3 аспекта на которые стоит обратить особое внимание при разработке проекта роботизации производства металлических конструкций

Роботизация металлообрабатывающего производства происходит с рядом проблем, которые снижают экономическую эффективность производства. Достаточно часто инвестиции в роботизацию не приносят запланированных результатов. Негативная статистка роботизации металлообрабатывающего производства обусловлена ошибками при разработке проектов автоматизации производства.

На что следует обратить внимание при разработке проектов автоматизации металлообрабатывающего производства на основе роботов?

1 – Программирование промышленных роботов

Автоматизация программирования роботов является важным аспектом эффективности производства. Но многие руководители проектов автоматизации производства игнорируют этот аспект вовсе, не вникая в особенности программного обеспечения, поставляемого производителями оборудования. Часто встречаются реализованные проекты роботизации производства, которые не привели к сокращению фонда заработной платы и даже наоборот, повысили расходы. Например, сварщика заметили роботом, наняв высокооплачиваемого инженера-программиста, который не только программирует, но и разрабатывает или оптимизирует 3D модели и WPS, а также проектирует оснастку. Чтобы дорогостоящее оборудование не простаивало, пока инженер-программист всё это делает, нанимают ещё и оператора который подготавливает оснастку и следит за сварочным процессом.

Следует осознать факт того, что информационная среда производства – взаимно-однозначная физической среде. Следовательно, операции в информационной среде должны соответствовать операциям в физическом пространстве.
Производительность обратно пропорциональна затратам времени на изготовление металлических конструкций.

Эффективное роботизированное производство начинается с разработки 3D модели.
Современные специализированные CAD для проектирования металлических конструкций: Tekla, SDS2, Advanced Steel – позволяют создавать информационные 3D модели с атрибутами технологии производства, например, WPS (Welding Procedure Specification – технические условия процесса сварки). Если использовать CAD как "продвинутый кульман", исключительно с целью повышения производительности конструкторского отдела (что достаточно часто происходит), то эффективность внедрения САПР сомнительна в части повышения производительности производства. При этом эффективность автоматизации производства значительно сокращается.
Роботизацию производства металлических конструкций следует начинать с внедрения CAD и обучению конструкторов работать ориентируясь на потребности производства. Конструкторский отдел должен создавать не чертежи, а информационные модели, включающие все необходимые атрибуты для CAM-систем.
Современные технологии роботизации металлообрабатывающего производства позволяют реализовать полную автоматизацию. Производство может быть организовано без двухмерных чертежей в связки CAD/CAM – это значительно, в разы по сравнению с ручным методом производства позволяет увеличить производительность не только физических операций, но и проектирования.

Ниже перечень трудозатрат конструкторского отдела завода-производителя металлических конструкций. Красным цветом отмечены те операции, которые могут быть исключены при организации производства без чертежей.

1. Разработка 3D модели – 23%
2. Разработка однодетальных чертежей - 8,5%
3. Разработка сборочных чертежей - 14%
4. Разработка монтажных схем - 7%
5. Расчёты и обозначения сварочных швов в модели или чертежах. 11%
6. Предварительное рассмотрение КМ будущих заказов, поступающих от отдела маркетинга с решением возникающих вопросов и выдачей заключения по возможности и срокам изготовления -2%
7. Решение возникающих при разработке модели вопросов с проектировщиками и заказчиками – 5%
8. Выдача спецификации металла - 1%
9. Решение вопросов по замене сортамента и марки металла - 1%
10. Разработка чертежей полуфабриката сварных балок и других разделённых по технологическим причинам деталей - 8%
11. Рассмотрение карт отклонений по стыкам - 3%
12. Решение вопросов, возникающих при обработке КМД Службой Главного технолога и ПДО - 1%
13. Решение вопросов, возникающих непосредственно при производстве в цехе - 6%
14. Решение вопросов, возникающих при упаковке и транспортировке готовой продукции - 1%
15. Разработка и выдача схемы контрольной сборки - 0,5%
16. Выдача спецификации на метизы - 3%
17. Разработка и выдача комплектовочной ведомости - 0,5%
18. Подготовка пакета документации для заказчика - 1,5%
19. Печать и подготовка рабочих комплектов чертежей – 3%

Таким образом, при данной схеме распределения трудоустраивать, с переходом на организацию производства металлических конструкций без чертежей, трудоёмкость работы конструкторского отдела снижается более чем на треть.

Организация автоматизированного производства металлических конструкций на основе роботов немыслима без "грамотного" внедрения CAD и интеграции его с CAM. Функциональные возможности CAM следует изучать до принятия решения о покупки того или иного оборудования.

Пример интеграции TEKLA STRUCTURES с CAM системой линии сборки/сварки балок BeamMaster производства AGT Robotics:

 

2 – Компенсация геометрических отклонений сортамента

Серьёзные проблемы при роботизации производства металлических конструкций создаёт отклонение геометрических характеристик металлопроката от теоретических значений. Сегодня на рынке промышленной роботизации предлагается множество технических решений, это различные сенсоры, лазерные сканирующие комплексы и программное обеспечение позволяющее в автоматическом режиме анализировать отклонения и определять оптимальную траекторию. Для любой задачи можно подобрать оптимальное техническое решение для компенсации геометрических отклонений из числа тех, которые на сегодняшний день предлагаются на рынке. Но не стоит выходить за рамки стандартных допусков и пытаться автоматизировать обработку бракованного сортамента, во-первых, это приводит к высоким расходам при внедрении промышленных роботов, а во-вторых снижает производительность.
Системы компенсации геометрических отклонений металлопроката – это предмет подробного изучения на стадии разработки проекта автоматизации. При проведении тендерных процедур стоит уделить особое внимание этому вопросу.

 

3 – Влияние сопутствующих операций на роботизацию производства

Автоматизация производства на основе промышленных роботов – это эффективный метод повышения производительности. Но экономическая эффективность автоматизации сильно снижается в том случае, если внедренная роботизированная линия простаивает из-за недозагрузки, которая чаще всего обусловлена низкой производительностью других операций, влияющих на производимую продукцию. Период окупаемости инвестиционного проекта в случае локального подхода к автоматизации производства увеличивается иногда в разы. В отдельных случаях роботизация повышает себестоимость продукции за счёт возросшей кредитной нагрузки без увеличения общей производительности завода.
До разработки проекта внедрения роботов, следует взглянуть на всё предприятие "с высоты птичьего полёта". Следует принимать во внимание все потоки производства, каждую операцию.

Более подробно о влиянии о влиянии сопутствующих операций и комплексной автоматизации производства вы можете прочитать в публикациях:

• Почему производительность промышленных роботов и высокотехнологичного автоматизированного оборудования не достигает номинальной производственной мощности?
• Ошибки при локальной модернизации металлообрабатывающего производства
• Алгоритм модернизации металлообрабатывающего производства