Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

В условиях жесткой конкуренции между производственными компаниями и колебаний на мировых рынках ключом к успеху становится способность производить широкий ассортимент продукции и быстро преобразовывать, совершенствовать и внедрять ее. Это требует проектирования производственных объектов, способных быстро реагировать на изменения.

Подходы и методы, используемые для достижения эффективного и результативного управления экспортом продукции в коротких производственных циклах, называются гибкими. В статье описаны их типичные особенности на примере лаборатории, запущенной в Познаньском технологическом университете.

Традиционно концепция гибких производственных систем отождествляется с автоматическими системами режущих станков. Понятие гибкости теперь выходит за рамки этого отдела, принося ощутимую пользу в производстве продуктов питания, бытовых товаров, пластмассовых изделий или косметики. Они относятся к категории быстро реализуемых товаров, характеризующихся очень большим разнообразием продукции, поставляемой покупателю. Гибкий подход к производству в этих отраслях, повышающий конкурентоспособность предприятия, требует, однако, преобразований в технике и способах контроля и управления. А если вас интересует автоматизированные системы оперативного управления производством, можете скачать здесь.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

Что такое гибкие системы?

Правильная конфигурация гибкой производственной системы является стратегической задачей, которая должна решаться путем оптимального сочетания компонентов, реализующих предполагаемую производственную задачу. Входными данными являются план производственного процесса для семейства продуктов, которые должны быть произведены, и набор сценариев возможных будущих изменений производства. Гибкая производственная система требует больше инвестиций, но снижает риск того, что система окажется непригодной для будущих измененных условий производства. Уровень гибкости должен быть отрегулирован таким образом, чтобы не допустить чрезмерного увеличения затрат, но при этом сохранить запас прочности на случай изменений. Сочетание этих противоречивых целей расширило концепцию гибких производственных систем, включив в нее понятие реконфигурируемости, понимаемой как способность изменять структуру системы путем добавления, удаления и замены отдельных функциональных компонентов системы для адаптации к новым производственным задачам. Многочисленные аппаратные и программные модули минимизируют затраты и усилия, связанные с модификацией номенклатуры выпускаемой продукции.

Некоторые производители станков и обрабатывающих центров упрощают эту задачу и предлагают своим клиентам варианты расширения возможностей станков с помощью систем, которые превращают их в гибкие производственные ячейки. Например, компания Okuma представила систему PALLETACE-C, которая имеет полный набор инструментов для перемещения, загрузки и разгрузки паллет, полностью интегрированных в обрабатывающие центры. Такое решение может быть экономически эффективным и дает определенную возможность для расширения. Представляется, однако, что компании, уже имеющие некоторое оборудование, будут склонны расширять возможности своего капитала и предоставлять более широкий спектр компонентов для удовлетворения конкретных потребностей текущего процесса.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

Лаборатория в Техническом университете

На кафедре технологического проектирования Познаньского технологического университета была запущена лаборатория, которая представляет собой полнофункциональную производственную систему, реализующую принципы гибкости. Предназначенная в основном для обучения и подготовки молодых инженеров, лаборатория не отличается от систем, встречающихся на промышленных предприятиях, и включает все элементы, необходимые для реального производства. Собранное оборудование является базой для тестирования новых устройств и проверки их способности решать реальные проблемы. Это также дает возможность моделировать и контролировать правильность работы разработанных процессов и алгоритмов управления.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

Интегрированная среда разработки

Производственная система состоит из огромного количества элементов. Выбор компонентов от разных производителей может быть интересен с исследовательской точки зрения, но также чрезвычайно сложен в реализации, громоздок в обслуживании и подвержен сбоям. Необходимость изучения множества различных приложений и подходов к программированию ПЛК значительно затруднит работу инженеров, эксплуатирующих систему. Система управления гибкой производственной системы (ESP), работающей в Познаньском технологическом университете, состоит из компонентов Siemens. Выбор был поддержан единой интегрированной средой разработки, позволяющей управлять из одного места конвейерами материалов, станциями подъема и направления паллет, распределенной сетью цифровых входов и выходов, связью с контроллерами роботов и станков с ЧПУ и панелями оператора HMI. Все эти функции реализованы через простой в освоении интерфейс. Это позволяет студентам выполнять гораздо больше заданий за ограниченное время и сосредоточиться на реальных производственных проблемах, а не на изучении нового интерфейса программирования. Единая среда разработки значительно упрощает диагностику оборудования, поиск программных ошибок и контроль производительности линии.

Аналогичные преимущества, сокращение времени разработки программы и ее адаптация к новым производственным задачам, безусловно, могут быть достигнуты компаниями, внедряющими подобные системы на собственных заводах. Превосходная система управления интегрирует систему. Сообщения от станков и роботов отображаются не только на их собственных контроллерах, но и передаются по шине данных и отображаются на главном ЧМИ всей линии. Это также позволяет интегрировать данные. Создается только один рабочий журнал и одна база данных с параметрами процесса. В случае возникновения неисправности нет необходимости искать ее источник в отчетах, генерируемых контроллерами станков, роботов или другого оборудования. Все доступно из одного места с помощью программного обеспечения Siemens TIA Portal.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

Удаленно и через браузер

Функции управления потоками, планирования, составления графиков и очередей не всегда нужно программировать с панели оператора ПЛК. Производители гибких систем обработки готовы предложить решения, объединяющие все эти функции в простом в использовании приложении. В дополнение к вышеперечисленным функциям, программное обеспечение Mazak Palletech Manufacturing Web предоставляет возможность отправки программы на станки с ЧПУ и проверки состояния инструмента. Более того, это программное обеспечение не нужно устанавливать на компьютеры сотрудников, доступ к нему можно получить через обычный веб-браузер. Операции с паллетами и продукцией из них выполняются с помощью кнопок и выпадающих деревьев в манере, знакомой по операционным системам и веб-сайтам.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

В идеале, все устройства в системе могут управляться и программироваться с помощью единого интерфейса. Это позволяет легко интегрировать устройства, устанавливать связь и взаимодействие между различными элементами гибкой производственной системы. Она также упрощает общение между сотрудниками, устанавливает стандарты формата файлов и передачи данных. Это видение реализуется в частях, таких как упомянутое ранее решение Mazak, которое объединяет управление потоком паллет с функцией программирования станков.

Гибкая система прототипирования для производственных и сборочных процессов

Другим примером является интегрированная среда автоматизации IQ Platform, предлагаемая компанией Mitsubishi. Он обеспечивает простую интеграцию и связь ПЛК и контроллеров роботов и станков с ЧПУ этой компании, как электрическую, так и программную.

Один язык программирования

Выгода для операторов заключается во внедрении общего языка программирования. Один алгоритм для всех компонентов позволяет управлять несколькими механизмами, используя общие циклы, математические функции и структуры данных, с четкими временными зависимостями, простой связью и считыванием данных с датчиков в реальном времени. Основным упрощением для интеграции станков с ЧПУ, промышленных роботов и систем технического зрения является возможность эффективного преобразования систем координат между глобальной системой и системами отдельных устройств. Было бы полезно включить в язык программирования команды, отвечающие за работу с моделями окружающих элементов, а также интегрировать систему автоматизации со средой 3D моделирования, с возможностью свободного использования CAD моделей. Системы трехмерного зрения могут предоставлять данные о пространственной геометрии продукции на поддонах и об инструментах на складе. Визуализация с достаточно высокой частотой обновления в программном обеспечении позволит осуществлять удаленный мониторинг и управление работой системы.

Гибкая производственная система с возможностью паллет | GRUPPO PARPAS

Как автоматизировать сборку на производстве? Роботы и коботы для автоматизации процессов сборки