serie mica/mijlocie. Atelierele flexibile sunt realizate prin reunirea mai multor grupuri flexibile de fabricatie si/sau celule flexibile si chiar a unor unitati flexibile de prelucrare, care conecteaza zone diferite de fabricatie, cum sunt: turnare, prelucrari mecanice, tratamente termice, montaj.

Arhitectura acestora difera de la caz la caz (problema fabricatiei fiind foarte vasta nu asigura o solutie unica) in functie de solutiile de transfer alese. Din punct de vedere al flexibilitatii de care dispun, pot aparea doua tipuri de ateliere:

atelier flexibil specializat;

atelier flexibil complex;

Atelierul flexibil specializat consta din reunirea mai multor grupe flexibile de fabricatie fiind destinat realizarii unei familii de produse constituite in general ca variante dimensionale ale unui produs de baza. Masinile care intra in compunerea atelierului sunt adesea intermediare intre masinile universale cu comanda numerica si cele speciale. Totodata nu apar probleme de conflict de prioritate intre piese. Dezavantajul acestui tip de atelier consta in faptul ca daca apare o problema la un post de lucru, aceasta perturba functionarea intregului atelier.

Atelierul flexibil complex este compus din mai multe grupe (celule) flexibile fiind destinat realizarii mai multor tipuri de produse, intr-un camp dimensional impus. In cadrul acestui tip de atelier transferul pieselor intre celule, masini, posturi de incarcare, stocare se realizeaza cu vehicule ghidate automat, robocare etc. Cu ajutorul unui sistem informatic sofisticat si performant, acest tip de atelier realizeaza angajarea optima a masinilor asigurand o adecvare aproape perfecta intre cerinta si capacitatea de productie. Totodata un asemenea atelier da fabricantului posibilitatea de a raspunde la o diversitate de produse, de a reduce intarzierile de fabricatie si de a accepta o serie de modificari ale acestora survenite pe parcurs

5). Linia de transfer flexibila

Automatizarea fabricatiei de serie mare s-a realizat, in cadrul atelierelor conventionale, in general cu ajutorul liniilor de transfer sau a masinilor speciale. Si in acest caz au aparut ( in ultimul timp) probleme legate de limitarea seriei si de variatii ale tipurilor de produse de realizat. Astfel, fara a atinge gradul de flexibilitate al altor sisteme, liniile de inalta productie (de transfer) au evoluat si ele spre o mai mare suplete, devenind astfel linii de transfer flexibile. Scopul a fost de a adauga, pe langa capacitatea de productie existenta (ridicata) a acestora, si o capacitate de adaptare rapida la noi produse.

Linia de transfer flexibila (numita adesea si linie automata flexibila) este alcatuita dintr-un grup de masini-unelte universale sau speciale si/sau diverse unitati automate de lucru, dispuse de regula intr-o configuratie de tip serie si interconectate prin intermediul unui sistem de transport al semifabricatelor. Principiul de baza al fabricatiei ramane "apropiat" principiului de lucru al unei linii de transfer rigide, dar echipamentele au devenit interschimbabile rapid si in mod automat. Spre deosebire de liniile de transfer conventionale, pe o linie de transfer flexibila se poate prelucra simultan sau secvential un numar "limitat" de piese diferite, reglarea liniei realizandu-se automat in momentul trecerii de la un tip de piesa la altul. Linia de transfer flexibila este destinata, in general, prelucrarii pieselor in productia de serie mare-mijlocie.

O alta clasificare a SFF este cunoscuta sub denumirea de 'tehnologia ESCO'[18], in care ESCO reprezinta acronimul denumirii 'Economic Sophisticated Computer- controlled Organization', respectiv tehnologia 'Organizarea Economica Sofisticata Controlata prin Computer' (OESCC), propusa de Maschke (1988). Aceasta clasificare se refera la sistemele de fabricatie, atat de prelucrare cat si de montaj, folosite in cazul productiei la comanda, caracterizata prin stocuri reduse, durata scurta a procesului de fabricatie si o rata inalta de eficienta a investitiei. Criteriul folosit se refera la gradul si tipul controlului prin intermediul tehnologiei computerizate a sistemului de prelucrare sau de montaj. Pe aceasta baza, strategia ESCO clasifica sistemele de fabricatie bazate pe automatizare flexibila in patru categorii de complexitate:

ESCO I reprezinta o masina independenta, cu un post de lucru si o magazie

de scule, precum si cu o capabilitate de conectare de tip CNC, sau o statie de lucru. Exemple: celule flexibile de fabricatie, celule flexibile de montaj robotic care utilizeaza un robot de montaj cu mai multe brate de actionare ce lucreaza pe amplasament fix.

2) ESCO II este un sistem format din cel putin doua si cel mult cinci masini - statii de lucru similare si/sau substituibile, cu alimentare comuna, centrala, cu piese, repere. In plus, sistemul poate fi echipat cu alimentare comuna cu scule. Logistica sistemului este controlata de obicei de catre un microcomputer. Subliniem ca acest tip de sisteme nu contine sisteme de transfer complexe, de tip VGA. Exemple: sisteme flexibile de fabricatie compacte, celule flexibile de montaj robotic, care utilizeaza doi sau maxim cinci roboti de montaj cu mai multe brate de actionare.

3) ESCO III este un sistem de fabricatie format din mai multe masini, statii de lucru, care folosesc tehnologii diferite. O alta caracteristica consta in alimentarea comuna cu piese si scule, prin intermediul fie al unui sistem de transfer ghidat pe sina, fie al unui sistem de transfer de tip RGV (rail guided vehicle), folosind vehicule autoghidate, automate, fara sofer (VGA). Diverse sisteme aditionale de manipulare a sculelor sunt folosite pentru asigurarea sculelor pentru fiecare statie de lucru. Sistemul de tip ESCO III este controlat, de obicei, de catre un minicomputer de mare capacitate. Mai multe proceduri permanente de sistem sunt executate simultan, astfel incat configuratia computerului trebuie aranjata pentru operatii de tip multiutilizator si multisarcina. Exemple: sistemul flexibil de fabricatie propriu-zis, respectiv ceea ce se intelege de obicei prin SFF; sistem flexibil de montaj propriu-zis, care utilizeaza roboti de montaj cu un singur brat de actionare, integrati intr-o linie de montaj prin intermediul unui sistem de transfer automatizat.

4) ESCO IV este un sistem ESCO III extins, care include si unele echipamente de sprijin aditionale, mai ales sisteme de depozitare si transfer, ce transforma sistemul le fabricatie intr-o fabrica automatizata. Intregul sistem este coordonat printr-un computer central de mare performanta.

Toate sistemele ESCO au o structura modulara, atat pentru hardware, cat si pentru software. Un sistem ESCO I poate fi extins, in mod gradual, pe o perioada mai lunga, in sisteme de complexitate mai mare, chiar pana la nivelul ESCO IV. Fiecare categorie de sisteme ESCO, de la I la lV, reprezinta si un stadiu evolutiv; de la sisteme simple, la sisteme mai complexe. Consideram ca abordarea ESCO este relevanta intrucat surprinde influenta tehnologiei computerizate asupra tipologiei sistemelor flexibile de fabricatie, atat a sistemelor flexibile de montaj, cat si a celor de prelucrare.

O alta clasificare este data de Chase si Aquilano 1992 [19] care considera ca exista cinci clase SFF:

Module flexibile de fabricatie, care consta intr-o masina-unealta cu control numeric (NC), dotata cu un schimbator de scule, un schimbator de palete si un stoc de piese.

Celula flexibila de fabricatie, formata din mai multe module flexibile de fabricatie, organizate in conformitate cu necesitatile tehnologice specifice ale unui anumit produs.

Grup flexibil de fabricatie, care reprezinta o combinatie de module si celule flexibile de fabricatie, amplasate in aceeasi zona de fabricatie si cuplate printr-un sistem de manipulare a materialelor, de exemplu un vehicul ghidat automat.

Sistem flexibil de fabricatie format din grupuri flexibile de fabricatie, care conecteaza zone diferite de fabricatie, cum sunt: turnare, prelucrari mecanice, tratamente termice, montaj. In aceasta abordare, avem de-a face cu SFF-uri complexe.

Linie flexibila de fabricatie, care consta intr-o serie de masini specializate, conectate prin VGA, roboti, conveioare sau orice alt tip de echipamente automatizate de transfer.

Relatia dintre acestea este prezentata in figura 1.3., care recomanda domeniile de utilizare a fiecarei clase de SFF.

Mare

Medie

Mica

10 25 50 100 250 500

Redus Mediu Mare

Numar de tipuri de repere diferite

Fig.1.3. Relatia dintre clasele de SFF, numarul de tipuri de repe si productia anuala de repere. [ 19 ] Chase si Aquilano

Consider ca aceasta clasificare este importanta pentru ca introduce conceptul de sistem flexibil de montaj prin integrarea in cadrul sistemului flexibil de productie a unor grupuri flexibile de fabricatie din montaj, alaturi de cele traditionale, de prelucrari mecanice. Este un pas inainte fata de alte opinii potrivit carora SFF se refera, in mod eronat dupa parerea noastra, doar la procese tehnologice de prelucrari mecanice. Totusi, Chase si Aquilano nu introduc explicit, in clasificarea lor, notiunile de modul, grup sau linie flexibila de montaj.

Un studiu desfasurat de Levary (1992) [21] considera ca succesul implementarii CAD, CAM, SFF, CIM depinde de comunicatii, de implicarea executantilor (muncitorilor), inclusiv in proiectarea produselor, prin intermediul echipelor interdepartamentale.

Abrudan (1996) [34] prezinta o abordare a SFF ca reprezentand un sistem de fabricatie structurat pe mai multe niveluri, respectiv patru, si anume :

Modulul flexibil de fabricatie (MFF), compus dintr-o masina (centru de prelucrare), un depozit multipalete, un schimbator de palete si un dispozitiv de schimbare a sculelor.

Celula flexibila de fabricatie, compusa din doua sau mai multe masini, cu restul elementelor comune cu MFF. In alte surse, celula de fabricatie se afla la acelasi nivel cu linia flexibila de fabricatie.

Sistemul (atelierul) flexibil de fabricatie SFF, definit ca 'o reuniune de CFF interconectate prin sisteme automate de transport pentru piese si scule'.

Fabrica (uzina) automatizata flexibil, compusa din mai multe SFF integrate, interconectate prin sisteme automate de transport. Procesul de fabricatie din toata fabrica este complet automatizat.

Aceasta grupare a SFF este asemanatoare cu cea a lui Chase si Aquilano (1992), pentru nivelele 1 - 4.

Un tip aparte de SFF, respectiv 'celula mica de fabricatie', este prezentat intr-una din publicatiile firmei Cincinnatti Milacron CMP, No. M3300E-2 (1993). Se apreciaza ca anii '90 reprezinta decada 'celulei mici de fabricatie'. Aceasta se bazeaza pe conceptia modulara, integrata a celulei flexibile in domeniul prelucrarilor mecanice, fiind constituita din echipamente de productie, manipulare, control, depozitare, coordonare, elaborate intr-o conceptie modulara. Clientul poate alege combinatia de module care corespunde cel mai bine necesitatilor de fabricatie pe care le are. Modulele sunt usor de combinat datorita unui sistem universal de cuplare. Acestea prezinta o serie de beneficii economice, cum sunt: reducerea dramatica a marimii loturilor de fabricatie, a stocurilor de productie neterminata, de materiale si produse finite, a duratei procesului de fabricatie. De remarcat ca aceeasi conceptie modulara este aplicata in situatia sistemelor flexibile de fabricatie de montaj de catre firma Gidding & Lewis, lider mondial in fabricatia acestor sisteme.

Consider ca este utila prezentarea asa-numitului 'spectru al capabilitatii SFF', care cuprinde cinci tipuri de sisteme de fabricatie produse de Cincinnatti Milacron: linii flexibile de transfer; celule cu manipulare robotizata; sisteme carusel; celule mici de fabricatie; sisteme flexibile de fabricatie. Opinia noastra este ca aceasta tipologie, stilizata de firma Cincinnatti Milacron, reflecta mai ales liniile de produse pe care firma le ofera unor categorii bine definite de clienti din domeniul industriei prelucratoare. Ea se incadreaza in tipologiile prezentate mai sus.

BIBLIOGRAFIE