Конференция «Эффективное производство 4.0»

ООО НПП «Грань» 2-4 февраля 2021 г. принимала участие в  ПРАКТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ конференци «эффекттивное производство 4.0»  в разделе «Автоматизация механической обработки», которая была организованна группой компаний «ЦИФРА» и АКАДЕМИЕЙ «РОСТЕХ».

Текст выступления:

ООО НПП «ГРАНЬ». 2 февраля 2021г.

Уважаемые коллеги добрый день!

Компания «Грань», г. Смоленск, контрактное производство. Нам больше 20 лет. Предприятие занимается сложной механической обработкой металлов и все эти годы мы предоставляем профессиональные услуги в этой области. В компании создан замечательный коллектив способный осваивать современные технологии, помогая нашим партнерам создавать совершенные продукты.

Я расскажу о том, как на нашем производстве реализован проект автоматизации механической обработки металла.

В 2020 году, за собственные ресурсы, мы приобрели первый в г. Смоленске, робот-манипулятор это « EROWA Robot Easy 250». Что позволило нам сформировать роботизированную ячейку с 3-х осевым фрезерным центром с ЧПУ.

И так, что продаёт наша компания? Технологию? Знания? Опыт и навыки персонала? Конечно да, но в данном случае мы говорим о продаже функционала работы оборудования. Поэтому рассмотрим время работы оборудования, как самый очевидный фактор затрат.

Станки приносят прибыль, только когда они производят продукцию. Все, что имеет значение — это получить как можно больше продуктивных часов от наших машин.
Несколько лет назад, на аналогичных предприятиях Швейцарии и Германии, где мне удалось побывать, среднее время продуктивной работы станков, интегрированных в роботизированные комплексы 7 000 часов в год. Что очень даже недурно…

Был проведен анализ работы оборудования. Регистрацию данных о работе наших машин, обеспечил программно-аппаратный комплекс компании АИС «ДИСПЕТЧЕР», который мы установили на все оборудование с ЧПУ. Мониторинг позволяет получать полную и своевременную информацию о работе каждого станка, а также фиксировать время и причины простоя.

Характер производства нашего предприятия предполагает обработку мелкосерийных и единичных заказов, что сопряжено с большим количеством переналадок, и как следствие, постоянными простоями.Итоговый результат-3 300 м/ч в год. Что есть в 2 раза меньше, чем на многих предприятиях Европы. Такая разница произвела впечатление. Полученные отчеты показали большое количество нерегламентированных простоев, связанных с трудовой и технологической дисциплиной. Ряд организационных мероприятий, позволил увеличить продуктивное время работы машин на 20 — 25%, что безусловно интересно, но явно недостаточно для работы на уровне лидеров рынка.

Именно тогда пришло понимание, что единственной возможностью принципиально увеличить эффективное время оборудования, построить автоматизированное производство с максимальной гибкостью и масштабируемостью. Вектор задан.

Мы приняли простую структурированную модель, которая имеет прикладной опыт — это четыре основных шага:

  • 1-й шаг — стандартизация основных этапов подготовки производства;
  • 2-й шаг — организация всех стандартных этапов в простые и главное повторяемые процессы;
  • 3-й шаг — автоматизация простых, повторяемых процессов;
  • 4-шаг — это интеграция уже автоматизированных процедур в общую концепцию управления предприятием.

Шаг 1. Стандартизация основных этапов подготовки производства

Сложности стандартизации были связаны с большой номенклатурой мелкосерийных и единичных изделий, значительном весе заготовки и отсутствии ее повторяемости.
И так в стандартизацию основных этапов подготовки производства, мы включили:

  • Инструмент;
  • Оснастку;
  • Стандарт крепления заготовки;
  • Стандарт подготовки технологической документации.

До 15% времени составляют потери при подготовке инструмента непосредственно в станке, когда идет сборка и привязка инструмента при переналадке. Решение вынести наладку инструмента за пределы станка, очевидно. Как это сделать? Статистика использования инструмента позволяет определить 80 % наиболее часто применяемых позиций, именно из них формируется и утверждается список уже стандартного инструмента. Далее определяется буферный уровень складского запаса считаемый за «0». Программисты стандартизируют инструментальные сборки и создают CAD модели сборок, что очень удобно на этапе проектирования стратегии обработки и создания карт наладок. Далее, из наиболее опытных рабочих, мы выделили отдельного наладчика, который, согласно карты наладки, готовит инструмент вне станка, в отдельном помещении, обеспечивая контроль его геометрии. Инструмент, не попадающий в заданный допуск, не попадает на станок. Таким образом, оператору необходимо только вставить готовые сборки в станок.

Касательно оснастки. При размещении заготовки на рабочем столе, машине нужно точно сказать, где она находится. Данную задачу решают специальные зажимные паллеты с «нулевой точкой», на которых закреплена заготовка. Этот важный шаг нам помогла сделать компания «Эрова», предложив уже готовое решение — механический интерфейс, использование которого позволяет осуществлять сквозной рабочий процесс. Он подходит для всех машин, для большинства деталей, заготовок. Мы разработали и внедрили регламент применения механического интерфейса с «0» точкой и описали стандарт крепления заготовки.

Таким образом, подготовительные операции по привязке заготовки, были также вынесены за пределы оборудования. Заменить оснастку с заготовкой стало просто, это занимает не более 1 мин.

Далее. Стандарт подготовки технической документации решают многие технологические САПРы. С их помощью технолог обеспечивает управление технологическим составом изделия, назначает ресурсы, разрабатывает структуру технологического процесса. Программистами формируется пакет управляющих программ и карты наладки. Вся конструкторско- технологическая документация сопровождается сквозным ID номером и штрихкодом.

Создав стандарты применяемых инструментов, оснастки и технологической документации мы повысили качество и управляемость всего процесса подготовки производства.

Шаг 2. Организация всех стандартных этапов в простые и главное повторяемые процессы.

Ориентиром для нас стал базовый принцип «ТРИ ШАГА» — это то, во что должен превратиться любой процесс, если мы хотим его сделать простым для персонала, легко управляемым и контролируемым.

Как уже говорилось ранее, использование стандартных решений по инструменту, оснастке и технологической документации решает главную задачу – позволяет вынести наладку оборудования за пределы станка, что принципиально сокращает время на замену обрабатываемых деталей и переналадку оборудования. Кроме того, мы имеем возможность создать очередь полностью готовых к обработке «наладок» на рабочем месте и исключить простой машины из-за ожидания задания. Серийность изделий не является ключевым фактором. Знания и опыт оператора, как специалиста высокой квалификации, уже не требуется, его работа заключается в простой смене наладки, она становится комфортной и несложной.

Получена возможность организовать производственные процессы в достаточно простые и главное повторяемые операции. Эти организационно-технологические решения позволили увеличить эффективное время работы оборудования в среднем, до 4 500 м.ч./год.

И так, мы подходим к главному – автоматизации производства. Автоматизация становится естественным процессом, это «КАК ДЫШАТЬ».

Шаг 3. Автоматизация простых процессов.

Нет никакой причины стоять рядом с машиной и ждать, пока какую-то деталь нужно будет заменить. Это уже не имеет смысла!

Внедрение робота становится очевидным и ограничивается условиями производства, видом продукции и вопросом инвестиций.

  • Установленный у нас робот « EROWA Robot Easy 250» занимает 4 квадратных метра для 6 палет размером 400х400 на которых размещается заготовка;
  • Он переносит палеты до 250кг от накопителя до рабочего стола станка;
  • Управление происходит напрямую с пульта;
  • Смена палеты происходит за 1 мин;
  • Точность повторяемости установки до 2 микрон;
  • Имеется возможность легкого доступа для наладки деталей и заготовок во время работы;

Одно из ограничений, на котором хочу остановится подробнее -значительное увеличение общего веса оснастки с установленной на нее заготовкой. Средний вес комплекта стал 15-25 кг. Оператор не может руками перемещать его в зону обработки. Нужно средство транспортировки. На европейском рынке существует уже готовое решение — стационарный лифт, который устанавливается на каждом рабочем месте. Мы разработали собственное передвижное устройство транспортировки и перемещения палет с заготовкой, которое стало неотъемлемым компонентом внутренней логистики производственного процесса. Это передвижной манипулятор, позволяющий оператору, за счет бокового выноса более1 м, быстро и удобно перемещать тяжелые комплекты оснастки в зону обработки станка. Устройство универсально и может быть использовано для перемещения различных грузов по цеху, применяться в складских комплексах, участках сборки. В этом году планируются первые продажи передвижного манипулятора.

Шаг 4. Интеграция процессов механической обработки, в общую концепцию управления предприятием.

В настоящее время мы находимся в начале пути по созданию MES цифровой исполнительной производственной системы.

Описаны бизнес-процессы. Совместно с компанией Цифра, ведется разработка модуля контроля хода производства, где интегрируются интерфейсы АИС «Дипетчер», как регистратора данных о работе оборудования и САПР «Технопро», как аналога PDM системы. Полученные данные по структуре технологического процесса, ресурсам, нормированию и аналитикой загрузки оборудования мы будем экспортировать в центр планирования APS, в нашем случае аналог MES системы. Цель -получить возможность планировать и управлять производственным заказом, работами. Иметь аналитику загрузки оборудования. Работа в этом направлении продолжается.

И в заключении о результате проделанной работы на сегодняшний день, после внедрения стандартов и организационно-технологических мероприятий.

  1. Рост прибыли за год, составил 25 %;
  2. Увеличено эффективное время работы фрезерного оборудования до 4 500 м/ч год.
  3. Получен опыт внедрения роботизированного комплекса, который позволяет увидеть целостную стратегию построения автоматизированного производства.

Мне очень нравится фраза, что: « ты обязан инвестировать, даже когда падаешь вертикально вниз». Нужно искать свой путь, пытаться увидеть себя в 5-7 летней перспективе, не бояться инвестировать и смотреть в будущее только с позитивом.

Спасибо за внимание.

ООО НПП «ГРАНЬ» Бучинский Александр Васильевич