Print

Robotika a štíhlá výroba jako poněkud podivínská dvojice, která si však docela rozumí

-- 21.09.2018

Začlenění standardizace, optimalizace a flexibility odpovídá cílům a principům štíhlé výroby. 

Štíhlá výroba vyžaduje mimořádnou efektivitu, aniž by byla obětována produktivita. Zatímco se zdá, že vysoce standardizované a rigidní výrobní techniky a technologie jsou nejžádanější, flexibilní systémy založené na robotice, jejichž cílem je přizpůsobit a optimalizovat systém potřebám uživatele, mohou nabídnout více příležitostí pro štíhlou výrobu. V dnešní době se automatizace a robotika zaměřené na problematiku pohybu vypořádávají s úkoly zvýšení rychlosti a flexibility, díky čemuž dochází ke snižování spotřeby energie a odpadu z produkce a současně ke zvyšování produktivity zaměstnanců s vynaložením menšího úsilí.

U výrobců umožňuje inteligentní nasazení jednoduché robotiky standardizaci, optimalizaci a flexibilitu, jelikož výrobní procesy se přesunují od masově vyráběných produktových řad k průmyslovým zakázkám majícím charakter sériové výroby. Pro stavitele strojů umožňuje integrovaná robotika a modularizace rychlejší, agilnější a mnohem efektivnější specializaci a rychlejší proražení na trh. 

Pracovní definice

Myšlenka štíhlé výroby je známá více než čtvrt století, avšak to, co se mění, je způsob jejího definování. V nejširším slova smyslu musejí systémy štíhlé výroby přispívat k úspoře času, energií, ke snížení množství odpadu nebo být účinnější. Hlavními kritérii pro štíhlou výrobu jsou technologie, nástroje a systémy, které umožňují: 

  • dosahovat vyšší produktivity s vynaložením menšího úsilí;
  • vyvarovat se plýtvání v jakémkoli směru;
  • zkrátit dobu technické údržby;
  • snížit spotřebu energie;
  • zvýšit flexibilitu výrobního toku nebo produktu;
  • standardizovat;
  • trvale optimalizovat. 

Dodatečně se výrobci a subdodavatelé, kteří se zabývají metodikami štíhlé výroby, mohou zaměřovat na: 

  • rychlejší přípravu výrobních dat;
  • transparentnější komunikaci, přenos a ukládání výrobních dat;
  • zvýšení schopnosti provádět změny, zatímco se stroj nachází ve výrobním procesu;
  • snadnou konfigurovatelnost a ovládání. 

Rovněž robotika potřebuje pracovní definici, protože mnozí lidé si pod pojmem robotika okamžitě představují složité, skloubené nebo lidem podobné roboty. Robotika skutečně začíná už tehdy, když se dvě osy pohybují po plánované dráze nebo interpolují. Dvě osy znamenají dva rozměry nebo dva stupně volnosti. Jednoduché kinematické roboty (jak 2D, tak 3D) jsou velmi rozšířené a jsou k dispozici v mnoha různých velikostech. Některé příklady zahrnují: 

  • rychlé a dynamické roboty u aplikací s nízkou hmotností výrobků či balení;
  • velké roboty s vyššími užitečnými zatíženími, např. pro balení výrobků na konci montážní linky;
  • větší nízkodynamické intralogistické roboty s velkou vlastní hmotností a užitným zatížením, jako je stohovací jeřáb. 

Portálové roboty a flexibilní výroba

Aplikace samotné robotiky může být sama o sobě definována jako zavádění principů štíhlé výroby, avšak sofistikované kloubové roboty jsou složitá zařízení a jejich nasazení je spojeno s docela vysokými investicemi a přerušením výroby. A jaké jsou vůbec způsoby, díky kterým technologie řízení pohybu umožnila efektivnější plánování a nasazení robotiky v souladu s principy štíhlé výroby?

Společnost Schelling jakožto mezinárodní výrobce kuchyní navrhla systém pro manipulaci s materiálem pro své nové pořezové centrum, kde oběžný systém se dvěma portálovými jednotkami poháněnými inovativní technologií řízení pohybu umožňuje, aby pořezová linka fungovala bez přerušení.

Jádro principu manipulačního systému s cirkulujícími materiály je založeno na portálech, které obracejí desky po provedení prvního podélného řezu a poté je přenášejí přes kartáčovací stoly do dalšího řezacího úseku. Koncepce, na níž je založen systém cirkulace, umožňuje optimalizovat řezné diagramy na několika úrovních. Jakmile jsou součásti dokončeny, portál je znovu vyloží pro další zpracování.

Hlavní úkol spočívá v rychlé dodávce těch správných desek na pilu a jejich umístění pro další spěšnou přepravu od pily, aby je bylo možné dále co nejefektivněji zpracovávat, a to s přihlédnutím k aktuálním velikostem dílů a k volným místům, která jsou v danou chvíli k dispozici. To znamená, že pro každou část musí být vypočtena optimální dráha, přičemž pro dosažení optimální produktivity je nutno zajistit, aby byla pořezová linka uvolněna co nejrychleji.

Při navrhování portálů využila společnost Schelling plnohodnotné robotické jádro, které nabízí vše, co strojní inženýr potřebuje pro rychlé a flexibilní manipulační úkoly, a to i bez zvláštních znalostí robotiky. Spíše se zaměřili na navrhování profilů drah s koordinovanými vícerými osami než na sekvenčně řízené jednoosé pohyby portálů XYZ.

Koordinované pohyby v 3D prostoru zrychlují pohyby portálu, jelikož křivky pojíždění jsou podstatně hladší. Důsledkem je vyšší počet cyklů, protože se již nemusí blížit maximálním koncovým polohám a portál se obecně pohybuje po optimalizované dráze. Vzhledem k tomu, že optimalizované pohyby os jsou ekvivalentní úsporám času, portál se může pohybovat, a přesto dosáhne svého cíle ve stejném čase, což znamená, že nespotřebuje tolik energie.

Společnost Schelling rovněž spoléhala na inovativní modulární software pro řízení pohybu, který ovládá většinu funkcí aplikací. Dráhy, po nichž se musí portálový robot pohybovat, lze ve standardních případech nastavit pomocí technologického modulu nebo pomocí standardizovaných pohybových příkazů PLCopen část 4.

Dráhy jsou zpracovávány řídicí jednotkou pohybu, která komunikuje s připojenými servopohony přes Ethercat. Pohony jsou speciálně navrženy pro koordinované víceosé pohyby a používají se s centrálním napájecím modulem. Tímto způsobem jsou servoměniče napájeny přímo přes systém sběrnice DC-Bus. Díky výměně energie mezi jednotlivými střídači dochází ke zvyšování energetické účinnosti a současně je umožněno kompaktní uspořádání rozváděčů. Vzhledem k tomu, že ovladač pohybu je zodpovědný nejen za řízení pohybu, ale současně slouží jako rozhraní k řídicímu systému vyšší úrovně, je pořezové centrum připojeno k systému plánování výroby tak, aby mohla být výroba optimalizována jako celek. 

Urychlení výstavby strojů

Robotika představuje nejlepší volbu pro dosažení vysoké míry flexibilní práce ve výrobě, což je žádoucí atribut, jelikož průmyslová odvětví se přibližují individuální a citlivě reagující produkci, která se může opírat o změny na trhu nebo o zpětnou vazbu z prodeje. A je zřejmé, že roboty pro řízení pohybu vyrábějí a manipulují s materiálem v souladu s principy štíhlé výroby.

Velké výzvě musí v současné době čelit subdodavatelé strojů. Jak mohou stavitelé strojů splnit všechny nekonečně možné stávající požadavky zákazníků? Jak mohou dodávat robotická řešení, aniž by se museli stát sami odborníky na danou problematiku? Robotika koneckonců představuje jen jeden aspekt konstrukce strojů. Nejnovější pokroky v automatizaci řízení pohybu mění způsob, jakým subdodavatelé dodávají řešení zákazníkům v oblasti výroby a manipulace s materiálem, což usnadňuje, zrychluje a zefektivňuje způsob nabízení robotové techniky.

Přední specialisté na automatizaci v současné době integrují robotiku do dobře známého prostředí PLC výrobce stroje, takže programování je velmi snadné a jde vlastně o nastavování polohy osy, která se pohybuje z jednoho místa do druhého. Není potřeba, aby byl výrobce stroje specialista na robotiku, jelikož pro účely integrace a nabízení rozmanitých schopností koncovým výrobcům nejsou vyžadovány žádné speciální programovací nebo technické prostředky.

Ať už musí subdodavatel dodat výjimečně rychlý stroj na odběr dílů s flexibilní výrobou, nebo vychystávací stroj s těžkými portály, jediná věc, kterou je třeba změnit, je funkce robotu. Všechno ostatní kolem funkce zůstává stejné. Integrované kinematické roboty a standardizované systémy umožňují subdodavatelům splnit jedinečné požadavky svých zákazníků rychleji, lépe a chytřeji. A to je ta pravá definice štíhlé výroby.  

Detlef Stork je vedoucí technologického oddělení pro řízení pohybu ve společnosti Lenze.

Autor: Detlef Stork, Lenze


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

PROMOTIC Semináře
2018-10-23 - 2018-10-23
Místo: Trnava
ÚDRŽBA 2018
2018-10-24 - 2018-10-25
Místo: Liblice
PROMOTIC Semináře
2018-10-24 - 2018-10-24
Místo: Praha
Školení pro uživatele kalibrátorů a kalibračního software Beamex
2018-10-30 - 2018-10-31
Místo: Jelínkova vila, Třebíčská 342/10, 594 01 Velké Meziříčí
Bezpečnost v průmyslu
2018-10-31 - 2018-10-31
Místo: Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI