-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
1/27
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
2/27
SISTEME FLEXIBILE DE FABRICAIE.
Definirea sistemelor de fabricaie flexibil.
S.F.F. reprezint un grup de maini unelte cu comand numeric (M.U.C.N.) legate
ntre ele printr-un sistem automat de transport si manipulare a pieselor si sculelor, comandat
de calculator, care realizeaz prelucrarea automat n serii mici si mijlocii a oricrei piese
apar i nnd unei familii de piese cu asemnri morfologice si/sau tehnologice, n limitele
unei capacit i si ale unui algoritm de fabricaie prestabilite.
Structura general a unui S.F.F., sub forma schemei bloc (fig. 1) permite
evidenierea func iil or generale ale sistemului:
func i a de prelucrare automat a pieselor;
func i a de depozitare, transport si manipulare automat;
func i a de comand automat a tuturor componentelor sistemului si de
supraveghere, control si diagnostic automate.
Figur 1 Structura general a unui S.F.F.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
3/27
Func i a de prelucrare automat se realizeaz n cadrul subsistemului tehnologic al
S.F.F., avnd n componen posturile de lucru PL (fig. 1) si mijloacele de manipulare a
pieselor si sculelor. Realizarea acestei funcii presupune alimentarea automat cu piese si
scule a mainii, schimbarea automat a poziiei piesei n dispozitivul de centrare/fixare,prelucrarea propriu-zis n comand numeric si, eventual, optimizarea procesului de achiere
pe maina unealt. Pot fi incluse aici si posturile de splare automat si mainile automate de
msurat. Posturile de lucru PL pot fi si posturi pentru montarea automat.
Func i a de depozitare, transport si manipulare automat se refer la fluxul automat
al materialelor n S.F.F. si include mai multe funcii pariale:o nmagazinarea
automat a pieselor, sculelor, dispozitivelor si materialelor auxiliare;
cutarea si livrarea n sistem a piesei, sculei, dispozitivului. etc. n mod automat;transportul automat al pieselor, sculelor, dispozitivelor si materialelor auxiliare ntre
depozite si maini;
manipulare pieselor, sculelor si dispozitivului. n depozite;
colectarea si evacuarea achiilor si lichidelor de rcire-ungere utilizate din sistem.
Condi i a principal n func i onarea subsistemului de depozitare si transport este
ca
transferul materialelor s se efectueze totdeauna la locul si momentul potrivit. Func i a decomand, supraveghere, control si diagnostic dintr-un S.F.F. este realizat de subsistemul
informa i onal prin fluxul informa i onal care se transmite n 2 sensuri: sensul direct,
al informaiilor de comand si sensul invers, al informaiilor de supraveghere,
control si diagnostic.
Func i a de comand automat se realizeaz cu ajutorul unuia sau mai
multor calculatoare ce lucreaz n timp real si al unitilor locale de comand (echipamente
CNC la MU, automate programabile la sistemele de manipulare si transport,microcalculatoare pentru comanda depozitelor automate etc.). Programele de calculator,
furnizeaz ntregului sistem informaiile tehnice si organizatorice necesare pentru comanda
procesului de prelucrare pe MU si pentru comanda operativ a produc i ei (comanda
depozitelor de pese si scule, comanda sistemul de transport, tipul pieselor n lucru,
mrimea si succesiunea seriilor de prelucrare, ncrcarea MU etc.).
Func i a de comand, supraveghere, control si diagnosticare realizeaz monitorizarea
S.F.F. si poate include mai multefunc ii :
supravegherea strii sculelor;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
4/27
supravegherea procesului de prelucrare pe MU;
supravegherea func i onrii mainilor si celorlalte componente fizice si
diagnosticarea diverselor defeciuni;
supravegherea desfurrii fabrica i ei;controlul automat al pieselor prelucrate etc.
Informa i ile pentru realizarea acestor subfuncii sunt obinute din sistem cu
ajutorul unor traductoare, senzori, aparate de msur etc. si se transmit, n sens
invers, ctre calculatorul de proces.
Tipurile de sisteme flexibile de fabricaie (SFF).
Principalele tipuri de sisteme flexibile de fabrica i e (SFF), se pot clasifica
dup urmtoarele criterii:
Dup destinaie.
a) sisteme automatizate de cercetri tiinifice;
b) sisteme automatizate de proiectare constructive
c) sisteme automatizate de pregtire tehnologica a produciei;
d) sisteme automatizate de conducere a fabricaiei;e) sisteme automatizate de prelucrare;
f) sisteme automatizate de transport si depozitare;
g) sisteme automatizate de alimentare cu SDV-uri;
h) sisteme automatizate de msurare si control;
i) sisteme automatizate de evacuare a achiilor.
Dup mrime.
a) modul flexibil de produc i e (MFP);
b) linie/secie flexibila automata (LFA);
c) atelier flexibil automatizat (AFA);
d) uzina flexibila automatizata (UFA).
Clasificarea n funcie de forma geometric a pieselor prelucrate, este util
n proiectarea S.F.F. astfel nct s se obin o cretere a nivelului de tipizare si
normalizare a componentelor sistemului. Conform acestui criteriu exist 2 grupe.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
5/27
Figur 2. Clasificarea SFF dup geometria pieselor.
Flexibilitatea i automatizarea S.F.F.
Productivitatea maxim si flexibilitatea necesar concepiei si exploatrii S.F.F. se
ob i n prin crearea unui echilibru ntre gradul de flexibilitate si automatizare.
Gradul de flexibilitate al unui S.F.F. se apreciaz global prin numrul tipurilor de
piese prelucrabile n cadrul sistemului. Acest mod de apreciere nu ia ns n consideraie
aspectele calitative, tipul de produse putnd nsemna uneori doar dimensiuni diferite ale unor
piese cu forme similare, iar n alte cazuri n grupa respectiv putnd fi introduse att piese
prismatice ct si piese de revoluie.
O apreciere mai exact a gradului de flexibilitate al S.F.F. se poate face prin numrul
strilor diferite ale sistemului, lund n consideraie si timpul si cheltuielile necesare
adaptrii sistemului la noua stare.
Flexibilitatea unui S.F.F. este practic determinat de dou componente:
flexibilitatea structurii hardware a sistemului;
flexibilitatea structurii software.
Flexibilitatea tehnologic a posturilor de lucru este dat de tipul si numrul
opera i ilor tehnologice care se pot executa, adic de nr. de scule, de mrimea si forma
spaiului de lucru, care este determinat de axele de micare ale mainii si cursele maxime
dup aceste axe si de limitele de reglare a regimului de achiere. Aceast flexibilitate se
obine prin realizarea posturilor de lucru n concepie modular.
Subsistemul de depozitare, transport si manipulare realizeaz flexibilitatea prin
utilizarea paletelor de piese n scopul depozitrii controlate,al transportului, manipulrii siprinderii n posturile de lucru.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
6/27
Flexibilitatea subsistemului de comand, supraveghere, control si diagnostic este dat
de capacitatea de memorare a unui nr. ct mai mare de programe, de viteza de accesare a
memoriilor si viteza si capacitatea de transmitere a informa iil or prin interfa, precum si
de posibilitatea de modificare n timp real a programelor de comand.
Flexibilitatea structurii hardware a S.F.F. nu se poate realiza fr posibilitatea
valorificrii n exploatare printr-un sistem de programe corespunztor, adic printr-o structur
software ct mai flexibil. Aceasta se obine prin elaborarea rapid a programelor
de prelucrare si n special, printr-o flexibilitate mare a planificrii calendaristice, a
programelor de conducere operativ a produciei si a dispecerizrii acesteia
(distribuirea flexibil a lucrrilor n func i e de starea real a sistemului). Obinerea unei
productiviti ridicate se realizeaz prin automatizarea S.F.F. Gradul de automatizare al
S.F.F. poate fi exprimat prin numrul si tipul func i unilor par i al automatizate n cadrul
sistemului. Prima treapt de automatizare a produciei se obine prin utilizarea MUCN la
care doar funcia de prelucrare este automatizat.
Nivele de automatizare in domeniul ma inilor unel te si sistemelor flexibile.
Nivelele de automatizare in domeniul flexibil sunt urmatoarele:
1.MUCN Masina Unealta cu Comanda Numerica
- limbaj international CNC MT CNC Machine Tools
- realizeaza automatizarea operatiei de prelucrat raportata la o scula de
prelucrat;
- automatizeaza miscarile de avansuri pe axele de coordonate, miscarea
principala, functii auxiliare (game de viteze, prindere eliberare scula,
blocaje-deblocaje, racire scula, etc).
- este condusa de unitatea CNC (Computer Numerical Control) si interfata
aferenta.
2.CP Centru de prelucrare
- limbaj international MC Machining Center
- realizeaza automatizarea prelucrarii piesei de prelucrat cu toate sculele si cu
incarcarea-descarcarea automata a piesei pe masa masinii;
- are in plus fata de nivelul 1. urmatoarele:
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
7/27
- schimbarea automata a sculei (ATC Automatic Tool Changer),
preluata din magazinul de scule al masinii cu ajutorul manipulatorului
schimbator de scule;
- schimbarea automata a paletei tehnologice impreuna cu piesa
(APC Automatic Pallet Changer), continand manipulator / sistem de
schimbare palete si stocatoare de palete;
- luarea automata de off-set pentru piese si scule;
- durabilitatea programata a sculelor;
- diagnoza automata;
- functii auxiliare ca: protectia spatiului de lucru prin carenaj, instalatii de
racire a sculei prin exterior sau interior si recuperarea lichidului de racire,
instalatii de spalare a piesei, evacuare aschii, etc;
- este condus de unitatea CNC si interfata aferenta/unitate PLC
(Programmable Logic Controller).
3.CFF Celula flexibila de fabricatie
- limbaj international FMC Flexible Manufacturing Cell
- realizeaza automatizarea prelucrarii unui program de fabricatie la nivel de o
unitate prelucratoare;
- are in plus fata de nivele 1. si 2. urmatoarele:
- reactualizarea automata a sculelor, (ATR Automatic Tool
Readjustment), respectiv a continutului magazinului de scule ATC, cu
ajutorul unui intreg sistem compus din: manipulatoare sau roboti,
navete de scule si sistem de transport si stocare adecvat;
- schimbarea automata a piesei (AWPC Automatic Work Piece
Changer), ca alternativa la APR, avand robot schimbator de piese si
dispozitive modulare tipizate adecvate, navete de piese semifabricat si
finite, iar paletele nu parasesc masina;
- reactualizarea automata a paletei (APR Automatic Pallet
Readjustment), continand sistem de transport si stocare a paletelor (in
acest caz paletele parasesc masina);
- schimbarea automata a capetelor de prelucrat detasabile (AAC
Automatic Attachment Changing), respectiv extinderea automata aposibilitatilor tehnologice spre flexibilitate tehnologica;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
8/27
- transportul si stocarea pieselor / paletelor;
- transportul si stocarea sculelor;
- supravegherea automata a procesului, detectia avariilor de scule si
luarea automata a dublurii sculei;
- sistem ierarhic de conducere DNC (Direct Numerical Control), sau
CNC cu rol de Master si retea pe minim 2 nivele ierarhice.
4. SFF Sistem Flexibil de Fabricatie
- limbaj international FMS Flexible Manufacturing System
- realizeaza automatizarea prelucrarii unui program de fabricatie la nivelul
unei linii tehnologice;
- are in plus fata de nivelele 1., 2., si 3. urmatoarele:
- n x CFP;
- reactualizarea automata a piesei (AWPR Automatic Work Piece
Readjustment), respectiv alimentarea schimbarii robotizate a piesei cu
navete de piese semifabricat si finite;
- sistem de transport intern de palete / piese;
- stocatoare de palete / piese;
- sistem de transport intern a sculelor;
- stocatoare de scule;
- PID punct de incarcare / descarcare piese;
- PIDS punct de incarcare / descarcare scule;
- sector de pregatire piese la PID, in exteriorul SFP;
- sector de pregatire scule la PIDS, in exteriorul SFP;
- calculator central ierarhic DNC (Direct Numerical Control);
- retea de conducere ARCNETpe minim 3 nivele ierarhice.
5.CIM Fabricatie integrata cu calculatorul
- limbaj international CIM Computer Integrated Manufacturing
- realizeaza automatizarea fabricatiei la nivel de sector de fabricatie (incluzand
montajul);
- are in plus fata de nivelele 1., 2., 3., si 4. urmatoarele:
- n x SFP;
- sistem de transport uzinal automat pentru piese;
- magazie centrala de tip Regal pentru piese, dispozitive, etc- sistem de transport uzinal automat a sculelor;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
9/27
- magazie centrala automata de scule (conveior vertical);
- retea ierarhica de conducere si interconectare de tip ETHERNET cuptinzand
calculatoare ierarhice pe 4 nivele de conducere si organizare:
- nivelul 1 de conducere MASTER;
- nivelul 2 de conceptie: CAD, CAM, CAP, CAQ, CAO;
- nivelul 3 de distributie: DISPECER (workstation);
- nivelul 4 de productie SFP;
6.CIE intreprindere integrata cu calculatorul
- limbaj international: CIE - Computer Integrated Enterprise
- realizeaza automatizarea intregii productii a intreprinderii
- contine n x CIM;
- are in plus fata de nivelele 1., 2., 3., 4., si 5. urmatoarele:
- mijloace de transport pe distante mari, intercontinentale;
- mijloace de comunicatie prin satelit;
- mijloace economice (banci, filiale de vanzari etc);
- retea de conducere centrala.
Notiunile intalnite aici sunt urmatoarele si se refera la nivelele retelei:
- MASTER calculator sau subretea pentru functia de conducere (Nivel 1), care realizeaza
stabilirea sarcinilor de productie pe fiecare perioada de timp, inclusiv pe orizontul de timp
dat;
- Nivelul 2 de conceptie, cu subretele CAD, CAM, CAP, CAO, CAQ, din care:
- CAD (Computer Aided Design)-proiectare constructiva in spatiul 3D, utilizand
programe ca: PROENGINEER, CATIA, I-DEAS, AUTOCAD etc, pentru modelarea si
simularea solidului
- CAM (Computer Aided Manufacturing) proiectarea tehnologica, modelarea si
simularea fabricatiei pe masina data, cu sculele si regimurile de aschiere prescrise, cu SDV-
uri alocate si cu post - procesorul adecvat tipului de CNC, rezultand programul piesa CNC.
Exemple de programe: MASTERCAM si altele;
- CAP (Computer Aided Planning) sau CAPP (Computer Aided Production
Planning) planificarea asistata de calculator, modelarea si simularea fabricatiei pe grupul de
masini unelte, in timp real sau concentrat, rezultand ordonantarea si programul de conducere
DNC;Programe folosite: Taylor
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
10/27
- CAO (Computer Aided Organization) logistica asistata de calculator, pe baza
diagramelor Gantt sau Pert, pe principiul just in time, sau a stocurilor minime, rezulta
datele de lucru pentru aprovizionare, colaborari, vanzari, etc.
- CAQ (Computer Aided Quality) calitatea asistata de calculator, respectiv programul
tehnologic de inspectare a piesei, in 2 variante:
- partiala - pe masina unealta, cu span de proba sau la urma fiecarei treceri,
pentru activarea parametrilor din programul CAM, aceasta fiind asimilata in CAM;
- totala - pe masina de masurat, cu masurare prin sondaj si ridicarea diagramei
de erori statistice.
- Nivelul 3 Dispecer, sau workstation, cu transmiterea si gestionarea programelor,
supravegherea desfasurarii activitatii automate a procesului in orizontul de
timp, fara operatori la alte nivele, avand posibilitate de lucru in regim automat
sau semiautomat (operatiuni efectuate de catre operator prin comenzi directe).
Permite supravegherea, diagnoza, interventia, oprirea in caz de avarii a
nivelelor de productie.
Nivelul 4 de productiepe SFF-uri, prin asigurarea resurselor SFF de catre operatori la
PID si PIDS cu schimburile 1 si eventual 2, si cu functionare automata in
celelalte schimburi, cu supravegherea procesului de la dispecer.
Intreaga filozofie CIM si operatiunile specifice sunt descrise in detaliu in cadrul
laboratorului CIM al Univ. Oradea, pe diferite specialitati de inginerie.
Resursele SFF-urilor si modul de asigurare al lor. Tipuri de fluxuri de
resurse si informationale.
Resursele SFF se refera la tot ce concura la functionarea SFF: materiale (piese, scule,
etc), informatii (programe, etc) si auxiliare (lichid racire, span, dispozitive, etc).
Fluxul de resurse se refera la fluxurile de intrare-iesire a tuturor resurselor care asigura
functionarea SFF. Analiza acestor fluxuri se va face in functie de structura si amplasarea SFF
in cadrul uzinei. Astfel, se va analiza situatia pentru SFF singular integrat intr-o uzina cu
fabricatie conventionala si respectiv situatia pentru SFF-uri multiple integrate intr-o uzina
automatizata CIM.
Fluxurile de resurse se impart pe urmatoarele categorii:
- fluxul pieselor;
- fluxul sculelor;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
11/27
- fluxul programelor;
- fluxul materialelor ajutatoare: lichid de racire, span, etc.
Fluxul pieselor
Acesta se ocupa de circularea pe ambele sensuri (intrare iesire in SFF) a
semifabricatelor si pieselor finite, pieselor partial prelucrate, paletele tehnologice insotitoare,
dispozitivelor portpiesa, a informatiilor insotitoare ale ansamblului paleta dispozitiv
semifabricat (perechile de coduri paleta piesa, off-seturile piesei dispozitiv, cotele de
origine ale sistemului de coordonate ale piesei pe paleta, etc.
Materialele vehiculate sunt pregatite in afara SFF la punctul de personalizare palete
PPP si respectiv punctul de incarcare descarcare al SFF (PID), care este ghiseul de
intrare/iesire ale SFF si sunt stocate astfel: paletele tehnologice pe stocatoarele SFF (ele nu
parasesc SFF, decat pana la PID), dispozitivele, piesele semifabricat si finite de la o magazie
Regal sau un sistem de alimentare al SFF.
In cazul functiei AWPC si AWPR, incarcarea descarcarea paletelor este
automatizata asistata de robot, iar functia PID se refera la accesul navetelor spre SFF si
inafara acestuia.
Deservirea interna a fluxului pieselor in SFF se face de catre robocar, sau alt mijloc de
transport intern al SFF. Acesta este condus de catre DNC, prin asamblarea de subprograme
PLC de cicluri fixe si subprograme de deplasare, care sa asigure ciclurile de alimentare si de
descarcare ale masinilor de lucru ale masinilor unelte din SFF cu palete tehnologice, la si de
la stocatoare .
Subprogramele ciclurilor fixe ale robocarului, raportate la fiecare post al sau (avand
unul sau doua posturi) sunt urmatoarele:
- incarcare paleta dreapta;
- incarcare paleta stinga;
- descarcare paleta dreapta;
- descarcare paleta stanga.
Combinate cu cicluri de deplasare, din acestea rezulta urmatoarele cicluri: PID MU
PID, PID STO PID, STO MU STO.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
12/27
In cazul magaziei Regal si robostivuitorului, ciclurile fixe sunt aceleasi ca mai sus,
privind paleta de transport din cadrul magaziei Regal. Combinate cu ciclurile de deplasare in
2 coordonate ale robostivuitorului, vor rezulta cicluri complexe de forma: PPP MAG PPP
pentru descarcare la PPP
PPP MAG PPP pentru incarcare in magazie
Activitatile operatorului la PID si PPP sunt urmatoarele privind incarcarea SFF:
- listarea programului de fabricatie;
- listarea setului de dispozitive modulare;
- apelarea robostivuitorului pentru aducerea la PPP a componentelor de dispozitive din
containerele depuse in magazia Regal;
- personalizarea dispozitivelor;
- montajul dispozitivelor pe palete si personalizarea paletelor;
- montajul pieselor semifabricat in dispozitive;
- luarea originilor pieselor;
- informarea terminalului privind: cod paleta, cod piesa, origine piesa, cod stocator;
- lansarea paletelor in sistem pe stocatoare;
- validare OK resurse piese.
In cazul descarcarii pieselor finite activitatile operatorului sunt:
-apelare palete la PID;
- desfacere piese finite din dispozitive;
- demontare dispozitive (cele care nu se mai utilizeaza la ciclul urmator);
- depunere in magazia Regal a componentelor dispozitivelor demontate;
- informare terminal.
1.5.2. Fluxul sculelor
Acesta se ocupa de vehicularea in ambele sensuri de intrare-iesire in SFF a sculelor utilizate
in proces si pregatite in sectorul de pregatire a sculelor, amplasat in vecinatatea exterioara a
SFF prin ghiseul de intrare-iesire PIDS (punct de incarcare descarcare scule).
Acesta se refera la urmatoarele aspecte:
- alimentarea masinilor cu seturi de scule pentru programul de fabricatie pe orizontul de timp
dat;
- creerea seturilor de scule pentru toate reperele din programul de fabricatie;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
13/27
- evidentierea gestiunii seturilor de scule, a seturilor de corectii L si R, a durabilitatilor
reziduale;
- punerea seturilor de scule la dispozitia manipulatorului cu posibilitatea interventiei manuale
pentru extinderea ariei in timp a acestuia.
Sectorul de pregatire al sculelor (gospodaria de scule) contine:
- magazia de scule manuala cu gestiune pe calculator;
- prereglare scule;
- asamblare scule;
- magazinele M1, M2, M3 ale PIDS;
- terminal;
- monorail cu manipulator schimbator de scule;
- magazinele masinilor unelte.
Manipulatorul cu brat dublu pe monorail are cicluri PLC de forma urmatoare:
- incarcare scula;
- descarcare scula;
- transport in punctul programat.
Prin asamblare cu ajutorul DNC a ciclurilor complexe, se pot obtine traseele urmatoare: PIDS
MU PIDS, MU MU, PIDS PIDS.
Prin aceasta se realizeaza reactualizarea cu scule a magazinelor de scule ale masinilor
(functia ATR).
Activitatile operatorului la PIDS sunt urmatoarele:
- listare program de fabricatie;
- listare scule la fiecare piesa;
- listare componente de scule;
- asamblare scule;
- determinarea lungimilor L si razelor R ale sculelor;
- informare terminal;
- operare in gestiune;
- lansare in proces si alocare locasuri la PIDS;
- validare OK resurse scule.
1.5.3. Fluxul programelor
Acesta este asigurat de catre DNC spre CNC-uri si PLC-uri si se refera la:
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
14/27
- transfer programe DNC la CNC-uri;
- transfer programe si ordine la PLC-uri
- primire confirmari de executie si informatii de stare;
- control si reactualizari de gestiuni.
(sistem distribuit).
Functionarea este semiautomata si automata.
Exemplu: - Actualizarea programelor DNC stocate in memorie (semiautomat);
- actualizarea codurilor sculelor;
- actualizarea corectiilor de scule (semiautomat) la PIDS, sau automat pe masina cu palpator;
- verificari de sintaxa;
- validare OK resurse programe DNC;
Fluxul programelor are la baza retelele de calculatoare cu partile de hard si soft
aferente si construite in diferite sisteme de lucru si cu arhitecturi diverse. Astfel Siemens
produce sistemele FMS 300-10, 300-20, 300-30, 300-40, 300-50, bazate pe PC-uri din
categoria Pentium pe 32 biti si RAM 16 Mbyte, diskete 31/2 si 51/4, Harddisk 260 Mbyte,
retea ETHERNET sau ARCNET, sistem de baza soft SCO-UNIX, INGRES, X-WINDOWS,
MOTIF, TCP/IP.
Exemplu: FMS 300-40
Bineinteles ca la ora actuala deja au aparut sisteme noi mai evoluate de retele de
conducere a SFF si CIM chiar de la Siemens, dar si de la alti producatori, asta neschimband
mult principiul.
Circulatia programelor si informatiilor in SFF se efectueaza pe subsisteme si pe subretele,
precum si pe ansamblul SFF sau CIM. Astfel avem subretele: CAD, CAM, CAP, CAQ,
CAO, si retele macrostructurale ierarhice spre DNC si CNC.
Pentru partea de simulare CAP exista produse program specializate GRAFSIM,
SIM850 cu reprezentare grafica (primul), sau tabelara Gantt (al doilea)
Exista programe utilitare de reactualizare a programelor piesa. Aceste programe se ruleaza la
nivel de retele sau subretele si deservesc SFF in ansamblu sau pe parti componente.
In cazul retelelor distribuite nu se mai utilizeaza sisteme cu DNC pentru conducerea
SFF, ci cu functia MASTER SLAVE. De asemenea, nu este obligatorie dispunerea in retea
PC, ci pot sa existe cuplari la nivele PLC.
In toate PC-urile se afla programe similare care permit comenzi de la orice PC (mai putin lastrung) si pot vizualiza desfasurari de programe identice privind
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
15/27
programul de fabricatie, sistemul central de transport, magazia Regal, manipulatoarele de
incarcare. Orice comanda de la aceste PC-uri se transmite prin PLC-ul master la PLC-ul
unitatii comandate.
In cazul strungului si frezei, acestea au PC-uri proprii cu rol de CNC si care au
programele piesa rezidente, ce pot fi activate prin coduri corelate cu programul de fabricatie
de la CIM sau celelalte PC-uri.
In acest fel nu mai exista transmisii ON LINE de programe la distanta, ci activari
prin coduri a programelor rezidente in fiecare unitate.
La nivel CIM exista un program de supervizare care permite urmatoarele:
- pregatirea programului sortimental de fabricatie;
- pregatirea programului cantitativ de fabricatie;
- actualizarea gestiunii codurilor tuturor materialelor de pe flux (fluxul pieselor);
- pregatirea tuturor unitatilor de lucru implicate.
De asemenea trebuie pregatite separat fiecare unitate de lucru in sensul actualizarii
gestiunilor, comenzilor, luarea originilor fiecarei unitati pentru a fi gata de lucru ,ready to
request, sau ready to work.
Acest mod de lucru este insuficient pentru sistemele flexibile industriale, unde
fluxurile de resurse sunt mult mai ample si unde nu ar putea face fata desfasurarea
distrubuita.
In plus transmisiile prin PLC-uri implica succesivitate in desfasurarea comenzilor si
face ineficienta ordonantarea si desfasurarea paralela a activitatilor.
La nivelul DNC se desfasoara functia CAP Computer Aided Planing. Aceasta este
rezultatul modelarii si simularii fabricatiei in cadrul SFF si rezulta in final ordonantarea SFF,
respectiv ordinea de lucru a tuturor modulelor SFF, ca rezultat optimizat cu ajutorul
programului Taylor.
Introducand ordine si confirmari din partea unitatilor participante, programul de
ordonantare devine program de conducere al functionarii SFF si este gestionat de catre DNC.
Maini unelte utilizate pentru sisteme flexibile.
Produc i a flexibila se bazeaz pe maini conduse prin calculator, prin nalt grad de
automatizare, cu asigurarea fluxurilor de resurse in mod automat si flexibil, cu o
infrastructura modulara (referitoare la SDV-uri, aici incluznd si programele) privind
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
16/27
pregtirea acestor fluxuri, cu tehnologia, organizarea, planificarea si controlul calitii
asistate de calculator.
Ca rezultat, produc i a flexibila permite o varia i e aleatoare sortimentala si
cantitativa de produse, cu adaptare si reorganizare rapida (instantanee) astfel ca, att
produsele de serie, cat si prototipuri sau unicate sunt tratate la fel, in limitele
tehnologice ale produc i ei respective.
Autonomia fata de operator, care este capacitatea mainii de a produce
in condi i i de flexibilitate cu prezenta par i ala sau lipsa operatorului.
Se msoar prin gradul de autonomie fata de operator a, care este un
raport intre timpul (suma timpilor) de func i onare a mainii fr operator si
timpul total de funcionare pe orizontul de timp dat.
a = 0 - autonomie nula, cazul mainilor total dependente de operator, sau
produc i a clasica cu maini convenionale;
a = 1 - autonomie totala (caz ideal), cnd producia este in
totalitate automatizata cu funcionare complecta fr prezenta operatorului.
Cazul a = 1 nc nu este atins in sistemele flexibile de prelucrare prin achiere, doar
in alte sectoare de produc i e, unde se preteaz automatizri cu flexibilitate totala si
autonomie
totala.
Orizontul de timp, sau durata de func i onare in regim automat intre doua
incarcari consecutive ale fluxului de resurse al mainii / sistemului.
Acest orizont de timp este organizat de regula pe intervale de cate 24 de ore, in cicluri
de func i onare continua, din care 8 ore, sau 16 ore de func i onare cu prezenta
operatorului (operatorilor) si restul autonom. Pe timpul de func i onare in prezenta
operatorilor au loc opera i ile de incarnare descrcare a mainilor de piese
(semifabricate si finite), scule, programe, alte resurse, toate acestea fr oprirea ciclului de
prelucrare automata.
Activit i le operatorului se desfoar nafara mainii / sistemului sau la punctele
de interfaare cu exteriorul (PID punct de incarnare descrcare a pieselor, PIDS punct
de incarnare descrcare a sculelor, tastatura CNC, pupitru de comanda, etc.), iar
intervenia se face prin accesarea unor comenzi in regim semiautomat in timp
mascat fr oprirea procesului de prelucrare desfurata in regim automat, comenzi
destinate asigurrii fluxului de resurse (descrcarea pieselor finite si incarnarea noilorsemifabricate, nlocuirea sculelor ieite din proces cu noile seturi de scule, nlocuirea
programelor, etc.)
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
17/27
De men i onat ca prin proces de prelucrare in regim automat se nelege
funcionarea mainii / CP / CFF / SFF cu uile carenajului nchise si confirmate electric,
cu incinta de prelucrare complect izolata de operator.
In cadrul mainilor din categoria flexibile intra centre de prelucrare, celule flexibile,
sisteme flexibile, linii flexibile, la care ntreg procesul de prelucrare este automatizat si se
desfoar asupra unui program de fabrica i e prestabilit.
Astfel, in cazul centrului de prelucrare se face referire la prelucrarea complecta a unui
reper / piesa de prelucrat, din una sau mai multe prinderi, in cantitati lotizate, cu asigurarea
ncrcrii la stocatoare (PID) piesa cu piesa de ctre operator.
In cazul celulei flexibile de productie (CFF), se prelucreaz un program de
fabricaie din mai multe repere lotizate sau individuale, in ordine aleatoare, cu
alimentarea automata a ntregului flux de resurse (piese, scule, programe, alte resurse).
In cazul sistemului flexibil de producie se prelucreaz un program complect
de fabricaie referitor la un numr de maini din cadrul sistemului, coninnd un
sortiment variabil de repere / piese de prelucrat si de cantit i individuale (unicate) sau
lotizate, fr restricii, cu asigurarea automata centralizata a fluxului de resurse, iar
activitatea operatorilor se desfoar nafara sistemului si la punctele de interfa a re al
acestuia cu exteriorul (PID, PIDS,etc.).
Funcii ce caracterizeaz ma inile pe ntru sisteme flexibile.
Pentru nivelele de automatizare enunate mai sus (vezi par.2.2), func iil e
caracteristice conceptului de flexibilitate sunt urmtoarele:
a) MUCN Maina Unealta cu Comanda Numerica;
- Automatizeaz operaia de prelucrat (cu o scula), realiznd ciclul cotelor si
al micrii principale;
- Flexibilitatea se refera la uurin a modificrii operaiei prin
program tehnologic, operaia aparinnd de prelucrarea cu o anumita scula;
- Trecerea la opera i a urmtoare implica schimbarea sculei, dar asta se face
manual sau semiautomat si impune prezenta operatorului
- Schimbarea piesei in dispozitiv, schimbarea prinderii, reglarea sculelor,
introducerea off-set-urilor piesei si sculei sunt de asemenea manuale;
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
18/27
- Autonomia este redusa, practic se impune prezenta operatorului in mod
permanent. Nici in regim continuu CNC maina nu poate lucra fr operator , deoarece ii
lipsete func i a de supraveghere automata a procesului (specifica centrelor de prelucrare)
b) CP - Centru de Prelucrare
- Automatizeaz prelucrarea complecta a piesei de prelucrat dintr-o prindere
- Maina este complect carenata si lucreaz cu uile nchise de la introducerea
semifabricatului pana la scoaterea piesei prelucrate cu toate operaiile efectuate si cu
toate sculele.
- Func i i specifice:
i. Schimbarea automata a sculei (ATC-Automatic Tool Changing) avnd toate
sculele pregtite necesare prelucrrii complecte a piesei, cu depozitarea sculelor in magazinul
de scule;
ii. Schimbarea automata a paletei (APC-Automatic Pallet Changing) cu piesa de
prelucrat, iar incarnarea descrcarea paletelor de piese se face manual de operator nafara
incintei de prelucrare, pe stocatoare (PID).
iii. Supravegherea automata a procesului (ADS-Automatic Diagnose System),
con i nnd unele func i i de identificare a avariei, de oprire, sau de ieire automata a
mainii din starea de avarie, dar si monitorizarea sculei, preluarea off-seturilor, etc
iv. Automatizarea unor func i i auxiliare (splare, rcire, evacuare achii, etc.);
- Soft-ul nso it or se refera la CNC-ul si PC-ul din dotare, cu
algoritmele specifice
Atribu ii le operatorului se refera la activitatea nafara spaiului de lucru si
nafara ciclului de func i onare (in timp mascat):
- prinderea desprinderea pasei la PID;
- pregtirea setului de scule in magazinul ATC;
- pregtirea programului piesa;
- introducerea off-set-urilor de scule si piese.
Flexibilitatea se refera la uurina trecerii de la o piesa de prelucrat la alta, lucru
care se face fr staionarea mainii. Autonomia este limitata de activitile
operatorului in timp mascat, cu prezenta cvasipermanenta.
Autonomia fata de operator se refera la funcionarea mainii fr operator
pe durate mai lungi de prelucrare a unor piese cu ciclu lung.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
19/27
c) CFF Celula Flexibila de Fabrica i e
- Automatizeaz execuia unui program de fabricaie compus din mai multe piese
de prelucrat, diferite ca sortiment si cantitate, pe o unitate productive (o maina).
- Maina se alimenteaz automat cu piese, scule, programe (adic resurse), daca
acestea sunt pregtite in prealabil.
- Func i i specifice suplimentare fata de nivelul centru de prelucrare (CP):
Reactualizarea automata a sculelor (ltr-automatic Tool Readjustment), care nseamn
introducerea automata in timp mascat a noului set de scule in magazinul ATC al maini,
naintea schimbrii piesei de prelucrat;
Reactualizarea automata a paletei (APR-Automatic Pallet Readjustment), care
nseamn aducerea automata la maina si punerea la dispoziia APC a unei noi palete cu
piesa noua de prelucrat si respectiv preluarea de la APC a paletei vechi si depozitarea
acesteia, in mod aleatoriu, in func i e de ordinea prestabilita prin program. Aceasta
implica stocarea paletelor nafara mainii, transportul la maina si de la maina,
manipularea de incarnare / descrcare separat de APC (care se desfoar la masa mainii /
celulei);
Schimbarea automata a piesei in dispozitivul multi-cuib (AWPC-Automatic Work
Piece Changing),aceasta fiind in general o funcie asistata de robot, care nlocuiete
operatorul la punctul PID, si fiind o alternativa la func i a APR, completnd func i a APC;
- Activit i le operatorului se desfoar in timp mascat nafara celulei la PID
si PIDS (acestea pot fi comune) si la CNC sau DNC, pentru asigurarea fluxului de resurse.
- Flexibilitatea se refera la u ur ina asigurrii fluxului de resurse pentru
diferite programe de fabricaie, fr sta i onarea mainii si cu prezenta periodica
nepermanenta a operatorului.
- Autonomia fata de operator se refera la func i onarea automata pe schimburile
2 si 3, cu alimentarea mainii din resursele asigurate cu prezenta operatorului in schimbul 1.
d) SFF Sistem Flexibil de Fabrica i e
- Automatizeaz execuia unui program de fabricaie la nivel de
linie tehnologica cu mai multe maini, astfel ca sa se asigure prelucrarea in regim
flexibil, cu variaie sortimentala si cantitativa aleatoare a pieselor.
- Alimentarea cu piese, scule, programe si alte resurse se face automat la toate
mainile, cu mijloace centralizate comune pentru toate mainile din SFF si conducere prin
Retea pe 3 nivele.- Activit i le operatorului se desfoar in timp mascat, fr oprirea SFF,
n afara SFF si la punctele de interfaare cu exteriorul: PID, PIDS, CNC, DNC, terminale,.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
20/27
- Func i i suplimentare fata de celula flexibila (CFF) :
APR, sau AWPR cu deservire centralizata pentru toate mainile din sistem, stocare,
transport comun la toate mainile din sistem privind fluxul pieselor., alimentare comuna de la
PID. (La mainile care au AWPC in loc de APR, funcia de reactualizare devine
Reactualizarea automata a piesei de prelucrat (apr-automatic Work Piece Readjustment), care
nseamn aducerea piesei noi din afara mainii si punerea acesteia la dispoziia AWPC
pentru incarnarea in dispozitivul multi-cuib de pe masa mainii, si respectiv invers,
preluarea piesei vechi de la AWPC si depozitarea acesteia nafara mainii, funcie specifica
nivelului SFF).
ATR cu deservire centralizata pentru toate mainile din sistem, sistem de stocare,
transport comun la toate mainile din sistem privind fluxul sculelor, alimentare comuna de la
PIDS.
Autoorganizare de rang superior, cu Retea ierarhica, incluznd func i i specifice de
diagnoza, teleservice, supraveghere automata a procesului, att la fiecare maina in parte, cat
si a ansamblului liniei flexibile.
- Flexibilitatea se refera la uurina asigurrii fluxului de resurse pentru
ntreaga linie cu diferite programe de fabricaie, cu trecere aleatoare de la unul la altul fr
restricii.
- Autonomia fata de operator se refera la func i onarea ntregii linii fr
prezenta acestuia in schimburile 2 si 3 si respectiv cu operator in schimbul 1.
In cadrul no i unii de SFF trebuie distinse urmtoarele categorii :
Sistem flexibil cu flexibilitate lrgita pentru diversitate larga de piese,
operaii tehnologice, numr de scule, apt pentru producia de unicate si serii foarte
mici, avnd func ii le ATR, APR, AWPR extinse nelimitat;
Linie flexibila cu flexibilitate limitata pentru diversitate limitata de piese, operaii,
numr scule, apta pentru producii lotizate in loturi de mrime mijlocie de piese nrudite
tehnologic din aceeai familie si un numr redus de repere pe orizontul de timp, avnd
func ii le ATR, APR, AWPR limitate.
Linie flexibila cu flexibilitate extinsa, apta pentru producii lotizate de serii mijlocii
si mari dintr-un singur reper pe orizontul de timp, dar cu trecere relativ u oara (flexibila) la
un alt reper pe orizontul de timp urmtor, avnd ATR lipsa, iar APR sau AWPR limitate.
In unele cazuri de astfel de linii flexibile, funcia ATC este limitata, iar linia este
organizata cu flux serial, pentru opera i i complementare, gen linie de agregate CNC.O tendina noua este cea referitoare la flexibilitatea in direcia
universalitii tehnologice, adic celula sau sistemul flexibil apte sa execute practic orice
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
21/27
tip de piesa, opera i e tehnologica, adic maina buna la toate.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
22/27
Pentru firmele mici si mijlocii este ideal de a avea un singur utilaj tehnologic care sa
poat prelucra toate cazurile tehnologice tipice dintr-un domeniu de fabrica i e dat.
De
exemplu piese de rotaie cu operaii: de frezare, danturare, canelare, rectificare; precum si:
opera i i de epos, semifini, fini inclusiv rectificare, operaii de clire locala CIF sau cu
flacra; toate intr-o anumita gama dimensionala specifica mainii. Acestea intra in categoria
sisteme, deoarece au de regula cel Putin doua unitatea prelucrtoare (de exemplu semifini si
fini, sau strunjire si frezare), iar fiecare din acestea pot lucra intr-un mod flexibil utiliznd un
numr variabil da axe CNC simultane, fiind deservite de structura ierarhica integrata pentru
func i i CAD, CAM, CAP, CAO, CAQ, etc., toate integrate intr-o singura unitate de
comanda. La aceste FF-uri obiectivele sunt diversitatea tehnologica nelimitata,precizia, calitatea constanta, iar productivitatea este pe plan secundar. Funciile ATC,
APC sau AWPC exista dar limitate si neperformante, in schimb sunt dezvoltate func iil e
tehnologice, numr de axe, generarea in spa i ul cu mai multe axe simultane, iar funcii ca
ATR, APR, AWPR sunt reduse sau chiar lipsesc. De fapt, din acest ultim motiv ele nu sunt
ncadrate in categoria CIM (dei de i n func i i specifice), ci in categoriile CFF si SFF,
dup caz. Se va reveni pe parcursul prezentei lucrri cu exemple concludente privind
aceasta noua tendin a.
La mainile la care este prioritara productivitatea (din toate categoriile: CP, CFF,
SFF), func iil e de baza ATC si APC / AWPC sunt adaptate la performante ridicate,
respectiv timpi redui de schimbare scule, palete, piese, iar pentru acest obiectiv mainile
sunt dotate corespunztor.
d) CIM Fabrica i a integrata cu calculatorul.
(Si aici se impune aceeai observaie, ca cim-urile moderne acoper funciuni din
sfera produc i ei, si deci mai nimerit este sa se numeasc de producie. De exemplu cim-ul
de la uzina STAR din Schweinfurt, care produce ghidajele multi circuit pentru masini
unelte si roboti, este extins la nivelul ntregii uzine, si toate activit i le, inclusiv financiar-
contabile, comerciale, logistica, etc. sunt asigurate centralizat de aceeai Retea ierarhica,
de aceeai baza de date).
- Con i ne mai multe SFF-uri, structura de conducere ierarhica pe 4 nivele;
- Automatizeaz prelucrarea flexibila la nivel de sector de producie.
-Flexibilitatea se refera la ntregul grup de activitatea si uurin a de adaptare
a fabricaiei la varia i a aleatoare de comenzi de la un orizont de timp la altul, precum si
in interiorul orizontului de timp dat.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
23/27
- Autonomia fata de operator se refera la unele activitatea, in general pentru nivelul 4
de execu i e, cu desfurare fr operator in schimburile 2 si 3, (dar asistate de dispecerpe
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
24/27
nivelul 3 in toate punctele de supraveghere a procesului), iar in schimbul 1 se desfoar
activitatea complecte asistate de operatori.
Ideea autonomiei fata de operator nu este un obiectiv prioritar al flexibilitii, ci
mai degrab o consecina, un avantaj al automatizrii, care permite funcionarea
continua suficient de sigura, cu o fiabilitate ridicata, rezultata din func i a de supraveghere
automata a procesului si diagnoza automata, astfel ca sa
permit funcionarea cu prezenta cvasipermanenta a operatorilor
la nivelul 4 de execu i e din ierarhia reelei, pe timpul schimburilor 2 si 3, duminecile
si pe timpul srbtorilor legale. Practic se cere funcionarea fr ntrerupere a SFF, aceasta
in special in sectoare ca cel al produciei de automobile, unde ntreruperi pentru revizii,
ntre i neri, eventuale remedieri, se fac odat pe luna pe timpul unui weekend.
Acest mod de solicitare a mainilor pune probleme grele constructorilor de linii
flexibile pentru asigurarea fiabilitii, deoarece ntreruperile in astfel de cazuri duc la
pierderi enorme. Pe de alta parte, mainile au o durata de viaa de cca 5 ani, dup care
ntreaga linie este nlocuita, chiar daca uzura unora dintre maini nu a ajuns inga la maxim.
La acest mod de lucru sunt aliniate si activitile comerciale, service, ntreinere,
partea financiara, bancara, politica investiiilor, etc.
In industria de automobile se prefera linii flexibile din categoria a 3-a, cu flexibilitate
limitata, din motiv ca sunt mai simple si deci mai fiabile, si se prefera uneori sa se
investeasc in mai multe linii paralele, indiferent de costurile investiiei, ca sa se acopere
necesitatea variaiei sortimentale a produciei, dar cu obiectivul clar al productivitii si
al fiabilitii. Agregatizarea rigida s-a demodat datorita fiabilitii reduse, neavnd sisteme
de supraveghere automata a procesului cu controlul ruperii si uzurii sculelor,
controlul dimensional al cotelor, precum si a altor sisteme, dei flexibilitatea redusa
ar fi fost compensata de un numr mai mare de linii.
Toate aceste considerente expuse mai sus, conduc la soluii constructive si
soft specifice, expuse selectiv in capitolele urmtoare.
Automatizarea flexibil a proceselor tehnologice de prelucrare.
Deoarece simultan cu creterea flexibilitii sistemului de prelucrare crete i costul
cestuia, este de mare importan problema alegerii flexibilitii maxime. Totodat trebuie s
se in seama i de timpul de pregtire a fabricaiei pentru un reper nou.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
25/27
Productivitatea unei celule flexibile de prelucrare depinde de numrul de piese, timpul de
prelucrare i intensitatea de deservire cu piese i scule a robotului.
Figur 3 Circulaia unei piese ntr-un sistem flexibil de prelucrare.
Figur 4 Modulul funcional al fluxului de scule
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
26/27
Avantajele utilizrii S.F.F.
Introducerea si exploatarea judicioas a S.F.F. asigur obinerea unei eficienenalte si creterea efectelor economice ale produciei. Cele mai importante sunt:
a. reducerea numrului de muncitori de pn la 5 ori fa de produciaconvenional;
b. reducerea personalului pentru pregtirea fabricaiei de aprox. 2.5 ori;
c. reducerea cu 50% a utilajelor tehnologice;
d. reducerea cu 20-40% a spaiilor necesare produciei;
e. creterea productivitii muncii cu 200-400%;
f. creterea indicelui de utilizare a MU la 90-95% sau chiar mai mult;
reducerea rebuturilor si creterea indicelui de utilizare a materialelor;
scurtarea ciclurilor de pregtire tehnologic a produciei;
g. creterea produc i ei anuale;
h. creterea gradului de tipizare a MU si dispozitivelor rezultnd mic orarea termenelor
de proiectare, execuie si ntreinere a S.F.F.;i. reducerea cu 50-70% a duratei ciclului de fabricaie;
j. scderea cu 40-45% a cheltuielilor de producie si a cheltuielilor suplimentare cu
pn la 85%;
k. scurtarea timpilor de prelucrare a pieselor pe MU cu 50% si creterea calitii
produc i ei;
l. scderea timpilor de reglare a mainilor la modificarea pieselor prelucrate cu
pn la 80%.
-
7/30/2019 Sisteme flexibile de fabricatie, Suport de curs
27/27