Durante los últimos años, la competencia en el mercado y la globalización económica han sido las fuerzas impulsoras de la innovación de productos para dar respuesta a los diversos y cambiantes requisitos de los clientes. Para satisfacer estas demandas, los productos con variedades en funciones tales como productos y funciones personalizados deben fabricarse de manera económica y rápidamente. Por lo tanto, los sistemas de fabricación deben dar un giro para que puedan ser reconfigurables y de esta forma producir diferentes productos en función de los requisitos que se demanden.
El ciclo de vida cada vez más corto de los productos, las grandes variantes de productos y los cambios imprevistos en la demanda de los clientes en esta sociedad tan dinámica plantean un desafío importante para el diseño de sistemas de fabricación adecuados. La máquina-herramienta reconfigurable, que es el pilar fundamental del sistema de fabricación reconfigurable, se concibe como una solución que se adapta a las necesidades del mercado actual. La reconfigurabilidad y la adaptación de las máquinas se han convertido en una necesidad para la propia supervivencia del sector de fabricación para reducir los costos.
En las últimas décadas, ha habido un cambio significativo en los sistemas de fabricación a nivel de máquina-herramienta debido a la dinámica en las variantes y volúmenes de los productos. Los clientes se han vuelto exigentes y su búsqueda de productos de mejor calidad a menor costo aumenta constantemente. Los clientes saben lo que quieren, cuando lo quieren, como lo quieren y a qué precio lo quieren. Esto genera una competencia feroz entre los fabricantes, que se ha visto agravada por la globalización de las economías, lo que ha llevado a nuevos desafíos en el sector con demandas inestables e impredecibles
Esto ha dado lugar a nuevos desafíos en el sector de la fabricación, donde los diseñadores se ven obligados a hacer que los sistemas de producción sean más versátiles, flexibles y rentables, mientras que los ingenieros deben desarrollar mejores métodos de producción con un mínimo de desperdicio y cero defectos. Por un lado, el sistema debe estar en continua alerta para satisfacer las demandas cambiantes de los clientes, mientras que, por el otro, debe reducir los costos además de asegurar la calidad del producto para que se pueda mantener la competencia.
En el sistema de fabricación dedicado (DMS), las máquinas dedicadas se emplean para fabricar piezas similares que se producen en masa y, las máquinas están diseñadas para realizar un número limitado de operaciones de fabricación con alta productividad, repetibilidad y confiabilidad. Por otro lado, están los sistemas de fabricación flexible (FMS), donde se utilizan máquinas flexibles. Estos se basan en máquinas CNC para todas las operaciones de fabricación y puede fabricar diferentes componentes modificando sus programas informáticos, herramientas y utillajes. En contraste, las máquinas reconfigurables están diseñadas para una flexibilidad personalizada, es decir, la flexibilidad necesaria para producir una familia más o menos amplias de piezas en tamaño y geometrías.
Las características clave de un sistema reconfigurable son modularidad, escalabilidad, flexibilidad, convertibilidad, capacidad de diagnóstico e integrabilidad.
Las máquinas reconfigurables son capaces de reconfigurarse rápidamente adaptándose velozmente a las nuevas circunstancias para realizar las tareas de fabricación, que de otro modo habrían necesitado disponer de otro tipo de máquina en la línea de producción. La evolución de la llave mecánica que ilustra el concepto de máquina-herramienta reconfigurable y se explica por sí misma partiendo de una llave fija, pasando a una llave inglesa y, por último, a una llave multifunción cambiando las bocas de ajuste a los tornillos pasando de llaves tubos a llaves fijas e incluso a destornillador. Esta máquina reconfigurable es flexible y mejora la capacidad de respuesta y la eficiencia operativa del sistema de fabricación.
Se han desarrollado varios tipos de máquinas reconfigurables, que se basan en algunas modificaciones de las máquinas tradicionales, tales como, componentes modulares tanto a nivel de hardware como de software, computadoras embebidas, sensores inteligentes, programación de control numérico y controlador inteligente e incluso adaptativo, cambio de cabezales, herramientas multifunción, ampliación de número de cabezales, integración de tecnologías, etc.
La reconfiguración de un sistema de fabricación se puede clasificar en términos de los niveles en los que se toma la acción de reconfiguración. El nivel podría estar en el nivel de la máquina o en el nivel de diseño, incluido, entre otros, el manejo de materiales. Un sistema de fabricación reconfigurable consiste en un sistema de fabricación, que se pueden reconfigurar con módulos que se pueden añadir / quitar durante la etapa operativa para cumplir con los diferentes requisitos de fabricación. Las máquinas convencionales no podían cumplir estos requisitos para satisfacer la dinámica del mercado actual. Hoy en día los sistemas de fabricación multitask se están acercando mucho al cumplimiento de estas premisas.
Para implantar esta idea de reconfigurabilidad, se necesitan metodologías, estándares y algunos habilitadores para reconfigurar las máquinas-herramienta rápidamente. Este concepto es adecuado cuando se produce una gran variedad de productos con un alto rendimiento, de lo contrario, no es rentable y, por lo tanto, las máquinas-herramienta multitask cubren este papel. Aparte del mercado global competitivo, otros impulsores son los clientes y el ritmo rápido de cambio de tecnologías que provocan cambios como: modificaciones en partes del producto existen, necesidad de hacer una nueva variante de los productos, fluctuación de la demanda de productos e incorporación de nuevas tecnologías.
Por lo tanto, es necesario un método rápido y rentable para hacer frente a estos cambios. A pesar del método clásico que se utilizó como reemplazar las máquinas antiguas o incorporar algunas máquinas nuevas, la nueva solución es la reconfiguración del sistema de fabricación, incluida la máquina-herramienta, especialmente con la incorporación del concepto multitask.
La reconfigurabilidad como respuesta a la visión de la fabricación
Los seis grandes desafíos de fabricación que muestran la brecha entre las prácticas actuales y la visión de la fabricación en la década son:
- Obtener simultaneidad en todas las operaciones,
- Integrar recursos humanos y técnicos para mejorar el desempeño y la satisfacción de la fuerza laboral,
- Transformación “instantánea” de la recopilación de información de amplias fuentes en conocimiento útil para la toma de decisiones eficaz,
- Reducción de residuos de producción,
- Fabricación reconfigurable para una rápida respuesta a los cambios y oportunidades y
- Desarrollar productos y procesos innovadores para reducir la escala dimensional.
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