Sistema de Manufactura Flexible (FMS)

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CienciaDirecta

Procedia Fabricación 54 (2021) 112–117

10ª Conferencia patrocinada por CIRP sobre tecnologías empresariales digitales (DET 2021)–Las Tecnologías Digitales como Habilitadores de la Competitividad y Sostenibilidad Industrial

Diseño y simulación de un sistema de fabricación flexible para

operaciones de fabricación de subconjuntos de vagones

*Ilesanmi Daniyana, Khumbulani Mpofua, Boitumelo RamatsetseB, Emanuel Zeferinoa, Giovani Monzambea, Elvis Secanoa

aDepartamento de Ingeniería Industrial, Universidad Tecnológica de Tshwane, Staatsartillerie Road, Pretoria 0001, Sudáfrica*

BTecnología de la información e ingeniería educativa, Escuela de Educación, Universidad de Witwatersrand, Johannesburgo, 2193, Sudáfrica.

* Autor correspondiente. Tel.: +27645298778; Dirección de correo electrónico: afolabiilesanmi@yahoo.com

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Abstracto

La aplicación de los elementos de la Cuarta Revolución Industrial (4IR) a través del desarrollo de un Sistema de Fabricación Flexible (FMS) para las operaciones de fabricación en la industria de los vagones promoverá la flexibilidad, la coordinación inteligente de las operaciones de fabricación, el manejo eficiente y el control de calidad. Algunos sistemas de producción en la industria de automotores no responden a los cambios en tiempo real, lo que conduce a una reducción de la productividad, por lo tanto, la necesidad de un FMS que atienda la dinámica de la operación de fabricación. Este trabajo propone un FMS, que engloba la cadena de montaje, la producción ajustada, la logística y el aseguramiento de la calidad. El sistema consta de la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) para la identificación de componentes y el control de procesos, conjuntos de sensores y cámaras, almacenamiento y suministro automatizado de materiales, interfaces estándar como la interfaz para Internet de las cosas (IoT), el sistema de soldadura robótica y un sistema de control inteligente robusto. Se desarrolló un framework para la implementación del FMS mientras que la simulación del sistema diseñado se realizó utilizando Anylogic 8.2.3. software. Con base en los resultados obtenidos, hubo una relación inversa entre el tiempo de ciclo de operación del transportador y la velocidad del transportador por cciclo cuando se simuló el desempeño del transportador a una velocidad de 3 m/s y 7 m/s.Los resultados mostraron que el sistema puede realizar adecuadamente la secuencia de operaciones de ensamblaje y control de calidad durante la fabricación de subensamblajes de vagones con interrupciones e intervención humana mínimas. Esto promoverá la producción de componentes con alta integridad estructural y dimensional con una reducción significativa en el tiempo y costo del ciclo de fabricación.

© 2021 Los autores. Publicado por Elsevier BV

Este es un artículo de acceso abierto bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Revisión por pares bajo la responsabilidad del comité científico de la 10.ª Conferencia patrocinada por CIRP sobre tecnologías empresariales digitales (DET 2020): las tecnologías digitales como facilitadores de la competitividad y la sostenibilidad industriales.

Palabras clave:ABETO; internet de las cosas; Producción Lean; Automotor; rfid

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1. Introducción

Un Sistema de Manufactura Flexible (FMS) es un sistema capaz de responder a cambios en tiempo real [1]. La flexibilidad del sistema promueve la eficiencia en la gestión de los recursos de fabricación como el tiempo y

máquina [1]. El FMS integra las máquinas-herramienta de control numérico computarizado con un sistema automatizado de manejo de materiales (para asegurar el flujo de componentes o partes), equipos de fabricación y un control computarizado central para la producción [2]. Las siguientes son las ventajas del FMS: reducción general en el costo de fabricación, automatización del sistema de fabricación, reducción en los tiempos de producción del producto,

2351-9789 © 2021 Los autores. Publicado por Elsevier BV

Este es un artículo de acceso abierto bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/) Revisión por pares bajo la responsabilidad del comité científico de la 10.ª Conferencia patrocinada por CIRP sobre tecnologías de empresas digitales (DET 2020): las tecnologías digitales como facilitadores de la competitividad y la sostenibilidad industriales.

10.1016/j.promfg.2021.07.018

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tiempo de ciclo de fabricación reducido debido a la facilidad de cambio, mayor confiabilidad del proceso, producción de productos consistentes y de calidad, producción de soluciones especializadas o personalizadas adaptadas al mercado, alta flexibilidad para permitir cambios de producción, alta productividad que lo hace adecuado para la producción en masa, respuesta rápida a requisitos de diseño y producto en tiempo real [3-5]. La mayoría de los FMS tienen celdas robóticas, que están conectadas a un equipo de manejo de materiales automatizado para facilitar el flujo de materiales durante todo el ciclo de las actividades de fabricación. El FMS será adecuado para las operaciones de fabricación de los subconjuntos de vagones debido a su alta inteligencia, organización y capacidad para responder a los crecientes cambios en los requisitos de diseño, producto y servicio. Por lo tanto, los potenciales de FMS se pueden aprovechar de manera óptima para interrumpir la tendencia de las actividades de fabricación en la industria ferroviaria. El enfoque de las industrias de fabricación de automotores es el desarrollo de automotores de alta velocidad con una reducción significativa de peso para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. El FMS puede ayudar en la producción de productos con una configuración óptima para cumplir con los requisitos de servicio requeridos. La línea de ensamblaje automatizada puede permitir una mayor compacidad y reducir el error de ensamblaje o dimensional debido a la menor participación humana [6-7]. Este trabajo propone el diseño y simulación de un FMS para operaciones de manufactura durante el desarrollo de un automotor. Además, la coordinación de inteligencia del sistema a través de un control allanará el camino para una mayor flexibilidad a los cambios en las actividades de fabricación en tiempo real. El grado de flexibilidad se puede lograr en dos categorías, a saber; la rutina y la flexibilidad de la máquina. La flexibilidad de la rutina permitirá cambiar la secuencia de las operaciones de fabricación para producir una pieza similar (variedad suave), mientras que la flexibilidad de la máquina permitirá que se realicen diversos grados de operaciones en la misma máquina, ya sea de forma independiente o en colaboración. El grado de automatización en el FMS permitirá un flujo eficiente de componentes, eficiencia energética y economías de escala. La flexibilidad del sistema también garantizará la producción de componentes de diferentes tamaños, eliminando así el tiempo de configuración para cambiar piezas y herramientas de producción [8-9]. La flexibilidad de la rutina permitirá cambiar la secuencia de las operaciones de fabricación para producir una pieza similar (variedad suave), mientras que la flexibilidad de la máquina permitirá que se realicen diversos grados de operaciones en la misma máquina, ya sea de forma independiente o en colaboración. El grado de automatización en el FMS permitirá un flujo eficiente de componentes, eficiencia energética y economías de escala. La flexibilidad del sistema también garantizará la producción de componentes de diferentes tamaños, eliminando así el tiempo de configuración para cambiar piezas y herramientas de producción [8-9]. La flexibilidad de la rutina permitirá cambiar la secuencia de las operaciones de fabricación para producir una pieza similar (variedad suave), mientras que la flexibilidad de la máquina permitirá que se realicen diversos grados de operaciones en la misma máquina, ya sea de forma independiente o en colaboración. El grado de automatización en el FMS permitirá un flujo eficiente de componentes, eficiencia energética y economías de escala. La flexibilidad del sistema también garantizará la producción de componentes de diferentes tamaños, eliminando así el tiempo de configuración para cambiar piezas y herramientas de producción [8-9]. El grado de automatización en el FMS permitirá un flujo eficiente de componentes, eficiencia energética y economías de escala. La flexibilidad del sistema también garantizará la producción de componentes de diferentes tamaños, eliminando así el tiempo de configuración para cambiar piezas y herramientas de producción [8-9]. El grado de automatización en el FMS permitirá un flujo eficiente de componentes, eficiencia energética y economías de escala. La flexibilidad del sistema también garantizará la producción de componentes de diferentes tamaños, eliminando así el tiempo de configuración para cambiar piezas y herramientas de producción [8-9].

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