|
Modulární výrobní linky
Základní požadavek – pružnost výroby
V druhé polovině minulého století byly vrcholem automatizace strojní výroby výrobní linky produkující velké série produktů. Ať už to byly automobily, domácí spotřebiče, oděvy nebo elektronika – vyrábělo se jen pár typů, modelů či vzorů, které zaplavily trh. Masová výroba sice umožnila snížit ceny, ale zákazníci se takovýchto produktů brzy přesytili. Výrobci, aby udrželi poptávku, byli nuceni přicházet se stále novými variantami, úpravami a vylepšeními. To vedlo ke zkracování doby vývoje a uvedení produktů na trh, ale i ke zkrácení doby, po niž je produkt vyráběn, a dále k potřebě vyrábět několik typů výrobků současně. Automatizované systémy, jejichž vývojáři s těmito změnami nepočítali, se náhle dostaly do úzkých. Změna sortimentu nebo i jen změna objemu výroby byly spojeny s nutností výrobní linku s velkými náklady přestavět a přeprogramovat. Podniky s menším podílem automatizace se tak paradoxně dostaly do výhody – byly pružnější a přizpůsobivější a byly schopny nové výrobky uvést na trh v kratší době.
K čemu je dobrá automatizace?
Tak se ptali manažeři podniků, kteří koupili automatizovanou výrobní linku, kterou museli dříve, než se stačila zaplatit, draze přestavovat a upravovat pro změněný sortiment. Stejně se ovšem ptali dodavatelé automatizační techniky; na správné odpovědi záviselo jejich přežití.
Od automatizace výroby se vyžaduje, aby:
- umožňovala efektivně vyrábět,
- podporovala dodržování stanovených výrobních postupů,
- zabezpečovala kvalitu výrobků,
- umožňovala snadno a rychle měnit sortiment a objem výroby,
- zajišťovala optimální využití výrobních prostředků a energie,
- zajišťovala bezpečnost a pohodlí obsluhy,
- omezovala vliv výroby na okolní prostředí,
- nahrazovala práci lidí, především v nepříznivých podmínkách.
Při projektování automatizovaných systémů je nezbytné stanovit si hlavní úkoly a podle nich systém navrhovat. Většinou není ani nutné, ani efektivní automatizovat celou výrobu od začátku až do konce. Je-li prioritou např. zabezpečit kvalitu výrobků, postačí automatizovat výrobní kontrolu. Jinde stačí zařadit do výroby jen několik automatizovaných pracovišť pro výrobní operace, které jsou pro obsluhu nejnáročnější nebo nejnebezpečnější (svařovací roboty, manipulátory u lisů apod.).
Organizace výroby
Výrobní linky se sestavují podle následnosti jednotlivých výrobních kroků a podle prostorových možností továrny.
V kusové a malosériové výrobě převažují samostatné stroje a pracoviště. Logistické problémy tu většinou nejsou významné. Při zvětšování objemu výroby se již vyplatí sestavovat výrobní linky. Ty mohou být sériové, tj. vázané posloupností operací, nebo paralelní, umožňující současně zpracovávat několik výrobků v různých stupních rozpracovanosti. Časté jsou i linky hybridní, které lze rozdělit na sériové a paralelní úseky.
Sériové linky mají jednodušší algoritmy řízení i výrobní logistiku, ale výpadek jediného pracoviště zastaví celou výrobu. U paralelních systémů je jednodušší měnit objem výroby (mluví se o dynamickém řízení výroby) nebo přejít na jiný druh výroby. Na lince lze zpracovávat několik produktů současně. Při výpadku jednoho pracoviště je možné hledat alternativní řešení. Řízení paralelních linek je ovšem náročnější. Pro optimalizaci využití výrobních prostředků a výrobní logistiky se často používají metody simulace a optimalizace výroby a metody umělé inteligence (holonické systémy, agentové řízení).
Standardizace technických prostředků
Při návrhu výrobních linek je nutné počítat s tím, že linku bude třeba přizpůsobovat měnícím se požadavkům. Uvádí se, že u starých, nepružných výrobních linek bylo možné v novém řešení využít maximálně pětinu použitých technických prostředků. U moderních modulárních linek je to více než 80 %. Umožňuje to standardizace jednotlivých modulů a jejich rozhraní.
Dynamický montážní systém
Příkladem moderního řešení montážní linky s velkou mírou standardizace je dynamický montážní systém DAS (Dynamic Assembly System) firmy Flexlink Systems. Kombinuje výhody modulární koncepce a dynamického řízení. Využívá plastové dopravníky a tzv. inteligentní palety. Jsou to palety se štítky, na které je možné automaticky zaznamenávat vykonané výrobní operace. Plastové dopravníky se skládají ze standardizovaných dílů, jako např. hlavních linek, vertikálních dopravníků, pracovních míst a zásobníků. Tyto díly lze díky jednotnému rozhraní velmi rychle složit do potřebné konfigurace.
DAS využívá palety šíře 240 až 600 mm. Zatížení dopravníku je do 30 kg na jednu paletu. Rychlost pohybu je (za standardních podmínek) 0,25 m/s. Z toho vyplývá, že linka je vhodná např. pro výrobu elektroniky. Vzhledem k tomu, že dopravníky jsou sanitovatelné, lze linku používat i v potravinářství a ve farmacii.
Programové nástroje
Pro dynamické řízení výroby jsou k dispozici všechny potřebné programové nástroje. Většinu z nich lze použít i samostatně, mimo DAS.
MIM (Machine Integration Management) je softwarová brána mezi různými platformami řízení a řídicími prostředky (PC, PLC, roboty, paměťovými prvky na paletách – např. RFID, čárovými kódy, databázemi výrobních dat atd.). Úzce spolupracuje s AFM (Assembly Flow Management). AFM je software, který spouští výrobu, alokuje výrobní operace a dynamicky určuje cestu výrobku od počátku až k balení a výstupní kontrole. Jsou v něm uloženy kusovníky a výrobní postupy jednotlivých výrobků. AFM má rozhraní na ekonomický informační a plánovací systém podniku. V kombinaci se systémem DFM (Digital Manufacturing) lze AFM využít pro simulaci výroby a optimalizaci využití výrobních prostředků.
SFM (Stock Flow Management) řídí logistiku výroby a tvorbu meziskladů. Vydává pokyny zásobníkům meziskladů, tvoří soupisy dílů na paletách a umožňuje tisknout štítky s čárovým kódem nebo slovním popisem (pro ruční manipulaci).
QAS (Quality Assurance System) umožňuje vytvářet záznamy o výrobním postupu (pro každou paletu) a tak přispívá k dodržování správné výrobní praxe. Zajišťuje sběr dat z průběhu výroby a z mezioperační i výstupní kontroly a podporuje statistické řízení výroby.
Závěr
Koncept dynamického montážního systému DAS firmy Flexlink je příkladem moderního řešení automatizace strojní výroby. Firma je schopna pro zákazníky nejen navrhnout technicky vyhovující řešení, ale také spočítat návratnost investic. Systém pro analýzu investic je důležitou pomůckou pro manažery, kteří se rozhodují o nákupu automatizační techniky.
Další informace o produktech a službách firmy Flexlink Systems získají čtenáři na adrese uvedené za článkem.
(Podle firemních materiálů FlexLink Systems zpracoval Bk)
FlexLink Systems s. r. o.
Na Pankráci 30
140 00 Praha 4
tel.: 257 721 190
fax: 257 721 192
e-mail: info.cz@flexlink.com
http://www.flexlink.com
|