نظام تصنيع مرن

نظام التصنيع المرن ( FMS ) هو نظام تصنيع يتميز بقدر من المرونة يسمح له بالاستجابة للتغيرات، سواء كانت متوقعة أو غير متوقعة. وتتلخص الفكرة الأساسية لهذا النظام فيما يلي:

• استخدم جميع الآلات المتصلة (المماثلة) كموارد متوازية، مما يعني أن كل آلة يمكنها تصنيع كل عملية من عمليات كل جزء، وبالتالي زيادة استخدام الآلات المتصلة.
• افصل مهمة العمليات البشرية (تثبيت وفك تثبيت الأجزاء) عن مهمة الآلات من خلال القيام بتثبيت الأجزاء في محطات إعداد منفصلة بدلاً من القيام بذلك على طاولة الآلة، وبالتالي تقليل الحاجة إلى العمل البشري لفترات أطول، مع إمكانية إجراء عمليات غير مأهولة تمامًا بينها.

تعتبر هذه المرونة بشكل عام من ضمن فئتين، تحتوي كل منهما على العديد من الفئات الفرعية.

• الفئة الأولى تسمى مرونة التوجيه، والتي تغطي قدرة النظام على التغيير لإنتاج أنواع منتجات جديدة، والقدرة على تغيير ترتيب العمليات المنفذة على جزء ما.
• أما الفئة الثانية فتسمى مرونة الآلة، والتي تتكون من القدرة على استخدام آلات متعددة لأداء نفس العملية على جزء ما، بالإضافة إلى قدرة النظام على استيعاب التغييرات واسعة النطاق، مثل التغييرات في الحجم أو السعة أو القدرة.

تتكون معظم أنظمة التصنيع المرنة من ثلاثة أنظمة رئيسية:

1. آلات العمل التي غالباً ما تكون آلات CNC مؤتمتة، وعادةً ما تكون آلات تشغيل ذات 4 أو 5 محاور.
2. تتصل المراكز بنظام مناولة وتخزين المواد ، بما في ذلك محطات الإعداد.
3. يقوم جهاز التحكم المركزي بتخطيط الإنتاج والتحكم في حركة المواد وتدفق الآلات.

تتمثل الميزة الرئيسية لنظام التصنيع المرن في مرونته العالية في إدارة موارد التصنيع مثل الوقت والجهد اللازمين لتصنيع منتج جديد.

يُعد أفضل تطبيق لنظام التصنيع المرن هو الإنتاج المتكرر بشكل عشوائي لمجموعات صغيرة من المنتجات مثل تلك الناتجة عن الإنتاج الضخم .

• انخفاض تكلفة التصنيع .
• انخفاض تكلفة الوحدة المنتجة.
• زيادة إنتاجية العمل.
• زيادة كفاءة الآلة .
• جودة محسّنة .
• زيادة موثوقية النظام.
• انخفاض مخزون قطع الغيار.
• القدرة على التكيف مع عمليات التصميم والتصنيع بمساعدة الحاسوب (CAD/CAM).
• فترات انتظار أقصر.
• تحسين الكفاءة.
• زيادة معدل الإنتاج.

• تكلفة الإعداد الأولية مرتفعة.
• تخطيط مسبق كبير.
• الحاجة إلى عمالة ماهرة.
• نظام معقد.
• الصيانة أمر معقد.

المرونة في التصنيع تعني القدرة على التعامل مع الأجزاء المختلطة قليلاً أو كثيراً، والسماح بالاختلاف في تجميع الأجزاء والاختلافات في تسلسل العملية، وتغيير حجم الإنتاج وتغيير تصميم منتج معين يتم تصنيعه.

يتألف نظام التصنيع الصناعي المرن من روبوتات ، وآلات يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، وآلات التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC)، وأجهزة قياس ، وحواسيب، ومستشعرات، وأنظمة مستقلة أخرى مثل آلات الفحص. يُبشر استخدام الروبوتات في قطاع الإنتاج بالصناعات التحويلية بفوائد جمة، بدءًا من الاستخدام الأمثل للموارد وصولًا إلى زيادة الإنتاجية. تُوضع كل خلية أو وحدة روبوتية على طول نظام مناولة المواد، مثل ناقل أو مركبة موجهة آليًا. يتطلب إنتاج كل جزء أو قطعة عمل مجموعة مختلفة من وحدات التصنيع. يتم نقل الأجزاء من وحدة إلى أخرى عبر نظام مناولة المواد. في نهاية معالجة الأجزاء، تُوجّه الأجزاء المُصنّعة إلى وحدة فحص آلية، ثم تُفرغ من نظام التصنيع المرن.

تتألف حركة بيانات نظام إدارة الأسطول من ملفات كبيرة ورسائل قصيرة، وتأتي في الغالب من العُقد والأجهزة والأدوات. ويتراوح حجم الرسالة بين بضعة بايتات ومئات البايتات. فعلى سبيل المثال، تُعد برامج التشغيل والبيانات الأخرى ملفات كبيرة الحجم، بينما تُرسل الرسائل الخاصة ببيانات التشغيل، والاتصالات بين الأدوات، ومراقبة الحالة، وتقارير البيانات بأحجام صغيرة.

يوجد أيضًا بعض التباين في زمن الاستجابة. عادةً ما تستغرق ملفات البرامج الكبيرة من الحاسوب الرئيسي حوالي 60 ثانية لتحميلها إلى كل جهاز أو عقدة عند بدء تشغيل نظام إدارة الطيران. يجب إرسال رسائل بيانات الأجهزة بشكل دوري مع تأخير زمني محدد. أما أنواع الرسائل الأخرى المستخدمة للإبلاغ عن حالات الطوارئ فهي قصيرة الحجم، ويجب إرسالها واستقبالها باستجابة فورية تقريبًا.

أصبحت الحاجة إلى بروتوكول موثوق لأنظمة إدارة الأسطول (FMS) يدعم جميع خصائص بياناتها ملحة للغاية. لا تلبي بروتوكولات معيار IEEE الحالية متطلبات الاتصال في الوقت الفعلي في هذه البيئة بشكل كامل. يُعد تأخير بروتوكول CSMA/CD غير محدود مع ازدياد عدد العقد نتيجة لتصادم الرسائل. يتميز ناقل الرمز المميز (Token bus) بتأخير رسائل ثابت، ولكنه لا يدعم نظام الوصول ذي الأولوية المطلوب في اتصالات FMS. يوفر نظام حلقة الرمز المميز (Token Ring) وصولاً ذا أولوية وتأخير رسائل منخفض، إلا أن نقل البيانات فيه غير موثوق. يؤدي تعطل عقدة واحدة، وهو أمر شائع في أنظمة FMS، إلى أخطاء في نقل الرسائل في تلك العقدة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب بنية شبكة حلقة الرمز المميز تركيب أسلاك وتكاليف باهظة.

هناك حاجة لتصميم نظام اتصالات لأنظمة إدارة الطيران (FMS) يدعم الاتصال في الوقت الفعلي مع تأخير محدود للرسائل، ويستجيب فورًا لأي إشارة طارئة. ونظرًا لشيوع أعطال الآلات واختلال وظائفها بسبب الحرارة والغبار والتداخل الكهرومغناطيسي ، فمن الضروري وجود آلية ذات أولوية وإرسال فوري لرسائل الطوارئ، بما يسمح بتطبيق إجراءات استعادة مناسبة. وقد اقتُرح تعديل على ناقل الرموز القياسي (Token Bus) لتنفيذ نظام وصول ذي أولوية، مما يسمح بإرسال الرسائل القصيرة والدورية بتأخير منخفض مقارنةً بالرسائل الطويلة. ^{[ 1 ]}

• مرونة التصنيع: مراجعة أدبية . بقلم أ. دي توني وس. تونشيا. المجلة الدولية لبحوث الإنتاج، 1998، المجلد 36، العدد 6، 1587-1617.
• التحكم الحاسوبي في أنظمة التصنيع . بقلم واي. كورين. ماكجرو هيل، 1983، 287 صفحة، رقم ISBN 0-07-035341-7
• أنظمة التصنيع – النظرية والتطبيق . بقلم جي. كريسلوريس. نيويورك، نيويورك: سبرينغر فيرلاغ، 2005. الطبعة الثانية.
• تصميم أنظمة الإنتاج المرنة - المنهجيات والأدوات . بقلم ت. توليو. برلين: سبرينغر، 2009. ISBN 978-3-540-85413-5

• الإدارة الرشيقة
• التصنيع الرشيق

• فيديو FMS 1
• فيديو FMS 2