Un sistem flexibil de fabricație, SFF, (, , ) este un ansamblu integrat de mașini-unelte cu comandă numerică, comandat prin calculator, deservit de roboți și de un sistem automat de transport, manipulare și depozitare a pieselor de prelucrat, pieselor finite și sculelor, prevăzut cu echipamente automatizate de măsurare și testare 250px|right|thumb|Sistem flexibil de fabricație și care, cu un minimum de intervenții manuale ale operatorului uman și cu timpi de reglare reduși poate realiza prelucrarea simultană sau succesivă a unor piese diferite, aparținând unei familii specifice de piese, cu asemănări morfologice și/sau tehnologice, în limitele unei capacități și după un program de fabricație prestabilit.George Niculescu-Mizil, Sisteme flexibile de prelucrare, Editura Tehnică, București, 1989, p. 21Sistemul flexibil de fabricație are capacitatea de a permite readaptarea/reglarea din nou, automatizată, pentru producția pieselor dintr-o nomenclatură variată, în limite stabilite ale caracteristicilor acestora. SFF sunt destinate unor „familii” de produse care trebuie fabricate în volume de producție mărite, ce justifică investiția.
Biroul Național de Standarde din Statele Unite a formulat următoarea definiție: SFF este un „ansamblu de mașini (în general, centre de prelucrare cu comandă numerică precum și schimbătoare de scule), legate între ele printr-un sistem de transport. Transportorul dirijează piesele de prelucrat spre mașini, pe palete sau alte unități de interfață în așa fel încât înregistrarea funcționării mașinii este precisă, rapidă și automată.”Tendances récentes de la fabrication flexible. Nations Unies New York,1986. p. 18Nu există totuși o definiție general acceptată a SFF.
O definiție alternativă, deseori citată, a fost formulată de P. G. Ranky (1986)P. G. Ranky, The Design and Operation of FMS: Flexible Manufacturing Systems, IFS Publication Ltd., UK, 1986: SFF este un sistem care se ocupă cu procesarea de înalt nivel a datelor distribuite și cu fluxul automat al materialelor, utilizând mașini controlate de calculator, celule de asamblare, roboți industriali, mașini de inspecție/control etc., împreună cu manipularea materialelor și sisteme de stocare, integrate cu calculator.
Componente și caracteristici ale SFF Au fost descrise de diferiți autori și cercetători diferite structuri ale sistemelor flexibile de fabricație, însă în esență acestea sunt formate din următoarele componente:MengChu Zhou, Kurapati Venkatesh, Modeling simulation, and control of flexible manu facturing systems: a Petri net approach, World Scientific Publishing Co, Singapore-New Jersey-London-Hong Kong, 1999, p. 17 mașini-unelte cu comandă numerică, potențial independente; sistem automat de manipulare a materialelor; un sistem general de control/comandă care coordonează funcțiunile atât ale mașinilor-unelte cât și ale sistemului de manipulare a materialelor astfel încât să se realizeze flexibilitatea. Într-un sistem flexibil de fabricație mașinile cu comandă numerică sunt controlate/comandate de calculatoare electronice; piesele de prelucrat sunt manipulate de roboți; produsele finite sunt transportate la destinațiile specifice cu ajutorul unor vehicule ghidate automat (denumite robocare). Sunt utilizate magazine de scule și sisteme de schimbare automată a sculelor pentru prelucrarea semifabricatelor, iar când apar schimbări în proiectele produselor, acestea sunt încorporate în programele de calculator sau în baza de date.
În conformitate cu formularea enunțată de T. H. Klahorst (1981)T. H. Klahorst, Flexible Manufacturing Systems: combining elements to lower costs, add flexibility, în: Industrial Engineering, 32(11), 1981, pp. 112-117, SFF este un grup de mașini și echipamente asociate, reunite pentru a prelucra complet un grup sau o familie de piese și include următoarele componente primare și secundare:
Componente primare: mașini-unelte sistem de manipulare a materialelor o rețea de comandă și control cu calculator electronic. Componente secundare: tehnologie de proces cu comandă numerică sistem de scule pentru arborele principal al mașinii dispozitive de fixare a pieselor de prelucrat managementul operațiilor. Semantica precisă a acestor componente depinde de tipul de aplicație pentru care va fi destinat sistemul flexibil.
Criterii de flexibilitate
Principala caracteristică a SFF este flexibilitatea, obținută prin automatizare. În sens general, flexibilitatea este aptitudinea de a fi modificat ușor.flexibility de la oxforddictionaries.com
Profesorul Ioan Abrudan consideră că flexibilitatea este (Ioan Abrudan, op. cit., p. 22) „Capacitatea sistemului de fabricație de a se adapta rapid și economic la schimbări provenite din mediul exterior sau din interiorul [sistemului], schimbări care pot fi predeterminate sau accidentale, previzibile sau imprevizibile și pot avea un caracter de durată sau temporar.”
Noțiunea de flexibilitate a SFF este multicriterială și neunivocă. Se pot deosebi diferite criterii de flexibilitate pentru evaluarea SFF, dintre care unele sunt interdependente. Aceste criterii sunt următoarele.Recent trends in flexible manufacturing. ONU, Economic Comission for Europa, United Nations, New York, 1986, pp. 20-22
Flexibilitatea mașinilor este caracterizată de rapiditatea adaptării (modificării reglajului) utilajelor tehnologice ale SFF, în ceea ce privește sistemul de scule, sistemul de poziționare și fixare a pieselor de prelucrat, programul de comandă numerică (CN) etc. pentru prelucrarea pieselor dintr-o familie dată.
Flexibilitatea tehnologică ( sau a proceselor) reprezintă capacitatea SFF de a produce un grup dat de tipuri de piese diferite, prin procedee tehnologice variate.
Flexibilitatea structurală este posibilitatea de lărgire a funcțiilor generale ale SFF prin introducerea unor noi module tehnologice flexibile.
Flexibilitatea itinerariului este caracterizată de capacitatea SFF de a continua prelucrarea mulțimii date de piese în cazul unor defectări ale unor componente tehnologice ale SFF. Aceasta implică faptul ca funcțiunile mașinilor care s-au defectat să poată fi preluate de alte mașini din sistemul flexibil, în care scop sunt operate modificări în dirijarea pieselor, care efectuează itinerarii alternative.
Flexibilitatea operațională () este capacitatea de modificare a succesiunii operațiilor pentru fiecare tip de piesă.
Flexibilitatea de schimbare a produselor este capacitatea de adaptare rapidă și economică pentru producerea unui nou produs sau grup de produse.
Flexibilitatea sarcinii de fabricație are semnificația unei capacități a SFF de a funcționa eficient la diferite volume de producție.
Flexibilitatea sortimentală este caracterizată de capacitatea SFF de a produce tipuri sau variante de produse cât mai diferite, cu consumuri minime de timp pentru adaptarea/reglarea din nou, necesară la un nou produs. Îndeplinirea simultană a tuturor criteriilor de flexibilitate enumerate constituie însă un deziderat imposibil sau foarte dificil de realizat, datorită costurilor prohibitive.
Flexibilitatea unui sistem de fabricație
A fost propusă cuantificarea flexibilității sistemelor de fabricație printr-un așa-numit grad de flexibilitate.Flexible Fertigungssysteme. Gestaltung und Anwendung in der Teilefertigung.(trad. Sisteme de fabricație flexibile. Configurație și utilizare în fabricația pieselor). Editor Prof dr. în șt. tehn. Siegfried Wirth. Ediția I, VEB Verlag Technik, Berlin, 1989. ISBN 3-341-00654-0, pp. 35-36 Fiecare sistem este atât de flexibil cât permite gradul de încărcare ηA al domeniilor de aplicare i ale sistemelor sale de fluxuri și elementelor sale structurale (mașini de prelucrare, instalații de stocare, de transport, de transfer etc.). Prin încărcare se va înțelege aici, în sens larg, încărcarea parametrilor tehnici și temporali.
Flexibilitatea unui sistem se va putea cuantifica prin gradul de flexibilitate ηF, exprimat în funcție de acest grad de încărcare ηA:
ηF = 1 - ηA
Structuri de organizare a SFF
Sistemele flexibile de fabricație existente în industrie diferă foarte mult în privința configurației mașinilor, numărului de mașini componente ale sistemului și costurilor de investiție. În funcție de structura lor de organizare și de extinderea lor se deosebesc următoarele tipuri de SFF:
Unitatea flexibilă de fabricație este un sistem cu o singură mașină, de exemplu un centru de prelucrare sau un centru de strunjire, echipat cu un magazin multi-palete, un schimbător automat de palete sau robot și un dispozitiv de schimbare automată a sculelor. Această unitate flexibilă poate funcționa parțial fără supraveghere.
Celula flexibilă de fabricație (sau modulul flexibil de fabricație) este un sistem flexibil de fabricație care constă dintr-o singură mașină-unealtă (de exemplu un centru de prelucrare) sau două mașini-unelte cu comandă numerică, echipate cu dispozitive de schimbare automată a sculelor și cu mijloace automate de alimentare cu semifabricate (piese de prelucrat) și de evacuare a pieselor prelucrate (cu roboți industriali), utilajele funcționând autonom (fără intervenție umană) pe durata prelucrării unui lot de piese omogene și având posibilitatea de restabilire automatizată a reglajului (reglare din nou) pentru piese diferite din aceeași familie. Celula flexibilă de fabricație are posibilitatea de a fi integrată într-un sistem flexibil de nivel ierarhic superior. În imediata apropiere a mașinii-unelte cu comandă numerică pot fi amplasate posturi ajutătoare de prelucrare, de control, de marcare și eventual, chiar de asamblare și de ambalare a produsului.Petre Gladcov, Corneliu Neagu, Cătălin Gladcov, Pregătirea fabricației. Editura Matrix Rom, București, 2004, p. 136, ISBN 973-685-683-6
În cazul general, în componența celulei flexibile pot intra un magazin multi-palete port-piese, un schimbător automat de palete sau robot, un schimbător automat de scule și dispozitive, mecanisme de evacuare a așchiilor, de control automat al pieselor și sculelor, de restabilire a reglajului etc.
Linia automată flexibilă (LAF) constă din mai multe celule flexibile reunite printr-un sistem de comandă și supraveghere automatizat (prin calculator) și printr-un sistem de transport automat care deplasează paletele sau piesele de prelucrat între posturile de lucru, amplasate în succesiunea adoptată a operațiilor tehnologice.
Linia automată flexibilă se caracterizează prin faptul că funcționează cu tact impus și are un flux unidirecțional determinat al pieselor, dar se poate adapta rapid pentru prelucrarea pieselor dintr-o nomenclatură prestabilită, aceste piese având asemănări geometrice și tehnologice.Dumitru Zetu, Eugen Carata, Sisteme flexibile de fabricație. Editura JUNIMEA, Iași, 1998, ISBN 973-37-0384-2, p. 36 Flexibilitatea de adaptare la prelucrarea diferitelor piese pe linia flexibilă se obține fie prin modificarea programelor de comandă a mașinilor-unelte cu comandă numerică, fie prin reglaje automate efectuate asupra componentelor individuale ale liniei, la trecerea de la un tip de piesă la altul (din aceeași familie).
Atelierul flexibil de fabricație (AF) este un SFF care constă din totalitatea liniilor automate flexibile, destinate pentru executarea produselor dintr-o nomenclatură dată. Este definit și ca o reuniune de celule flexibile de fabricație, interconectate prin sisteme automate de transport pentru piese și scule.Ioan Abrudan, Sisteme flexibile de fabricație. Concepte de proiectare și management.Editura DACIA, Cluj-Napoca, 1996, ISBN 973-35-0568-4, p. 29