Mērogojamas automatizētās materiālu apstrādes sistēmas

Kur materiālu plūsma ierobežo lokšņu metāla ražošanu
Daudzās ražotnēs pirmais ierobežojums nav iekārtas jauda, bet gan materiāla pieejamība. Augstas veiktspējas šķiedru lāzers nevar sasniegt gaidīto izlaidi, ja operatoram katra loksne jāievieto manuāli, jānoņem skeleti, jāšķiro detaļas un jāatrod nākamā materiāla marka pirms nākamās programmas sākuma.Tas pats attiecas uz turpmākajiem procesiem. Detaļas, kas liekšanas stacijā nonāk nepilnīgās partijās, rada pārtraukumainu darbu. Neidentificētas detaļas rada kvalitātes risku. Paletes, kas novietotas pārāk tālu no nākamās operācijas, patērē operatora laiku un rada papildu autoiekrāvēju kustību. Tās nav sīkas neērtības — visas maiņas garumā tās samazina iekārtu izmantošanas rādītājus un apgrūtina piegādes rezultātu kontroli.
Automatizēta apstrāde maina darbības modeli. Iekraušanas un izkraušanas ierīces nodrošina nepārtrauktu griešanas iekārtu apgādi. Torņi un vertikālas uzglabāšanas sistēmas novieto pareizo materiālu tur, kur tas nepieciešams. Konveijeri, kraušanas iekārtas, robotu šūnas un detaļu šķirošanas risinājumi pārvieto darbu pēc atkārtojamas loģikas. Ražošanas programmatūra savieno materiāla fizisko kustību ar ligzdošanu, maršrutēšanu, inventāru un pasūtījumu prioritātēm.
Labākais rezultāts nav vienkārši mazāk manuālu darbību. Tas ir mazāk neplānotu lēmumu ražošanas cehā.
Automatizētas materiālu apstrādes sistēmas pa ražošanas posmiem
Nav vienas konfigurācijas, kas piemērota visām metālapstrādes darbībām. Uzņēmumam, kas apstrādā lielus apjomus standarta izmēra loksņu, ir citas vajadzības nekā pasūtījumu darbnīcai ar biežām materiālu maiņām, lieliem izmēriem un īsām ražošanas sērijām. Sistēmas dizainam jāatbilst ražošanas struktūrai.
Izejmateriāla uzglabāšana un iekārtu apgāde
Automātiskās iekraušanas sistēmas bieži ir pirmais praktiskais solis lāzergriešanai, štancēšanai un kombinētajām štancēšanas-lāzera operācijām. Tās var padot loksnes no palešu stacijas, kasešu sistēmas vai uzglabāšanas torņa tieši iekārtā. Izkraušanas sistēmas pēc tam noņem apstrādātās loksnes, skeletus vai gatavās detaļas atkarībā no pielietojuma.Darbībām ar vairākiem materiāliem, biezumiem un markām vertikāls noliktavas komplekss var dot ievērojami lielāku ieguvumu. Tas centralizē krājumus, aizsargā loksnes no bojājumiem, samazina grīdas platības patēriņu un padara krājumus pieejamus pievienotajām ražošanas iekārtām. Pareizi integrējot, uzglabāšana kļūst par aktīvu ražošanas resursu, nevis pasīvu plaukta vietu.
Kritiskais jautājums ir cikla laiks. Iekraušanas sistēmai jāpapildina materiāls pietiekami ātri, lai iekārta negaidītu. Tai jāspēj pielāgoties arī loksņu formātiem, svaram, virsmas stāvoklim un aizsargplēvēm, kas tiek izmantotas ražošanā. Sistēma, kas paredzēta tikai standarta oglekļa tērauda loksnēm, var nebūt piemērota smalkam nerūsējošajam tēraudam, alumīnijam vai iepriekš apdarinātam materiālam.
Detaļu izņemšana, šķirošana un buferēšana
Kad loksne ir apstrādāta, vērtība var strauji zust, ja detaļas sajaucas, tiek bojātas vai tiek turētas nekontrolētā rindā. Automatizētas izkraušanas un šķirošanas sistēmas var atdalīt komponentus pēc pasūtījuma, liekšanas programmas, mezgla vai galamērķa. Tas uzlabo izsekojamību un samazina manuālās šķirošanas slodzi ap augstas veiktspējas griešanas iekārtām.Ne katrai darbībai nepieciešama pilnībā automatizēta šķirošana. Vidēs ar mazāku dažādību var pietikt ar automātisku izkraušanu uz noteiktām paletēm. Ražotājiem, kas izgatavo daudz mazu detaļu vairākiem pasūtījumiem, šķirošana un buferēšana tomēr var novērst nozīmīgu darbaspēka atkarības un ražošanas kļūdu avotu.
Nozīme ir arī buferkapacitātei. Ja detaļas automātiski pāriet no griešanas uz buferi, bet liekšana nespēj tās pieņemt iestatījumu maiņas laikā, sistēmai nepieciešama noteikta uzglabāšanas stratēģija. Automatizācijai jāabsorbē normālas svārstības, nevis jāpārnes sastrēgums no viena procesa uz otru.
Liekšana, robotika un starpprocesu pārsūtīšana
Automatizētas liekšanas šūnas apvieno liekšanas preses vai paneļu liecējus ar robotiem, instrumentu pārvaldību, palešu apstrādi un detaļu plūsmas kontroli. Tās ir īpaši vērtīgas, ja detaļu saimes atkārtojas, apjomi attaisno neuzraudzītu darbību vai kvalificētu liekšanas darbaspēku ir grūti atrast.Kompromiss skar elastību. Robotizēta šūna var būt ļoti produktīva piemērotām detaļām, taču tai nepieciešama skaidri definēta satvērēja pieeja, detaļas ģeometrija, kraušanas prasības un programmas stabilitāte. Ļoti mainīgas detaļas, biežas konstrukcijas izmaiņas vai nekonsekventas ienākošās sagataves var norādīt uz citu automatizācijas līmeni.
Tikpat lielu uzmanību pelna arī pārsūtīšana starp procesiem. Rūpnīca nekļūst automatizēta tikai tāpēc, ka atsevišķām iekārtām ir iekrāvēji. Savienojums starp griešanu, apgraušanu, liekšanu un montāžu nosaka, vai līnija patiešām plūst. Dažās rūpnīcās šis savienojums ir fizisks — caur konveijeriem vai automātiski vadāmiem transportlīdzekļiem. Citās tas ir organizēts, izmantojot marķētas paletes, digitālus darba norādījumus un programmatūras vadītu maršrutēšanu. Abas pieejas var darboties, ja tās atbilst nepieciešamajam apjomam un procesa disciplīnai.
Sāc ar šauro vietu, nevis ar iekārtu
Kapitālieguldījumu lēmumi bieži sākas ar iekārtas specifikāciju. Automatizācijas projektiem tiem vajadzētu sākties ar ražošanas izpēti. Mērķis ir noskaidrot, kur darbs gaida, kāpēc tas gaida, un kādam nosacījumam jāmainās, lai uzlabotos caurlaidspēja.Lietderīgā pārskatā jāizvērtē četras jomas:
- Iekārtu izmantošana, tostarp iekraušana, izkraušana, iestatīšana un dīkstāves laiks pa maiņām.
- Materiālu profils, tostarp loksņu izmēri, biezuma diapazons, apdares veidi, krājumu apgrozījums un pieprasījuma svārstības.
- Detaļu plūsma, tostarp partiju izmēri, maršrutēšanas sarežģītība, šķirošanas vajadzības un jaudas pēcapstrādei.
- Darbaspēka un servisa vajadzības, tostarp operatoru pieejamība, autoiekrāvēju kustība, apmācība, apkope un atjaunošanas procedūras.
Šie faktori nosaka piemēroto automatizācijas līmeni. Atsevišķs lāzera iekrāvējs var atrisināt skaidru nakts maiņas jaudas problēmu. Savienots tornis, lāzers un izkraušanas stacija var būt labāks ieguldījums, ja materiālu maiņas ir biežas un grīdas platība ir ierobežota. Plašāka automatizēta līnija var būt attaisnota, ja vairākas iekārtas dala kopīgus krājumus un pasūtījumu apjoms atbalsta integrētu plūsmu.
Investīciju pamatojumā jāiekļauj arī reālistiski darbības pieņēmumi. Neuzraudzīta darbība ir vērtīga tikai tad, ja materiāls ir pieejams, programmas ir palaistas, patēriņa materiāli tiek pārvaldīti, detaļas var droši izkraut un traucējuma gadījumā ir pieejams atbalsts. Automatizācija palielina atkārtojamību, taču prasa arī disciplinētu procesa kontroli.
Programmatūra ir vadības slānis
Fiziskās iekārtas pārvieto materiālu. Programmatūra nosaka, kam jāpārvietojas, uz kurieni tam jādodas un kad tam jābūt pieejamam. Bez šī vadības slāņa rūpnīca var automatizēt kustību, taču saglabāt sadrumstalotu plānošanu.Ražošanas vadības un ligzdošanas programmatūra var savienot pasūtījumus ar materiālu krājumiem, izvēlēties atbilstošu krājumu, efektīvi grupēt darbu un paziņot prioritātes iekārtām un uzglabāšanas sistēmām. Tas samazina manuālu datu ievadi un uzlabo redzamību visā procesā. Tas arī atvieglo novērtēšanu, vai rūpnīca efektīvi izmanto materiālu, ievēro plānotos izpildes termiņus un atbrīvo darbu pareizajā secībā.
Lokšņu metāla ražošanai integrācija jāizvērtē praktiskā līmenī. Vai programmatūra var identificēt materiālu pēc veida, biezuma un atrašanās vietas? Vai tā var novērst nepareizas loksnes iekraušanu? Vai tā var paziņot pabeigtos daudzumus un izņēmumus? Vai plānotāji var redzēt, kas gaida katrā ražošanas posmā? Šīm funkcijām ir tieša operatīvā vērtība, jo tās samazina nenoteiktību gan operatoriem, gan vadītājiem.
Integrācija un atbalsts nosaka rezultātu
Iekārtu uzstādīšana ir tikai viena automatizācijas projekta daļa. Mehāniskās saskarnes, elektrības prasības, drošības sistēmas, materiāla identifikācija, programmatūras saziņa, operatoru darbplūsmas un apkopes pienākumi jādefinē pirms ražošanas jaudas palielināšanas.Tāpēc risinājuma piegādātājs ir tikpat svarīgs kā iekārtas izvēle. Projektam, kas ietver kvalitatīvas iekārtas, automatizētu uzglabāšanu, robotiku un programmatūru, nepieciešama koordinēta uzstādīšana, nodošana ekspluatācijā, apmācība un turpmākais serviss. Ražošanas komandai nepieciešamas skaidras procedūras normālai darbībai, materiālu izņēmumiem, trauksmes situāciju risināšanai un ikdienas apkopei. Vadībai nepieciešami veiktspējas rādītāji, kas parāda, vai sistēma sniedz gaidīto ieguvumu.
Itālijas Mašīnbūves asociācija (Italian Machinery Association) šos projektus skata kā savienotas ražošanas sistēmas, apvienojot iekārtu tehnoloģiju, noliktavu automatizāciju, programmatūru, uzstādīšanu un tehnisko atbalstu. Praktiskā vērtība slēpjas risinājumā, kas izstrādāts atbilstoši klienta reālajai plūsmai, nevis nesaistītu iekārtu kopumam.
Vajadzības gadījumā veido automatizāciju posmos
Pakāpeniska pieeja var būt visstabilākais komerciālais un tehniskais lēmums. Ražotājs vispirms var automatizēt lāzera iekraušanu un izkraušanu, tad pievienot materiālu uzglabāšanu, un tad, pieaugot pieprasījumam, pievienot pēcapstrādes šķirošanas vai liekšanas automatizāciju. Tas ierobežo risku, vienlaikus saglabājot ceļu uz lielāku jaudu.Galvenais ir plānot pirmo posmu, jau paturot prātā nākotnes izkārtojumu. Atstājiet vietu paplašināšanai, izvēlieties saderīgu vadības arhitektūru un izvairieties no tāda materiālu plūsmas izveides, ko nevar paplašināt. Lētākās atsevišķās iespējas iegāde var izrādīties dārga, ja tā bloķē nākamo uzlabojumu.
Labi izstrādātai apstrādes sistēmai vajadzētu padarīt rūpnīcu vieglāk vadāmu tās noslogotākajā dienā, nevis tikai iespaidīgāku uzstādīšanas dienā. Kad materiāls katrā iekārtā nonāk pareizā stāvoklī, pareizajā laikā un ar pareizu digitālu norādījumu, ražošanas komandas var koncentrēties uz izlaidi, kvalitāti un piegādes saistībām.