पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली: Difference between revisions

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पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली (आरएमएस) ऐसी विनिर्माण प्रणाली है, जिसके प्रारंभ में इसकी संरचना के साथ ही इसके हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर घटकों में तेजी से होने वाले परिवर्तनों के लिए इसे डिज़ाइन किया गया है, जिससे कि अचानक बाजार में होने वाले विभिन्न प्रकार के परिवर्तन के उत्तर में इस प्रकार के घटकों के समूह के लिए इनके भीतर होने वाले उत्पादन क्षमता और कार्यक्षमता को शीघ्रता से समायोजित किया जा सके। इसके कारण आंतरिक व्यवस्था परिवर्तन [1][2] को 1996 से 2007 तक इरम ने प्रस्तुत किया था, जिसको $32.5 मिलियन का NSF अनुदान प्राप्त हुआ था,[3] इस कारण आरएमएस विज्ञान-आधार और उसके सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर उपकरण विकसित करने के लिए, जिन्हें ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस और इंजन कारखानों में लागू किया गया था।

कोरेन के आरएमएस का योजनाबद्ध आरेख; रॉड हिल द्वारा तैयार किया गया

विनिर्माण में पुनर्संरचनात्मकता शब्द संभवतः कुसियाक और ली द्वारा बनाया गया था।[4]

आरएमएस के साथ ही इसके घटकों में से पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीन टूल (आरएमटी) का आविष्कार 1998 में मिशिगन यूनिवर्सिटी कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग में इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर फॉर रीकंफिगरेबल मैन्युफैक्चरिंग प्रणालियों (ईआरसी/आरएमएस) में किया गया था।[5][6][7] इस प्रकार आरएमएस लक्ष्य को इस कथन द्वारा संक्षेपित किया गया है: इसके कारण इसकी आवश्यक क्षमताओं और कार्यक्षमताओं की आवश्यकता होती हैं।

आदर्श पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणालियों में छह मुख्य आरएमएस विशेषताएं मॉड्यूलरिटी, इंटीग्रेबिलिटी, अनुकूलित तन्यता युक्त, स्केलेबिलिटी, परिवर्तनीयता और डायग्नोसेबिलिटी होती हैं।[7][8] इस प्रकार सामान्य आरएमएस में इनमें से कई विशेषताएं होंगी, चूंकि ये आवश्यक नहीं हैं कि सभी इसमें सम्मिलित हों। इन विशेषताओं के होने पर, आरएमएस अप्रत्याशित घटनाओं, जैसे अचानक बाजार की मांग में होने वाले परिवर्तनों या अप्रत्याशित मशीन विफलताओं के प्रति विनिर्माण प्रणालियों की प्रतिक्रिया की गति को बढ़ा देता है। इस प्रकार आरएमएस नए उत्पादों के त्वरित उत्पादन लॉन्च की सुविधा देता है, और उत्पादन मात्रा के समायोजन की अनुमति देता है। इस प्रकार अप्रत्याशित रूप से भिन्न रहने वाले इस प्रकार के आदर्शों को पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य प्रणाली के लिए आवश्यक ही इसकी कार्यक्षमता और उत्पादन क्षमता प्रदान की जाती है, और आवश्यकता पड़ने पर इसे आर्थिक रूप से ठीक से समायोजित किया जा सकता है।[9] इस प्रकार की प्रणाली योरम कोरेन के आरएमएस सिद्धांतों के अनुसार डिजाइन और संचालित किए जाते हैं।

आरएमएस के घटक सीएनसी मशीनें हैं,[10] जिन्हें पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीन टूल्स,[6][8] पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य निरीक्षण मशीनें[11] और सामग्री परिवहन प्रणालियाँ (जैसे गैन्ट्री और कन्वेयर) जो प्रणाली बनाने के लिए मशीनों को जोड़ती हैं। इन मशीनों की विभिन्न व्यवस्थाएँ और विन्यास प्रणाली की उत्पादकता को प्रभावित करेंगे।[12] इस प्रकार गणितीय उपकरणों का संग्रह, जिसे RMS विज्ञान आधार के रूप में परिभाषित किया गया है, का उपयोग मशीनों की न्यूनतम संभव संख्या के साथ प्रणाली उत्पादकता को अधिकतम करने के लिए किया जा सकता है।

आरएमएस के लिए तर्क

वैश्वीकरण ने उद्योग के लिए नया परिदृश्य तैयार किया है, जिसमें भयंकर प्रतिस्पर्धा, बाजार के समय की छोटे स्थानों और उत्पाद की मांग में निरंतर होने वाले परिवर्तनों को सम्मिलित किया गया हैं। यह परिवर्तन उत्पन्न होने वाले खतरों और इस प्रकार के समय को दोनों रूपों में प्रस्तुत करता है। इस समय का लाभ उठाने के लिए, उद्योग के पास ऐसी विनिर्माण प्रणालियाँ होनी चाहिए जो उत्पाद समूह के भीतर उत्पादों की विस्तृत श्रृंखला का उत्पादन कर सकें। उस सीमा को केवल क्षेत्रीय बाजार की नहीं, बल्कि कई देशों और विभिन्न संस्कृतियों की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। इस प्रकार के उत्पादों के सही मिश्रण के लिए डिज़ाइन को तकनीकी क्षमताओं के साथ जोड़ा जाना चाहिए जो उत्पाद मिश्रण और मात्रा में त्वरित बदलाव की अनुमति देता है जो मासिक आधार पर भी नाटकीय रूप से भिन्न हो सकता है। पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणालियों में ये क्षमताएं होती हैं।

आरएमएस प्रणाली संरचना और प्रक्रिया

किसी विशिष्ट आरएमएस का प्रणाली से जुड़ी संरचना के नीचे दिखाया गया है।

वाई. कोरेन द्वारा पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली संरचना

प्रणाली चरणों से बना है: 10, 20, 30, 40, आदि। प्रत्येक चरण में समान मशीनें होती हैं, जैसे सीएनसी मिलिंग मशीन, या आरएमटी मशीनें। प्रणाली उत्पाद का उत्पादन करता है, उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव इंजन ब्लॉक या सिलेंडर हेड इसके प्रमुख उदाहरण हैं। इस प्रकार निर्मित उत्पाद क्षैतिज कन्वेयर पर चलता है। इसके पश्चात गैन्ट्री-10 उत्पाद को पकड़ता है और इसे सीएनसी-10 में से में लाता है। जब सीएनसी-10 प्रसंस्करण समाप्त कर लेता है, तो गैन्ट्री-10 इसे वापस कन्वेयर पर ले जाता है। इस प्रकार के कन्वेयर उत्पाद को गैन्ट्री-20 में ले जाता है, जो उत्पाद को पकड़ता है और आरएमटी-20 पर लोड करता है। इस कारण होने वाले निरीक्षण इस प्रकार की मशीनों के कई चरणों में और विनिर्माण प्रणाली के अंत में रखी जाती हैं।

आरएमएस को इसकी संरचना में तेजी से होने वाले परिवर्तनों के लिए प्रारंभ में डिज़ाइन की गई प्रणालियों के रूप में परिभाषित किया गया है। इसके व्यवहार में यह सुविधा प्रत्येक चरण में गैन्ट्री तक पहुंच के साथ खुली जगह को डिजाइन करके कार्यान्वित की जाती है। इस प्रकार इन स्थानों में मशीनें जोड़कर तेजी से उच्च बाजार मांग को पूरा करने में सक्षम बनाते हैं, जिससे मांग के अनुरूप उत्पादन दर बढ़ जाती है।

उत्पाद अपने उत्पादन के समय कई उत्पादन पथों में घूम सकता है। चित्र में तीन रास्ते दिखाए गए हैं। यद्यपि प्रत्येक चरण में सीएनसी मशीनें समान होती हैं, व्यवहार में समान मशीनों की सटीकता में छोटे अंतर होते हैं, जो निर्मित उत्पाद में संचित त्रुटियां उत्पन्न करते हैं। इस प्रकार की त्रुटियों के भय से यह इस प्रकार के पथ पर निर्भर करती है, जिसमें उत्पाद चलाया जाता हैं, इस प्रकार प्रत्येक पथ की अपनी "विविधताओं की धारा" वाई. कोरेन द्वारा उत्पन्न किए गये शब्दों पर आधारित है।[13][14]

आरएमएस विशेषताएँ

आदर्श पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणालियों में छह मुख्य विशेषताएं मॉड्यूलरिटी, इंटीग्रेबिलिटी, अनुकूलित तन्यता युक्त, स्केलेबिलिटी, परिवर्तनीयता और डायग्नोसेबिलिटी होती हैं।[5][6] ये विशेषताएँ, जो 1995 में प्रोफेसर योराम कोरेन द्वारा प्रस्तुत की गई थीं, संपूर्ण विनिर्माण प्रणालियों के डिज़ाइन के साथ-साथ इसके कुछ घटकों पर भी लागू होती हैं: जो पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीनें, उनके नियंत्रक और प्रणाली नियंत्रण सॉफ़्टवेयर पर आधारित हैं।

आरएमटी पेटेंट ड्राइंग: US 5943750  एक मॉड्यूलर संरचना के साथ पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीन टूल, जिसमें स्पिंडल मॉड्यूल होते हैं, जिन्हें विभिन्न मशीनिंग संचालन की अनुमति देने के लिए पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है

मॉड्यूलरिटी उन मॉड्यूल को संदर्भित करती है जिनमें पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली सम्मिलित होते हैं। इस प्रकार की प्रणाली स्तर पर मशीनें मॉड्यूल होती हैं। इस कारण इन मशीनों के स्तर पर गति की धुरी मॉड्यूल की जाती हैं, जिसे आप आरएमटी के चित्र में देख सकते हैं। इस प्रकार की प्रणाली को नियंत्रण करने वाले मॉड्यूल से इन्हें बनाया जाता है। इस प्रकार के मॉड्यूल को बनाए रखना और अद्यतन करना साधारण सी बात है।

इंटीग्रेबिलिटी यांत्रिक, सूचनात्मक और नियंत्रण इंटरफेस द्वारा मॉड्यूल को तेजी से एकीकृत करने की क्षमता है जो मॉड्यूल एकीकरण और संचार को सक्षम बनाती है। इस प्रकार की प्रणाली के स्तर पर मशीनें वे मॉड्यूल हैं, जिन्हें पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली बनाने के लिए सामग्री परिवहन प्रणालियों (जैसे कन्वेयर और गैन्ट्री) के माध्यम से एकीकृत किया जाता है।

अनुकूलन एफएमएस के सामान्य तन्यता युक्त करने के विपरीत, उत्पाद समूह के चारों ओर प्रणाली के तन्यता के गुणों के कारण इसको डिजाइन करने की अनुमति देता है, जिससे अनुकूलित तन्यता युक्त गुण प्राप्त होता है। अनुकूलन प्रदर्शन से समझौता किए बिना निवेश लागत में कमी की अनुमति देता है।

परिवर्तनीयता के इस प्रकार के नए उत्पादन की आवश्यकताओं के अनुरूप इस प्रकार की प्रणालियों, मशीनों या नियंत्रणों की कार्यक्षमता को सरलता से परिवर्तित करने की क्षमता होती है। उदाहरणों में नई आवश्यक कार्यक्षमता का उत्तर देने के लिए प्रणाली में मशीन को दूसरे प्रकार की मशीन में परिवर्तित करना या मिलिंग मशीन पर स्पिंडल को स्विच करना मुख्य रूप से उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम के लिए कम-टोक़ हाई-स्पीड स्पिंडल से हाई-टॉर्क कम-स्पीड स्पिंडल में टाइटेनियम द्वारा परिवर्तित करना सम्मिलित है।

स्केलेबिलिटी विनिर्माण संसाधनों को जोड़कर या घटाकर इस प्रकार के उत्पादन की क्षमता को सरलता से परिवर्तित करने की क्षमता को प्रकट करता है। इस प्रकार अचानक से किसी बाजार में होने वाली वृद्धि से मेल खाने के लिए प्रणाली उत्पादन दर का विस्तार करने के लिए मशीनों को जोड़कर विनिर्माण प्रणाली की स्केलेबिलिटी बढ़ाई जाती है। मशीनें जोड़ने के लिए स्टेशन गैन्ट्री की पहुंच बढ़ाने की आवश्यकता है।

निदान योग्यता निर्मित उत्पाद की गुणवत्ता या सटीक दोषों के स्रोत का स्वचालित रूप से पता लगाने और निदान करने की क्षमता है। इस प्रकार से स्वचालित होने वाले निदानयुक्त दोषों के त्वरित सुधार की अनुमति देता है। इसके कारण आरएमएस को प्रणाली में इष्टतम स्थानों पर एम्बेडेड उत्पाद निरीक्षण मशीनों के साथ डिज़ाइन किया जाना आवश्यक होता हैं।

आरएमएस सिद्धांत

पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणालियाँ प्रोफेसर योरम कोरेन द्वारा तैयार किए गए मौलिक सिद्धांतों के समूह के अनुसार कार्य करती हैं, और इन्हें कोरेन के आरएमएस सिद्धांत कहा जाता है। इनमें से जितने अधिक सिद्धांत किसी दी गई विनिर्माण प्रणाली पर लागू होते हैं, वह प्रणाली उतनी ही अधिक पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य होती है। इसका आरएमएस सिद्धांत इस प्रकार हैं:

  1. आरएमएस को आसन्न आवश्यकताों का उत्तर देने के लिए समायोज्य उत्पादन संसाधनों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
    • आरएमएस क्षमता छोटी, इष्टतम वृद्धि में तेजी से स्केलेबल है।
    • आरएमएस कार्यक्षमता नए उत्पादों के उत्पादन के लिए तेजी से अनुकूलनीय है।
  2. एक विनिर्माण प्रणाली की प्रतिक्रिया की गति को बढ़ाने के लिए, मुख्य आरएमएस विशेषताओं को पूरे प्रणाली के साथ-साथ इसके घटकों के यांत्रिक, संचार और नियंत्रण में भी एम्बेड किया जाना चाहिए।
  3. आरएमएस के इस भाग के समूह के आसपास डिज़ाइन किया गया है, जिसमें उस समूह के सभी हिस्सों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त अनुकूलित तन्यता की आवश्यकता होती है।
  4. आरएमएस में उपलब्ध होने वाले तन्यता के गुण को मशीनों में जैसे, सीएनसी इत्यादि में पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीन टूल्स, पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य निरीक्षण मशीनें और पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य असेंबली स्टेशनों का आर्थिक उपकरण मिश्रण सम्मिलित किया जाता है।
  5. आरएमएस के पास अप्रत्याशित घटनाओं - बाहरी (बाजार परिवर्तन) और आंतरिक घटनाओं (मशीन विफलता) दोनों पर लागत प्रभावी ढंग से प्रतिक्रिया देने के लिए हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर क्षमताएं हैं।

आरएमएस और एफएमएस

इस प्रकार कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणाली (आरएमएस) और तन्यता युक्त विनिर्माण प्रणाली (एफएमएस) के अलग-अलग लक्ष्य हैं। इसके कारण एफएमएस का लक्ष्य उत्पादित भागों की विविधता को बढ़ाना है। आरएमएस का लक्ष्य बाजार में होने वाले परिवर्तनों और ग्राहकों की मांग के प्रति प्रतिक्रिया की गति बढ़ाना है। इस प्रकार आरएमएस भी तन्यता का गुण सम्मिलित रखता है, अपितु यह केवल सीमित सीमा तक - इसका तन्यता युक्त गुण केवल भाग समूह के उत्पादन के लिए आवश्यक तक ही सीमित है। यह अनुकूलित तन्यता युक्त या अनुकूलन विशेषता है, जो एफएमएस द्वारा प्रदान की जाने वाली सामान्य तन्यता युक्त नहीं है। अनुकूलित तन्यता युक्त उच्च उत्पादन दर को सक्षम बनाता है। इस प्रकार आरएमएस के अन्य महत्वपूर्ण लाभ वांछित मात्रा में तेजी से स्केलेबिलिटी और परिवर्तनीयता हैं, जो निर्माताओं को उचित लागत के भीतर प्राप्त होते हैं। एफएमएस का सबसे अच्छा अनुप्रयोग उत्पादों के छोटे सेटों के उत्पादन में पाया जाता है।

आरएमएस विज्ञान आधार

आरएमएस तकनीक को पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विनिर्माण प्रणालियों के डिजाइन और संचालन के लिए व्यवस्थित दृष्टिकोण पर आधारित है। इस प्रकार के दृष्टिकोण में प्रमुख तत्व सम्मिलित हैं, जिनके संकलन को आरएमएस विज्ञान आधार कहा जाता है। इन तत्वों का सारांश नीचे दिया गया है।

  • इसके एक भाग में उपस्थित होने वाले समूहों, वांछित मात्रा और मिश्रण को देखते हुए इस प्रकार की प्रणालियों की स्तरीय प्रक्रिया को योजनाकार वैकल्पिक प्रणाली कॉन्फ़िगरेशन का सुझाव दे सकता है, और उनकी उत्पादकता, भाग की गुणवत्ता, परिवर्तनीयता और स्केलेबिलिटी विकल्पों की तुलना कर सकता है।[15][16] यह जेनेटिक एल्गोरिथम और सांख्यिकी के आधार पर स्वचालित प्रणाली संतुलन कर सकता है।[17][18] इन कार्यों को करने के लिए उपयोगी सॉफ़्टवेयर पैकेज PAMS और SHARE हैं।
  • विकल्प सिद्धांत के साथ गतिशील प्रोग्रामिंग के सम्मिश्रण पर आधारित जीवन-चक्र आर्थिक मॉडलिंग पद्धति, उस प्रणाली की प्रस्तावना की जाती है जो अपने जीवनकाल के समय इष्टतम लाभदायक होगी।
  • एक पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मशीन टूल (आरएमटी) डिजाइन पद्धति मशीनों को व्यवस्थित रूप से डिजाइन करने की अनुमति देती है, जो कि मशीनीकृत किए जाने वाले भागों के समूह की विशेषताओं से प्रारंभ होती है।[19] इस प्रकार के नये आर्क के प्रकारों को आरएमटी, जिसे मिशिगन में ईआरसी/आरएमएस में डिजाइन और निर्मित किया गया है, मशीन अनुसंधान में नई दिशा का आधार बनाया गया है।
  • इस प्रकार के बड़े विनिर्माण प्रणालियों के अनुक्रमण और समन्वय नियंत्रण के लिए तर्क नियंत्रण डिजाइन पद्धति के परिणामस्वरूप पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य और औपचारिक रूप से सत्यापन योग्य नियंत्रक होते हैं जिन्हें औद्योगिक पीएलसी पर लागू किया जा सकता है।[20]
  • इन-प्रोसेस आँकड़ों के साथ राज्य-अंतरिक्ष नियंत्रण सिद्धांत के सम्मिश्रण पर आधारित स्ट्रीम-ऑफ-वेरिएशन (एसओवी) पद्धति, पुनर्विन्यास के पश्चात इस प्रकार से व्यवस्थित रैंप-अप के लिए नया सैद्धांतिक दृष्टिकोण बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप बाजार में समय में पर्याप्त कमी आती है।[13][14]* सतह सरंध्रता दोषों का निरीक्षण करने के लिए पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य निरीक्षण स्टेशन में एकीकृत मशीन विज़न एल्गोरिदम जिन्हे सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली मोटर्स फ्लिंट इंजन प्लांट में स्थापित किया गया हैं।[21]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Koren, Y., Jovane, F., Heisel, U., Moriwaki,, T., Pritschow G., Ulsoy G., and VanBrussel H.: Reconfigurable Manufacturing Systems. A Keynote paper. CIRP Annals, Vol. 48, No. 2, pp. 6-12, November 1999.
  2. ↑ Michigan Engineering | About our ERC
  3. ↑ NSF Grant: Engineering Research Center for Reconfigurable Machining Systems
  4. ↑ Kusiak, A. and Lee, G.H., Design of Components and Manufacturing Systems for Reconfigurability, Proceedings of the First World Conference on Integrated Design and Process Technology, Austin, TX, pp. 14-20, December 1995.
  5. ↑ 5.0 5.1 Koren Y. and Kota, S.: Reconfigurable Machine Tool. US patent US 5943750 ; issue date: 8/31/1999.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 Engineering Research Center for Reconfigurable Machining Systems
  7. ↑ 7.0 7.1 Koren, Y. and Ulsoy, G,: Reconfigurable Manufacturing System Having a Method for Changing its Production Capacity. US patent # 6,349,237; issue date: 2/19/2002.
  8. ↑ 8.0 8.1 Landers, R., Min, B.K., and Koren, Y.: Reconfigurable Machine Tools. CIRP Annals, Vol. 49, No. 1, pp. 269-274, July 2001.
  9. ↑ Mehrabi, M. Ulsoy, G. and Koren Y.: Reconfigurable Manufacturing Systems: Key to Future Manufacturing. Journal of Intelligent Manufacturing, Vol. 11, No. 4, pp. 403-419, August 2000.
  10. ↑ Koren, Y.: Computer Control of Manufacturing Systems. McGraw-Hill Book Co., New York, 1983. ISBN 0-07-035341-7
  11. ↑ Koren, Y. and Katz, R.: Reconfigurable Apparatus for Inspection During a Manufacturing Process. US patent # 6,567,162 Issue date: 5/20/03.
  12. ↑ Koren, Y., Hu J., and Weber T.: Impact of Manufacturing System Configuration on Performance. CIRP Annals, Vol. 1, pp. 689-698, August 1998.
  13. ↑ 13.0 13.1 Jianjun Shi, J. Stream of Variation Modeling and Analysis for Multistage Manufacturing Processes. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006. ISBN 0-8493-2151-4.
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  17. ↑ Tang L., Yip-Hoi D., Wang W., and Koren Y.: Concurrent Line-Balancing, Equipment Selection and Throughput Analysis for Multi-Part Optimal Line Design. The International Journal for Manufacturing Science & Production Vol. 6 No. 1, 2004. pp. 71-81.
  18. ↑ Tang, L., Yip-Hoi D., Wang W., and Koren Y.: Computer-aided Reconfiguration Planning: An AI-based Approach. ASME Transactions, Journal of Computing & Information Science in Engineering (JCISE). 2006.
  19. ↑ Moon, YM and Kota, S.: Design of reconfigurable machine tools. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Trans of the ASME, 124:22, pp. 480-483, May 2002.
  20. ↑ Shah, SS., Endsley, EW., Lucas, MR, and Tilbury D.: Reconfigurable logic control Proceedings of the American Control Conference, May, 2002.
  21. ↑ ERC Achievements Showcase-ERC/RMS Reconfigurable Inspection Machine Installed on GMC Manufacturing Line
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