SISTEME FLEXIBILE DE FABRICATIE

1

• SISTEME FLEXIBILE DE FABRICATIE
• Notiuni introductive
• Conceptul de sistem flexibil de fabricatie

2

• Sisteme de fabricatie specializate
• grad inalt de rigiditate
• foarte putin rentabile in cazul unor modificari
  substantiale ale produsului de baza
• nu raspund noilor cerinte de orientare spre
  loturi mici de fabricatie

Presupun o mai mare flexibilitate si
versatilitate a sistemelor de fabricatie
3
Versatilitate capacitate sporita de adaptare si
raspuns la variatii fundamentale ale cerintelor
de productie
Flexibilitate conceptul trebuie definit numai
prin raportare la eficienta economica
4
Flexibilitate
Productie manufacturiera
Posturi independente
Sisteme flexibile de fabricatie
Celule de fabricatie
Productie de masa
Linii specializate de fabricatie
Eficienta economica
Serie mica
Serie mare
Serie medie
5
Sistem flexibil de fabricatie (SFF) Se refera la
un grup de masini-unelte cu comanda numerica si
de statii de lucru conectate prin sisteme de
manipulare si controlate printr-un calculator.
Zona masinilor de lucru (celule de fabricatie)
Zona de incarcare descarcare, manipulare
6

• Componente de baza ale unui SFF
• Masini-unelte
• Reprezinta coloana verticala a sistemului
• Se pot utiliza masini-unelte de diferite tipuri,
  centre de prelucrare, verticale sau orizontale
• Trebuie sa fie cu comanda numerica
• Statii de lucru
• Se utilizeaza pentru incarcare, descarcare,
  stocare si inspectie
• Subsistem de transport
• Asigura transportul intre statiile de lucru
• Include benzi transportoare, vehicule cu
  remorca, vehicule pe sine, vehicule cu ghidare
  automata (AGV -automated guided vehicle)
• Sisteme de manipulare/prelucrare
• roboti industriali
• Controlerul de sistem
• Un computer ce controleaza intreg sistemul

7

• Tipuri de procesari in SFF
• Procesare materiala
• O inlantuire logica a mai multor ateliere
  flexibile de fabricatie, fiecare din acestea
  fiind constituit din una sau mai multe celule
  flexibile de fabricatie.
• Utilizarea MU cu comanda numerica
• Utilizarea MU DNC Direct numerical control un
  singur calculator este destinat conducerii unui
  grup de MU
• Utilizarea MU CNC computer numerical control
  fiecare masina are incorporat un mini sau
  microcalculator
• Introducerea robotilor care au preluat din
  functiile tehnologice ce ridica probleme
  deosebite dpdv al conditiilor de lucru
• Dispozitivele conexe (auxiliare)

8

• Procesare informationala
• Se obtine prin integrarea tuturor sistemelor de
  conducere (automate programabile, calculatoare de
  proces, calculatoare personale) intr-o structura
  ierarhizata, destinata optimizarii functiei
  productive
• CIM (Computer Integrated Manufacturing)
  utilizarea tehnicii numerice in diverse faze ale
  productiei
• CAD (Computer Aided Design) utilizarea
  calculatorului pentru proiectarea integrala a
  produselor si obtinerea directa a programelor de
  conducere necesare SF
• CAM (Computer Aided Manufacturing) - utilizarea
  calculatorului ca echipament de conducere a
  diverselor masini si utilaje
• CAP (Computer Aided Planning) - utilizarea
  calculatorului pentru rezolvarea aspectelor
  economice ale productiei
• CAQ (Computer Aided Quality) - utilizarea
  calculatorului in controlul calitativ interfazic
  si final al fiecarui produs
• CAS (Computer Aided Service) - utilizarea
  calculatorului pentru crearea unor facilitati
  speciale de depanare intr-un sistem de fabricatie
  prin functii specifice (autotest, autodiagnoza,
  etc)

9
CELULA FLEXIBILA DE FABRICATIE (CFF) element de
baza, constitutiv intr-un SFF
Statie de lucru (centru de prelucrare)
Masina-unealta
Sistem de manipulare (robot)
10
CELULA FLEXIBILA DE FABRICATIE dpdv al
procesarii materiale -
Una sau mai multe MU-CNC pentru diferite
categorii de operatii (strunjire, frezare,
gaurire, etc)
Unul sau mai multi roboti (pentru operatii de tip
incarcare/descarcare, transfer,paletizare/depaleti
zare, sudura, vopsitorie, etc)
Utilaje specifice clasei de operatii efectuate in
celula (tratamente chimice si/sau termice,
prelucrari prin electroeroziune, magazii tampon,
etc)
11
CELULA FLEXIBILA DE FABRICATIE dpdv al
procesarii informationale -
Planificarea si coordonarea tuturor programelor
de comanda pentru intreaga dotare tehnica
Planificarea si gestionarea miscarii sculelor, a
obiectelor prelucrate,a subansamblurilor,etc
Supervizarea intregii functionari in vederea
optimizarii,autodiagnoza si autoservice
12
(No Transcript)
13
SISTEME AUTOMATE DE FABRICATIE
14

• Cuprind un ansamblu de statii automate de
  procesare, interconectate prin unul sau mai multe
  dispozitive automate de transfer, intre care,
  uneori sunt intercalate si posturi manuale

Pentru operatii dificil de realizat in varianta
automata si nu justifica investitia in
echipamente specializate
Nu exista posibilitati financiare momentane
pentru completarea investitiei (asamblari
speciale, reglaje finale sau intermediare,
inspectie, ambalare finala, etc)
15
SIMBOLURI FOLOSITE

• Statia de procesare

Cap de prelucrare
Simbolul procesului PROC statie de
prelucrare ASBY statie de asamblare INSP
statie de inspectie SORT statie de sortare
Masina, echipament, dispozitiv, etc
Modul de functionare a statiei AUT statie
automata MAN statie manuala
16

• Faza procesarii

Materie prima sau semifabricat de baza
Procesare intermediara (semifabricat in timpul
procesarii)
Produs finit

• Magaziile tampon de stocare (buffere)

17

• Sistemul de transfer dintre statii

Sensul sagetii indica sensul normal al
transferului in timpul procesarii

• Functiile de control in procesarea informationala

Sensul sagetii indica sensul transferului
principal de date
18
Reprezentarea simbolica a unui sistem automat de
fabricatie
Semifabricat de baza
19
TIPURI DE SISTEME AUTOMATE DE FABRICATIE

• Dupa modul de organizare a fluxurilor de
  procesare se pot distinge

• Cu flux serial

• Cu flux paralel

• Cu flux mixt

20

• Sisteme automate de fabricatie cu flux serial -
  cel mai uzual mod de organizare a fabricatiei, in
  situatia in care productia are un caracter stabil
  sau cvasistabil, comenzi mari si relativ
  constante in timp, volum mare de procesare.

Pentru cele cu dispunere liniara

• Se caracterizeaza prin existenta simultana a (m)
  sau (m-2) semifabricate aflate in diverse faze de
  procesare, numarul lor fiind egal cu cel al
  statiilor

Pentru cele cu dispunere circulara (sunt
prevazute 2 statii suplimentare pentru incarcarea
semifabricatului de baza si extragerea produsului
finit)
OBS. m este numarul de statii

• O buna eficienta se obtine pentru un numar de
  statii cuprins intre 8-16 cu un optim pentru 12.

21

• Varianta liniara
• Cea mai raspandita solutie de amplasare
• Statiile de procesare sunt repartizate in
  lungimea unui sistem de transfer clasic, de tip
  conveior sau banda transportoare

22

• Varianta circulara
• Statiile de procesare sunt repartizate pe o
  circumferinta
• Transferul interfazic este realizat cu ajutorul
  masinilor de indexare
• Este specifica fabricatiei produselor de
  dimensiuni mici si foarte mici (in industria
  electronica, electrotehnica, de orologie, etc)
• Ocupa o suprafata redusa in mediul uzinal si se
  reduc distantele de transfer interfazic de la o
  statie la alta
• Masina de indexare introduce totusi un anumit
  grad de rigiditate, nepermitand, de exemplu,
  modificarea succesiunii statiilor de procesare
  sau introducerea cu usurinta a magaziilor tampon.

23
(No Transcript)
24

• Sisteme automate de fabricatie cu fluxuri
  paralele se utilizeaza in situatia in care
  produsul finit necesita un numar mic de operatii,
  ce pot fi realizate intr-o singura statie de
  procesare, dar volumul productiei este mare.

• Se caracterizeaza prin existenta a (m)
  semifabricate aflate in aceeasi faza de
  procesare, numarul lor fiind egal cu cel al
  statiilor

OBS. m este numarul de statii

• Timpul de fabricatie este aparent de (m) ori mai
  mic decat cel real, iar productivitatea este de
  (m) ori mai mare decat a unei singure statii.

• Necesita multiplicarea punctelor de introducere a
  semifabricatului si a celor de preluare a
  produsului finit.

• Exemple de utilizare productia reperelor
  universale( suruburi, piulite, roti dintate,
  curele de transmisie, etc)

25

• Varianta liniara

26

• Varianta circulara

PROC AUT
Statia 2
PROC AUT
Statia 3
27

• Sisteme automate de fabricatie cu fluxuri mixte
  imbina principiile discutate anterior, in cazul
  general existand un numar de (n) fluxuri paralele
  identice, fiecare organizat serial din (m) statii
  de procesare.

• Se caracterizeaza prin existenta a (nxm)
  semifabricate aflate in diverse faze de procesare.

• Variantele cu dispunere circulara sunt mult mai
  rare datorita complicarii gestiunii
  intersectiilor dintre fluxurile de transfer.

• Acest tip de sistem asigura o reconfigurare
  dinamica, si anume, defectarea accidentala a unei
  statii poate fi suplinita in mod dinamic de
  sistemul de control general prin redistribuirea
  sarcinilor sale catre celelalte statii de acelasi
  tip.

• Productivitatea este in cazul general de (n) ori
  mai mare decat cele seriale.

28
TRANSFERUL IN SISTEMELE AUTOMATE DE FABRICATIE

• Este realizat cu dispozitive speciale ce asigura

• Deplasarea semifabricatelor intre statiile de
  procesare
• Alte functii auxiliare fixarea, schimbarea
  orientarii, etc.

• Alegerea tipului de transfer depinde de

• Tipul operatiilor efectuate
• Numarul statiilor de procesare
• Greutatea si numarul pieselor transportate,
  existenta posturilor manuale
• Viteza de transport impusa

29

• Din punct de vedere al principiului de deplasare,
  transferul poate fi

• Transfer continuu

• Transfer sincron (intermitent)

• Transfer asincron (la cerere)

• Solutii speciale de transfer

30

• Transfer continuu semifabricatul este deplasat
  continuu, cu viteza constanta, ceea ce necesita
  adaptarea permanenta a tuturor statiilor de
  procesare la variabilitatea sa pozitionala.

• Se utilizeaza
• fie pentru fabricarea produselor de dimensiuni
  mici, ce pot fi blocate temporar in dreptul
  statiilor automate de procesare fara a parasi
  sistemul de transport
• fie in cazul produselor cu inertie foarte mare ce
  suporta mai ales prelucrari in posturi manuale
  (montaj general automobile)

31

• Transfer sincron semifabricatul este deplasat
  discontinuu si este stabil la fiecare statie de
  procesare pe durata operatiilor efectuate, aspect
  ce favorizeaza procesarea automata.

• Se impune ca timpii de procesare ai tuturor
  statiilor sa fie sensibili egali
• Introduce rigoare in transport si este folosit in
  SAF cu statii exclusiv automate ce realizeaza
  produse cu inertii mici si medii (repere
  mecanice, caroserii auto).

32

• Transfer asincron semifabricatul paraseste
  statia curenta imediat ce operatiile de procesare
  s-au incheiat si relativ independent de situatia
  curenta din celelalte statii.

• Se creaza avantajul unei anumite continuitati(in
  timp ce unele semifabricate sunt in faza de
  procesare, altele sunt supuse procesului de
  transfer.
• Ofera o flexibilitate deosebita, permitand
  introducerea magaziilor tampon, echilibrarea mai
  buna a timpilor neuniformi de prelucrare ai
  statiilor, compensarea statiilor mai lente prin
  multiplicare si functionare in paralel.
• Se utilizeaza in cazul in care SAF include si
  statii automate si posturi manuale.

33

• Transfer paletizat semifabricatul este asezat
  pe palete tipizate, special proiectate pentru a
  crea facilitati de miscare, pozitionare, fixare,
  prindere/eliberare, preluare a mai multor tipuri
  de semifabricate, etc.

• Este specific SAF in care se realizeaza procese
  de asamblare sau prelucrari succesive ale
  aceluiasi semifabricat de baza (industria
  constructoare de masini)
• Paletele purtatoare sunt realizate pe baza
  imaginii negative a semifabricatului.

34

• Solutii speciale de transfer include un grup de
  tehnici moderne ce sporesc substantial gradul de
  flexibilitate al SAF, tinzand spre
  universalitatea transferului bazata exclusiv pe
  reprogramare.

• Solutii pentru transferul local in SAF
• In camp electromagnetic
• Prin vibratii
• Solutii pentru transferul global in SAF
• Sisteme de roboti mobili cu cai de ghidare
  predefinite sau de roboti mobili autonomi

35
ASPECTE MECANICE SI CONSTRUCTIVE ALE TRANSFERULUI
IN SAF

• Se pot evidentia trei clase de mecanisme frecvent
  utilizate

• Mecanisme specifice transferului liniar

• Mecanisme specifice transferului circular

• Mecanisme specifice solutiilor speciale de
  transfer

36

• Mecanisme specifice transferului liniar

• Mecanism cu grinda oscilanta

Semifabricat
Paleta
Suport rigid
Grinda oscilanta
Tija de comanda
Sistem de actionare

• Intr-un singur ciclu de miscare a grinzii se
  asigura deplasarea cu un pas a tuturor paletelor
  cu semifabricate, rezultand deci un transfer
  sincron.

37

• Mecanism conveior cu role

Role

• Sunt posibile mai multe solutii constructive
• Cu toate rolele antrenate mecanic
• Numai cu anumite role antrenate mecanic
• Cu rolele libere la rotatie

• Impune adoptarea unui transfer paletizat si a
  unor dispozitive de blocare sau ridicare de pe
  conveior.

38

• Mecanism cu cale conducatoare

Roata motoare
Roata pentru tensionare
M

• Calea conducatoare este de regula un lant sau un
  ansamblu de doua lanturi cu viteze sincronizate
• Paletele sunt antrenate de lant datorita
  prezentei unor gheare mecanice ce realizeaza
  automat cuplarea mecanica in pozitiile de
  referinta ale lantului.

39

• Dispozitive auxiliare pe traseu
• Sisteme de sustinere si ghidare, ce asigura
  orizontalitatea anumitor portiuni de traseu,
  modificari de nivel sau de directie
• Sisteme de tensionare sau intindere a
  transportorului, destinate prevenirii decuplarii
  mecanice de pe sistemul de antrenare
• Sistemul de antrenare, ce poate fi unic sau
  multiplu, caz in care trebuie rezolvata problema
  perfectei sincronizari intre vitezele dezvoltate
  pemntru prevenirea ruperii transportorului.

40

• Transferul liniar cu manipulatoare

• O prima solutie este dotarea fiecarei statii cu
  un manipulator cu 2-3 grade de libertate (mana
  mecanica)
• Toate manipulatoarele incep sincron ciclul
  specific, preluand de la transportorul principal
  semifabricatul aferent statiei si introducandu-l
  in zona de prelucrare
• Dupa ce toate manipulatoarele au incheiat ciclul
  de deservire, transportorul principal avanseaza
  cu un pas.

41

• O a doua solutie elimina transportorul principal,
  utilizandu-se un singur manipulator cu o
  structura cinematica arborescenta (mai multe
  brate si mai multe terminale)
• Dispunerea uzuala este in varianta portal, dar
  este posibila si amplasarea plana

42

• Mecanisme de transfer ce utilizeaza gravitatia

Semifabricate
Produse finite
Evacuare rebuturi
Tije ce efectueaza o miscare pe verticala cu trei
pozitii
43

• Mecanisme specifice transferului circular

• Au la baza utilizarea masinilor de indexare

• Masa circulara sectorizata, cu unghiuri la centru
  egale, a carei rotatie se realizeaza discret ,
  valoarea unei deplasari elementare fiind pasul
  unghiular al masinii

• Numarul sectoarelor coincide cu numarul statiilor
  de procesare, la care se adauga inca doua pentru
  incarcare/descarcare.

Statia 1
Paleta purtatoare
Statia 8
44
Cuplarea mai multor masini de indexare
45

• Mecanisme specifice solutiilor speciale de
  transfer

• Mecanism de transfer prin vibratii

46

• Vibratiile se obtin prin comanda
  electromagnetului
• Arcurile lamelare asigura suspensiile
• Dimensionarea se realizeaza astfel incat sa se
  obtina o deplasare prin cuante de marimea L a
  pieselor pe calea de transfer
• Orientarea trebuie rezolvata la statia deservita

47

• Mecanism de transfer cablat (se utilizeaza la
  robotii mobili ghidati)

• De tip mecanic cu sina conducatoare

• Cablajul activ (filoghidarea)

Folosesc un ansamble de senzori amplasati pe
robot, destinati detectarii pozitiei si
orientarii curente in raport cu traseul marcat

• Cablajul pasiv (optoghidarea si videoghidarea)

48

• Cablajul activ (filoghidarea)

Robotul mobil realizeaza o traiectorie ce
reproduce amplasarea traseului cablat prin
supravegherea campului magnetic creat de acesta.
Senzori de cale (Bobine)
ROBOT MOBIL
15-20 mm
5-10 mm
Traseu conductor
SOL
49

• Traseul conductor este parcurs de un curent
  alternativ cu o frecventa de ordinul kHz si o
  amplitudine de ordinul mA.
• Utilizarea mai multor trasee presupune existenta
  unor alternative de ghidare.
• Traseul conductor poate constitui in subsidiar si
  un canal de comunicatie intre robot si postul
  central de comanda. Variante

Monofrecventa Robotul urmareste o singura bucla a
traseului cablat
Multifrecventa Robotul urmareste traseul ce-I
este destinat prin frecventa afectata.
50

• Cablajul pasiv - optoghidarea

ROBOT MOBIL
Fotodetectori
TRASEU MARCAT
SOL

• Pret de cost mai mic
• Usurinta modificarilor ulterioare
• Securitatea utilizatorilor prin prezenta unui
  traseu vizibil
• Eliminarea unei infrastructuri costisitoare

51

• Cablajul pasiv - videoghidarea

• Asigura majorarea substantiala a informatiei
  senzoriale printr-un camp de supraveghere al
  marcajului mai amplu.
• Robotii mobili autonomi folosesc vederea
  artificiala si algoritmi sofisticati de
  inteligenta artificiala ce ofera autonomie in
  decizie
• Pret de cost ridicat.

52
Din punct de vedere al senzorului utilizat
Monocamera TV liniara (rigleta cu senzori optici)
Doua camere TV bidimensionale (strereo viziune)
Monocamera TV bidimensionala (monoviziune)
53
MAGAZIILE DE STOCARE

• Sunt destinate sa asigure o rezerva tehnologica
  cu semifabricate pentru o statie sau un grup de
  statii, mentinand o continuitate functionala a
  sistemului de fabricatie
• Sunt utile mai ales in transferul asincron , dar
  si la cuplarea mai multor tipuri de sisteme de
  transfer
• Amplasarea poate fi

• Zonala, pentru un grup de statii
• Individuala, pentru fiecare statie sau post
  manual.

54
FUNCTIILE DE CONTROL

• Exista trei cerinte fundamentale

• Controlul procesului aspectul de baza al
  functiilor de control si consta in coordonarea
  logica si temporala a functionarii tuturor
  statiilor de procesare, dispozitivelor auxiliare
  si de transfer.
• Siguranta functionala asigura deplina securitate
  functionala, supravegherea tuturor proceselor si
  a parametrilor critici, prevenind eventualele
  pagube majore
• Controlul calitatii productiei, identificarea
  produselor rebut si a deficientelor functionakle
  ale utilajelor

55

• Tehnici de realizare a controlului

• Controlul instantaneu
• Determina oprirea imediata a intregului SAF la
  aparitia unei defectiuni si furnizarea unor
  mesaje referitoare la localizarea defectului.
• Asigura o buna protectie a SAF
• Poate totusi contribui la pierderi importante de
  productie

• Controlul cu memorie
• Functiile de control cauta sa mentina in
  functiune tot restul SAF cu exceptia statiei la
  care a aparut defectul

56
CLASIFICAREA SAF

• Dupa numarul proceselor realizate

• Specializate pentru un singur proces
• Multiproces, in care se pot realiza uzual 2-3
  procese relativ asemanatoare

• Dupa amplasarea statiilor in raport cu fluxul de
  transfer

• SAF cu statii unilaterale

57

• SAF cu statii alternante

• SAF cu statii bilaterale

PROC AUT
PROC AUT
58

• SAF cu statii intersectate de fluxul de transfer

PROC AUT
PROC AUT

• Este indicata in situatia in care statiile de
  procesare sunt de dimensiuni mari sau realizeaza
  prelucrari multiple pe mai multe suprafete
• Dezavantaj reducerea spatiului de acces la
  capertele de prelucrare pentru activitatea de
  service.