Sisteme Flexibile de Fabricaţie [PDF]

Zitiervorschau

Cuprins sisteme flexibile de fabricaţie 1.

Rolul sistemelor flexibile de fabricaţie în dezvoltarea actuală.

2.

Conceptul de sistem de fabricaţie.

3.

Sistemul flexibil de fabricaţie.

4.

Funcţiile sistemului flexibil de fabricaţie.

5.

Flexibilitatea sistemelor de fabricaţie.

5.1

Definirea flexibilităţii şi categorii de flexibilitate.

5.2

Condiţiile de flexibilitate a unui sistem de fabricaţie.

6.

Structura sistemelor flexibile de fabricaţie.

6.1

Subsisteme de lucru.

6.2

Redundanţa subsistemelor de lucru.

6.3

Subsistemul logistic.

6.3.1

Generalităţi.

6.3.2

Subsistemul de transport de material şi semifabricat.

6.3.3

Subsistemul de depozitare

6.3.4

Subsistemul de sculelor.

6.3.5. Subsistemul logistic al MP, Sa şi instrumentelor. 7.

Structura unui sistem CIM.

7.1.

Fiabilitatea sistemelor CIM

8.

Automatizarea sistemelor flexibile de fabricaţie.

8.1

Dispozitive de captare colectare.

8.2

Dispozitive de ordonare

9.

Sisteme modulare.

10.

Linii automate.

11.

Centre de prelucrare.

1

1. Rolul sistemelor flexibile de fabricaţie în dezvoltarea actuală. Apariţia sistemelor flexibile de fabricaţie (S.F.F.), respectiv a flexibilităţii producţiei este definită de: -

creşterea substanţială a calităţii

-

cerinţele diversităţii produselor

-

preferinţele privind performanţele economice cerute de consumator

Performanţele: -

fiabilitate ridicată

-

precizie ridicată

-

productivitate ridicată a PT :

- economie la energie

- flexibilitate ridicată - integrarea a omului in procesul de producţie. Rezultând astfel un preţ de cost redus. Acestea toate au condus la automatizarea PT în condiţii de flexibilitate sau capacitate de adaptare rapidă şi sigură a sistemelor la o serie de modificării ale tehnologiilor de fabricaţie. Scurt istoric. Au apărut în contextul necesităţii obiective a creşterii exigenţelor şi performanţelor la producţia de serie mică şi mijlocie la un nivele superior. SFF sunt utilizate în domenii foarte variate: •

industria uşoară, cusutul şi croitul: o îmbrăcăminte o pantofi

•

industria lemnului

•

industria alimentară

•

electrotehnică

•

electronică, etc.

2

Aplicaţii ale sistemelor de fabricaţie (S.F.): •

•

în prelucrarea 

metalelor (tablelor subţirii)



a materialelor plastice



a materialelor compozite



lingouri de diferite forme metalice

în domenii specializate 

asamblări



sudare



prelucrări cu laser



prelucrări şi plasmă



prelucrări prin deformaţii plastice



tăiere cu flacără şi cu plasmă



tratamente suprafeţelor



controlul dimensional şi calitativ

Evoluţia lor în ultimi ani a fost: •

o creştere de 400 de SF în toata lumea

•

o creştere de 100 de SF în Japonia

•

o creştere de 60 de SF în Rusia

•

o creştere de 47 de SF în SUA

•

o creştere de 35 de SF în Germania

Acum jumătate de secol cercetători de la Massachusette Institut of Tehnology, statele unite ale Americii, au realizat maşini unelte cu comandă numerică. Deoarece tehnologia nu îi satisfăceau pe producători : 1. Cerinţe noi 2. maximalizarea gradului de încărcare, coeficientul de utilizare a maşinilor unelte 3. eliminarea operatorului uman.

3

Eliminarea operatorului uman implica anumite probleme: •

alimentarea maşinilor unelte cu SDV-uri

•

depăşirea unor dificultăţi deosebite legate de posibilitatea executării unui număr mare de operaţii la o singură prindere la o gamă foarte largă de piese.

2. Conceptul de sistem de fabricaţie. Ele au fost gândite în contextul: •

mărirea productivităţii

•

pentru serie mică şi mijlocie

Astfel au rezultat maşinile unelte cu comandă numerică dotată cu: •

magazie de SA

•

mecanism de transfer

Rezultând astfel centru de prelucrare care înlocuia 4 – 5 MU convenţionale. Creşterea productivităţii, impunea noi căutări, din care a rezultat o idee preluată din domeniul manipulatoarelor si transporturilor de mărfuri în procesele discontinue, adică sistemul de paletizare. Problemele timpului auxiliar (aşezarea, centrarea şi strângerea pieselor mari pe maşinile unelte) se realizează de către operatorul uman în timpul def. utilajului pe o masă separată, numită paletă, preluată în mod automat de către un sistem special şi oferita CP în 12…15 sec. Următorul pas fiind eliminarea aproape totală a operatorului prin automatizare. Sub comanda calculatorului a •

depozitării sau înmagazinării

•

încărcarea – descărcarea

•

transportul

•

măsurarea

•

dirijarea, supraevaluarea şi auto dirijarea 4

•

spălarea

•

evacuarea produselor

a fost celula flexibilă de fabricaţi (CFF) CFF stă la baza a SFP – numit automat de prelucrare, format din CP cu modalitatea de manipulare şi înmagazinare : •

palete

•

mecanisme de transfer

•

post de încărcare descărcare

Avantaje: •

Modul de pregătire a SA şi măsurarea SA în dialog permanent cu calculatorul de procesare.

•

Magazii suplimentare de SA cu mecanism de transfer automat

Intervenţia tehnicii computerizate în structura procesului de prelucrare s-a făcut în trei etape: •

Automatizarea maşinilor, izolate MU şi CN

•

Integrarea în sistem

•

Fabricarea condusă de calculator

S-au utilizat : -

Microcalculatoare

-

Circuite integrate

-

Microprocesoare cu un grad ridicate de integrare (VLSI)

Iar din astea au rezultat: -

Extinderea secţiilor echip.

-

Modualizarea sistemelor se comandă

-

Reducerea ciclului de elaborare a programelor prin înlocuirea parţială sau totală a logicii cablate cu logica programată

Ultimul pas a fost înlocuirea procesării serie – monoprocesor, cu procesarea directă a datelor – multiprocesor, oferindu-se echipamente de comandă cu un grad ridicat de: -

adaptibiltate.

-

Mentenabilitate

5

-

Disponibilitate

Pentru integrarea lor în structura SFP.

Acestea au condus la: -

Dezvoltarea limbajelor de comandă numerică (APT, EXAPT, TELEAPT, IFAPT, MITURN)

-

ap. roboţilor industriali comandaţi de calculator

-

ap. dispozitivelor de manipulare/transport a SF şi SA cu comandă informatizată

Ducând astfel la interconectarea diverselor MU izolate în cadrul SF integrate prin intermediul calculatorului electronic, rezultând sistemele DNC (Direct Numerical Control, comandă numerica directa) DNC + conduce centralizarea în configurarea realizată a unui grup de MU cu CN prin intermediul unui calculator de mare capacitate, care: o generează o manevrează o gestionează o corectează o lansează În baza unui dialog permanent „on-line” cu MU pe care le supraveghează. DNC are 3 configuraţii principale: o BTR (cu evitarea cititorului de bandă) o Redus o Ierarhic BTR, avantaje: o Îşi păstrează echipamentul NC o Introducerea programului: •

De la banda perforată

•

Calculator central

6

Redus, este caracterizat prin: o Calculatorul preia un număr de funcţii specifice NC în vederea echipamentelor de NC convenţional

Ierarhic, are scopul de a: o Supraveghere o Conducere Funcţiile sunt, de: o Organizare o Supraveghere o Planificare PF: 

Coordonate transfer date



Automate

o Generarea procesului de prelucrare a piesei o Inventarierea şi distribuţia SA şi P o Memorarea şi gestionarea bibliotecii de programe o Culegerea automată a informaţiilor din proces Noutăţi: Comanda maşinilor automate a MU şi definirea piesei prin modelarea tridimensională descărcarea P: 

Cantitativ



Calitativ

Calculatorul efectuează reprezentarea elementelor de legătură fundamentale care conferă: 

Unitatea



Flexibilitatea



Mobilitate



Autonomie

Operaţională întregului sistem flexibil.

7

3.

Sistemul flexibil de fabricaţie. Sistemul de fabricaţie este definit de caracteristicile sale şi de modul de utilizare a

acestora. Diferenţa între cele trei tipuri de fabricaţie este forţa de muncă. În figura de mai jos este redată structura sistemului de fabricaţie:

Sistem de fabricaţie

Sistem flexibil de fabricaţie (SFF)

SFF NATURAL

- Forţa de muncă asigură flexibilitatea - Planificare - MU universale

atelier producşie individuală

SFF NATURAL ARTIFICIAL

forţa de muncă asigură parţial flexibilitatea utilaje cu CN, centre de prelucrare

- sistem polivalent în flux

Sistem de fabricaţie rigid (SFR)

SFF ARTIFICIAL

forţa de muncă pentru supraveghere sistem integrat cu conducere automată sistem modular

- producţia de serie mică, mijlocie şi unicat

SFR REGLEMENTATE

forţa de muncă specializată diviziunea produsului unitatea agregat cu unitatea de transport

producţia de serie mare sisteme de monatj

SFR AUTOMATIZATE

forţa de muncă specializată utilaje MU agregate linii automate

- producţia de serie mare şi masă

8

Sistemele de fabricaţie fac parte integrată din sistemul CIM şi se împart în două categorii: o Sisteme flexibile de fabricaţie o Sisteme rigide de fabricaţie Fie care din aceste două categorii se diferenţiază prin caracteristici legate de forţa de muncă şi de maşinile unelte folosite iar cea ce priveşte modul de organizare prin tipul de producţie în care se aplică sistemele respective. Într-un sistem de fabricaţie putem întâlni următoare elemente: o Unitatea flexibilă de fabricaţie, maşini unelte cu comandă numerică cu magazia de scule şi manipulatoare pentru sculele aşchietoare şi semifabricate o Centrele de fabricaţie flexibilă care cuprind mai multe unităţi flexibile de fabricaţie legate între ele o Liniile flexibile de fabricaţie care cuprind două sau mai multe celule de fabricaţie a căror proces de lucru poate fi compus printr-un calculator central o Atelier flexibil, întreprindere flexibile. Condiţiile determinate de ridicarea calităţii permanente a produselor şi existenţa economică pe piaţă au determinat adaptabilitatea la cerinţele de schimbare a sistemelor de fabricaţie inclusiv a factorului uman. Practic în alcătuirea unui sistem de fabricaţie sau unui sistem industrial se reuneşte totalitatea factorilor şi deciziilor de utilizare şi combinare a acestora având drept scop obţinerea unui produs de calitate foarte bună. Obţinerea unei calităţi corespunzătoare care să asigure în acelaşi timp şi o eficienţă economică presupune utilizarea unui optim între comanda socială (cerinţele pieţii) între resursele mediului (materii prime) resursele de ştiinţă şi tehnologie între calităţile manageriale a conducătorului şi între factori sociali politici a mediului considerat. Toate aceste cerinţe pot crea optimul în cazul în care sistemul de producţie este automatizat la toatele nivelele de structuri industriale, iar forţa de muncă folosită este dezvoltată astfel încât poate să asigure o reproducţie lărgită a forţei de muncă. Această dezvoltare a factorului uman se numeşte şi umanizarea muncii care reprezintă totalitatea condiţiilor şi maşinilor care reproduc o forţă de muncă realizată prin dezvoltarea creativităţii şi prin stimularea factorilor umani care participă la procesul de producţie.

9

Automatizarea sistemelor de producţie presupune integrarea funcţiilor maşinilor de lucru astfel încât să se obţină sisteme adecvate pentru realizarea sarcinilor variabile specifice producţiei. Sistemul de fabricaţie şi delimitarea sa în raport cu sistemul de producţie o folosirea termenilor “producţie” şi “fabricaţie” în înţelesurile curente accepta raportul de subordonare a conceptului de fabricaţie celui de producţie aşa cum s-ar referi partea la întreg, fabricaţia putând fi considerata cu producţia care se realizează în sistemul organizat numit fabrica. o Dar şi varianta: un proces de fabricaţie va fi alcătuit din diferite feluri de producţie, ca părţi ale acestui proces, este perfect valabilă. o Pentru nevoia abordării sistemice, în conceperea şi realizarea întreprinderilor industriale va trebui delimitata semnificaţia termenilor sistem de producţie şi sistem de fabricaţie în contextul dat de sarcinile constructorului de sisteme şi sa se diferenţieze sensul acestor termeni, chiar daca aceştia se vor folosi cu alte semnificaţii în alte domenii o Prin sistem de producţie se va înţelege totalitatea elementelor fizice naturale şi artificiale, precum şi a celor abstracte :teorii, metode, reguli, calificări şi experienţa, astfel organizate incit sa rezulte capabilitatea de realizare a unor scopuri prestabilite şi derivate din obiective economico-sociale o Întreprinderea industriala este alături de alte tipuri de întreprinderi un caz particular al “sistemului de producţie”. În cadrul sistemului de producţie, prin aplicarea tehnicilor de producţie se va realiza combinarea factorilor elementari de producţie în produse, rezultând o valoare mai mare de întrebuinţare decât suma valorilor factorilor elementari de producţie consumaţi. o Sistemul de fabricaţie se va constitui ca un sistem parţial sau subsistem al sistemului de producţie definit anterior. În timp ce sistemul de producţie este cadrul general al tuturor activităţilor, atât cele funcţionale cit şi cele direct productive necesare realizării produselor, sistemul de fabricaţie va fi definit limitat numai la rezolvarea anumitor tipuri de misiuni (sarcini) din cadrul unui sistem de producţie. Daca din totalul e misiuni (sarcini) care se regăsesc intr-un sistem de producţie vor fi separate

10

numai sarcinile de fabricaţie legate de realizarea fizica a pieselor, atunci sistemele care vor primi aceste misiuni (sarcini) vor forma categoria sistemelor de fabricaţie. o Sarcina de fabricaţie va trebui înţeleasa ca o particularizare a sarcinii de producţie cu referire la realizarea propriu-zisa a obiectelor fizice o Prin sarcina de fabricaţie se înţelege, acea “diferenţa ” ce urmează a fi rezolvata (acoperita), respectiv parcursa intre starea iniţiala a materiei prime (a obiectului muncii) şi starea finala caracterizata printr-o anumita forma şi anumite raporturi geometrice care au fost anticipat stabilite urmare a unui proces de concepţie. o Rezolvarea unei sarcini de fabricaţie implica realizarea anumitor transformări şi în anumite condiţii de eficienta economica Sistemul de producţie reprezintă totalitatea elementelor fizice naturale, artificiale şi abstracte (teorii, metode, reguli) care sunt organizate în scopul obţinerii unor obiective economice sociale (unităţi de producţie). Sistemul de fabricaţie este un sub sistem sau un sistem parţial a sistemului de producţie. În figura de mai jos se prezintă modelul general al unui sistem de fabricaţie.

SF

SC

M P

SLP

SLS

S S

SL

SMC

SED

D

11

În care: •

SC – sistem parţial de comandă

•

SF – sistem de fabricaţie

•

SLP – sistem logistic pentru manipularea pieselor

•

SLS – sistem logistic pentru manipularea sculelor

•

SL – sistem de lucru

•

SMC – sistem de măsurare şi control

•

SED – sistem de eliberare a deşeurilor

•

M – materiale

•

P – piese

•

D – deşeuri

•

S – scule

Transformarea materialelor sau a materiei prime în produs finit se realizează cu ajutorul fluxurilor de energie şi informaţional.

4. Funcţiile sistemului flexibil de fabricaţie. Pentru determinarea funcţiei SF trebuie precizate : -

intrările şi ieşirile

-

funţia generală care descrie relaţia intrare-ieşire

-

funţia parţială care descrie relaţia intrare-ieşire

Pentru Sistemele de Fabricaţie intrările sunt: -materiale -energie -informaţii Pentru Sistemele de Fabricaţie ieşirile sunt: -produsele cu configuraţia şi proprietăţile dorite (prin care se eliberează din nou materiale, energie şi informaţii).

12

O cale pentru determinarea funcţiilor parţiale o constituie analiza în timp a transformărilor de materiale, energie şi informaţii adică analiza fluxurilor. Fluxurile de materiale

Se constituie ca intrările în sistem şi părăseşte sistemul având forma modificată la ieşire . Un sistem poate avea una sau mai multe intrări şi una sau mai multe ieşiri materiale . SF poate avea efecte diferite asupra fluxului de material prin descompunerea , compunerea şi concentrarea fluxului de material sau combinarea şi înlocuirea fluxului de material.

1

⇒S

∆V 2 ∆t

-fluxurile de materiale se conservă -transfer fără modificarea fluxurilor de materiale

2 ∆V1 ⇒ ∆t ∆V ' 2 ⇒ ∆t

S

∆V2 ⇒ ∆t

∆V '1 ∆V ' 2 ∆V2 + = ∆t ∆t unde ∆t

-transfer cu concentrarea fluxurilor de materiale

13

3 ∆V1 ⇒ ∆t

⇒ S

∆V2 ∆t

∆V1 ∆V2 = +D ∆t ∆t

⇒ rebut

∆V1 − ∆t fluxurile de materiale de intrare ∆V2 − ∆t fluxurile de materiale de ieşire -transfer cu separarea fluxurilor de materiale

1

∆E1 ⇒ ∆t

S

⇒

∆E 2 ∆t

unde

∆E1 ∆E = +D ∆t ∆t

Transfer, separare, transformare Pentru suma intrărilor şi suma ieşirilor sunt valabile condiţiile de continuitate cantitativă şi calitativă . Dacă se are în vedere un interval de timp cantitatea de material care intră şi care iese din sistem sunt egale. Problema continuităţii analizată pe intervale de timp scurte poate fi punct de plecare pentru definirea timpului de producţie . Astfel , dacă pentru o intrare sau o ieşire oarecare volumul de material V= V(t) este continuu adică pentru fiecare interval există valoarea limită lim Δt-0 ΔV/Δt , atunci respectiva intrare sau ieşire este reprezentată de un material continuu.

14

Dacă există o valoare limită lim Δt-0 ΔV/Δt fluxul de materiale este alcătuit din materiale separate , bucăţi.( cazul 2) Cazul (3) când diferenţierea se va face în raport cu sarcina de producţie. Concluzie : Din cercetarea raportului intrare/ieşire din cadrul fluxului de material rezultă funcţia de modificare a formei şi a altor propietăţi , funcţia de concentrare a funcţiei de separare şi funcţia de separare .Toate aceste se manifestă ca funcţii combinate. Fluxul de energie FE Se constituie ca intrare specifică dar nu întotdeauna ca ieşire energetică sub aceiaşi formă ca la intrare. FE se prezintă sub diferite forme caracteristice prin parametrii propii care sunt -densitate, frecvenţă , putere absorbită , presiune.- sau prin caracteristici ale combustibililor. Toate cantităţile intrărilor de energie se vor converti în cantitatea totalăa unei forme preponderentă sau prin corespondenţa de combustibil convenţional necesar obţinerii cantităţii de energie. La ieşire o parte se transformă în lucrul mecanic necesar pentru procesul de prelucare iar o altă parte se disipă sub forma pierderilor energetice care însoţesc procesul de transformare şi transport aenergiei cât şi în cadrul aplicării tehnicilor procedeelor referitoare la OB. Planificarea utilizează ieşirile de energie disipată ca energie recuperabilăcare să se poată întoarce în sistem . În cadrul FE transformările vor fi structurate după o schemă pe cât posibil închisă de tip ∆E '1 ∆t

circular-activ.

2

∆E1 ∆t

∆E2 ∆t

SF

∆Er ∆t

D

S R

∆E1 ∆E 2 = +D ∆t ∆t ∆E '1 ∆E1 ∆E r = + ∆t ∆t ∆t ∆E r D= + D' ∆t

D’ 15

∆E1 ∆t

∆E '1 ∆t

∆E2 ∆t

SF

SR

D

∆E1 ∆E2 = +D ∆t ∆t ∆E '1 ∆E1 ∆Er = + ∆t ∆t ∆t ∆Er D= + D' ∆t

D’

Acţiunea Sistemelor de Fabricaţie -transfer, separare -transformarea -recuperare -concentrare SCA-sistem circular activ SR-sistem de răspuns Fluxul de informaţii : FI Apare ca o categorie recent conştientizată sub raport funcţional şi legată de fenomenul comunicaţiei cu rol determinant în funcţionarea sistemelor dinamice. SF primeşte ca FI informaţiile de lucru care conţin date despre forma ,tehnologia şi desfăşurarea în timp a procesului . Aceste date sunt prelucrate prin tehnica informaţională şi transformate prin fixare în OB finit. Funcţiile SF referitoare la FI sunt funcţiile informaţionale: -transferul datelor de la intrare în forma forma OB (ieşirea )

16

-funcţii derivate care sunt : transformarea, separarea, combinarea şi transferul informaţiilor în scopul manifestării funcţiei informaţionale principale. FI într-un Sf ce se prezintă sub forma informaţiilor de lucru se transformă în informaţii de modelare care pot fi : -pentru formă ; -pentru comanda dispozitivului de modelare ; Informaţii logistice necesare coordonării proceselor în spaţiu şi informaţii de conducere iar în final părăseşte SF sub forma informaţiilor conţinute în produs.

FI

IM

IF

IC

ICDM

IL

ICDL

CC

SL

•

SL – sistem de lucru

•

IM – informaţii pentru modelare

•

IC – informaţii de conducere

•

IL – informaţii logistice

•

IF – informaţii despre formă

•

ICDM – informaţii pentru comanda dispozitivelor de modelare

•

ICDL – informaţii pentru comanda dispozitivelor de logistică

17

•

CC – coordonarea comenzilor.

Concluzie : SF are funcţia de transfer unui FM şi a unui FI cu ajutorul unui FE în aşa fel încât fluxul de informaţii să fie transferat (imprimat) în FM.

5. Flexibilitatea sistemelor de fabricaţie. Termenul general prin care se defineşte totalitatea caracterelor noi ale MP pentru extinderea automatizării este de “flexibilis” -maleabil , nestabil , suplu , variabil , capabil de modificări În domeniul automatizării fabricaţiei termenul de flexibilitate apare cu trăsătură ce defineşte un sistem automat SA de fabricaţie bazat pe maşini transformabile atât pentru procesele de transformare atât şi cele de transport al materialelor. Ulterior , termenul de flexibilitate este utilizat şi cu referire la capacacitatea unui sistem de a trece la fabricarea produselor de un alt tip , caracteristică definită ca elasticitate tehnologică. Elasticitatea cu referire la producţie , desemnează caracteristica unei unit economice ca: -adaptarea -regruparea -modificarea -mobilitatea şi comportă două componente: -elasticitatea structurilor (domeniului) tehnice sau el prezisă a structuri tehnice -elasticitatea comercială respectiv el faţă de piaţă -elastcitatea cantitativă – semnifică cantitatea de produse definite ce pot fi realizate -elastcitatea calitativă – semnifică spectrul performanţelor realizate

5.1

Definirea flexibilităţii şi categorii de flexibilitate.

-Flexibilitatea este capacitatea de modificare a sistemelor tehnice şi a condiţiilor organizatorice ale unui proces de fabricaţie în vederea adaptării sale la noi sarcini de fabricaţie în mod automat sau exprimă elasticitatea propriu zisă a structurii tehnice .

18

În timp ce sistemele automate rigide sunt concepute pentru realizarea unui singur produs Sistemele Automate flexibile sunt astfel concepute încât să se poată transforma în ve4derea realizării mai multor produse diferite . La un anumit nivel de dezvoltare a forţelor de producţie , caracterizat de raportul cost/performanţă a mijloacelor disponibile , pentru diferitele cazuri de fabricaţie de serie , între sistemele bazate pe SA rigide şi cele flexibile vor exista un număr însemnat de soluţii viabile economic , reprezentate de SF intermediare , cu flexibilitate generală mărită . Ele se vor baza pe combinaţii , justificate economic , ale unor dispozitive automate cu dispozitive mecanizate şi operatori şi dispunând de procedee de reorganizare structurale predefinite şi economic realizabile. Conceptul de flexibilitate este utilizat pentru caracterizarea unor soluţii tehnice diferite , începând de la linia de transfer, adaptată la câteva variante ale sarcinii de producţie , şi de la centrul de fabricaţie cu comandă numerică până la linia de fabricaţie cu comandă numerică şi sisteme integrate de MU şi instalaţii logistice , comandate de către structuri ierarhizate , de dispozitive de prelucrare a datelor.

5.2

Condiţiile de flexibilitate a unui sistem de fabricaţie. Automatizarea sistemelor de fabricaţie presupune ca mijloacele de producţie,

maşinile de lucru să îndeplinească o serie de condiţii pentru a deveni aptă din punct de vedere tehnic şi economic pentru acest tip de fabricaţie. Condiţiile sunt: -

Principiul calitativ de intergravilitate.

-

Principiul adaptabilităţii.

-

Principiul adecvării

-

Principiul concepţiei dinamicii.

o Principiul de intergravilitate constă într-un sistem flexibil automat, subsistemele sau cele parţiale cu funcţii diferite trebuie integrate fizic temporar şi funcţional. Subsistemele care apar într-un sistem flexibil automat sunt:  subsistemul de lucru  subsistemul de transport  subsistemul de manipulare  subsistemul de depozitare 19

 subsistemul de comandă şi control de proces  subsistemul de distribuţie şi alimentare a utilizatorului  subsistemul de supraveghere şi de alarmare de avarie. Toate trebuie corelate între ele pe bata sarcinii de producţie ce defineşte respectivele subsisteme. Fiecare subsistem componente va trebui să răspundă la cerinţele capacităţii de producţie medii a sistemului pentru toate operaţiile necesare realizării spectrului de piese. Integrarea în subsisteme componente se va realiză pe baza celor trei fluxuri, materiale, comandă şi energie. o Principiul adaptabilităţii este caracterizat pentru producţie de serie şi se referă proprietăţile mijloacelor de producţie de a fi în stare să rezolve sarcini diferite de producţie. Adaptabilitatea este caracterizată pentru sistemele flexibile de fabricaţie automate pentru că oferă posibilitatea de generare succesive a diferitelor posibilităţilor de lucru prin modificarea structurală cu sau fără ajutorul dispozitivelor auxiliare. o Principiul adecvării constă în din faptul că maşina de lucru să fie adecvată maximal operaţii pe care o realizează la un moment dat. Adecvarea presupune realizarea diferitelor comportări între posibilităţile tehnologice şi cerinţele prelucrării. Toate acestea se realizează în condiţiile unui indice de utilizare maximă în timp util a maşinii de lucru. Principiul concepţiei dinamice se referă la faptul că maşinile de lucru vor putea fi utilizate în sisteme flexibile automate dacă la concepţia lor se va tine seama că vor suferi modificării structurale în timp în conformitate de diversitatea de lucru şi a sarcinilor de fabricaţie din sisteme. Deci maşinile de lucru nu vor fi concepute ca maşini speciale sau universale ci ca maşini capabile în timp de a fi modificate în timp în vederea adecvării dar şi adaptatabile în timp. Condiţiile fabricaţiei flexibile Pornim de la următoarea definiţie: Flexibilitatea se defineşte ca fiind calitatea unui sistem de a răspunde eficient la circumstanţele schimbătoare : de stare si respectiv de acţiune. Flexibilitatea fabricaţiei prezintă mai multe categorii : 20

a) flexibilitatea de utilizare (Fu) -

reprezintă capacitatea unui sistem de fabricaţie de a realiza un anumit număr de sarcini de fabricaţie dintr-o mulţime de sarcini de fabricaţie posibile:

Fu =

SR ≤1 ST

unde: SR – numărul sarcinilor de fabricaţie pe care le poate executa sistemul considerat ST – numărul total al sarcinilor de fabricaţie b) flexibilitatea de adaptare (FA) -

reprezintă capacitatea mijloacelor de producţie ce constituie sistemul de a se adapta la diferite sarcini de fabricaţie si apreciază valoric:

FA =

V C A1

unde: CA1 – cheltuieli necesare realizării sarcinii i V – valoarea mijloacelor de produse incluse in sistem Cu cit flexibilitatea de adaptare este mai mare cu atât sistemul este mai flexibil. Adaptarea se poate realiza prin : -

transformare – înlocuirea unor elemente funcţionale a mijloacelor de producţie cu altele

-

modificare – selectarea pentru un anumit proces a unor elemente functionale dintr-o mulţime existenta

-

reglarea – se înţelege adaptarea ce se face prin modificarea caracteristicilor elementelor funcţionale

-

reechipare c) flexibilitatea de acces

-

este capacitatea unui anumit mijloc de producţie de a accepta sa fie străbătut de un anumit flux de fabricaţie

Fac =

Nr Nf

unde: 21

Nr – numărul fluxurilor de fabricaţie ce pot trece prin utilajul respectiv Nf – numărul total al fluxurilor de fabricaţie d) flexibilitatea de redundanta -

este capacitatea unui sistem de fabricaţie de a avea la dispoziţie mai multe mijloace de producţie pentru aceeaşi sarcina tehnologica

Fred =

N pr Np

unde: Npr – numărul posturilor de lucru care pot efectua aceeaşi sarcina de fabricaţie in mai multe variante ale traseului tehnologic Np – numărul total a posturilor de lucru e) flexibilitatea de modificare structurala -

reprezintă capacitatea sistemului de a-si modifica structura, in funcţie de sarcina tehnologica (extindere, restructurare, modificarea amplasamentelor maşinilor de lucru)

Fst =

nstr nstt

unde: nstr – numărul variantelor de structura realizabile din punct de vedere practic nstt – numărul total al variantelor structurale posibil matematic pentru sistemul respectiv f) flexibilitatea de stocaj -

reprezintă capacitatea sistemului de a permite acumularea unui număr de produse intre doua mijloace de producţie care funcţionează cu capacitaţi diferite

Fstocaj = Ci − Ci +1 unde: CI ,CI+1 – capacitatea de fabricaţie ale mijloacelor de producţie “i” si respectiv “I+1” in unitatea de timp g) flexibilitatea de programare -

reprezintă capacitatea sistemului de a accepta programe de conducere de o varietate cit mai mare dintr-o mulţime de programe 22

Fac =

Nr Nf

In concluzie flexibilitatea unui sistem de fabricaţie presupune: 1. o structura variabila 2. posibilitatea schimbării, înlocuirii, reglării unor subsisteme funcţie de sarcinile de fabricaţie 3.

programabilitatea/ reprogramabilitatea mijloacelor de producţie

6.

Structura sistemelor flexibile de fabricaţie. II

IM

IF

IC

ICDM

IL

ICDL

CC

SL În care: •

II – intrare informaţională

•

SL – sistem de lucru

•

IM – informaţii pentru modelare

•

IC – informaţii de conducere

•

IL – informaţii logistice

•

IF – informaţii despre formă

23

•

ICDM – informaţii pentru comanda dispozitivelor de modelare

•

ICDL – informaţii pentru comanda dispozitivelor de logistică

•

CC – coordonarea comenzilor.

Fluxul de informaţii cuprinde un sistem de date asupra formei obiectului tehnologiei de prelucrare şi a ciclului de lucru. Aceste informaţii sunt prelucrate sub forme informaţionale şi fixate în produsul finit. De exemplu un şablon care serveşte pentru comanda de copiere a unei maşini unelte constituie o intrare informaţională pentru un sistem de fabricaţie într-un proces de reproducere a informaţiei. Piesa finită va reprezenta ieşirea de materie şi informaţională a sistemului de fabricaţie. În concluzie funcţia unui sistem de fabricaţie constă în transformarea unui flux de materiale şi a unui flux de informaţional cu ajutorul unui flux de energie într-un obiect finit. În figura de mai jos este reprezentat schematic conţinutul funcţiei sistemului de fabricaţie: F1

FM

FI

FE SF

F1=T(F(M+1))

F(M+1) În care: •

F1 – fluxul intrărilor

•

FM – fluxul de materiale

•

FI – fluxul de informaţii

•

FE – fluxul de enrgie

24

6.1

•

SF – sistem de fabricaţie

•

F(M+1) – fluxul de ieşire format din materiale cu informaţie imprimată

•

T – funcţia de transformare.

Subsisteme de lucru. Descrierea formală a SSL se face cu ajutorul „matricei de adecvare” a SF.

Coloane - posibilităţi de lucru; Linii - SSL; Variabile de adecvare(variabile locale)

1- posibilităţile din coloane aparţin unui

anumit SS; 0- apartenenţa nu există; În matrice se pot introduce valori care reprezintă diferite grade de adecvare, în loc de 1 sau 0, a posibilităţii în raport cu diferite sisteme (există cheltuieli de fabricaţie). PL

1

2

3

......

n-i

n

SL 1

1

0

1

......

1

1

2

0

1

1

......

1

0

3

0

1

1

......

0

1

. . . . . . . . . m

. . . . . . . . . 1

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

1

0

......

1

1

V3

V4

......

Vn-1

V1

V2

. . .

Vn

IRA

25

PL- operaţii diferite(posibilităţi de lucru); SL- SSL; n- nr. total de posibilităţi; m- nr. total de SSL; IRO- indicele de redundanţă a operaţiilor; V1-V2- valoarea redundanţei;

6.2

Redundanţa subsistemelor de lucru. Parametrii care arată modul în care SSL se substituie sau completează reciproc

sunt cantitatea şi fiabilitatea(disponibilitatea) prescrisă. Redundanţa este o caracteristică de structură şi anume existenţa simultană a unui nr. de SS similare într-o structură dată. Se poate manifesta sub două forme: - redundanţa care nu participă la funcţionare - redundanţa de fabricaţie - SS care preiau funcţionarea doar în cazul de cădere a SS în funcţiune(stand-by) - redundanţa care participă la funcţionare – respectiv S suplimentare care sunt permanent în funcţiune(active redundancy). - redundanţa de ocupare Redundanţa de fabricaţie se defineşte pentru fiecare operaţie în parte. rFi =

nSLI −1 1 =1− nSLI nSLI

rFi −

valoare redundanţei de fabricaţie;

nSLI −

26

nr. de SSL care pot executa operaţia i; rFi

- caracterizează capacitatea absolută de înlocuire într-un sistem a unei posibilităţi

de lucru(operaţia i); - este un parametru de calitate s sistemului de fabricaţie; Redundanţa de ocupare: r 0i =

n SLI − n SLOi n SLi

rOi −

= 1−

n SLOi n SLi

,

redundanţa de ocupare a SSL pentru operaţiile i;

nSLOi −

nr. de sisteme ocupate din totalul sistemelor care pot executa operaţiile i;

- se specifică pentru fiecare proces de fabricaţie; Mulţimea posibilităţilor de lucru într-un SF dat constituie vectorul de caracterizare arFi redundanţei. Dacă

= 1 sistemul va prezenta posibilităţi aleatorii de înlocuire a

operaţiilor(practic nu poate fi realizat);

6.3 Subsistemul logistic (SSLog). Obiectul muncii în procesul de transformare trebuie transferat în conformitate cu un program prestabilit, la anumite momente, în anumite SSL adecvate tehnologice, într-o anumită poziţie. Transferul OB în SF poate face în 3 cazuri: - când sunt necesare îndeplinirea condiţiilor transformării propriuzise ; - realizarea continuităţii fluxului de FM la SSL este inclus SF, a fluxului de operaţii; - realizarea funcţiei de control dimensional şi de alt tip;

6.3.1 Generalităţi. Transferul OB este însoţit în unele cazuri de transferul mijlocului de lucru, SA, diferite dispozitive , diferite materiale auxiliare , resturi de deşeuri provenite din procesul de prelucrare. deci, componentele SF vot trebui să realizeze: - transferul poziţional 27

- transferul în timp

după o logică de coordonare necesară funcţionării SF.

Şi după logica proprie a operaţiilor de transfer formând subsistemul logistic ca SS al SF. SSLog în funcţie de fluxul care îl defineşte poate fi: - SSLog al piesei de prelucrat(semifabricatului) –definit în raport cu fluxul de piese; - SSLog al SA -SSLog al materialelor auxiliare Cele 2 funcţii principale SSLog: - transferul în timp

transport

- transferul în timp

depozitare

Transferul în spaţiu(depozitare) este necesară pentru asigurarea condiţiei de continuitate a fluxului de semifabricate când avem ritmuri de prelucrare diferire în SL. În cazul depozitării SA, într-un SFA, se obţine extinderea posibilităţii de lucru , respectiv constituie o parte a flexibilităţii tehnologice a SL studiat. Aceste două funcţii se desfăşoară uneori simultan, unul şi acelaşi SSLog fiind special conceput pentru realizarea operaţiilor logistice concentrate. (ex. dispozitivele de transport dispun şi de o anumită capacitate de înmagazinare datorită soluţiilor constructive sau sunt necesare modificări ale structurii transportului pentru asigurarea depozitării). Poziţionarea piesei în postul de lucru în SFA este foarte importantă. poate fi asigurat

SSL SSLog

SSL + SSLog - prin alocarea echilibrului a funcţiilor parţiale pe criteriul economic. - Principiile de bază la organizarea operaţiilor logistice: conservarea poziţiei semifabricatului mişcarea sarcinii de comandă; mişcarea nr. de dispozitive pentru sesizarea poziţiei interpretarea

piesei;

reorientarea(repoziţionarea)

28

se rezolvă prin introducerea unei interfeţe piese - SSLog şi care este adecvată şi prin intervalul piesă -SSL materializată fizic ca o paletă - dispozitiv pe care piesa este poziţionată şi care poate circula în SSLog putând fi manipulată la SSL fără ca piesa să-şi schimbe poziţia iniţială. Dispozitivul port-piesă de acelaşi tip se consideră că aparţin SSL.

6.3.2 Subsistemul de transport de material şi semifabricat. SST(transfer lung) au ca funcţie realizarea schimbării poziţiei SF(materialului) - înainte de începerea prelucrării; - în timpul operaţiilor de fabricaţie; - după terminarea operaţiilor de fabricaţie fără să modifice proprietăţile materialului; - operaţia de transport se efectuează în paralel cu operaţia de fabricaţie; - are rol important pentru că afectează sistemul de înlănţuire a SL. Soluţiile constructive pentru SST se aleg pe baza următoarelor criterii: - dimensiunile fizice ale pieselor; - timpul disponibil pentru transport(viteza sau debitul); - cheltuieli de investiţii;

6.3.3 Subsistemul de depozitare Depozitele de rezervă se utilizare atunci când SF nu poate fi alimentat cu piese în ritm de prelucrare, alimentarea făcându-se separat la intervalul de timp mai mare decât ritmul de prelucrare al pieselor. Dimensiunea unui astfel de depozit este în funcţie de nr. SSL care există în de SF. Ex: La înlănţuirea în serie a SSL căderea accelerată a unui SSL va duce la oprirea celor ce le succed, existenţa unui astfel de depozit permite funcţionarea pentru o anumită durată a SSL succesive unui SS defect. Capacitatea depozitului se stabileşte pe baza distribuţiei statistice cercetată pe o anumită durată suficientă a timpilor de defectare.

29

Depozitele de compensare (echilibrare) – se introduc între două SSL consecutive pentru a compensa variaţia ritmului de prelucrare datorită modificării duratelor operaţiilor de fabricaţie în cazul când aceste durate variază în jurul valorii medii. - se utilizează cu precădere în LF cu SSL servite manual când tp pentru operaţii au o variaţie mare; - în LFA variaţia timpului pe operaţii este redusă, depozitul pentru prelucrare fiind, în general, suficiente pentru asigurarea continuităţii. Totuşi în cadrul SFA cu multe SSL-uri, fiecare din acestea funcţionând ca un sistem integrat cu circuitul de reglare, se folosesc şi depozite de compensare pentru eliminarea perturbaţiilor în fluxul de piese. Principalele forme constructive ale depozitelor sunt prezentate în tabelul 8.2. Se caracterizează prin trei forme de acces la piese: „primul intrat – primul ieşit” FI – FO; „primul intrat – ultimul ieşit” FI – LO; „acces la alegere” sau acces liber AL; Tabelul 8.10 prezintă principalele posibilităţii de acces la OB depozitate care Acest subsistem are rolul de a acumula piese în timp înainte, după şi sau în timpul efectuării diferitelor operaţii de prelucrare. Scopul depozitări este de a asigura continuitatea prelucrări în sistemele de lucru. Depozitele în funcţie de scopul organizării lor pot fi: -

depozite de stocare sau de rezervă

-

depozite de cuplare, la căderi accidentale

-

depozite de compensare, când ritmurile de fabricaţie sunt diferite. O13 DR1

O11

O12

DD1 O14

DR2

O21

DD2

O22

DD3

DC

O3

DR3

O23 30

În care: •

DR1-DR3 – depozite de rezervă

•

DD1-DD3 – depozite de decuplare

•

DC – depozit de compensarea ritmurilor R1 şi R2

•

O11-O14 – operaţiuni tehnologice pe linia 1

•

O21-O23 – operaţiuni tehnologice pe linia 2

•

O3 – operaţie pe linia 3. Depozitele de rezervă se utilizează atunci când sistemele de fabricaţie nu pot fi

alimentate cu piese în ritmul de prelucrare. Alimentarea făcându-se separat la intervale de timp mai mari decât ritmul de prelucrare a pieselor. Dimensionarea acestui depozit se face funcţie de numărul subsistemelor de lucru existente în sistemul de fabricaţie considerat. Depozitele de decuplare au funcţia de a limita transmiterea în serie a unor defecte apărute într-un sistem de lucru. De exemplu la decăderea unui subsistem de lucru din cadrul unui sistem de fabricaţie va determina oprirea celorlalte subsisteme ce îl succed în cazul în care nu există acel depozit de decuplare. Dimensionarea depozitului de decuplare se face pe bază statistică de timpi de defecţiune care apar. Depozitele de compensare sau echilibrare sa găsesc între două sisteme de lucru cu scopul de a compensa diferenţa de ritm de fabricaţie în cazul în care aceste ritmuri variază în jurul unor valori medii. Aceste tipuri de depozite se folosesc cu precedare la liniile flexibile cu sisteme de lucru servite manual care au un timp de prelucrare de operaţie cu o variaţie mare. La liniile flexibile automate variaţia timpilor de prelucrare pe operaţie este redusă iar continuitatea este asigurată prin depozitele de decuplare. În cazul sistemelor flexibile automate cu mai multe subsisteme de lucru fie care din acest subsistem funcţionează ca un sistem cu un circuit de reglare, se foloseşte ca un sistem de comandă când apar dereglări ale fluxului.

31

6.3.4Subsistemul de sculelor. Subsistemul logistic al sculelor are ca scop depozitarea sculelor într-o ordine, punerea la dispozitive se face în momentul cerut. Introducerea sculelor aşchietoare în sistemele de acţionare şi fixarea ale sistemelor de lucru scoaterea din acţionare şi depunerea lor în depozit după terminarea operaţiei de prelucrare. În cazul centrelor de prelucrare transportul sculelor aşchietoare este compus din următoarele secvenţe: -

transferul sculelor aşchietoare în poziţia de scoatere în depozit

-

scoaterea sculelor aşchietoare din depozit şi poziţionarea sa într-o poziţie intermediară de aşteptare

-

transferul sculelor aşchietoare din sistemul de lucru spre depozit

-

transferul sculelor aşchietoare din poziţia de aşteptare în sistemul de lucru

-

aducerea locaşului de primire a sculei în depozit, în poziţia de primire

-

introducerea sculelor aşchietoare în locaşul de primire al depozitului. Transferul sculelor aşchietoare şi a locaşului în poziţia de scoatere sau

introducerea se realizează de regulă prin mişcări dependente de scule aşchietoare. Caz în care sistemul are o funcţie dublă şi anume de transfer şi de depozitare combinată. Celelalte secvenţe sunt realizate în mod independent de mecanismele de specializare.

32

o Ordinea depozitării în ordinea n

…..

3

sosirii

2 1

o Ordinea extragerii în ordinea sosirii Primul sosit – primul ieşit o Ordinea depozitării în ordinea 1 2

sosirii o Ordinea extragerii în ordinea sosirii

7

Primul sosit – ultimul ieşit

Sistemele de lucru sunt alimentate cu scule dintr-un depozit unic central Fiecare sistem de lucru are acces la depozitul comun În figurile de mai jos se reprezintă modalităţile de coordonare a subsistemelor logistice ale sculelor cu subsistemele de lucru:

DS

SL

C

SL

Sistemele de lucru sunt alimentate cu scule din depozite descentralizate Fiecare sistem de lucru are propriu său depozite de scule a)

DS

SL

DS

SL

D

DS

SL

b)

DS

Sistemele de lucru sunt alimentate cu unele scule centralizat şi altele descentralizat Fiecare sistem de lucru are un depozit propriu, precum şi acces la depozitul comun

Sistemele de lucru sunt alimentate din depozite descentralizate Depozitele descentarelizare sunt alimentate din depozitul comun. 33

SL

C

DS D

c)

DS

DS

SL

C

DS

SL

D

d)

În care: •

a) depozite de scule comun, centralizat

•

b) depozite de scule descentralizate

•

c) sistem mixt cu depozit centralizat şi depozite descentralizare

•

d) sistem ierarhizat al depozitelor

•

DS – depozit de scule

•

SL – sistem de lucru

•

C – centralizat

•

D – descentralizat.

6.3.5. Subsistemul logistic al MP, Sa şi instrumentelor. Automatizarea acestor subsisteme, se realizează cu funcţiile: - de transfer în spaţiu (manipulatoarea, transportoare) - de transfer în timp (depozitare) Cuprinde: •

Automatizarea fluxului de semifabricate în obiecte finite

•

Automatizarea fluxului de SA

•

Automatizarea fluxului de SDV 34

•

Automatizarea fluxului de maşini auxiliare, aşchii, lichidul de răcire ungere.

Îndeplinind următoarele condiţii: - staţionarea sa fie mai mică de 5% din timpul de lucru al maşinii unelte - coeficientul de încărcare al maşinii unelte să fie mai mare de 0,8 – 0,85 - minim două schimburi. Soluţiile tehnice sunt funcţie de: •

Tipul obiectului prelucrat

•

Tipul sistemului de transport al semifabricatului şi SA

•

Tipul, numărul şi configuraţia maşinii unelte.

•

Probleme specifice de interfaţare, standardizare şi implementare.

•

Limitare de natură economică.

•

Gradul de automatizare şi flexibilizare.

7. Structura unui sistem CIM Conceptul CIM este un concept materializat printr-un sistem integrat SFP în care toate intrările (Mat, Inform, Energ.) sunt astfel proporţionate încât la ieşire să se asigure OB finit solicitat de beneficiar la timpul stabilit în condiţiile tehnico – funcţionale stabilite în documentatia tehnică. CIM cuprinde: - SS de lucru - SS logistic (transport) şi poate fi organizat - SS informational - extern – prin optimul programat (soft) - intern – prin algoritmi pe bază cărora se fac programele Sistemul CIM prin gradul ‍ ‍‌(ascendant) de automatizare transforma procesele de prelucrare mecanică considerat discontinuu într-un process continuu. Prescurtarea CIM provine de la cuvintele englezeşti Computer Integrated Manufacturing şi înseamnă fabricaţie integrată cu calculatorul. Sistemele CIM sunt sisteme integrate în care toate intrările de materiale, informaţii, energie sunt proporţionale astfel încât la ieşire să se asigure produsul solicitat la termenul stabilit şi în condiţiile tehnico-economice prescrise.

35

Sistemele CIM asigură semnale de comandă pentru întreaga activitate a sistemelor flexibile automatizate (SFA). Tot o dată asigură şi o reacţie inversă care la rândul ei asigură o corectitudine. Sistemul CIM cuprinde următoarele subsisteme: -

de prelucrare sau de lucru care asigură prelucrarea propriuzisă şi cuprinde maşini unelte, utilaje, roboţi aferenţi acestor maşini

-

logistic care asigură transportul, cuprinde : robocare, conveioare, roboţi, transportoare.

-

Informaţional care cuprinde echipamente şi circuite care generează, transmit, depozitează, prelucrează. Informaţiile sistemului informaţional cuprinde programe specifice perfecţionabile astfel încât activitatea să tindă la optim. Optimizarea poate fi externă prin programe soft de optimizare şi internă prin diferiţi algoritmi.

Caracteristicile CIM: o E un proces integrat de prelucrare o Se poate considera un sistem global ce conţine celelalte subsisteme o Asigură conducere şi coordonarea întregii activităţii o Are posibilităţii de auto diagnoză (controlează permanent starea tuturor subsistemelor pentru a depista defecţiunile). Prin gradul mare de automatizare transformă procesele de producţie dintr-o activitate discontinuă de producţie în una continuă. Structura sistemului CIM este dată în figura de mai jos: AMPM

Com.

PEPC

PC

PT

PC

SP

Produs

SA

CAD PPP

EPP 36 EPPR

În care: -

com. – Comenzi

-

PEPC – Proiectarea şi evaluarea preţului de cost

-

PC – proiectarea constructivă (repere)

-

PT – proiectarea tehnologică

-

AMPM – aprovizionarea materiilor prime şi a materialelor

-

PC – calculator central

-

SP – sistem de producţie

-

SA – sistem de ambalare

-

PPP – planificarea şi programarea producţiei

-

EPP – evaluare preţ de cost pe reper

-

EPPR – evaluare preţ de cost pe produs.

Din figura de mai sus se poate observa că un sistem CIM cuprinde următoarele sisteme: o De aprovizionare şi desfacere o Proiectare constructivă o Proiectare tehnologică o Planificarea şi proiectarea producţiei o Controlul producţiei o Ambalarea o Activităţi financiare contabile.

37

1. Proiectarea

proiectarea produselor testarea produselor

CAD - CAT

proiectare

testare

simulare

Pentru construirea propriu-zisă asigură elaborarea de schiţe, planuri sau alte elemente de grafică, elaborarea desenelor de execuţie. Testarea şi verificarea produsului permite stabilirea variantei optime prin simularea funcţionării produsului. Planificarea şi programarea activităţii de producţiei: a .Aprovizionare şi desfacere: - lansarea materiei prime şi materialelor - asigurarea transportului acestora - programarea mijloacelor de transport b. Programarea producţiei - programarea fluxului de materiale - dirijarea spre unitaţile de lucru c. Programarea activităţii financiar – contabile - stabilirea preţului de producţie - elaborarea bilanţurilor contabile - sinteze financiar – contabile Interfaţa dintre MU şi piesă se realizează prin paleta

38

Clasificarea -

poate fi prevăzută cu elemente de fixare şi orientare.

-

Cerinţele constructive – funcţionale a paletei: - interschimbabilitatea

- precizia de poziţionare (±0,010mm) - rezistenţa la eforturi

mecanice - greutate şi gabarit redus - stabilitate in timp

Identificarea piesei se poate face prin codificarea paletei, iar identificarea codului se face cu dispozitive de citire ca cel din figura31 (1…n senzori fotoelectrici şi amplificator). Un alt element magazinul de scule: un ansamblu ce realizează depozitarea codificată a sculeşor. Clasificarea principalelor tipuri de magazii de scule în fig.34 Poziţia sculei în magazia:-radială - axial ape un sg. cerc, pe cercuri concentrice, supraetajate - înclinată Magazia tip: - disc - transportor cu lanţ Identificarea sculelor se face prin codificarea – sculei - locaşului potrivit din magazia de scule.. Exemple de SFP: fig.35, fig.36

39

În cadrul sistemului se folosesc tehnicile CAD-CAM care se referă la integrarea calculatorului electronic în integrarea ciclului de realizare a unui produs de la proiectarea sa la fabricarea efectivă.

40

CAD (Computer Aided Design – Pr. assist. de calc.) reprezintă utilizarea sistemului de calculat în proiect produsului în vederea proiectării rapide a informaţiilor → asig. Optima a unor factori de performanţa pentru realizarea specificaţiilor de proiectare şi evaluare variantelor posibile. CAM (Computer Aided Manufacturing – Fabric assist. de calculator) – reprezintă utilizarea calc. electr. pt. generarea datelor nec.(MU cu CN, RI, controleri programabili) şi coord. funcţ. sist. Legăturile dintre CAD/ CAM şi SFP constă în: -

sist. mari de răspundere la cda socială

-

acuratetea informatiei în precizia conducerii in cond. real. de personal în proiect.

-

desenare, programare şi facilitarea inoirii frecv. a nomenclatorului de produse fabricaţe

-

posibilit. De autodiagnoza ce asigură control permanent a SS camp

-

gestiunea raporartelor de productie → inform. periodică a operatorului asupra stării sistemice.

CAT – progr. pt. testarea produselor CAQ – progr. pt. productivitatea maximă! Nivelul mediu:organizat pe structura unui minicalculator asigură sincronizarea tuturor operaţiilor unităţii de lucru cu luare in considerare a informaţiei provenite din proces,asigura funcţia pe bază de priorităţi şi optimizarea fluxului tehnologic pentru fiecare piesă in parte. -realizează practic comanda SSLogisitic-mat Nivelul local -sistemul de comandă elaborează periodic sau continuu rapoarte de gestiune,asigură cu echipamentul CNC şi PLC (Programable Logic Controller) un schimb corect de informaţie cu nivelele superioare,gestiunea locală a op de plrelucrare,depozitarea şi transportul,emiterea mesajelor de eroare etc. In scopul conectării cuCCentral,CSF(calc SFP)permite -distribuţia -administrarea-bazei de date -programare piesa NC

41

-funcţionarea in regim DNC -administrarea -SA -disp -paletelor -capac de depozitare -programarea automată,diagnoza şi informarea operativă -recepţionarea şi înregistrarea mesajelor de eroare,telecomandă Aplicaţiile frecvenţa ale softului unui sistem de comandă sunt: -comanda fluxului de informaţiei -comanda procesului de prelucrare -monitorizarea -comanda perform -vizualizarea sinoptica a stării de funcţionare a sistemului Funcţiile opţionale sunt: -testarea şi controlul autonom al produselor -construcţia dimensionala al SA -memorararea pe termen lung a informaţieei referitoare la calitaea produsului -optimizarea succesivă secv de prelucrare şi a deplasarii axelor -simularea grafica interactiva -integrarea sist CAD/CAM -strategii de funcţionare in caz de avarie Avantajele şi dezavantajele sistemului CIM Avantaje:  Creşterea capabilităţilor tehnologice şi organizatorice ale întreprinderilor industriale. În toate compartimentele care concură la producţie apare o creştere a productivităţii muncii.  Îmbunătăţirea calităţii produselor, nu numai prin activitatea sectoarelor de execuţie ci şi prin cea a celorlalte compartimente.

42

 Scade timpul de răspuns al întreprinderii faţă de cererile formulate de clienţi; întreprinderea devine mai flexibilă, mai repede adaptabilă la cerinţele pieţii, ca urmare creşte capacitatea sa concurenţială.  Timpul de parcurgere a unui produs se scurtează, scade ciclul de fabricaţie, întreprinderea răspunde mai repede la cerinţe, capitalul imobilizat în producţia neterminată scade, creşte eficienţa economică a întreprinderii. Aplicarea principiului just in time (exact la timp) în cadrul facilităţii ASRS permite reducerea stocurilor şi a spaţiilor de depozitare.  Se depăşesc unele contradicţii care în producţia clasică erau considerate fundamentale şi de nereconciliat, după cum urmează:  Contradicţia dintre flexibilitate - economicitate. Într-un sistem de producţie clasic schimbarea frecventă a produsului este dezavantajoasă din punct de vedere economic, pentru că în condiţiile unei producţii mai mult sau mai puţin rigide orice schimbare de produs conduce la cheltuieli suplimentare. Într-un sistem de producţie flexibil, integrat informaţional, la limită este economicoasă şi producţia de unicate.  Contradicţia dintre calitate-cantitate. În sistemul de producţie clasic, în cazul executării produselor în cantităţi mari, nu există posibilitatea fizică să fie controlată calitatea fiecărui exemplar de produs. În condiţiile sistemului CIM, aplicând metodologiile de management al calităţii, există posibilitatea de a ţine sub control ambele aspecte , de a produce întreaga cantitate de produs la nivelul cerut de client, pentru fiecare exemplar.  Încărcarea raţională a mijloacelor de producţie, reducerea parcului de dotări la strictul necesar, conduc la exploatarea raţională a utilajelor şi la reducerea cheltuielilor de investiţie.

Dezavantaje:  Echipamentele, programele, etc., care constituie un hipersistem CIM sunt foarte scumpe. De aceea, organizarea întreprinderilor după principiul CIM trebuie făcută

43

gradat, în mai multe etape, prin implementarea succesivă a unor insule automatizate flexibil.  Hipersistemul CIM este de mare complexitate, are multe componente şi multe legături între acestea. Asigurarea fiabilităţii sistemului presupune dezvoltarea căilor de acces pentru uşurarea procurării componentelor de schimb.  Un hipersistem CIM se conduce după programe care materializează modele matematice. Experienţa arată că procesele de producţie nu pot fi totdeauna modelate matematic exact, între modelul matematic şi procesul fizic există deosebiri, erori mai mari sau mai mici ale modelului matematic. Imposibilitatea modelării exacte a fenomenelor şi a proceselor fizice conduce uneori, la scara de integrare a hipersistemului CIM, la perturbaţii majore, care la rândul lor pot produce disfuncţionalităţi cu pierderi economice.  Hipersistemul CIM exclude în mare măsură operatorul uman pentru că este generator de erori, manopera lui costă mult, este uneori indisciplinat ca factor tehnologic, perturbă producţia făcând grevă. Au apărut principii post CIM (producţia suplă, producţia inteligentă, fabrica fractală, etc.), care păstrează unele elemente ale principiului CIM şi le dezvoltă prin revalorizarea rolului operatorului uman, mai ales în activităţile creative, precum şi în luarea descentralizată a deciziilor.

7.1. Fiabilitatea sistemelor CIM Un parametru important care decide folosirea ac=durata mare de funcţionare produse care sa satisfacă calitativ/obiective Fiabilitatea sist este definită de fiabiliatea- tuturor elementelor componenete -utilizarea elementelor redundante Fiabiliatea sistemului este mai mică decat fiabiliatea celui mai puţin fiabil element din listă Fiabiliatea sistemului este egală cu suma fiabilliataţilor elementelor componente 44

Elementele redundante au ca principală funcţie aceea de a deţine informaţiile ce le au fiecare element din sistem şi când acestea ies din funcţie ele le inlocuiesc În infrastructura CIM elemntele redundante sunt unităţi centrale de operare,staţiile de proces echipamentele de înterfaţă,reţele de comunicaţie. Implementarea sistemelor CIM grafic La implementarea CIM trebuie sa se ţină cont de -limbajele de programare -sistemele CAD,CAT,CAQ,CAM Avantaje: -disponibilitatea de a prelucra in mod aleator OB -capacitate de producţie optime pentru producţia de unicat -capacitate de integrare a tuturor sistemelor active într-un sistem integrat

Celula de fabricaţie şi liniile fabricaţiei Celula de fabricaţie şi liniile de fabricaţie sunt componente ale SFP din punct de vedere constructiv Se considera ca PF este format din 2 faze -de prelucrare -de manipulare Celula de fabricaţie este un sistem de fabricaţie constând dintr-un singur SS de manipulare şi un SS de prelucare Linia de fabricaţie este un ansamblu construit din mai multe celule de fabricaţie CF legate -în serie -în paralel -mixt Legătura între ele se realizează prin SS manipulare CF CL -rigide -flexibile

45

8.Automatizarea sistemelor flexibile de fabricaţie. Automatizarea SS logistic al SA şi SDV-urilor. Creşterea şi diversificarea tipurilor de semifabricate ce se prelucrează pe o maşină unealtă, a dus la creşterea numărului SA care pot fi depozitate în magazinul de SA al unui centru de prelucrare CP şi a numărului de traductori şi senzori de măsurare. Creşterea magaziei de SA este limitată de gabaritul şi de timpi necesari SA, gabarit, formă, dispunerea şi spaţiul de producţie ocupat, de fenomenul vibraţilor, de forţele dinamice, care influenţează precizia de prelucrare. Transportul interop. a SA cu: •

Manipulatoare

•

RI

•

Robocare

•

Roboţi mobili

•

Casete de SA interschimbabile o Standard o Multiaxiale o Speciale

•

Magazine de SA interschimbabile

•

Depozitare 

Centralizată



Locală

Magazinele şi casetele SA interschimbabile sunt transportate prin SA cu robocare sau RI sau manual cu SDV adecvate. Casetele de SA sunt formate din: •

Corp rigid care permite localizarea şi fixarea pe MU şi schimbarea automată.

•

Unul sau mai multe locaşuri port – sculă, plus lagărele aferente.

•

Bucşe de reducţie (opţional)

46

•

Sisteme de distribuţie pentru fluidul de răcire-ungere.

Avantaje: •

Utilizate în comun de câtre mai multe MU aceeaşi SC

•

Depozitarea temporară pe MU numai a SA necesare prelucrării.

•

Gestiunea centralizată

•

Eliminarea SA duplicat

•

Alimentarea continuă la cerere a PL

•

Sunt transportate de robocare şi RI.

Alimentarea magaziei de SA ala CP se realizează •

Automat o Manipulatoare integrate pe MU o RI staţionari o RI deplasabili

•

Manual

Transferul SA câtre AP este realizată de : •

Mână mecanică de transfer din magazia SA

•

RI (mai rar)

Depozitarea SA se realizează: a. Magazie de SA, echipament opţional, modular b. Magazin de SA al CP c. Camera SA Magazinul de SA: •

Depozitarea centrală a SA din sistemul de bază de alimentare şi distribuţia SA

•

Sistemul de transfer, manipularea cu deplasarea pe 3 axe comandate numeric

•

Calculul pentru gestionarea internă

•

Încărcarea, deplasarea SA se realizează manuală.

Magazinul de SA de tip:

47

•

Rastel deservite de un RI portal pe şină

•

Magazie cu containere metalice codificate prin centrele perforate

•

Magazie rastel pentru capete multiaxe permutabile.

•

SA modulare

•

SA extensibile

•

SA intermediare

•

SA adiţionale

•

SA interschimbabile

•

Carusel sau tambur de casete cu scule.

Magaziile intermediare sunt situate în apropierea PL şi sunt deservite de menipulatori şi RI. Pot fi: •

Disc

•

Tambur

•

Transportor cu lanţ

Automatizarea SS logistic al SDV-urilor. •

Tendinţe de realizare unor dispozitive modulare în structuri flexibile, adaptabile, multiscop.

•

Grad ridicat de universalitate

•

Posturi multiple

•

Realizează funcţiile de: •

Prindere

•

Fixare

•

Desprindere

•

Foarte simple, interfaţa adecvată cu sistemele de transport.

•

Poziţionări precise

48

•

Rezolvă probleme de întreţinere, depozitare şi transport automat.

În cazul transportoarelor cu acţiune continuă antrenarea paletei port-piesă se realizează prin: •

•

Frecare: 

Cu role



Cu zale

Prin agăţare şi tragere cu ajutorul unor gheare care execută o mişcare basculantă în plan vertical.

•

Prin intermediul unui lichid (ghidaje hidrostatice) sau a unei perne de aer (ghidaje aerostatice)

Tehnologia robocarelor. Robocarele (AGVS (Automated Guided Vehicle System)) realizează transportul uzinal intern (logistica interioară), în mod automat. Prin transport uzinal intern se înţelege ("transfer lung"), deplasarea materialelor (obiectelor) între depozite şi sisteme de fabricaţie, în ambele sensuri În interiorul sistemelor de fabricaţie flexibilă deplasarea materialelor se realizează de către subsistemele de manipulare, deci cu IA / E şi roboţi industriali ("tranfer scurt"). Deplasarea materialelor între depozit şi sistemul de fabricaţie şi invers, respectiv între două sisteme de fabricaţie oarecare diferite, se realizează în condiţiile unui sistem de producţie “clasic“ folosindu-se camioane, electrocare, cărucioare , vagoane, electro şi / sau moto-stivuitoare. În condiţiile unui proces de producţie automat, deplasările materialelor (obiectelor) între diferitele componente ale sistemului de producţie se realizează cu ajutorul sistemului de vehicule ghidate automat. Componentele sistemului de vehicule ghidate automat sunt: vehicule, dispozitive de ghidare a vehiculelor, staţii de încărcare / descărcare, staţii de schimb de informaţii şi sistemul de comanda AGVS. Vehiculele AGVS mai poartă şi numele de robocare. Dispozitive speciale asigură legătura dintre sistemul de vehicule ghidate automat şi restul hipersistemului CIM: porţi automate sau perdele - care obturează uşile prin care 49

circulă vehiculele, ascensoare automate - care permit deplasarea acestora de la un nivel la altul, poduri - care permit intersecţia unor fluxuri. Sunt echipate cu:  şasiul (care poartă şi sursa de energie)  roţile care pot fi: -

motoare

-

direcţionare

-

purtătoare  motorul  transmisia mecanică  o parte din sistemul de comandă  acumulatoare, care oferă o autonomie funcţională între 4 şi 8 ore.

Robocare pe şine. Se caracterizează prin: - fiabilitate ridicată - precizie ridicată - grad de securitate ridicat Sunt destinate transportului semifabricatelor grele şi foarte grele în SFP de dimensiuni reduse. Energia poate fi transmisă prin intermediul a unei a treia şină sau sub forma de Ec suruburilor cu bile. Ghidarea presupune materializarea unei singure axe, un ansamblu pinion-cremalieră şi un codificator solidar cu sistemul de propulsie care funcţionează calculând informaţiile legate de deplasarea vehiculului. Dezavantaje rigiditatea este impusă şinele de ghidare, astfel introducerea unui cărucior suplimentar impune revizuirea completă a reţelei existente. Robocarele cu deplasare pe şină pot fi cu ghidare: -

magnetică

-

optică

50

Ghidarea magnetică constă în sesizarea câmpului electromagnetic generat de un fir îngropat în sol şi străbătut de un circuit de înaltă frecvenţă, de către o antenă de recepţie situată pe vehicul. Ghidare optică, robocarul urmăreşte traseul unei piste materializate prin încadrarea unei benzi de culoare albă între două benzi întunecate (diferenţe de reflecţie luminoasă). Altă soluţie este introducerea unei fotodiode în pardoseală activată prin semnale emise de calculatorul central în funcţie de poziţia reală şi de traiectoria ulterioară a robocarului. Există sisteme de ghidare mixt, iar trecerea de la unul la altul se realizează fără oprirea vehicului. Ghidarea optică cu rază laser mobilă care acţionează ca un cititor de cod cu bare pentru a asigura punctele de reper necesare calculării poziţiei şi traiectoriei vehicului prin metoda tangenţială. Robocarele cu pneuri, pot executa: -

viraje

-

deplasări: o înainte, înapoi o transversale o în jurul axei

-

să urce pantă cu unghi de până la 6 grade

-

trepte cu înălţime de până la 8 mm

-

traversarea spaţiului de 30 mm lungime şi 5 mm adâncime.

Elemente de „inteligenţă” ale acestor tipuri de vehicule sunt: o anticoloziune (sesizând obstacolele, măsurând distanţa până la acţionarea şi oprirea progresivă cu evitarea contactului fizic) o recuperarea obiectelor preluate din zona de încărcare o urmărirea unui itinerariu pe baza informaţilor înregistrate la bord. o Sunt conduse de CC (calculatorul central) printr-un microprocesor. În figura 14, sunt prezentate variante de propulsie şi ghidare a robocarelor în fig. (a) este prezentată variantă cu 2 roţi fixe şi 1 roată motodirect; în (b) este prezentată variantă cu 4 51

roţi (2RL+2Rmotodirect); în fig (c) este prezentată variantă cu 5 roţi (2RF, 2RL, 1 R motodirectoare); în fig (d) este prezentată variantă cu 6 roţi (4RL, 2 R motodirectoare).

8.1 Dispozitive de captare colectare. Pentru transportarea paletelor port-piesă pe distanţă scurtă pentru deservirea mai multor maşini dispuse într-o configuraţie circulară în cadrul unei singure staţii de lucru (RI staţionari). RI deplasabili – pentru a deservi mai multe porturi de lucru pe un traseu liniar cu sau fără acces opţional. Soluţie mixtă: amplasarea pe un robocar a unui manipulator sau RI, are rolul de a încărca /descărca paleta, SA sau caseta de SA dispuse pe platforma robocarului (fig. 15)

52

Transportul al OB de rotaţie are următoarele particularităţi: •

Grad scăzut de automatizare a dispozitivului necesar efectuării operaţiei de schimbare automată a mandrinei universalului, a bacurilor şi SA;

•

Dificultatea interconectării acestora în SF;

•

Timpi de prelucrare foarte mici ce necesită un sistem transportor colectiv al SF cu scopul de a reduce frecvenţa de transport.

Variante: a) Magazine modulare convertibile cu palete tip monopaletă sau multipaletă, fig. 16. b) Magazine interschimbabile. c) Palete de transport cu configuraţie speciale, fig. 17. d) Manipulatoare şi RI cu/fără posibilitate de deplasare pe solul halei.

53

e) Conveioare.

Fig . 16

a) Magazine modulare convertibile cu palete sunt transportate prin sistem în mod automat cu RI de tip portal/robocar. b) Paletele de transport sunt replasate pe robocare. Sunt caracterizate: - prin forma lor: - dreptunghiulară - circulară - pătrată - au capacitatea de înmagazinare variabilă (6…50) piese şi elemente de orientare a pieselor. Avem următoarele variante: - palete individuale, nu pot fi stocate, se transportă separat, fig. 17 a. 54

- palete stocatoare, care pot fi transportoare colectiv de RI de tip portal, depozite în structură supraetajată, fig. 17 b. - palete tip sertar, transportoare şi depozitare în containere (au elemente de ghidare pentru introducerea şi extragerea din containere), fig. 17 c. - palete cu configuraţie circulară sau complex regulată, fig. 17 d şi e. Depozitate individual în posturi fixe ale magazinelor cu palete dispuse în faţa MU sau colectiv (supraetajat) în cadrul magazinelor depozitate în dispozitive specifice pe solul halei şi amplasate liniar în zona MU. •

Pot fi transportate cu RI tip portal cu tot cu magazinele multipaletă iar alimentarea SSL se face cu RI staţionari.

•

Magazinul poate fi prevăzut şi cu posibilitatea de indexare unghiulară pentru poziţia pieselor.

Manipularea semifabricatelor au un avans de mişcare elementar care asigură transferul continuu/buc cu buc, deplasarea, orientarea, separarea şi poziţionarea acestora în raport cu arborele principal (AP) şi evacuarea obiectului (OB) finit, fig 19, soluţiile elementare ale manipulării.

55

Depozitarea paletelor port-piesă (PS) prezintă participarea în cadrul SFP în funcţie de tipul/configuraţia pieselor. Funcţiile sunt: •

Acumulare a semifabricatelor

•

Alegerea şi livrarea automată în fiecare moment a piesei dorite

•

Gestiunea stocului de semifabricate în funcţie de comenzile elaborate de câtre CC.

Depozitarea locală a OB, sunt utilizate frecvent 3 soluţii: a. Magazin cu palete cu posturi fixe b. Magazin cu palete cu posturi mobile, numite conveioare. c. Masă rotativă indexabilă fig

56

La magazinele cu posturi fixe este necesară completarea cu un sistem de paletizare. Posturile de depozitare pot fi cu structura monobloc/modulară cu un număr opţional de posturi. Conveioarele oferă o structură autonomă, sunt compacte, ataşate sau montate direct pe batiul MU. Elimină mecanismele de paletizare şi al acţionării individuale prin lanţuri cinematice propiuzise. Mişcarea lor este în plan orizontal sau în plan vertical. Se utilizează la CF de prelucrare a OB prismatice. Interconectarea cu SFP se realizează printr-o interfaţă constituită dintr-o staţie automată de descărcare – încărcare, ataşată de robocare. La piese de dimensiuni mici care nu necesită fixarea pe paletă se poate realiza depozitarea liberă a semifabricatelor în magazinele circulare supraetajate, transferul realizând-se cu RI.

Instalaţii aducătoare/de evacuare (IA/E) Aceste instalaţii aducătoare şi de evacuare fac parte din subsistemele de manipulare şi au drept rol generarea unor anumite mişcări ale obiectului manipulat, efectuarea acestora în conformitate cu o anumită logică secvenţială şi cu certitudine de manipulare ce urmează a fi efectuate ele se mai numesc şi funcţii aducătoare se reprezintă în general în mod simbolizat.

Funcţiile aducătoare sunt următoarele: o Depozitarea, care este păstrarea unui număr mare de obiecte de manipulat în vederea utilizării lor ulterioare. Această păstrare se poate face în stare dezordonată sau în stare ordonată, în acumulatoare sau în magazine. o Separare o Ordonare, care presupune aşezarea obiectelor depozitate într-o ordine bine determinată şi într-o poziţie prestabilită. o Transfer, care se realizează prin deplasarea obiectului manipulat în spaţiu, se face prin captarea sau colectarea obiectului manipulat prin extragerea acestuia prin 57

locul de depozitare sau prin ramificare sau distribuirea obiectului manipulat pe mai multe trasee de transport. o Reuniune, realizează reuniunea obiectului manipulat de pe mai multe ramificaţii într-una singură. o De control de existenţă, controlează dacă există sau nu obiectul manipulat într-o anumită poziţie. o Numărare, controlează numărul de obiecte dintr-o informaţie sau care se transportă dintr-un punct în altul a unui traseu dat. o Funcţia de sortare, care constă din separare, control dimensional şi redistribuirea pe trasee de transfer în funcţie de rezultatul controlului efectuat. o Dozarea, în acest obiectul de manipulat se separă, se cântăreşte sau se numără după care se realizează transferul unui număr bine determinat de obiecte sau se face transferul unei greutăţi bine determinate pentru obiectele de manipulare. o Interschimbabilitatea, poziţia obiectului de manipulat A se va ocupa de obiectul de manipulat B sau invers. o Livrare, care este transferul obiectului manipulat altui dispozitiv altei instalaţii. o Poziţionarea, care constă din stabilirea poziţiei obiectului manipulat în raport cu un dispozitiv, o instalaţie, o maşină sau un utilaj. o Fixarea, care constă din imobilizarea obiectului manipulat în raport cu elementul faţă de care a fost poziţionat

Se poate spune că: -

instalaţia aducătoare şi de evacuare-IA/E- este o componenta a subsistemului de manipulare ale cârei funcţiuni sunt generarea anumitor mişcări ale obiectului de lucru şi efectuarea acestora în conformitate cu o logica secvenţiala şi cu cerinţele de manipulare care urmează a fi realizate

-

exista o interferenţă între noţiunea de logistica sau instalaţii logistice şi IA/E

-

instalaţiile logistice se definesc ca fiind totalitatea mijloacelor care, în cadrul unui sistem de producţie, la momentul oportun, asigura fiecare loc de munca cu tot ceea ce este necesar pentru desfăşurarea activităţii de producţie 58

-

instalaţiile logistice sunt parte componenta a sistemului logistic

Fig. 9.3

Fig. 9.4

Depozite. Sunt caracterizate prin: •

Au rolul de a depozita obiectele manipulate, şi de ale număra la momentul oportun.

•

Pot efectua funcţii de transfer respectiv funcţiile de ordonare. Depozitele pot fi de mai multe tipuri, şi anume: -

tip buncăr

-

tip acumulatoare sau stivuitoare

59

-

tip depozite/magazine

-

tip palete

-

tip containere

Buncărele sunt realizate de un volum delimitat prin pereţi solizi, executaţi de obicei din tablă, în care se depozitează obiecte discrete sau materiale amorfe cum ar fi nisip, pietriş, zahăr tos, etc. Buncărele asigură depozitarea obiectelor manipulate în stare dezordonată. Pot fi de mai multe forme: •

paralepipedică

•

cilindrică

•

compusă

Ele pot fi cu capac sau fără capac. Golirea buncărelor se poate realiza prin •

răsturnare

•

cu forţe gravitaţionale

•

în mod automat.

Buncărele pot fi de mai multe feluri, buncăre fixe, staţionare sau buncăre în mişcare ele putând efectua mişcări de rotaţie, mişcare oscilantă şi mişcare vibratorie. Funcţie de forma obiectelor şi funcţie de numărul acestora se determină caracteristicile buncărelor. În figura de mai jos (a,c) este prezentat un buncăr staţionar de tip pâlnie el este format dintr-o parte unde se depozitează piesele şi este prevăzut cu o paletă care are rolul de a împiedica apariţia fenomenului de boltă care apare la depozitarea dezordonată a obiectelor cum este prezentată în figura (b). paletă prebuncăr

buncăr 60 a

b

în figura c, se observă că obiectele depozitate se

Obturat orul orificiul ui de evacuar e

evacuează printr-un orificiu, prin alunecare pe un jgheab fix amplasat în pantă înclinată.

c

În figura de mai jos este prezentat un buncăr staţionar prevăzut cu un cursor care execută şi mişcarea de oscilaţie ajutând la eliberarea obiectelor manipulate.

cursor

61

În următoarea figură este reprezentat un buncăr rotativ tip tambur care execută mişcarea de rotaţie în jurul articulaţiei respective. Mişcare care permite eliberarea obiectelor manipulate a se depozita în acesta. Articulaţia buncărului

În figura de mai jos este prezentat un buncăr cu cursor care execută şi mişcarea de oscilaţie, cu ajutorul unei articulaţiei, ajutând astfel la eliberarea obiectelor manipulate.

cursor

Articulaţia buncărului Mai există şi buncăre cu mişcări vibratorii torsionare în jurul unor axe verticale, un astfel de exemplu este prezentat în următoarea figură. În acest caz buncărul este prevăzut cu un jgheab spiralat pe care obiectul de manipulat este condus sau transferat spre ieşirea din buncăr.

62

Pentru a putea calcula numărul obiectelor care se depozitează într-un buncăr avem nevoie de următoarea formulă:

Q = q⋅

Vb Vo

în care: Vb – volumul buncărului Vo – volumul obiectului manipulat q – coeficientul de umplere care se dă funcţie de forma obiectului de depozitat q = 0,4…0,7

Acumulatorul (stivuitorul) depozitează obiecte ordonate după o anumită direcţie (grad de libertate). Din acest motiv acumulatoarele sunt numite unidimensionale. În plus realizează funcţia de transport. Din motivele prezentate rezultă o varietate largă de tipuri de acumulatoare, mai jos sunt prezentate cele mai reprezentative.

H

o Acumulator de tip puţ. h

63

În figura alăturată este prezentat un astfel de acumularea pe verticală a unui

acumulator care permite

număr de obiecte Q=H/h

În care H – înălţimea acumulatorului h – înălţimea obiectului care se depozitează în puţ o Acumulator de tip jgheab. Acumulatorul de tip jgheab sau tub are caracteristica că secţiunea jgheabului este în funcţie de secţiunea obiectului. În exemplul prezentat numărul obiectelor ce se depozitează în acest tip de acumulator este: π r⋅ H L Q = n + (2n + 1) ⋅ 2 + 0 d d d

în care: L,d,r,Ho – elemente geometrice a depozitului considerat d – diametrul obiectului manipulat n – numărul traseelor de jgheab drept sau înclinat, în general secţiunea jgheabului este dată de forma obiectului ce se depozitează în acesta. Lungimea jgheabului (L) se dă în funcţie de numărul şi de dimensiunea obiectului de manipulat în general. În acumulator de tip jgheab, deplasarea semifabricatelor sau obiectelor se realizează sub acţiunea forţelor gravitaţionale. În figurile de mai jos sun prezentate diferite variante ale secţiunii de jgheab corespunzător diferitelor tipuri de piese:

64

o Acumulator cu fir Un astfel de acumulator poate servi în loc de depozitare pentru piese de tip segmenţi. În acest caz firul sau cablul pe care se aşează obiectul formează cu orizontala un unghi b care depinde de numărul obiectelor ce se vor depozita pe acesta.

Segmenţi

Cablu

Fir (cablu) o Acumulator cu bandă. Este compus în principiu de o bandă rulantă care execută mişcarea de rotaţie preluând obiectul de manipulat dintr-un punct în celalalt, obiectele fiind de formă cilindrică, dreptunghiulară sau ori ce altă formă geometrică, care se aibă cel puţin o suprafaţă plană sau cilindrică (suprafaţa de bază).

Obiecte dreptunghiulare Obiecte cilindrice

Bandă Bandă

65

Magazinul este un depozit (acumulator) prevăzut cu locaşuri suplimentare pentru asigurarea situării univoce a obiectelor, permiţând astfel stabilirea unei poziţii bine determinate a obiectului manipulat. Pe lângă avantajul că obiectele sunt situate într-un mod bine determinat, magazinele au şi rolul de transportoare. Magazinul poate fi: o Staţionar o Mobil Magazinul staţionar este un magazin care nu se deplasează şi în general nu realizează mişcări de transfer, limitându-se la depozitarea unor obiecte în poziţii bine definite. În figurile de mai jos sunt prezentate două tipuri de magazine staţionare.

Magazin staţionar

Obiecte cilindrice

Magazinul mobil este de mai multe tipuri, funcţie de caracteristicile obiectelor şi necesităţilor la prelucrare. În figura alăturată este prezentat un

Bandă cu prisme

66

Magazin cu bandă şi prisme

astfel de magazin care este realizat dintr-o bandă, derivată din acumulatorul cu bandă, pe banda respectivă sunt prevăzute locaşuri de poziţionare şi fixare a obiectului manipulat la intervale egale cu un pas prestabilit.

Paleta este un depozit asemănător cu magazinul, dar are locaşurile de situare ale obiectelor dispuse ca şi elementele unei matrici. Se poate spune că este un depozit staţionar care are forma unei matrici de locaşuri aşezată pe o placă. Această paletă are avantajul că poate fi transportată ca un întreg cu ajutorul unui dispozitiv sau instalaţii adecvate. Un astfel de exemplu este prezentat în figura alăturată, la care este o astfel de paletă prevăzută cu 4 linii şi 5 coloane. Numărul localului de depozitare se

Paletă matricială cu obiecte cilindrice

calculează astfel: Q=m.n m – produsul liniilor n – produsul coloanelor

Avantajul principal al paletei este faptul, că permite transferarea simultană a mai multor obiecte, aflate în stare ordonată. În cazul în care un robot încarcă sau descarcă o paletă, el va lucra după un "program de suprafaţă", în care se prevede ca ordinea curselor să corespundă cu ordinea necesară de extragere sau de introducere a obiectelor din / în locaşuri, cum ar fi de 11 12 13 exemplu 1.1, 1.2, …, etc. 21

22

23

31

32

33 67

Paletele sunt: o de transfer o de prelucrare. Locaşurile de situare ale obiectelor pe paleta de prelucrare sunt dispozitive de lucru, care asigură pe lângă situare şi imobilizarea obiectelor în raport cu paleta. Paleta de prelucrare se introduce în dispozitivul de lucru al maşinii de lucru, urmând ca aceasta să execute simultan sau succesiv prelucrarea tuturor obiectelor de pe paletă. După terminarea operaţiilor tehnologice prevăzute, se trece la extragerea paletei de prelucrare din dispozitivul de lucru al maşinii şi trimiterea paletei împreună cu obiectele instalate pe ea spre următoarele posturi de lucru prevăzute în itinerarul tehnologic. Containerul este un depozit staţionar format dintr-o matrice spaţială de locaşuri dispusă într-un volum în general paralepipedic. se poate spune că containerul este un depozit tridimensional, constituit dintr-o cutie în care obiectele sunt depozitate fie dezordonat (ca într-un buncăr), fie ordonat. Depozitarea ordonată a obiectelor în container se realizează cu ajutorul unor dispozitive speciale, sau fără dispozitivele respective în cazul în care rolul acestora în privinţa ordonării poate fi asigurat însăşi prin forma obiectelor de depozitat. Deosebirea dintre buncăr şi container constă în faptul că primul este fix, iar cel de al doilea serveşte la transferarea simultană a mai multor obiecte. În figura (a) este prezentat un container în care obiectele cilindrice din stratul inferior permit situarea obiectelor din stratul superior. În figura (b) este prezentat un container ce este caracterizat prin linii (m), coloane (n) şi planuri (p). Astfel numărul de locuri din magazine se calculează: Q=m∙n∙p

68 Container cu obiecte cilindrice depozitate în straturi

b)

a)

8.2

Dispozitive de ordonare

Aranjează obiectele de lucru de manipulat într-o formaţie, iar poziţiile relative sunt bine definite.

Principiile constructive ale dispozitivelor de ordonare sunt: − prin selectarea orientării − reţin din flux OB manipulat orientat − prin schimbarea orientării corect şi le elimină pe celelalte

− modifică orientarea (directoarea. Characteristică şi auxiliară) a acestor OB manipulate care se deplasează orientate greşit într-un flux de OB manipulate. 69

Din punct de vedere constructiv, dispozitivele de ordonare lucrează folosind forma geometrică a OB şi forţei gravitaţionale care lucrează asupra acestuia, fie utilizând un mecanism sau energie „injectată” din exterior. Exemple de dispozitive de ordonare care lucrează după principiul selectării sunt şicanele – suprafeţe formate sau orificii practicate în jgheaburi de acumulare – transportul în vederea orientării prin selectare a OB care se deplasează în acele jgheaburi.

Fig. 9.32 – şicană a) trece b) nu trece

Fig. 9.33 – forma a) trece b) nu trece

Fig. 9.34 – pentru OB tip ciupercă a) trece b) nu trece 70

Fig. 9.35 – a) trece b) nu trece Există cataloage cu tipuri de şicane pentru piese de diferite forme. Dispozitive de transfer funcţia: aducătoare – transfer: deplasarea OB manipulat în spaţiu modifică poziţia punctului caracteristic, cât şi a direcţiilor dreptei caracteristice şi auxiliare. dreapta caracteristică (Δ)

punct caracteristic M

dreapta auxiliară (Δ’)

OB

Putem avea: − tranfer „lung” (transport) – funcţia aducătoare care realizează deplasarea OB cu întregul dispozitiv − transfer „scurt” (local, de precizie) – funcţia aducătoare în decursul căreia deplasarea OB se realizează în raport cu elementul fix al dispozitivului.

A. Dispozitive de transfer „lung” (transport) Mijloace de transport: − uz general− Cărucioare − Autovehicule cu sau fără aparat de ridicat grutăţi − stivuitoare − specializate− Cărucioare de manipulat OB − Palete şi containere în sistem depozit − Carucioare autonome portobiect − Roboţi de transfer

71

fig. 9.45 – construcţia unui cărucior (IMT) de manipulat OB, palete, containere cu sistem de deplasare

fig. 9.46 – cărucior autonom portobiect

fig. 9.47 – robot de transfer =cărucior autonom + ION= B. Dispozitive de transfer „scurt” (local) 72

Criterii de clasificare: − mişcarea OB − liberă – 6 grade de libertate − dispozitive de rotaţie − continuă − pas cu pas − translaţie − mixte − ghidată – grade de libertate < 6 − precizia de poziţionare − forma constructivă

− Sub acţiunea greutăţii − Forţa aplicată ... mecanic

Din punct de vedere al preciziei: − dispozitive care nu realizează poziţionarea OB − disozitive care poziţionează aproximativ − dispozitive care poziţionează precis Din punct de vedere constructiv, sunt dispozitive de tip: − puţ − jgheab − tub − cu bandă − cu locaşuri − cu împingător − de tip masă Mai îndeplinesc şi funcţiile: − de depozitare − de captare − de ordonare Exemple de dispozitive de transfer „scurt”

Fig. 9.56 – dispozitive cu blendă (opritoare) oscilantă (dispozitive cu deplasare a OB sub acţiunea propriei greutăţi) − la ciocnirea ei cu un OB oscilează în sensul indicat: 73

− pentru limitarea vitezei de deplasare a OB − diminuarea zgomotului produsde circulaţia OB − corectarea poziţiei OB şi separarea lor unul câte unul

Dispozitivele de transfer sunt gravitaţionale pas cu pas şi realizează − deplasarea antr. a OB − separarea OB

fig. 9.58 – dispozitivele de transfer gravitaţional pas cu pas pentru deplasarea OB cilindirice − deplasarea controlată a OB − separarea OB B1 Dispozitive de transfer „scurt” cu deplasarea OB sub acţiunea forţei aplicate Se realizează cu ajutorul: − transportoare de bandă − cu alunecare − Transfer scurt − cu rostogolire − Transfer lung − dispozitive vibratoare − dispozitive cu mecanisme

74

fig. 9.61 – transportor cu bandă de alimentare cu o injecţie de putere pe parcurs realizată prin tamburi antrenaţi T3 şi T4

fig. 9.62 – transportor cu bandă spijinită pe o ghirlaandă de role (pentru transortul mat. în vrac) prin intermediul foorţei de frecare

75

fig. 9.63 – transportor cu lanţ articulat; OB aşezate în locaşuri solidare cu zalele lanţului. Antrenarea zalelor prin intermediul unui lanţ ataşat la p în f a lor care angrenează cu o roată antrenată. OB sunt sprijinite pe ghidaajul rolelor prin intermediul unor ştifturi şi alunecă în raport cu acest ghidaj sau ajezate în nişte locaşuri/palete antrenate de zale.

Fig. 9.64 – transportor cu bandă cu rostogolire (cale cu role) (bandă fixă în care sunt dispuse role antrenante şi care la rândul lor antrenează OB transferat) cond. l > 2p, p – pasul de înaintare role şi l – lungimea OB

76

Fig. 9.65 – dispozitiv de transfer cu vibraţii cu jgheab (jgheabul are un mecanism care îi imprimă o mişcare vibratoare → OB manipulat primeşte o mişcare accelerată care îl desprinde de jgheab, el înaintând prin salt). Condiţia pentru repunerea OB în jgheab α < arctg µ; µ - coeficientul de frecare dintre OB şi jgheab

Fig. 9.66 – dispozitiv de transfer pas cu pas cu camă. Cama dublă 1 – element conducător al mecanismului. Se mai poate executa deplasarea OB si cu ajutorul unui paraleligram articulat care imprimă bielei o mişcare de translaţie circulară. Biela conţine locaşuri disp. cu p şi mută OB în mişcarea sa circulară. Mesele de divizare – realizeazăpoziţionarea exactă a OB la sfârşitul unei secvenţe de mişcare.

77

Fig. 9.69 – masă de divizare în mişcarea de translaţie

Fig. 9.70 – masă de divizare în mişcarea de rotaţie.

Fig. 9.71 – masă de poziţionare dublă a) cu mai multe grade de mobilitate. Dispozitive de separare / reunire Funcţii aducătoare − Izolarea − separare – ramificare − Unui OB − reuniune – confluenţă − Mai multor OB − Dirijarea acestuia pe trasee diferite − Reunirea mai multor fluxuri de transfer de OB în unul singur Pot fi D de separare − cu gheare

}

78

− cu discuri − tip macaz − cu clape − cu împingător

fig. 9.73 – dispozitiv de separare cu gheare oscilante în jurul punctului O. OB se deplasează in tub T. La oscilaţii în sens orar 2α se elimină un OB şi înaintează cu un pas următorul OB.

Fig. 9.74 – ghearele oscilatorului sunt executate ca nişte furci D D ≤α ≤ Condiţii: 2l1 ≥ D; 2l2α ≤ D; l2 ≥ l1 + d sau 2l1 2( l1 + d )

79

Fig. 9.75 – cu gheare care constau din tampoane fixate pe lame elastice. Reţinerea coloanei rezultă datorită forţei de frecare dintre OB şi tub ca urmare a apăsării tamponului. Fig. 9.76 – ghearele sunt realizate prin nişte cuţite în mişcarea de translaţie. Fig. 9.77 – separarea se realizează prin şurub (Ş)

Fig. 9.78 – separarea se realizează prin ştifturi montate pe discul rotativ d. Fig. 9.79 – separarea prin acţionarea unui rotor r prevăzut cu două discuri prevăzute cu găuri şi care pătrund în interiorul tubului.

80

Dispozitive care realizează funcţia de reuniune / confluenţă. Fig. 9.80 – dispozitiv de tip macaz: separă şi repartizează OB transferate pe mai multe fluxuri; E – elementent comandat de sistemul de comandă al IA / E în jurul axei Ox (orizontală) Fig. 9.81 – dispozitiv de tip macaz: separă şi repartizează OB transferate pe mai multe fluxuri; E – elementent comandat de sistemul de comandă al IA / E în jurul axei Oy (verticală)

81

Scheme de principiu ale unor dispozitive de repartizare comandate de IA / E fig. 9.82 tip clapetă. Fig. 9.83 – elemente de separare cu clapetă comandată de obiect Fig. 9.84 – dispozitiv împingător care execută o mişcare de translaţie alternativă repartizează OB extrase din acumulatorul A în tuburile T1 şi T2.

82

Funcţiile aducătoare de separare pot fi cumulate şi de dispozitive care realizează alte funcţii.(acumulatorul cu mecanism de antrenare a OB, a magazinelor, a dispozitivelor de captare) Dispozitive de numărare / dozare Rolul dispozitivului: − determinarea numarului de OB intr-un punct al traseului de transfer − separarea unui număr sau gretăţi determinate de OB fig. 9.85 – la fiecare rotaţie a camei trece căte un OB. T C – timpul unui ciclu cinematic. T(S) – timpul de luat în calcul n=

T [bucăţi OB] TC

Dacă avem un transportor cu bandă, viteza de deplasare a benzii la un transportor cu bandă v (ms-1) şi cu pasul p(m) de dispunere a dispozitivului de poziţionare a OB pe bandă atunci numarul de OB transferate pe secundă este: n1 =

v p

[buc.s-1]

În cazul unui dispozitiv de transfer cu vibraţii prez. ant. În timpul T se vor transfera un număr de OB n S =

T [buc]; tS – timpul unui salt. tS

Fig. 9.86 – dispozitiv de dozare pentru material sub formă de vrac (grăunţe, praf) Fig. 9.87 – dispozitiv pentru dozare lichide.

83

9. Sisteme modulare -una din căile de realizare a flexibilităţii sistemelor de montaj -Modulul – ansamblul tehnologic (MU, Dispozitivul SA) realizat ca parte componentă a unei familii sau grup de ansamble destinate să îndeplinească o funcţie tehnologică comună şi care este astfel realizată încât să poată funcţiona incorect cu module de alta funcţionalitate în cadrul SF. Sistemul Modular: reprezintă totalitatea modulelor care îndeplinesc aceeaşi funcţie. Exemplul de demonstraţii modulare dar sunt incomplete deoarece nu sunt prevăzute cu elemente necunoscute interconectări în cadrul unui SF: -elemente tipizate pentru construcţii MUA – capete de torţa - mese index -elemente tipizate pentru construcţia stantelor şi dispozitivelor În present s-a abordat într-o măsura destul de mare concepţia sistemică: -de montaj -de manipulare -de construcţii de calitate -de acţionare şi cală. Relaţia dintre SF si SModulare este următoarea: SM 1 SF SM 2

Sm 3

SF – funcţia de executare a unei an. Tehnologice SMod – funcţionează modulele nec. Executabile operaţii din cadrul tehn. SMod este un sistem static. Metoda logică de concepţie a SModulare în procese echipei tehnologice este present în figura:

84

Manipulare

Depozitare

Sch. De loc si

directie

Sch. De pozitie

Aprecare si eliberare

Verif. pozitiei

Transfer

Aliment.

Evac.

Adunare

Sortare

Mecanic

Electric

Pneum.

Hidr.

Cutia

Cilindric

Paralelip

Sferic

Plat

Morfo.

≤0,1 kg

0,1≤G≤1

1≤G≤5

>5KG

Modulul 1,2 m

Calculul productivităţii SF şi a stării de funcţionare Ex: Modulul flexibilităţii de fabricaţie (CFF) – un str. cu CNC - un RI care deserveşte – o mag : - SF - PF - un STransp automat

85

CL: 1 ST: - adduce în Msf container paleta cu n SF -

după prelucrare – transportare container

paleta cu n PF la destinaţia stabilită iniţial are o intensitate de lucru caracterizată prin parametrii gama, s*-1 2 RI alim. Str. CNC cu cate un SF, din Msf, intensitatea de lucru µ, s*-1 3 După fix. SF începe prelucrarea pe MU cu CNC intensitatea de lucru …, s*-1 4 După prelucrarea RI preia PF şi o duce în Mpf intensitatea de lucru teta, s*-1 CL se repetă pentru cele n reprezentări din lot. Pentru stabilirea coeficientului de incărcare a componentei CFF se introduc următoarele notaţii: Si,j.e – reprezintă starea CF la un moment dat Pi,j.e – reprezintă probabilitatea stării Si,j.e i – indicele stării de poziţie; în care acesta cuprinde:i – SF n-i – PF j,e – indicele stării robotului industrial: e=0 RI nu deserveşte MU e=1 RI deserveşte MU j=1 – RI scoate SF din Msf j=0 – RI bagă PF în Msf Stările prin care trece SFP considerate de la inceputul CL pană la prelucrarea integrală a celor n repere şi deplasarea acestuia în Mpf. Se pot exprimă cu ajutorul graficului din figura:

86

Sn,o,o d

Sn-1,1,0

Sn-1,0,1 μ d

Sn-2,1,0

Sn-2,0,1 μ d

Sn-k,1,0

Sn-k,0,1 μ d

Sn-i,1,0

Sn-i,0,1 μ d

S1,1,0

S1,0,1 μ d

S0,1,0

Ss,0,1

θ

Sn-1,0,0

θ

Sn-2,0,0

θ

Sn-2,0,0

θ

Sn-i,0,0

θ

S1,0,0

θ

Ss,0,0

γ

CL al CF se aseamană cu procesul demonstrate în statistica matematică, procese pur de naştere şi de moarte în funcţionarea carora se folosesc ecuaţiile KOLMOGOROV – FELLER : Ecuaţiile pentru “procese pur de moarte”: Pk'+1 (τ ) = d k +1 Pk +1 (τ ) − d k Pk (τ ) pentru “procese pur de naştere”: Pk'−1 (τ ) = nk −1 Pk −1 (τ ) − n k Pk (τ ) şi pentru “procese de naştere si moarte”: Pk' (τ ) = n k −1 Pk −1 (τ ) + d k +1 Pk +1 (τ ) − (d k + nk ) Pk (τ ) Pk' (τ ) - variaţia probabilităţii instantanee a procesului - pentrumomentul k+1

Pk +1 (τ )

87

- pentru momentul k

Pk (τ )

-pentru momentul k-1

Pk −1 (τ )

n k −1 nk d k +1 dk

coeficienţi care se referă la intensitaţile proceselor de naştere sau de moarte.

Pe baza relaţiei şi a graficului  sistemul de ecuaţii diferenţiale  probabilitatea stării CF in anumite momente de funcţionare: ∂Pn , 0,0 (τ ) ∂τ

= γP0,0,0 (τ ) − µPn ,0,0 (τ )

∂Pn −1,1,0 (τ ) ∂τ

∂Pn −1,0,1 (τ ) ∂τ

= µPn ,0,0 (τ ) − λPn −1,0,1 (τ ) = λPn −1,1,0 (τ ) − θPn −1,0,0 (τ )

∂Pn −1,0,0 (τ )

= θPn −1,0,0 (τ ) − µPn −2,1, 0 (τ ) ∂τ .............................................................. ∂Pn − x ,1,0 (τ ) = µPn − x ,1,0 (τ ) − λPn − x ,0,1 (τ ) ∂τ ∂Pn − x ,0,1 (τ ) = λPn − x ,0,1 (τ ) − θPn − x ,0,0 (τ ) ∂τ ∂Pn − x ,0,0 = θPn − x , 0, 0 (τ ) − µPn − x ,1,0 (τ ) ∂τ ∂P0,1,0 (τ ) = µP1,0,0 (τ ) − λP0,1, 0 (τ ) ∂τ ∂P0,0,1 (τ ) = λP0,1,0 (τ ) − θP0,0,1 (τ ) ∂τ ∂P0,0,0 (τ ) = θP0,0,1 − µP0,0,0 (τ ) ∂τ x- valoarea variabilă a stării magnetice Msf. Coeficientul de încărcare k i a elementelor componentei din structura SF se calculează ca raportul timpul de funcţionare afiecărei componente

τ fc

/ ciclul total de lucru ( τ tc )

88

ki =

τ fc τ tc

(1)

Inversul intensităţilor de funcţionare a fiecarui element al CF este egal cu timpul de funcţionare al fiecărui element , deci relaţia (1) devine pentru STransport:

k iST =

unde:

τ fST τ tc

1 1 1 1 nγ = = [1 + nγ [ + + ]]−1 1 1 1 1 µ λ θ + + + nγ µ θ λ

τ fST =

1 nγ - timpul de funcţionare al STransport a celor n SF, respectiv PF

1 µ - timpul necunoscutei R1 pentru alimentarea stării cu SF 1 θ - timpul necunoscutei R1 pentru evaluarea de pe MU a PF şi asezarea lor în Mpf 1 λ - timpul necunoscutei prelucrate pe MU Coeficientul de încărcare a RI :

k iRI =

τ + RI τ +c

1 1 1 1 + nγ [ + ] µ θ µ θ = = 1 1 1 1 1 1 1 1 + + + µθ [ + + + ] nγ µ λ θ nγ µ λ θ

a MU : k iSTR

1 1 nγ τ + STR λ λ = = = 1 1 1 1 1 1 1 1 τ +c + + + λ[ + + + ] nγ µ λ θ nγ µ λ θ

ST P Pentru determinarea k i se impune realizarea probabilitaţii 0, 0,0 a stării CF rezultă că :

P0, 0, 0 = [1 + nγ (

1 1 1 −1 + + )] µ λ θ

89

Rezolvara sistemului de ecuaţii pentru o stare stationară de funcţionare a CF, adică toate ∂P =0 P derivatele ∂τ , şi cunoscand probabilitatea stării 0, 0, 0 rezultă: Pk ,0,0 =

γ 1 1 1 [1 + nγ ( + + )]−1 µ θ λ µ

şi succesiv se obţin celelalte probabilităţi. Productivitatea CF exprimă în piese/sec. QCF =

1

τ buc

[

1 1 1 1 −1 + + + ] µ λ θ nγ

τ buc - timpul necesar prelucrarii unei piese. Subsistemul informaţional Funcţii: realizează cdă şi controlul în regim automat al celorlalte subsisteme prin: culegerea -

prelucrarea

-

memorarea

-

transmiterea informaţiilor

privind mişcarea în spaţiu sit imp a: - SF - Pieselor - SDV-urilor, realizează sarcini de producţie, comportarea MU, proceselor de prelucrare şi control. Conducerea SFP şi asigurarea unei exploatări optime a frecvenţei maşinii ce intră în alc. acestea sunt simultan realizate prin sisteme modulare de programare (există in memoria calculatorului şi transmite MU în funcţie de sarcinile de producţie). Sistemul de cală a unui SFP cuprinde 3 ni8vele ierarhice: - superior (central) - mediu (cda

procesului)

- local (cda prelucrarii) Nivelul central – calculatorul de process – are funcţiile: -

gestiunea bazei de date a programului piesa

90

-

gestiunea bazei de date statistice a SA

-

monitorizarea şi simularea funcţionării sistemice

-

planificarea producţiei

-

supravegherea stării sistemice.

10. Linii automate. Liniile automate sunt formate din maşini unelte, aparate şi instalaţii organizate într-un flux tehnologic cu respectarea anumitor condiţii specifice automatizării. Deplasarea obiectului de prelucrat se realizează în mod automat de la un post de lucru la altul. Liniile automate sunt întălnite mai des în industria auto, electrotehnică, electronică. Dinamica de dezvoltare a domeniilor amintite justifică costurile necesare pentru construcţia de linii automate specifice diverselor procese tehnologice. Linia automata se defineste ca fiind un sistem de maşini, instalaţii şi aparate care realizează transformarea automată a obiectului muncii – material sau semifabricat – în produs finit. Transformarea automată se face cu deplasarea automată a obiectului de prelucrat de la un loc de muncă la altul, cu refixări şi reechilibrări automate sau cu ajutorul unui dispozitiv special numit dispozitiv însoţitor. Liniile automate au următoarele caracteristici: - prelucrarea obiectului muncii se realizează în mai multe poziţii; - transportul piesei se realizează în mod automat de la un loc de muncă la altul după anumite trasee de prelucrare; -

procesul tehnologic este prestabilit şi este specific seriilor de fabricaţie mare şi masă.

Liniile automate au construcţii complicate şi scumpe, deci la realizarea lor trebuie să avem în vedere soluţii care să conducă la costuri reduse iar echipamentele utilizate să aibe o destinaţie mai largă.Aceste deziderate se obţin prin utilizarea elementelor normalizate – subansamble şi elemente de legătură – care prin agregare mecanică, hidraulică, electromecanică etc. reduc timpul necesar prelucrării şi construcţiei asigurand totodată o exploatare sigură şi de durată. Echipamentele utilizate trebuie să poată lucra atat în linie automată cat şi individual, fără transformări constructive importante. Linia automată este destinată unui anumut tip de piesă numită piesă tipică care reprezintă piesa specifică pentru o anumită grupă. Activităţile necesare prelucrării

91

acesteia în linia automată sunt executate fără intervenţia operatorului uman. Acesta din urmă acţionează la începutul sau sfarţitul ciclului de lucru – alimentarea cu semifabricate şi eliberarea pieselor finite – la activităţiile de reglaj, observare şi intervenţii în caz de defecţiune. În vederea realizării unei linii automate se parcurg următoarele etape preliminare: -

se precizează tipul de piese prelucrabile pe linia automată şi se stabilesc grupe de piese;

-

se alege piesa cea mai complexă d.p.v. al suprafeţelor de prelucrat din fiecare grupă şi pentru aceasta se stabileşte procesul tehnologic;

-

se stabilesc operaţiile din procesul tehnologic care se realizează pe linia automată pentru care se calculează costul de prelucrare necesar stabilirii eficienţei economice.

Clasificarea liniilor automate Criteriile de clasificare a liniilor automate sunt : -

după principiul de funcţionare a liniilor automate;

-

după caracterul transportului piesei în timpul prelucrării;

-

după felul procesului tehnologic de realizat pe linie;

-

după felul maşinilor care alcătuiesc posturile de lucru;

-

dupa caracterul programului de automatizare a ciclului de lucru pe linia automată;

-

după geometria liniei automate.

Principiul de funcţionare împarte liniile automate în doua grupe: -

linii automate cu funcţionare sincronă;

-

linii automate cu funcţionare asincronă.

Liniile automate cu funcţionare sincronă sunt linii cu structura rigidă între posturile de lucru adică semifabricatul trece de la unpost de lucru la altul fără să treacă printr-un depozit intermediar sau buncăr (fig1.4.).

92

Liniile automate cu funcţionare asincronă sunt linii cu structură elastică adică fiecare post de lucru este constituit din maşini ce au buncăr sau depozit intermediar, precum şi sistem de alimentare automat propriu (fig 1.5.).

93

Caracteristica transportului piesei în timpul prelucrării clasifică liniile automate în linii automate poziţionale sau staţionale şi linii automatice rotorice sau cu prelucrare mobilă. Liniile automate poziţionale se caracterizează prin faptul că acţiunile tehnologice au loc în timpul cat piesa este în poziţie. Ciclul de lucru este alcătuit din mişcare de transport, mişcări ajutătoare, mişc de lucru, mişcări ajutătoare, acestea făcandu-se cu suprapuneri de timp. Se pot face cu suprasarcini de timpi. Caracteristica liniilor automate poziţionale o reprezintă timpul egal de lucru pe fiecare post. Liniile automate rotorice se caracterizează prin faptul că acţiunile tehnologice se fac în timp ce piesa se află în mişcare. Are caracteristic faptul că timpul de prelucrare pe linii automate rotorice poate fi diferit şi este de regulă în funcţie de diametrul rotorului.

94

Are ca avantaj timpul variabil de prelucrare. Ca dezavantaje : se aplică doar pentru piese cu maxim două mişcări de prelucrare. După felul procesului tehnologic realizat liniile automate sunt linii automate pe care se realizează un singur tip de operaţii şi linii automate combinate. După felul maşininilor unelte ce formează postul de lucru deosebim: − Linii automate formate din maşini unealte universale. − Linii automate formate din maşini unealte agregate. − Linii automate formate din maşini unelte specializate. − Linii automate formate din maşinii unelte speciale. După caracterul programului de automatizare a ciclului de lucru 1. Linii automate cu program rigid 2. Linii automate cu program elastic După geometria liniei avem: − Linii automate cu un singur flux de prelucrare − Linii automate cu mai multe fluxuri de prelucrare (ramificat) Exemplu de compunere a liniei automate cu un singur flux: PL

Intrare

1

2

3

q-1

q

Ieşire

Transportor

95

Linie automată cu transpunere directă,agregate în linie. PL

. . .

. . . 1

2

3

q-1

q

Linie automată cu transpunere directă,cu prelucrare a piesei.

.

1

2

3

.

.

.

.

.

. . .

.

.

. q-1

q

96

Linie automată cu o linie cu transpunere directă,cu post unilateral sau bilateral,cu schimbarea poziţiei piesei.

1

2

3

q-1

q

Linie automată cu transpunere paralelă cu agregaje în serie

Transportator de alimentare

.

1

2

.

.

.

3

q-1

Transportator colector

Linie automată cu transportoare paralele şi cu agregate paralele.

11. Centrele de prelucrare Utilizarea programelor numerice permite instalarea unei noi piese. Se realizează piesa cu formă complexă cu preţuri de cost reduse. Părţile componente ale unui centru de prelucrare, o maşină unealtă, o magazie de scule, mişcarea de translaţie, două mese, sistem de manipulare a sculelor aşchietoare. Pe fiecare element mobil există nişte sisteme de axe . 97

Pentru eficienţa acestui sistem a fost nevoie de introducerea unor elemente suplimentare. Scule aşchietoare care să reducă auxiliari. Măsurarea vitezei de poziţionare se face cu ajutorul lanţurilor cinematice reuşite. Reglare sculei aşchietoare se realizează cu ajutorul unei scule de prereglare. Caracteristicile materialului – scula aşchietoare trebuie să aibă o durabilitate foarte bună (plăcuţe dure – care sunt executate sub formă pătrată). Scule cu elgorită (durabilitate foarte mare) – se foloseşte timp îndelungat fără a prezenta uzuri. D.P.D.V. al construcţiilor – sculele aşchietoare sunt montate în aşa numitul: port scule. Codificare se face cu mai multe cifre care indică locul în care se află o anumită piesă in magazia de scule. Schema de functionare a maşinii unelte cu comandă numerică :

Modalităţi de schimbare a SA la MU cu CN

Manuală

SA reglabilă

Suprafaţa de orientare Cilindrică | conică | plană

SA nereglabilă

Bucşă elastică

Cap revelver

Strângere

Pe con

Automată

Cu şurub

SA reglabil

Mijloc de identificare

Frână mecanică

SA nereglabil

Cu locaş codificat

SA codificat

98

Cerinţele pentru SA utilitare pentru maşinile unelte cu comandă numerică sau pe centrele de prelucrare sunt următoarele : -

rigiditate mare

-

capacitate de aschiere ridicată la viteze de aşchiere mari

-

posibilitatea de eliminare a aşchiilor

-

simplitate constructivă

-

să permită prelucrarea în afara MU într+un timp foarte scurt

-

să asigure interschimbabilitatea şi posibilitatea de schimbare rapidă

La maşinile cu CN sculele utilizate se pot clasifica în 2 timpuri : -

scule specializate (se referă la tipul de maşini speciale)

-

scule standarde (trebuie sa respecte cerinţele susţinute anterior ca să poată fi folosite).

Dezvoltarea tehnică industrială a condus la reconfigurarea structurală a maşinilorunelte. Realizarea structurală a maşinilor unelte se face în funcţie de specificul tecnologic al diferitelor repere de prelucrat şi de volumul producţiei acestora. În ultimii ani a luat amploare utilizarea maşinilor unelte cu comandă numerică şi centrele de prelucrare care au înlocuit maşinile unelte în producţia de unicat sau serie mică deşi construirile echipamentelor cu comandă numerică sunt mari. Această înlocuire este justificată de avantajele legate de creşterea productivităţii prelucrării prin creşterea timpului efectiv de aşchiere faţă de fondul total de fondul total de timp de încărcare a maşinii.Analizând preţul de cost în funcţie de număr de piese şi complexitatea acestora şi prelucrate de diferite tipuri de maşini unelte prezentată in fig. 1.1 conduce la concluzia ca pentru piesele cu configuraţie complexă, cu un număr mare de prelucrări ce se efectuiază cu un număr mare de scule aşchietoare şi cu diferite prinderi se recomandă utilizarea centrelor de prelucrareşi M.U. cu C.N. care sunt mai productive decât maşinile-unelte universale, iar diferenţa la preţul de cost este cu atât mai mare cu cât piesa este mai complexă.

99

FIG 1.1

Caracterizarea generală a maşinilor unelte cu comandă după program pot fi: -

MU cu cda secvenţială

-

MU cu cda numerică

-

MU

MU cu comandă secvenţială: -

MF – orizontale

-

Srevolver

-

Scopiat – preponderent la prelucrarea degroşării,

\ -verticale

finisarea după şablon Pentru MU cu comandă secvenţială limitele deplasărilor se realizează cu ajutorul unor blocuri delimitatoare de cursă acţionate de came aşezate pe plăci sau tamburi rotativi. CN se utilizează la multe tipuri de MU: -

S

100

-

MG

-

MF

-

MF + Alezat

-

CP

Tendinţe constructive ale maşinilor MU cu CN - utilizarea acţionării cu ME cu turaţie reglabilă (MCC cu inerţie mărită pentru acţionarea LC de avans) care se montează direct pe şurubul conducător elimind transmisia mecanică. - Motoare electro-hidraulice pas cu pas la acţionarea LC de avans pentru MU grele. - acţionarea principală este totuşi MCC care transmit mişcarea AP prin intermediul unei cutii de viteză CV simple prevăzută cu cuplaje electromagnetice sau cu baladori cuplabili pe cale hidraulică. - lăgăruirea cu lagăre hidrostatice a AP, care determină precizia întregii maşini. - pentru micşorarea frecării şi şi marirea preciziei se utilizează şuruburi cu bile şi ghidaje de rostogolire. - MU sunt construite încât să poată fi echipate cu CN de conturare (NCC) şi comandă cu calculatorul (CNC). Echipamentele NCC posedă interpolatoare : -

liniare

-

circulare

-

parabolice

care realizează comanda numai după mai multer axe. Utilizarea microprocesoarelor în echipamentele CNC a permis micşorarea gabaritului şi lărgirea considerabilă a flexibilităţii echipamentului.

101

Centrul de prelucrare (CP) este o maşină unealtă care are posibilităţi tehnologice de prelucrare multiple, este echipată cu comandă numerică, dispune de un dispozitiv de înmagazinare a mai multor scule aşchietoare şi efectuează schimbarea automată a acestora. Principalul avntaj al CP este micşorarea timpului efectiv de prelucrare care este mai mic cu cca 35% faţă de timpul efectiv de prelucrare al unei MU convenţionale, realizat mai ales prin micşorarea timpilor auxiliari (timpul de schimbare şi reglare a sculelor în arborele principal, timpul de schimbare a poziţiei piesei de prelucrat, timpul de deservire tehnologic). Micşorarea primelor două componente se realizează prin concentrarea operaţiilor ce se pot efectua pe aceaşi MU folosindu-se un număr mare de scule aferente fazelor de prelucrare şi utilizarea de mese rotative indexate de prelucrări de direcţii diferite ale piesei. Micşorarea timpului consumat cu schimbarea piesei se realizează cu mese suplimentare. Nr. mare de scule de prelucrare şi schimbare automată a acestora la CP este rezolvată prin magazinul de scule. Automatizare ciclului de schimbare a sculelor din magazin în arborele principal al CP necesită mecanisme specifice pentru căutarea sculei, pentru extragerea acesteia din magazin şi alimentarea arborelui principal, iar la alimentarea fazei de prelucrare extragerea sculei din arborele principal şi introducerea şi fixare acesteia în locaşul aferent din magazie. Spre deosebire de MU cu CN cu cap revolver, CP au mecanisme de transfer între magazin şi arborele principal, iar magazinul de scule nu suportă reacţiunile forţelor de aşchiere.

102

Construcţia modulară generală a unui CP este prezentată în fig. 1.2.

FIG 1.2 CP derivă din MU universale conduse cu CN şi echipate cu mecanisme specifice şi se clasifica după mai multe criterii astfel : a.) după operaţia tehnologică realizată şi tipul MU din care provine : -

CP prin strunjire

-

CP prin găurire

-

CP prin găurire frezare şi alezare

-

CP combinate

b.) după poziţia arborelui principal : -

CP cu arbore principal orizontal

-

CP cu arbore principal vertical

c.) după forma şi tipul magazinului de scule : -

magazin de tip disc (cu axă orizontală,verticală şi înclinată)

103

-

magazin de tip transportor cu lanţ (dreptunghiular sau oval)

d.) după tipul unităţi de transfere : -

CP cu mână mecanică simplă

-

CP cu mână mecanică dublă

-

CP cu un complex de mâini mecanice simple şi duble

-

CP fără unitate de transfer

-

CP cu mâini mecanice şi unitate de transfer

e.) după modul de identificare a sculei : -

CP cu codificarea sculei

-

CP cu codificarea locaşului sculei din magazin

CP sunt foarte variate şi de acea grupare lor este mai puţin riguroasă şi de aceia acelaşi CP se poate regăsi în diferitele grupuri prezentate anterior.

104