automatizarea celulelor.pdf

Upload: ion-ionut

Post on 05-Jul-2018

245 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    1/141

     

    AUTOMATIZAREA

    CELULELOR FLEXIBILE

    DE FABRICATIE

    Adrian MOISE

    Gabriela BUCUR

    Editura Universităţii Petrol-Gaze din Ploieşti

    2015

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    2/141

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    3/141

    1

    Prefaţă 

    Un sistem de producţie este un ansamblu alcătuit din oameni, echipamente şiproceduri, organizat în scopul de a realiza operaţiile de producţie ale uneicompanii. 

     În operaţiile moderne de fabricaţie, anumite părţi ale sistemului de producţiesunt automatizate şi/sau computerizate. Totuşi, sistemele de producţie includ şioameni. Oamenii determină funcţionalitatea acestor sisteme. În general, oameniicare lucrează direct (blue collar workers) sunt responsabili cu operarea facilităţilor,

    iar oamenii din staff -ul profesional (

    white collar workers

    ) sunt responsabili cusistemele de sprijin al fabricaţiei. Facilităţile unui sistem de producţie sunt: fabrica, maşinile de producţie, maşini

    unelte, echipamente pentru manipularea materialelor, echipamente de inspecţie şisisteme de calcul folosite pentru conducerea/comanda operaţiilor de fabricaţie.

    Noţiunea de sistem de fabricaţie flexibil   (SFF) este legată de noua concepţie defabricaţie în care se include integrarea componentelor prin calculator şi fabricaţiaflexibilă. Flexibilitatea este capacitatea sistemului de fabricaţie (SF) de adaptare aproducţiei la condiţiile pieţei, cu productivitate maximă şi cheltuieli minime, încondiţiile unei fabricaţii cu un grad parţial sau integral automat. 

    Structurile şi nivelurile de organizare ale celulelor flexibile de fabricaţie suntputernic corelate cu nivelurile de conducere, fără a exista însă o corespondenţă detip biunivoc, mai ales că şi în problema nivelurilor de conducere nu a fost stabilitun consens. Ierarhizarea pe niveluri de conducere asigură coordonareaelementelor de la nivelurile inferioare de către cele de la nivelurile superioare.

    Folosirea sistemelor de inteligenţă artificială (IA) reprezintă o etapă superioarăa adaptării din cadrul organizării moderne a producţiei automatizate. În SFF deamploare importantă sunt utilizate forme evoluate de IA, şi anume sistemeleexpert SE. Un SE este un sistem de programe care permite unui sistem de calculcare poate rezolva probleme de IA să soluţioneze probleme de mare complexitate

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    4/141

    2

    şi de mare dificultate, ajungând la rezultatele şi concluziile la care ar ajunge unexpert uman din domeniul respectiv. 

    Cartea este scrisă într-un limbaj uşor de înţeles deşi, pentru aprofundarea unornoţiuni, cititorul trebuie să posede cunoştinţe de bază legate de maşinile unelte cu

    comandă numerică, structura mecanică şi programarea roboţilor industriali. În textsunt incluse multe figuri, care ajută la înţelegerea funcţionării şi la programareaacestor sisteme moderne şi complexe. 

    Lucrarea este structurată pe patru module şi 14 unităţi de învăţare. Cartea începe prin a introduce cititorul în problematica sistemelor de producţie,

    prin  abordarea noţiunilor generale privind facilităţile sistemului de producţie  şiautomatizarea sistemului de fabricaţie. 

    Modulul  2 este dedicat conceptelor şi modelelor matematice de producţie,precum şi abordării temei costurilor operaţiilor de fabricaţie. 

     ÎnModulul

      3sunt introduse conceptele de bază ale automatizării şi conduceriitehnologiilor de fabricaţie, cu detalierea funcţiilor automate avansate şi a

    nivelurilor de automatizare. Modulul 4 conţine exemple de aplicaţii din domeniul manipulării materialelor şi

    sudare în care se folosesc roboţi industriali.  De asemenea, sunt prezentate şianalizate nivelurile de conducere a celulelor flexibile de fabricaţie. 

    Lucrarea este astfel concepută încât să  acopere subiectele cursului Automat izarea celulelor flexibile de fabricaţie, predat în anul IV, la specializareaAutomatică şi Informatică Aplicată,  cursuri de zi dar si cu frecvenţă redusă.  Deasemenea, cartea este utilă şi studenţilor specializării Electromecanică, anul IV, la

    cursul Robotică. Prin exemplele detaliate şi prin faptul că sunt acoperite subiecte complexe

    legate de conducerea proceselor, lucrarea se adresează şi studenţilor care   îşipregătesc lucrarea de licenţă şi nu în ultimul rând, inginerilor care doresc să-şicompleteze cunoştinţele legate de structura şi conducerea celulelor flexibile defabricaţie. 

    Ploieşti, Noiembrie 2015 Autorii 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    5/141

    3

    Cuprins 

    MODULUL 1. BAZELE SISTEMELOR DE PRODUCŢIE 

    Unitatea de învăţare 1. ............................................ ............................... 5Sisteme de producţie. Sisteme de sprijin al fabricaţiei

    1.1. Facilităţile sistemului de producţie …………………………………………. 51.2. Sisteme de sprijin al fabricaţiei ……………………………………………….. 13

    Unitatea de învăţare 2. .............................................................................. 17

    Automatizarea în sistemele de producţie.Munca manuală în sistemele de producţie

    2.1. Sisteme automate de fabricaţie ………………………………………………. 182.2. Munca manuală în sistemele de producţie ……………………………… 24

    Unitatea de învăţare 3. ........................................................................... 29 Principii şi strategii de automatizare

    3.1. Principiul USA ……………………………………………………………………………. 293.2. Strategii pentru automatizarea producţiei ………………………………. 30

    MODULUL 2. CONCEPTE ŞI MODELE MATEMATICE DE PRODUCŢIE

    Unitatea de învăţare 4. ............................................................................. 35 Operaţii industriale. Relaţii între producţie şi produs. Aplicaţii

    4.1. Industrii şi produse manufacturate ………………………………………… 364.2. Operaţii industriale ………………………………………………………………… 404.3. Relaţii între produs şi producţie …………………………………………..…. 44

    Unitatea de învăţare 5. ............................................................................. 53 Concepte şi modele matematice de producţie. Aplicaţii

    5.1. Rata producţiei ………………………………………………………………………. 535.2. Capacitatea de producţie ……………………………………………………..... 565.3. Utilizarea şi disponibilitatea …………………………………………………… 585.4. Timpul de fabricaţie ……………………………………………………………..... 59

    Unitatea de învăţare 6. ............................................................................. 65 Costurile operaţiilor de fabricaţie

    6.1. Costuri fixe şi costuri variabile ………………………………………………… 65

    6.2. Munca directă, materiale şi costuri globale (de regie) …………...... 666.3. Costul uzurii echipamentelor ………………………………………………….. 71

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    6/141

    4

    MODULUL 3. AUTOMATIZAREA ŞI CONDUCEREA TEHNOLOGIILOR DE FABRICAŢIE

    Unitatea de învăţare 7. ............................................................................. 75Elementele de bază ale unui sistem automat

    7.1. Energia …………………………………………………………………………………… 767.2. Programul ………………………………………………………………………………. 797.3. Sistemul de reglare ………………………………………………………………… 83

    Unitatea de învăţare 8. ............................................................................. 87 Funcţii automate avansate

    8.1. Siguranţa în exploatare ………………………………………………………….. 878.2. Întreţinerea şi diagnoza ………………………………………………………….. 898.3. Detecţia şi corecţia erorilor ……………………………………………………. 89

    Unitatea de învăţare 9. ............................................................................. 95 Niveluri de automatizare

    MODULUL 4. CONDUCEREA AUTOMATĂ  A CELULELOR FLEXIBILE DE FABRICAŢIE

    Unitatea de învăţare 10. ..................................................................... 99 Conceptul de flexibilitate. Sisteme de fabricaţie flexibilă 

    7.1. Conceptul de flexibilitate …………………………………………………………… 1007.2. Sisteme de fabricaţie flexibilă …………………………………………………..  101

    Unitatea de învăţare 11. ............................................................................... 105 Structuri tipice de celule flexibile de fabricaţie

    Unitatea de învăţare 12. ...................................................................... 113 Sinteza planului de amplasament al unei celule flexibile de fabricaţie

    12.1. Layout-ul fabricii .............................................................................. 11312.2. Sinteza planului de amplasament al unei CFF …………………………. 114

    Unitatea de învăţare 13. …………………………………………………………………………… 121 

    Sinteza ciclogramei unei celule flexibile de fabricaţie

    Unitatea de învăţare 14.  …………………………………………………………………………….. 127 Niveluri de conducere a celulelor flexibile de fabricaţie 

    14.1. Niveluri de conducere a celulelor flexibile de fabricaţie .................. 12714.2. Considerarea combinată a nivelurilor de organizareşi conducere a celulelor flexibile de fabricaţie .......................................... 13014.3. Utilizarea elementelor de inteligenţă artificială pentru asigurarea flexibilităţii .................................................................... 135

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    7/141

    5

    MODULUL 1. BAZELE SISTEMELOR DE PRODUCŢIE 

    Unitatea de învăţare 1 – 2 ore.

    Sisteme de producţie. Sisteme de sprijin al fabricaţiei

    1.1.Facilităţile sistemului de producţie1.2. Sisteme de sprijin al fabricaţiei

    1.1. Facilităţile sistemului de producţie

    Un sistem de producţie  este un ansamblu alcătuit din oameni, echipamente şiproceduri, organizat în scopul de a realiza operaţiile de producţie ale unei companii. 

    Sistemele de producţie se împart în două categorii sau niveluri, după cum se indică înFigura 1.1. 

    Cunoştinţe şi deprinderi 

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei înţelege: 

    -  ce este un sistem de producţie;-  cum se clasifică sistemele de producţie;-  care sunt facilităţile unui sistem de producţie;-  care sunt tipurile de producţie;-  ce este sistemul de sprijin al fabricaţiei şi care sunt componentele acestuia.

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei putea să: -  defineşti sistemul de producţie şi toate componentele acestuia;-  identifici facilităţile sistemului de producţie din firma unde lucrezi.

    Fig. 1.1 Un sistem de producţie constă din facilităţi şi sisteme desprijin al fabricaţiei. 

    Sisteme de sprijin alfabricaţiei 

    Facilităţi: fabrica, echipamente, etc. 

    Sistem de

    producţie 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    8/141

    6

    Un sistem de producţie constă din facilităţi şi sisteme de sprijin al fabricaţiei. 

    1. Facilităţile  unui sistem de producţie sunt reprezentate de fabrică, echipamentele

    din fabrică şi modul în care sunt organizate echipamentele. 

    2. Sistemul de sprijin al fabricaţiei   reprezintă mulţimea de proceduri folosite  de ocompanie pentru a conduce producţia şi pentru a rezolva problemele tehnice şi logistice

     întâlnite în comandarea (ordonarea) materialelor, deplasarea forţei de muncă şi a

    mijloacelor de muncă în fabrică şi pentru a asigura faptul că producţia satisface

    sandardele de calitate. Proiectarea produselor  şi anumite funcţii ale sistemului

    managerial sunt incluse de asemenea în aceste sisteme de sprijin. 

     În operaţiile moderne  de fabricaţie, anumite părţi  ale sistemului de producţie sunt

    automatizate şi/sau computerizate. Totuşi, sistemele de producţie includ şi oameni.

    Oamenii determină funcţionalitatea acestor sisteme.  În general, oamenii care lucrează

    direct (blue collar workers) sunt responsabili cu operarea facilităţilor, iar oamenii din

    staff-ul profesional (white collar workers) sunt responsabili cu sistemele de sprijin al

    fabricaţiei. 

    Facilităţile  unui sistem de producţie sunt:  fabrica, maşinile de producţie, maşini

    unelte, echipamente pentru manipularea  materialelor, echipamente de inspecţie şi

    sisteme de calcul folosite pentru conducerea/comanda operaţiilor de fabricaţie. 

    Facilităţile includ de asemenea planul general de amplasare a echipamentelor înfabrică ( plant layout ).  În mod uzual, echipamentele sunt organizate în grupuri logice şi ne

    vom referi la aceste aranjamente de echipamente şi muncitorii care le operează ca fiind

    sistemele de fabricaţie (manufacturing systems) ale fabricii. Sistemele de fabricaţie pot fi

    celule individuale de fabricaţie care constau dintr-o singură maşină de producţie şi un

    singur muncitor dedicat acelei maşini. De cele mai multe ori,   gândim sistemele de

    fabricaţie ca fiind grupuri de maşini şi muncitori care alcătuiesc, de exemplu, o linie de

    producţie. Sistemele de fabricaţie vin în contact fizic direct cu parţi şi/sau ansamble pe

    care le fabrică. Ele „ating” produsul. 

    O companie de fabricaţie încearcă să-şi organizeze facilităţile existente în modul cel

    mai eficient pentru a servi misiunea particulară a fabricii. În decursul anilor, anumite

    tipuri de facilităţi ale producţiei au fost recunoscute ca fiind cele mai potrivite pentru un

    tip dat de producţie. Desigur, unul dintre cei mai importanţi factori care determină tipul

    de fabricaţie este tipul  de produse care se fabrică. 

    Ne vom referi în acest curs mai ales la producţia  de piese sau produse discrete,

    comparativ cu produsele lichide sau vrac (de exemplu, produse chimice). 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    9/141

    7

    Dacă ne limităm discuţia la produse discrete, cantitatea care se produce   într-o fabrică

    are o influenţă semnificativă asupra facilităţilor ei şi asupra modului   în care este

    organizată fabricaţia.  Cantitatea  de produse fabricate  se referă la numărul de unităţi

    dintr-un produs/piesă obţinute anual de fabrica respectivă. Această producţie anuală se

    poate clasifica în: 

    - producţie mică: 1 – 100 unităţi/an;

    - producţie medie : 100 – 10 000 unităţi/an;

    - producţie mare: > 10 000 unităţi/an. 

    Graniţele dintre cele 3 clase sunt oarecum arbitrare. În funcţie de tipurile de produse

    la care ne referim, aceste limite se pot deplasa cu până la un ordin de mărime. 

     Între varietatea producţiei şi cantitatea de produse exprimate în funcţie de operaţiile

    efectuate există o relaţie inversă. Atunci când varietatea este mare, cantitatea de

    produse tinde să fie mică şi invers. Această relaţie este prezentată în Figura 1.2. 

    Fabricile tind să se specializeze într-o combinaţie cantitate-varietate care să se situeze

     în interiorul zonei diagonale din Figura. 1.2. În general, o fabrică dată tinde să se limiteze 

    la o valoare a varietăţii care este corelată cu producţia cantitativă. 

    Fiecare dintre companiile producătoare de automobile produce maşini cu două sau

    trei nume diferite în aceeaşi fabrică, deşi aspectul şi alte caracteristici sunt aproape

    aceleaşi. În alte fabrici, aceeaşi companie construieşte camioane grele. Vom folositermenii „hard” şi „soft” pentru a descrie aceste diferenţe în varietatea producţiei.

    Fig. 1.2 Legătura dintre varietatea producţiei şi cantitatea de produse

     în cazul fabricaţiei discrete. 

    1  102  104 106 Cantitatea de produse

       V   a   r   i   e   t   a   t   e   a

       p   r   o    d   u   s   e    l   o   r

    Mică 

    Medie 

    Mare 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    10/141

    8

    Varietatea este hard   atunci când produsele diferă în mod substanţial. Într-un produs

    asamblat, varietatea hard este caracterizată printr-o proporţie mică a pieselor

    (componentelor) comune produselor; în multe cazuri nu există piese comune. Diferenţa

    dintre un camion şi un autoturism este hard.  Varietatea este soft atunci când  există

    numai mici diferenţe între produse, cum este cazul diferitelor modele auto fabricate peaceeaşi linie de producţie. Există o mare proporţie de piese comune între produsele

    asamblate a căror varietate este soft. 

    Varietatea dintre categorii diferite de produse tinde să fie hard; varietatea dintre

    modele diferite ale aceleiaşi categorii de produse tinde să fie soft. 

    Putem folosi cele 3 clase ale producţiei cantitative pentru a identifica 3 categorii de

    bază în care se pot include fabricile. Deşi există variaţii în organizarea muncii  în interiorul

    fiecărei categorii, care depind în mod curent de varietatea producţiei, aceasta este omodalitate rezonabilă de calificare a fabricilor pentru scopul discuţiei noastre. 

    1.1.1 Producţia mică 

    Un  job shop  este tipul de facilitate de producţie asociat cu o producţie de 1...100unităţi/an. Acesta realizează cantităţi mici  de produse specializate şi orientate spre client .

     În general, produsele sunt complexe:  capsule spaţiale, avioane, maşini speciale.

    Producţia unui job shop poate include şi fabricarea părţilor componente ale produselor.

    Clienţii comandă aceste produse speciale iar repetarea comenzii nu este certă; poate să

    nu mai apară niciodată. Echipamentele dintr-un job shop sunt de uz general iar forţa de

    muncă are calificare foarte ridicată. 

    Un job shop trebuie să fie proiectat pentru maximum de  flexibilitate  pentru a

    funcţiona cu variaţii mari ale numărului de piese şi produse (varietate hard). Dacăprodusul fabricat este mare şi greu, în consecinţă, dificil de deplasat în fabrică, el rămâne

     într-o singură locaţie, cel puţin pe durata asamblării finale. Muncitorii şi echipamentele

    de procesare sunt aduse la produs, şi nu produsul la echipamente. Acest tip de layout se

    numeşte  layout cu poziţii fixe  (Figura 1.3a). În situaţii extreme produsul rămâne într-o

    singură locaţie pe durata întregului proces de fabricaţie; este cazul vapoarelor, navelor  

    spaţiale, locomotivelor, maşinilor  grele. În practica actuală, aceste produse se

    construiesc din module mari realizate într-o singură locaţie, iar modulele sunt aduse la

    locul asamblării finale cu ajutorul macaralelor de capacitate mare. 

    Exerciţiul 1 

    Cum poate fi producţia în funcţie de numărul de produse realizate?

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    11/141

    9

    Muncitori 

    Staţii de lucru

    (maşini) 

    Muncitori  Echipament

    Produs 

    (a)

    (b)

    Fluxul de

    procesare Maşini 

    Muncitori 

    (c)

    Fluxul derocesare 

    Muncitori în

    staţii de lucru 

    Unităţi de lucru  (d)

    Fig. 1.3 Diferite tipuri de layout: (a) cu poziţii fixe, (b) de proces, 

    (c) celular, (d) de produs

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    12/141

    10 

    Piesele individuale care alcătuiesc aceste produse mari pot fi realizate în fabrici care

    au un layout de procesare  în care echipamentele sunt aranjate după funcţia realizată sau

    tip  (Figura 1.3b): strungurile sunt într-un departament, maşinile de frezat în altul, etc.

    Diferite piese, fiecare necesitând o secvenţă de operaţii diferite, sunt transferate prin

    departamente într-o ordine anumită pentru procesarea curentă (în pachete sau loturi). 

    Layout-ul de procesare este caracterizat prin flexibilitate; este potrivit pentru o mare

    varietate de secvenţe de operaţii alternative pentru diferite configuraţii de piese.

    Dezavantajul este acela că maşinile şi metodele folosite pentru a produce o piesă nu sunt

    proiectate pentru a obţine o eficienţă ridicată. Este nevoie de multe echipamente de

    transport/manipulare pentru a deplasa piesele între departamente. 

    1.1.2 Producţia medie

     În acest tip de producţie (102 – 104 unităţi/an), distingem două tipuri de facilităţi, în

    funcţie de varietatea producţiei. Atunci când varietatea este hard, se foloseşte producţia

     pe loturi   (batch production), în care se realizează un lot dintr-un produs, după care

    facilitatea se modifică pentru a produce un lot din următorul produs,etc. Comenzile

    pentru fiecare produs se repetă frecvent. Rata producţiei la fiecare echipament  este mai

    mare decât rata cererii pentru orice tip de produs, astfel că acelaşi echipament poate fi

     împărţit între mai multe produse. 

    Modificarea (schimbarea) producţiei se realizează cu un anumit consum în timp.

    Timpul de stabilire (setup) reprezintă timpul de schimbare a sculelor, reglare şi

    programare a maşinilor. Acest timp de producţie pierdut reprezintă un dezavantaj pentru

    fabricaţia pe loturi. Producţia pe loturi se foloseşte pentru situaţiile de producţie pe stoc,

    când produsele se fabrică pentru a reîntregi  un stoc ce a fost diminuat treptat prin

    cerere. Echipamentele sunt aranjate în layout de procesare (Figura 1.3b). 

    O abordare alternativă la producţia medie este posibilă dacă varietatea produselor

    este soft. În acest caz, nu este nevoie de modificări extensive între fabricaţia unui produsşi a celui următor. Adesea este posibil să se configureze echipamentele astfel încât

    grupuri de piese sau produse similare se pot realiza pe aceleaşi echipamente fără

    modificări sau pierderi de timp semnificative. Procesarea sau asamblarea pieselor sau

    produselor diferite se realizează în celule care constau din mai multe staţii de lucru sau

    maşini. Termenul  fabricaţie celulară  (cellular manufacturing) este adesea asociat cu

    acest tip de producţie. Fiecare celulă este proiectată pentru a produce o varietate

    limitată de configuraţii de piese; adică, celula este specializată în producţia unui set dat

    de piese sau produse similare, conform principiului tehnologiei de grup. Layout-ul se

    numeşte layout celular (Figura 1.3c). 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    13/141

    11 

    1.1.3 Producţia mare 

    Producţia mare (> 104 unităţi/an) este cunoscută sub numele de  producţie de masă.

    Această situaţie este caracterizată printr-o cerere mare a produsului, iar facilităţile

    producţiei sunt dedicate fabricaţiei acelui produs.  Pot fi distinse două categorii de

    producţie de masă: (1) producţie cantitativă şi (2) producţie pe linie (de fabricaţie) 

    Producţia cantitativă  presupune producţia de masă a pieselor unice pe un singur

    echipament. Metoda de producţie implică maşini standard (de exemplu, prese) echipate

    cu scule speciale (de exemplu  matriţe, dispozitive de manipulare  a materialelor);

    echipamentul este dedicat producţiei unui tip de piesă. Layout-ul tipic este layout-ul de

     procesare (Figura 1.3b). 

    Producţia pe linie presupune existenţa staţiilor de lucru multiple aranjate în secvenţe;

    piese sau ansamblu sunt deplasate fizic prin secvenţa de staţii de lucru pentru a obţineprodusul final. Staţiile de lucru constau din maşini de producţie echipate cu scule

    specializate şi, eventual, muncitori. Mulţimea de staţii este proiectată în mod specific

    pentru produsul respectiv, pentru a maximiza eficienţa. 

    Layout-ul se numeşte  layout de produs (Figura 1.3d).  Staţiile de lucru sunt aranjate

     într-o linie lungă sau într-o serie de segmente conectate. Produsul este deplasat între

    staţii cu ajutorul unui conveyor. La fiecare staţie se realizează o mică parte din operaţiile

    necesare pentru obţinerea produsului final. 

    Cel mai familiar exemplu este linia de asamblare asociată cu producţia de automobile. 

    Un caz clar de producţie pe linie este acela în care nu există variaţii în produsele fabricate

    pe linie. Toate produsele sunt identice, iar linia se numeşte linie de producţie pentru

    model unic. Totuşi, pentru ca un produs dat să aibă succes pe piaţă, este necesar să se

    introducă variaţii în modelul de bază astfel încât clienţii individuali să poată alege exact

    stilul şi opţiunile pe care le doresc. Din punctul de vedere al producţiei, diferenţele care

    apar în modele reprezintă cazul unei varietăţi soft a producţiei.  Termenul linie de

     producţie pentru model mixt  se aplică acelor situaţii în care produsele realizate pe linie

    au o varietate soft. Un exemplu este reprezentat de asamblarea automobilelor.

    Automobilele care sosesc de pe linia de fabricaţie au opţiuni variate şi caracteristici care

    reprezintă modele diferite. 

    Discuţia asupra tipurilor de facilităţi de producţie este reprezentată schematic  în

    Figura 1.4. Se pot identifica tipurile de facilităţi de producţie şi layout-uri şi suprapunerile

     între diferite tipuri de facilităţi. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    14/141

    12 

    Test instant

    Identificaţi catevatipuri de facilitati si

    layout-uri pentrudiverse produse dinfirma unde lucraţi şinotaţi-le în spaţiulalăturat. 

    Tipuri de facilităţi: Layout-uri:

    Fig. 1.4 Tipuri de facilităţi şi layout-uri folosite pentru diferite niveluri

    de producţie şi varietăţi. 

    Layout 

    Layout 

    Layout 

    Layout Job shop  Producţie

    pe loturi 

    Fabrica ie

    Cantitate Linie 

    Producţie de masă 

       V   a   r   i   e   t   a   t   e   a

       p   r   o    d   u   c   ţ   i   e   i

    Cantitate 1  100  10000  1000000 

    Testul de autoevaluare 1

    Ce tipuri de layout-uri cunoaşteţi?

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    15/141

    13 

    1.2. Sisteme de sprijin al fabricaţiei

    Pentru a opera eficient facilităţile de producţie, o companie trebuie să se organizeze

    pentru a proiecta procesele şi echipamentele, pentru a planifica şi controla comenzile de

    producţie, şi pentru a respecta  cerinţele de calitate a produselor. Aceste funcţii serealizează prin sistemul de sprijin al fabricaţiei, reprezentat de oameni şi proceduri prin

    intermediul cărora o  companie îşi conduce operaţiile de producţie. O mare parte din

    aceste sisteme de sprijin nu intră în contact direct cu produsul, dar planifică şi

    controlează procesul prelucrării în întreaga fabrică. 

    Sprijinul fabricaţiei implică un ciclu de activităţi de informare-procesare, după cum se

    indică în Figura 1.5. Facilităţile sistemului de producţie descrise în 1.1 sunt reprezentate

     în centrul figurii. Ciclul informaţie-procesare, reprezentat de nivelul exterior, constă din 

    patru funcţii: (1) funcţiile de afaceri, (2) proiectarea produsului, (3) planificarea fabricaţiei, (4) controlul fabricaţiei. 

    Funcţiile de afaceri . Acestea reprezintă principala cale de comunicare cu clientul. Ele

    sunt începutul şi sfârşitul ciclului informaţie-procesare. În această categorie sunt incluse:

    vânzările şi marketingul, predicţia vânzărilor, intrările de comenzi, contabilitatea

    costurilor, facturarea clienţilor. 

    Ordinul pentru producerea unui produs are originea la client şi ajunge la companie

    prin intermediul departamentului de vânzări şi marketing al firmei. Ordinul de producţie

    poate  fi în una din următoarele formule:  (1) un ordin de fabricaţie cu specificaţiile

    menţionate de client, (2) un ordin al clientului de cumpărare a unuia sau mai multor

    produse al căror proprietar este fabricantul, (3) un ordin intern al companiei, care are la

    bază o predicţie a cererii. 

    Fig. 1.5 Ciclul informaţie-procesare într-o companie tipică de fabricaţie. 

    Facilităţile

    sistemului de

    roduc ie 

    Proiectare

    produs 

    Planificarea

    fabricaţiei 

    Controlul

    fabricaţiei 

    Funcţii de

    afaceri 

    Comenzi

    client 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    16/141

    14 

    Proiectarea produsului.  Dacă produsul trebuie fabricat după  proiectul   clientului,

    acesta trebuie furnizat de client, iar departamentul de proiectare al fabricantului nu va fi

    implicat. Dacă produsul trebuie realizat după specificaţiile  clientului, departamentul de

    proiectare al fabricantului va realiza munca de proiectare, după care se va realiza

    produsul. 

    Dacă produsul este patentat, firma constructoare este responsabilă pentru

    dezvoltarea şi proiectarea lui. Ciclul de evenimente care iniţiază proiectarea unui nou

    produs îşi are originea în departamentul de vânzări şi marketing (Figura 1.5).

    Departamentele firmei care se organizează astfel încât să finalizeze proiectul produsului

    pot să includă: cercetare-dezvoltare, ingineria proiectării, proiectul brut şi poate elabora

    prototipul. 

    Planificarea fabricaţiei.  Informaţia şi documentarea care constituie proiectulprodusului sunt preluate de funcţia de planificare a fabricaţiei. Activităţile de informaţie-

    procesare în planificarea producţiei includ: planificarea procesării, ordonarea master,

    planificarea necesarului de materiale, planificarea capacităţii.  Planificarea procesării  

    constă în determinarea secvenţei de operaţii individuale de procesare şi a operaţiilor de

    asamblare necesare pentru obţinerea piesei. Departamentul de inginerie a fabricaţiei şi

    inginerie industrială sunt responsabile pentru planificarea operaţiilor de procesare şi

    detaliile tehnice. 

    Planificarea fabricaţiei include probleme de logistică, cunoscute sub numele deplanificarea producţiei. Autorizaţia pentru a produce un produs trebuie să fie translatată

     în ordonarea master   a producţiei. Aceasta înseamnă, listarea produselor care trebuie

    planificate, a termenelor când trebuie ele livrate şi în ce cantităţi. În mod tradiţional,

    pentru specificarea livrărilor în această operaţie de ordonare se utilizează „lunile”. Pe

    baza acestei ordonări, trebuie să fie planificate componentele individuale şi

    subansamblele care alcătuiesc fiecare produs.  Materiile prime şi materialele trebuie

    cumpărate sau luate din depozite, trebuie comandate piesele care vor fi cumpărate de la

    furnizori; toate acestea trebuie planificate astfel încât să fie disponibile când va fi nevoie

    de ele. Aceste acţiuni formează planificarea necesarului de material. În plus ordonarea

    master nu trebuie să listeze cantităţi mai mari de produse decât poate produce fabrica în

    fiecare lună cu numărul existent de maşini şi cu forţa de muncă de care dispune. O

    funcţie numită  planificarea capacităţii   se ocupă de planificarea resurselor de forţă de

    muncă şi maşini ale firmei. 

    Controlul fabricaţiei .  Controlul fabricaţiei se ocupă de conducerea şi controlul

    operaţiilor fizice efectuate pentru a implementa planurile de fabricaţie. Traseul

    informaţiei este de la planificare la control (Figura 1.5). De asemenea, informaţia este

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    17/141

    15 

    transmisă şi între controlul fabricaţiei şi operaţiile din fabrică. În funcţia de control al

    fabricaţiei se include monitorizarea producţiei, controlul inventarului şi controlul calităţii. 

    Monitorizarea producţiei   (shop floor control) are în vedere problema  urmăririi 

    progresului produsului şi inspecţie realizată în fabrică. Se ocupă de inventar în sensul că

    materialele care sunt procesate în fabrică reprezintă inventar „în procesare”. Aşadar,

    monitorizarea producţiei şi controlul inventar se suprapun într-un anumit grad. 

    Controlul inventarului   încearcă să realizeze  un echilibru  între pericolul unui inventar

    prea mic (cu posibile lipsuri de materiale) şi costurile ridicate ale unui inventar prea

    mare. Se ocupă de asemenea cu probleme reprezentate de luarea deciziei asupra

    cantităţii potrivite de materiale care trebuie comandate şi când să fie comandat din nou

    un produs atunci când stocul a scăzut. 

    Misiunea controlului de calitate este să asigure realizarea unei calităţi a produsului şi a

    componentelor sale, care să respecte standardele specificate de proiectantul produsului.

    Pentru a-şi realiza misiunea,  controlul de calitate depinde de activităţile de inspecţie

    realizate în fabrică la diferite momente ale fazelor de fabricaţie a produsului. De

    asemenea, materialele brute şi piesele componente care provin din surse externe sunt

    inspectate uneori la recepţie iar inspecţia finală şi testarea produsului finit se realizează

    pentru a asigura calitatea funcţională şi proprietăţile exterioare (înfăţişarea exterioară). 

    Testul de autoevaluare 2

    Definiţi noţiunile de „planificarea fabricaţiei” şi „controlul fabricaţiei”.

    Lucrare de verificare

    1.  Definiţi sistemul de producţie.2.  În ce constă un sistem de producţie?3.  Care sunt facilităţile unui sistem de producţie?4.  Ce este un job shop?5.  Definiţi „producţia cantitativă” şi „producţia pe linie”.

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    18/141

    16 

    Bibliografie

    1.  Black, J.T., The Design of the Factory with a Future, McGrow-Hill, Inc., New York,1991

    2.  Boucher, T.O., Computer Automation in Manufacturing, Chapman&Hall, London,1996

    7.  Groover, M.,  Automation, Production Systems and Computer-Integrated

     Manufacturing, Prentice Hall, 2003, ISBN 0-13-088978-4

    Rezumat

    Un sistem de producţie  este un ansamblu alcătuit din oameni, echipamente şi

    proceduri, organizat în scopul de a realiza operaţiile de producţie ale unei

    companii. Un sistem de producţie constă din facilităţi şi sisteme de sprijin alfabricaţiei. Facilităţile  unui sistem de producţie sunt reprezentate de fabrică,

    echipamentele din fabrică şi modul în care sunt organizate echipamentele. Sistemul

    de sprijin al fabricaţiei este reprezentat de oameni şi proceduri prin intermediul

    cărora o companie îşi conduce operaţiile de producţie. 

    Răspunsurile la testele de autoevaluare

    1.  (a) cu poziţii fixe, (b) de proces, (c) celular, (d) de produs  2.  Planificarea fabricatiei constă în determinarea secvenţei de operaţii

    individuale de procesare şi a operaţiilor de asamblare necesare pentru

    obţinerea piesei. Controlul fabricaţiei se ocupă de conducerea şi controlul operaţiilor fiziceefectuate pentru a implementa planurile de f abricaţie. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    19/141

    17

    Unitatea de învăţare 2 - 2 ore.

    Automatizarea în sistemele de producţie. Munca manuală în

    sistemele de producţie

    2.1. Sisteme automate de fabricaţie

    2.2. Munca manuală în sistemele de producţie

    Unele dintre elementele sistemului de producţie al unei companii se pretează foarte

    bine la automatizare, în timp ce altele vor fi operate normal (sau din birou). Pentru

    scopurile noastre, automatizarea este definită ca o tehnologie ce se ocupă cu aplicarea

    sistemelor mecanice, electronice şi pe bază de calculatoare pentru a opera şi controla

    producţia. 

    Elementele automate ale sistemului de producţie pot fi separate în 2 categorii:(1)

    automatizarea sistemelor de fabricaţie din fabrică, (2) computerizarea sistemelor de

    sprijin al fabricaţiei. În sistemele moderne de producţie, cele două categorii se suprapun

     într-un anumit grad, pentru că sistemele automate de fabricaţie care operează în ateliere

    de producţie sunt adesea implementate prin sisteme de calcul şi  sunt conectate la

    sistemele computerizate de sprijin al fabricaţiei şi la  sistemele de management al

    informaţiei la nivel de fabrică şi companie.Termenul Computer Integrated Manufacturing 

    (CIM) se foloseşte pentru a indica această utilizare excesivă a calculatoarelor în sistemele

    de producţie. Cele 2 categorii al automatizării sunt reprezentate în Figura 2.1. 

    Cunoştinţe şi deprinderi 

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei înţelege: 

    -  cum se clasifică sistemele automate de fabricaţie;-  cum se definesc relaţiile dintre automatizare şi CIM;-  care sunt motivele care justifică introducerea automatizării;-  că există loc pentru munca manuală şi în sistemele automatizate;

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei putea să: 

    -  defineşti conceptele de automatizare fixă, automatizare programabilă şiautomatizare flexibilă;

    -  defineşti conceptele CIM, CAD, CAM.

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    20/141

    18

    2.1.Sisteme automate de fabricaţie

    Sistemele automate de fabricaţie operează într-o fabrică asupra unui produs fizic. Ele

    realizează operaţii cum sunt procesarea, asamblarea, inspecţia sau manipularea

    materialelor. Operaţiile sunt realizate cu o participare minimă a oamenilor, în comparaţie 

    cu procesele manuale corespunzătoare. În unele sisteme automatizate de nivel înalt

    oamenii participă virtual la procesul de fabricaţie. Sistemele automate de fabricaţie

    includ: 

    - maşini unelte automate care procesează piese;

    - linii de transfer care realizează o serie de operaţii de prelucrare pe maşini;

    - sisteme automate de asamblare;

    - sisteme de fabricaţie care folosesc roboţi industriali pentru a realiza operaţii de

    procesare sau de asamblare;

    - sisteme automate pentru manipularea materialelor sau sisteme de depozitare,

    pentru a integra operaţiile de fabricaţie;

    - sisteme automate de inspecţie pentru controlul calităţii. 

    Sistemele automate de fabricaţie pot fi clasificate în trei tipuri de bază: (1)

    automatizare fixă, (2) automatizare programabilă, (3) automatizare flexibilă. 

     Automatizarea fixă.  În automatizarea fixă secvenţa de operaţii de procesare (sau de

    asamblare) este fixată prin configuraţia echipamentelor. Fiecare operaţie din secvenţăeste de obicei simplă, implicând o deplasare liniară sau o rotaţie sau o combinaţie simplă

    Fig. 2.1 Oportunităţi de automatizare şi introducere a calculatoarelor într -unsistem de producţie. 

    Sistem de sprijin

    al fabricaţiei

    Facilităţi: echipamentefabrica 

    Sistem de

    producţie 

    Aplicaţii

    potenţiale ale

    calculatoarelor 

    CIM 

    Aplicaţii

    potenţiale ale

    automatizării 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    21/141

    19

    a celor două. Complexitatea sistemului se obţine prin integrarea şi coordonarea a  mai

    multor astfel de operaţii într-un singur echipament. Caracteristici tipice ale automatizării

    fixe sunt: 

    - investiţie iniţială mare pentru echipamente orientate spre client;

    - rate mari de producţie;- inflexibilitate relativă la modificarea varietăţii producţiei. 

    Justificarea economică pentru automatizarea fixă se găseşte în produsele care se

    fabrică în cantităţi foarte mari şi cu rate de producţie ridicate. Costurile iniţiale ridicate

    ale echipamentelor se pot distribui peste un număr mare de unităţi, costul unitar

    devenind atractiv în comparaţie cu metodele alternative de producţie. Exemplele de

    automatizare fixă includ liniile de transfer şi maşinile automate de asamblare. 

     Automatizarea programabilă.   În automatizarea programabilă, echipamentele de

    producţie sunt proiectate astfel încât secvenţa de operaţii să se poată modifica pentru ase potrivi cu configuraţii diferite ale produselor. Secvenţa de operaţii este controlată de

    un program, adică de un set de instrucţiuni codificate care poate fi citit şi interpretat de

    sistem. Pentru a obţine produse noi trebuie scrise şi introduse în sistem programe

    diferite. Unele dintre caracteristicile automatizării programabile includ: 

    - investiţii mari în echipamente de uz general;

    - rate de producţie mai mici decât în cazul automatizării fixe;

    - flexibilitate în variaţia producţiei şi în schimbările din configuraţia produselor;

    - este foarte potrivită pentru producţia pe loturi. 

    Sistemele de producţie care folosesc automatizarea programabilă sunt folosite în

    producţia mică şi mijlocie. Piesele sau produsele sunt de regulă fabricate pe loturi.

    Pentru a produce un lot nou sau un alt produs, sistemul trebuie să fie reprogramat, astfel

     încât noile instrucţiuni să comande maşinile pentru a respecta noile caracteristici ale

    produsului. De asemenea, setarea fizică a maşinilor trebuie să fie modificată: trebuie să

    se încarce scule noi, să se ataşeze alte dispozitive de fixare, să se seteze maşina cu alţi

    parametri. Această procedură de setare consumă timp. În consecinţă, ciclul tipic pentru

    un produs dat include o perioadă în care au loc operaţiile de reprogramare şi setare,

    urmată de o perioadă în care se produce lotul respectiv. Exemple le de automatizareprogramabilă includ maşini unelte cu comandă numerică, roboţi industriali, automate

    programabile de uz industrial. 

     Automatizarea flexibilă.  Automatizarea flexibilă este o extensie a automatizării

    programabile; un astfel de sistem este capabil să producă o varietate de piese (sau de

    produse) fără pierdere de timp la schimbarea de la o piesă la alta. Nu se pierde timp de

    producţie cu reprogramarea sistemului sau cu setarea fizică a maşinilor. În consecinţă,

    sistemul poate produce combinaţii diverse de piese sau de produe, ordonate în diferite

    moduri. Folosirea automatizării flexibile este posibilă pentru că diferenţele dintre piesele

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    22/141

    20 

    procesate de sistem sunt nesemnificative. Acesta este cazul unei varietăţi soft.

    Caracteristicile automatizării flexibile includ: 

    - investiţii mari în sisteme orientate către client;

    - producţie continuă pentru produse cu caracteristici diferite;

    - rate medii de producţie;- flexibilitate în variaţia produselor. 

    Exemple de sisteme de producţie care folosesc automatizarea flexibilă includ sisteme

    flexibile de fabricaţie pentru operaţii de procesare mecanică (acestea au fost folosite

    pentru prima dată în deceniul şapte al secolului trecut). 

    Poziţiile relative ale celor trei tipuri de automatizare pentru diferite volume ale

    producţiei şi pentru diferite varietăţi sunt prezentate în Figura 2.2. Pentru producţie mică

    şi introducerea de produse noi, producţia manuală este competitivă cu automatizarea

    programabilă, după cum se indică în această figură. 

    Fig. 2.2 Trei tipuri de automatizare relativ la cantitate şivarietatea producţiei. 

    1

    Automatizare

    fixă 

    Automatizare

    programabilă 

    100  10000  1000000 

    Automatizare

    flexibilă 

    Cantitate 

       V   a   r   i   e   t   a   t   e   a

       p   r   o    d   u   c   ţ   i   e   i

    Producţie

    manuală 

    Testul de autoevaluare 1

    Care sunt elementele componente ale sistemelor automate de fabricaţie?

    Explicaţi conceptul de „automatizare programabilă”. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    23/141

    21 

    Sisteme computerizate pentru sprijinul fabricaţiei 

    Automatizarea sistemelor pentru sprijinul fabricaţiei se realizează în scopul reducerii

    efortului în proiectarea produselor, planificarea şi controlul producţiei sau în funcţiile de

    afaceri ale unei companii. Aproape toate sistemele moderne de sprijin al fabricaţiei sunt

    implementate cu ajutorul sistemelor de calcul. Termenul Computer Integrated

    Manufacturing (CIM) se foloseşte pentru a arăta folosirea extensivă a calculatoarelor în

    proiectarea produselor, planificarea producţiei, controlul operaţiilor de fabricaţie şi în

    realizarea unor funcţii de afaceri ale unei firme care fabrică produse. Un sistem CIM

    adevărat presupune integrarea tuturor acestor funcţii într-un singur sistem care să

    funcţioneze în toată compania. Pentru a indica anumite componente ale unui sistem CIM

    se folosesc denumiri specifice. Astfel, termenul Computer Aided Design  (CAD) denotă

    folosirea sistemelor de calcul pentru a realiza funcţia de proiectare. Computer Aided

    Manufacturing (CAM) denotă folosirea sistemelor de calcul pentru a realiza funcţii legatede ingineria fabricaţiei cum ar fi: planificarea procesului, programarea maşinilor unelte,

    etc. Unele sisteme de calcul realizează atât CAD cât şi CAM astfel că se poate folosi

    termenul CAD/CAM pentru a indica integrarea celor două sisteme într-unul singur. CIM

    include CAD/CAM dar şi funcţiile de afaceri ale firmei, care sunt legate de fabricaţie. 

    Vom încerca să definim relaţiile dintre automatizare şi CIM prin dezvoltarea unui

    model conceptual al fabricaţiei. Într-o firmă care fabrică produse, activităţile fizice de

    producţie care au loc în fabrică pot fi distinse faţă de activităţile de informaţie -procesare,

    cum sunt proiectarea unui produs sau planificarea producţiei, care au loc în locaţii(birouri) speciale. Activităţile fizice includ toate operaţiile de procesare, asamblare,

    manipulare a materialelor şi inspecţie, care sunt realizate asupra produsului în fabrică.

    Aceste operaţii vin în contact direct cu produsul în timpul fabricaţiei. Relaţiile dintre

    activităţile fizice şi activităţile de informaţie-procesare sunt indicate în Figura 2.3.

    Materialele sosesc pe un traseu în fabrică, iar produsele finite se obţin la ieşire. În

    interiorul fabricii au loc activităţi fizice. În modelul nostru, activităţile de informaţie-

    procesare formează un inel care înconjoară fabrica şi furnizează date şi cunoştinţe cerute

    pentru a fabrica un produs. Aceste activităţi de informaţie-procesare implementează celepatru funcţii de sprijin al fabricaţiei pe care le-am identificat mai înainte: (1) funcţii de

    afaceri, (2) proiectarea produsului, (3) planificarea fabricaţiei, (4) controlul fabricaţiei.

    Aceste patru funcţii formează un ciclu de evenimente care trebuie să însoţească

    activităţile fizice de producţie dar nu ating direct produsul.

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    24/141

    22 

    Motive de automatizare

    Companiile realizează proiecte de automatizare a fabricaţiei şi CIM având în vedere

    motive variate. Unele dintre motivele care pot justifica automatizarea sunt următoarele: 

    1. Pentru a creşte productivitatea. În mod normal, automatizarea unei operaţii de

    fabricaţie conduce la creşterea ratei producţiei şi a productivităţii muncii. Aceasta

     înseamnă un număr mai mare de produse obţinute la ieşire pe oră pentru o cantitate demuncă aplicată la intrare. 

    2. Pentru a reduce costul muncii . Costul muncii în permanentă creştere a fost şi

    continuă să fie tendinţa în societăţile industrializate. În consecinţă, investiţiile mari în

    automatizare au devenit justificate economic pentru a înlocui operaţiile manuale. Pentru

    a reduce costul de producţie al unei unităţi, se folosesc maşini automate în locul

    oamenilor. 

    3. Pentru a diminua efectul crizelor de muncă. În multe societăţi avansate tehnologic

    există o criză generală de muncă şi aceasta a stimulat dezvoltarea operaţiilor automate

     în scopul eliminării acestei crize. 

    4. Pentru a reduce sau elimina rutina din operaţiile manuale sau din operaţiile de

    birou.  Automatizarea acestor operaţii are o valoare socială prin eliminarea sau

    diminuarea rutinei, plictiselii, oboselii, uneori a enervării produse în timpul muncii

    manuale; reprezintă un mod de îmbunătăţire a condiţiilor generale de muncă. 

    5. Pentru a îmbunătăţi siguranţa muncitorilor . Prin automatizarea unei anumite

    operaţii şi prin transferul muncitorilor de la o participare activă în proces la un rol desupervizare, munca devine mai sigură.

    6. Pentru a creşte calitatea produselor . Automatizarea nu numai că duce la rate mai

    mari de producţie decât munca manuală, dar conduce la obţinerea unui proces de

    fabricaţie mai uniform şi mai aproape de cerinţele de calitate impuse prin proiect. Unul

    dintre beneficiile automatizării este reducerea ratei defectelor în produsele finite. 

    7. Pentru a reduce timpul de fabricaţie. Automatizarea ajută la reducerea timpului

    scurs între apariţia comenzii clientului şi momentul livrării produsului finit, oferind unavantaj competitiv fabricantului pentru comenzi ulterioare.

    Testul de autoevaluare 2

    Explicaţi termenii CAD şi CAM.

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    25/141

    23 

    8. Pentru a realiza procese care nu pot fi realizate manual . Anumite operaţii nu pot fi

     îndeplinite fără ajutorul maşinilor. Aceste procese sunt caracterizate prin cerinţe

    specifice de precizie, miniaturizare, complexitate a geometriei, care nu pot fi îndeplinite

    manual. De exemplu, anumite operaţii asupra circuitelor integrate, definirea matematică

    a suprafeţelor folosind controlul numeric, procesarea rapidă pe baza modelelor CAD.Aceste procese pot fi realizate numai de sisteme comandate de calculator. 

    9. Pentru a evita costurile mari ale ne-automatizării . Există un avantaj competitiv

    semnificativ care se câştigă prin automatizarea unei fabrici. Beneficiile automatizării se

    manifestă în moduri neaşteptate şi intangibile cum ar fi: creşterea calităţii, vânzari mai

    multe, relaţii de muncă mai bune, imagine mai bună a companiei. Este probabil ca

    firmele care nu fac acest pas să se găsească într-un dezavantaj competitiv cu angajaţii,clienţii şi cu publicul general. 

    2.2. Munca manuală în sistemele de producţie

    Desigur, chiar şi în sistemele moderne de producţie există loc şi pentru munca fizică.

    Chiar şi în sistemele de producţie puternic automatizate oamenii sunt o componentă

    necesară. Pentru viitorul apropiat, oamenii vor fi necesari pentru a conduce şi menţine

    Fig. 2.3 Un model de proces de fabricaţie în care se arată operaţiile din fabrică şi activităţile informaţie-procesare pentru sprijinul fabricaţiei.

    Operaţii în fabrică: 

    procesare, manipulare

    materiale, inspecţie, etc. 

    Proiectare

    produs

    Planificarea

    fabricaţiei 

    Controlul

    fabricaţiei 

    Funcţii de

    afaceri 

    Materiale  Produs

    finit 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    26/141

    24 

    fabricile în funcţiune, chiar în cazurile în care ei nu participă direct în operaţiile de

    fabricaţie. Vom separa discuţia supra problemei muncii în două părţi, corespunzător

    distincţiei pe care am făcut-o mai înainte între facilităţi şi sprijinul fabricaţiei: (1) munca

    manuală în operaţiile din fabrică, (2) munca în sistemul de sprijin al fabricaţiei. 

    Munca manuală în operaţiile din fabrică 

    Nu este un secret faptul că, pe termen lung, tendinţa în procesele de fabricaţie este

    către o mai mare folosire a maşinilor automate pentru a substitui munca manuală. Aşa

    s-a  întâmplat în întreaga istorie umană de până acum şi avem toate motivele să credem

    că această tendinţă va continua. În paralel, şi uneori în conflict   cu această tendinţă

    ordonată tehnologic,  există probleme ale economiei care continuă să găsească motive

    pentru folosirea muncii manuale în operaţiile de fabricaţie. 

    Cu siguranţă, una dintre realităţile economiei actuale este aceea că există ţări în care

    câştigul mediu pe oră este suficient de scăzut încât cele mai multe proiecte de

    automatizare nu pot fi justificate strict pe baza reducerii costurilor.

     În plus faţă de această problemă a costului muncii, există şi alte raţiuni bazate pe

    considerente economice, care fac din munca manuală o alternativă viabilă la

    automatizare. Oamenii au anumite atribute care le conferă un avantaj faţă de maşini în

    anumite situaţii şi pentru anumite tipuri de sarcini. În Tabelul 2.1 sunt listate avantajeleşi atributele oamenilor şi ale maşinilor. Se pot identifica anumite situaţii în care munca

    manuală este preferată automatizării: 

    - Sarcina de îndeplinit este prea dificilă din punct de vedere tehnologic pent ru a fi

    automatizată. Anumite sarcini sunt foarte dificile (tehnologic şi economic) pentru a fi

    automatizate. Putem identifica următoarele situaţii: (1) probleme cu accesul fizic la

    locaţia de muncă, (2) modificări cerute în efectuarea sarcinii, (3) cerinţe de dexteritate

    manuală, (4) cerinţe care impun o anumită coordonare ochi-mână. Munca manuală este

    folosită pentru a îndeplini aceste sarcini. Exemplele includ liniile de asamblare finală aautomobilelor unde multe operaţii sunt îndeplinite de oameni. 

    - Ciclu scurt de viaţă al produsului . Dacă produsul trebuie să fie proiectat şi introdus pe

    piaţă într-un interval scurt de timp, sau dacă se anticipează că produsul va fi pe piaţă

    pentru o perioadă relativ scurtă, atunci o metodă de fabricaţie proiectată în  jurul muncii

    manuale permite o lansare mai rapidă a produsului decât metoda automată. Sculele

    pentru producţia manuală pot fi fabricate în timp mult mai scurt şi la costuri mai mici

    decât în cazul automat. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    27/141

    25 

    - Produs orientat către client . Atunci când clientul cere un produs cu caracteristici

    unice, munca manuală poate avea un avantaj datorită versatilităţii şi adaptabilităţii.

    Oamenii sunt mai flexibili decât orice maşină automată. 

    - Pentru a face faţă scăderii şi creşterii cererii . Variaţiile în cererea unui produsnecesită schimbări în nivelurile de producţie. Astfel de schimbări se fac mai uşor atunci

    când se foloseşte munca manuală. Un sistem automat de fabricaţie are un cost fixat

    asociat cu investiţiile. Dacă ieşirea se reduce, acel cost fix trebuie să fie distribuit peste

    mai puţine unităţi, ceea ce conduce la creşterea preţului produsului. Pe de altă parte, un

    sistem automat are o limită superioară a capacităţii de producţie. Nu poate produce mai

    mult decât această limită. Prin contrast, munca manuală se poate adăuga sau reduce

    astfel încât să se poată satisface cererea.

    - Pentru a reduce riscul întreruperii producţiei . O companie care introduce un produsnou pe piaţă nu ştie sigur care va fi succesul final al acelui produs. Unele produse vor

    avea cicluri de viaţă mai lungi, în timp ce altele vor avea o viaţă mai scurtă. Folosirea

    muncii manuale ca resursă de producţie la începutul vieţii produsului reduce riscurile

    companiei de a pierde o investiţie semnificativă în cazul în care produsul nu va avea o

    viaţă lungă.

    Tabelul 2.1 Ponderi relative şi atribute ale oamenilor şi ale maşinilor  

    Oameni Maşini  

    Sesizează stimuli neaşteptaţi  Realizează sarcini repetitive 

    Dezvoltă soluţii noi pentru probleme  Memorează mari cantităţi de date 

     Abordează probleme abstracte  Extrag date din memorie

    Se adaptează la schimbări  Realizează mai multe sarcinisimultan

    Generalizează din observaţii   Aplică forţe şi puteri mari

     Învaţă din experienţă  Efectuează rapid calcule simple 

    Pot lua decizii dificile pe baza unordate incomplete

    Iau rapid decizii de rutină 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    28/141

    26 

    Munca în sistemele de sprijin al fabricaţiei 

     În cadrul funcţiilor de sprijin al fabricaţiei, multe sarcini legate de rutina manuală sau

    de activităţile funcţionarilor pot fi automatizate cu ajutorul sistemelor de calcul. Anumite

    activităţi de planificare a producţiei sunt realizate mai bine de un calculator decât de un

    funcţionar. Planificarea necesarului de materiale (material requirements planning – MRP)

    este un astfel de exemplu. Acest lucru presupune multe calcule dificile care sunt mai

    potrivite pentru utilizarea calculatoarelor. Pentru a realiza MRP sunt accesibile diferite

    pachete software. Totuşi, oamenii sunt necesari pentru a interpreta şi implementa

    ieşirile acestor calcule MRP. 

     În sistemele moderne de producţie, calculatoarele sunt folosite ca ajutor în toate

    activităţile de sprijin al fabricaţiei. Sistemele CAD sunt folosite în proiectarea produselor.

    Proiectantul uman este prezent totuşi pentru a realiza partea creativă a acestei activităţi.

    Sistemul CAD este o unealtă care asistă şi amplifică talentele creative ale unui proiectant.Sistemele de planificare a proceselor asistate de calculator se folosesc de  către  ingineri

    pentru a planifica metodele de producţie. În aceste exemple, oamenii sunt componente

    integrale ale funcţiilor de sprijin al fabricaţiei, iar sistemele asistate de calculator sunt

    unelte folosite pentru creşterea productivităţii şi a calităţii. Sistemele CAD şi CAM

    operează extrem de rar în modul complet automat. 

    Este improbabil ca oamenii să nu mai fie necesari în sistemele de sprijin al fabricaţiei,

    indiferent de cât de automate sunt sistemele de producţie. Oamenii vor fi prezenţi

    pentru luarea deciziilor, învăţare, inginerie, evaluare, management şi alte funcţii pentrucare oamenii sunt mai potriviţi decât maşinile, conform Tabelului 2.1.

    Chiar dacă toate sistemele de fabricaţie dintr-o fabrică sunt automate, va exista totuşi

    nevoia efectuării următoarelor tipuri de activităţi: 

    - Întreţinerea echipamentelor . Va fi nevoie întotdeauna de tehnicieni calificaţi pentru a

    menţine în funcţiune şi pentru a repara sistemele automate din fabrică. Pentru a creşte

    fiabilitatea sistemelor automate trebuie să se efectueze o întreţinere preventivă. 

    - Programarea şi operarea calculatoarelor . Va exista o cerere continuă pentruactualizarea software, pentru instalarea de versiuni noi şi pentru execuţia unor programe

    Testul de autoevaluare 3

    Care sunt situaţiile în care este preferată munca manuală?

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    29/141

    27 

    utilizator. Se poate anticipa că o mare parte din rutina planificării proceselor, programării

    roboţilor şi a procesării pieselor pot fi automatizate folosind într-un anumit grad

    inteligenţa artificială. 

    -  Activitatea de inginerie a proiectării . Este posibil ca o fabrică total integrată şi

    asistată de calculator să nu fie construită niciodată. Va exista o nevoie continuă de

    modernizare a maşinilor de producţie, a sculelor, şi de realizare a unor noi proiecte.

    Aceste activităţi necesită calităţi ale unor ingineri care lucrează în fabrica respectivă. 

    - Managementul fabricii. Cineva trebuie să fie responsabil pentru activităţile care au

    loc în fabrică. Va exista un număr limitat de manageri şi ingineri care vor fi responsabili

    pentru activităţile diferitelor sectoare. Este probabil ca în viitor să aibă loc o accentuare a

    calităţilor tehnice ale unui manager faţă de cerinţele tradiţionale, în care accentul este

    pus pe calităţi personale. 

    Lucrare de verificare

    1.  Care sunt elementele componente ale sistemelor automate de fabricaţie?2.  Care sunt caracteristicile automatizării flexibile?3.  Care sunt motivele care justifică automatizarea producţiei?4.  Daţi exemplu de o activitate de planificare a producţiei care este realizată mai bine

    de un calculator decât de un om.

    Rezumat

    Sistemele automate de fabricaţie pot fi clasificate în trei tipuri de bază: (1)automatizare fixă, (2) automatizare programabilă, (3) automatizare flexibilă. 

    Automatizarea sistemelor pentru sprijinul fabricaţiei se realizează în scopul reduceriiefortului în proiectarea produselor, planificarea şi controlul producţiei sau în funcţiile deafaceri ale unei companii. Aproape toate sistemele moderne de sprijin al fabricaţiei suntimplementate cu ajutorul sistemelor de calcul. Termenul Computer Integrated

    Manufacturing (CIM) se foloseşte pentru a arăta folosirea extensivă a calculatoarelor înproiectarea produselor, planificarea producţiei, controlul operaţiilor de fabricaţie şi înrealizarea unor funcţii de afaceri ale unei firme care fabrică produse. Un sistem CIMadevărat presupune integrarea tuturor acestor funcţii într-un singur sistem care săfuncţioneze în toată compania. 

    Chiar şi în sistemele de producţie puternic automatizate oamenii sunt o componentănecesară. Pentru viitorul apropiat, oamenii vor fi necesari pentru a conduce şi menţinefabricile în funcţiune, chiar în cazurile în care ei nu participă direct în operaţiile defabricaţie. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    30/141

    28 

    Bibliografie

    1.  Black, J.T., The Design of the Factory with a Future, McGrow-Hill, Inc., New York,1991

    2.  Boucher, T.O., Computer Automation in Manufacturing, Chapman&Hall, London,1996

    7.  Groover, M.,  Automation, Production Systems and Computer-Integrated Manufacturing, Prentice Hall, 2003, ISBN 0-13-088978-4

    8.  Kovacs, Fr., s.a., Sisteme de fabricaţie flexibilă robotizate, Universitatea Tehnică

    Timişoara, 1994 

    Răspunsurile la testele de autoevaluare

    1.  Termenul Computer Aided Design  (CAD) denotă folosirea sistemelor de

    calcul pentru a realiza funcţia de proiectare. Computer Aided Manufacturing 

    (CAM) denotă folosirea sistemelor de calcul pentru a realiza funcţii legate de

    ingineria fabricaţiei cum ar fi: planificarea procesului, programarea maşinilor

    unelte, etc. Unele sisteme de calcul realizează atât CAD cât şi CAM astfel că

    se poate folosi termenul CAD/CAM pentru a indica integrarea celor două

    sisteme într-unul singur. CIM include CAD/CAM dar şi funcţiile de afaceri

    ale firmei, care sunt legate de fabricaţie. 

    2.  Situaţii în care munca manuală este preferată automatizării: 

    - Sarcina de îndeplinit este prea dificilă din punct de vedere tehnologic

     pentru a fi automatizată;

    - Ciclu scurt de viaţă al produsului; 

    - Produs orientat către client; - Pentru a face faţă scăderii şi creşterii cererii; 

    - Pentru a reduce riscul întreruperii producţiei. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    31/141

    29

    Unitatea de învăţare 3 - 2 ore.

    Principii şi strategii pentru automatizarea producţiei

    3.1. Principiul USA

    3.2. Strategii pentru automatizarea producţiei 

    Cele prezentate pană acum conduc la concluzia că automatizarea nu este întotdeauna

    răspunsul cel mai bun pentru o problemă de producţie dată. În această unitate de

     î nvăţare vor fi  prezentate criterii care să conducă la decizia de automatizare a unui

    proces de producţie. 

    3.1. Principiul USA

    Acest principiu reprezintă o modalitate directă de aplicare a automatizării în

    producţie. Iniţialele provin din termenii englezeşti: Înţelegerea (understanding)

    procesului existent, Simplificarea (simplify ) procesului, Automatizarea (automate)

    procesului. 

    Înţelegerea procesului existent.  Scopul evident al acestei etape este aprofundarea

    procesului curent în toate detaliile sale. Care sunt intrările? Care sunt ieşirile? Ce se

     întâmplă exact cu piesa supusă prelucrării între intrare şi ieşire? Care este funcţia

    procesului? Cum adaugă acest proces valoare produsului? Care sunt operaţiile dinainte şi

    de după procesul considerat? Pot fi combinate aceste operaţii cu procesul curent? 

    Cunoştinţe şi deprinderi 

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei înţelege: 

    care sunt principiile care stau la baza automatizării unui sistem de producţie;-  care sunt strategiile care stau la baza automatizării producţiei;

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei putea să: -   proiectezi o strategie de migraţie a automatizării în funcţie de sistemul de

    fabricaţie şi de tipul de produs. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    32/141

    30

    Simplificarea procesului . De îndată ce procesul a fost înţeles, putem începe să căutăm

    modalităţi de simplificare a lui. Acest pas implică o listă de întrebări legate de procesul

    curent. Care este scopul acestei etape? Este ea necesară? Poate fi eliminată? În această

    etapă se foloseşte cea mai potrivită tehnologie? Cum poate fi simplificată? Există paşi în

    proces care nu sunt necesari şi care eventual pot fi eliminaţi fără a afecta funcţiaprocesului? 

    Unele din cele zece strategii de automatizare prezentate în continuare se pot aplica

    pentru a încerca simplificarea procesului. Pot fi combinaţi aceşti paşi? Pot fi realizaţi paşi

    simultani? Pot fi integraţi aceşti paşi într-o linie de producţie operată manual? 

     Automatizarea procesului . După ce procesul a fost redus la cea mai simplă formă, se

    poate lua în considerare automatizarea. Formele posibile de automatizare le includ pe

    cele listate în cele zece strategii din paragraful următor.

    3.2. Strategii pentru automatizarea producţiei

    Un prim pas în orice proiect de automatizare este urmărirea principiului USA. După

    cum am spus mai înainte, este posibil ca automatizarea unui proces să nu fie necesară

    sau să nu poată fi justificată economic după ce procesul a fost simplificat. 

    Dacă automatizarea este o soluţie pentru a creşte productivitatea, calitatea sau orice

    alt criteriu de performanţă, atunci următoarele zece strategii oferă un traseu pentru a

    căuta aceste îmbunătăţiri.

    1. Specializarea operaţiilor. Această primă strategie implică folosirea echipamentelor

    speciale, proiectate pentru a realiza o operaţie cu cea mai mare eficienţă posibilă. Este

    similară cu conceptul specializării muncii, care este folosit pentru creşterea

    productivităţii muncii. 

    2. Operaţii combinate.  Producţia se obţine în urma efectuării unei secvenţe de

    operaţii. Piesele complexe necesită zeci, sau poate sute, de etape de procesare. Strategiaoperaţiilor combinate înseamnă reducerea numărului de maşini de producţie distincte

    sau staţii de lucru prin care piesa va fi trecută. Aceasta înseamnă că pe o singură maşină

    se vor realiza mai multe operaţii, reducându-se în acest fel numărul necesar de maşini.

     Întrucât fiecare maşină implică în mod tipic un timp de setare, prin aplicarea acestei

    strategii se reduce timpul total de setare. De asemenea, efortul pentru manipularea

    materialelor şi timpul în care piesa nu este procesată precum şi timpul total de procesare

    se reduc.

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    33/141

    31

    3. Operaţii simultane. O extensie logică a strategiei operaţiilor combinate este aceea

    de a realiza simultan operaţiile care sunt combinate la o staţie de lucru. Astfel, două sau

    mai multe operaţii de procesare (sau de asamblare) se pot realiza simultan asupra

    aceleiaşi piese, reducând astfel timpul total de procesare. 

    4.  Integrarea operaţiilor. Această strategie înseamnă conectarea mai multor staţii de

    lucru sub forma unui singur mecanism integrat, folosind dispozitive automate de

    manipulare pentru a transfera piese între staţii. Se reduce astfel numărul maşinilor

    separate prin care produsul trebuie să fie planificat. Dacă sunt mai multe staţii de lucru,

    pot fi procesate mai multe piese simultan, ceea ce conduce la creşterea producţiei. 

    5. Flexibilitate crescută.  Prin această strategie se încearcă obţinerea unei utilizări

    maxime a echipamentelor în job shopuri sau în producţie medie prin folosirea aceluiaşi

    echipament pentru o varietate de piese sau de produse. Obiectivele principale suntreducerea timpului de setare şi a timpului de programare pentru maşinile de producţie.

    6.  Îmbunătăţirea transportului şi depozitării materialelor . Cea mai bună cale pentru

    reducerea timpilor neproductivi este folosirea sistemelor automate de transport şi de

    depozitare.

    7. Inspecţia on-line. În mod tradiţional, inspecţia de calitate se realizează după ce

    procesul s-a încheiat. Aceasta înseamnă că orice produs care nu respectă cerinţele de

    calitate a fost deja procesat în momentul inspecţiei. Introducerea inspecţiei în procesul

    de fabricaţie permite efectuarea unor corecţii în timp ce produsul este fabricat.

    8. Conducerea şi optimizarea procesului . Sunt incluse aici o gamă largă de scheme şi

    strategii de reglare în scopul operării mai eficiente a proceselor individuale şi a

    echipamentelor asociate. Prin această strategie se pot reduce timpii individuali de

    procesare şi se poate creşte calitatea produselor. 

    9. Controlul operaţiilor din fabrică. În timp ce strategia anterioară are în vedere

    conducerea procesului individual de fabricaţie, această strategie are în vedere

    conducerea la nivelul fabricii. Prin aceasta se încearcă un management şi o coordonaremai eficiente a operaţiilor din fabrică. Implementarea acestei strategii presupune o reţea

    de calculatoare la nivel înalt. 

    10. CIM.  Trecând cu un nivel mai sus decât strategia anterioară, putem să integrăm

    operaţiile din fabrică împreună cu proiectarea şi cu funcţiile de afaceri ale firmei. CIM se

    materializează prin folosirea extensivă a aplicaţiilor pe calculator, bazelor de date,

    reţelelor de calculatoare, în toată compania. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    34/141

    32

    Cele zece strategii constituie posibilităţi de îmbunătăţire a unui sistem de producţie

    prin automatizare sau simplificare. Ele nu trebuie să fie considerate ca mutual exclusive.

     În multe situaţii, se pot implementa strategii multiple într-un singur proiect. 

    Strategia de migraţie a automatizării 

    Presiunea competitivă de pe piaţă determină o companie să introducă un produs nou în cel mai scurt timp posibil. După cum am menţionat mai înainte, calea cea mai simplă şimai ieftină de realizare a acestui obiectiv este proiectarea unei metode manuale deproducţie, folosind o secvenţă de staţii de lucru operate independent. Sculele pentrumetoda manuală pot fi fabricate rapid, cu costuri mici. Dacă este nevoie de mai multegrupuri de staţii de lucru pentru a realiza cantităţi suficiente din produsul respectiv,atunci celula manuală este repetată ori de câte ori este nevoie pentru a satisfacecererea. Dacă se întâmplă ca produsul să aibă succes pe piaţă, şi se anticipează o viitoare

    cerere mare, atunci are sens ca producţia să fie automatizată. Modificările în sistemul deproducţie au loc gradual, în etape. Multe companii au o strategie de migraţie aautomatizării , adică un plan formal pentru evoluţia sistemelor de producţie folositepentru a produce produse noi pe măsură ce creşte cererea. O astfel de strategie tipică demigraţie este următoarea: 

    Etapa 1. Producţia manuală  folosind celule cu staţii unice, operate manual, carefuncţionează independent. Aceasta se foloseşte pentru introducerea unui nou produs dinraţiunile pe care tocmai le-am menţionat: scule obţinute rapid şi ieftin pentru a putea începe producţia. 

    Etapa 2.  Producţia automată  folosind celule automate cu staţii unice carefuncţionează independent. Pe măsură ce cererea pentru un produs creşte, şi devine clarcă automatizarea poate fi justificată, atunci staţiile unice sunt automatizate pentru areduce munca şi pentru a creşte rata producţiei. Totuşi, piesele care sunt procesate suntdeplasate manual între staţiile de lucru. 

    Etapa 3. Producţia automată integrată folosind un sistem alcătuit din mai multe staţiiautomate, cu operaţii seriale şi transfer automat între staţii. Atunci când compania estesigură că produsul respectiv va fi produs în cantităţi de masă şi pentru mai mulţi ani,integrarea celulelor automate cu staţii unice garantează reducerea în continuare amuncii şi creşterea ratei de producţie. 

    Această  strategie în trei etape este prezentată în Figura 3.1. Detaliile strategiei demigraţie a automatizării variază de la o companie la alta, în funcţie de tipul de produse

    Testul de autoevaluare 1

    -  Ce înseamnă „operaţii combinate”? -  Ce inţelegeţi prin „integrarea operaţiilor”?

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    35/141

    33

    fabricate şi de procesele de fabricaţie pe care le realizează. Dar, companiile cu un bunmanagement au politici speciale privind strategiile de migrare. Avantajele unei astfel destrategii includ: 

    - permite introducerea unui produs nou în cel mai scurt timp posibil, întrucât celulelede producţie bazate pe staţii de lucru operate manual sunt cel mai simplu de proiectat şiimplementat; 

    - permite introducerea graduală a automatizării (în etapele planificate), pe măsură cecererea pentru un produs creşte; 

    - evită folosirea automatizării de nivel înalt de la început, întrucât există întotdeaunaun risc pe care cererea produsului nu o va justifica. 

    Fig. 3.1 O strategie tipică de migraţie a automatizării. Etapa 1: producţie manuală

    cu staţii de lucru unice independente. Etapa 2: staţii de producţie automate cu

    transport manual între staţii. Etapa 3: producţie automată integrată cu transport

    automat între staţii. 

    Muncitori 

    Unităţi de

    lucru la

     înce utul

    Staţii de lucru

    manuale 

    Manipulare

    manuală Unităţi de

    lucru la

    sfârşitul

    Etapa 1 

    Staţii de lucru

    automate 

    Manipulare

    manuală 

    Aut Aut  Aut 

    Etapa 2 

    Etapa 3  Sistem automat de

    transfer 

    Aut  Aut    C   e   r   e   r   e   a

        d   e

       p   r   o    d   u   s

    Etapa 1  Etapa 2  Etapa 3  Timp 

    Producţie

    manuală 

    Celule

    staţie

    Producţie

    automată Celule staţie

    unică 

    Producţie automată

    Staţii conectate 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    36/141

    34

    Bibliografie

    1.  Black, J.T., The Design of the Factory with a Future, McGrow-Hill, Inc., New York,

    1991

    2.  Boucher, T.O., Computer Automation in Manufacturing, Chapman&Hall, London,

    1996

    3.  Groover, M.,  Automation, Production Systems and Computer-Integrated

     Manufacturing, Prentice Hall, 2003, ISBN 0-13-088978-4

    4.  Kovacs, F., Tusz, F., Varga, S., Fabrica viitorului, Editura Multimedia International,Arad, 1999

    Rezumat

    Principiul USA reprezintă o modalitate directă de aplicare a automatizării în producţie. Iniţialele provin din termenii englezeşti: Înţelegerea (understanding) procesuluiexistent, Simplificarea (simplify) procesului, Automatizarea (automate) procesului. 

    Multe companii au o  strategie de migraţie a automatizării, adică un plan formal

     pentru evoluţia sistemelor de producţie folosite pentru a produce produse noi pe măsurăce creşte cererea. Modificările în sistemul de producţie au loc gradual, în etape: etapa 1. Producţia manuală; etapa 2. Producţia automată; etapa 3. Producţia automată integrată 

    Detaliile strategiei de migraţie a automatizării variază de la o companie la alta, înfuncţie de tipul de produse fabricate şi de procesele de fabricaţie pe care le realizează. 

    Răspunsurile la testele de autoevaluare

    1.  Strategia operaţiilor combinate înseamnă reducerea numărului de maşini de

     producţie distincte sau staţii de lucru prin care piesa va fi trecută. Aceastaînseamnă că pe o singură maşină se vor realiza mai multe operaţii, reducându-se înacest fel numărul necesar de maşini. Întrucât fiecare maşină implică în mod tipicun timp de setare, prin aplicarea acestei strategii se reduce timpul total de setare.

    2.   Integrarea operaţiilor   înseamnă conectarea mai multor staţii de lucru sub formaunui singur mecanism integrat, folosind dispozitive automate de manipulare pentru

    a transfera piese între staţii. Se reduce astfel numărul maşinilor separate prin care produsul trebuie să fie planificat. Dacă sunt mai multe staţii de lucru, pot fi procesate mai multe piese simultan, ceea ce conduce la creşterea producţiei. 

    Lucrare de verificare

    1.  Explicaţi termenul USA. 2.  Explicaţi conceptul de „strategie de migraţie a automatizării”.3.  Indicaţi etapele strategiei de migraţie a automatizării de la o companie pe care o

    cunoaşteţi, în funcţie de tipul de produse fabricate şi de procesele de fabricaţie pecare le realizează. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    37/141

    35

    MODULUL 2. OPERATII INDUSTRIALE

    Unitatea de învăţare 4 - 2 ore.

    Operaţii industriale. Relaţii între produs şi producţie. Aplicaţii

    4.1. Industrii şi produse manufacturate4.2. Operaţii industriale4.3. Relaţii între produs şi producţie

    Un proces defabricaţie poate fi definit ca fiind aplicarea unor procese fizice şi chimice

    pentru a modifica geometria, proprietăţile şi/sau înfăţişarea exterioară a materialelor înscopul obţinerii unor piese sau produse; un proces de fabricaţie include de asemenea şi

    asamblarea mai multor piese într-un singur produs. Procesele care duc la finalizarea unui

    produs implică folosirea unor maşini, consumul de energie, utilizarea unor scule şi

    folosirea muncii manuale, după cum se arată în Figura 4.1a. Fabricaţia este aproape

     întotdeauna realizată sub forma unei secvenţe de operaţii. Fiecare operaţie succesivă

    aduce materialul mai aproape de starea finală dorită. 

    Cunoştinţe şi deprinderi

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei înţelege: -  ce este un proces de fabricaţie;-  cum se reprezintă un proces de fabricaţie;-  cum se clasifică procesele de fabricaţie;-  care sunt operaţiile de producţie. 

    La finalul parcurgerii acestei unităţi de învăţare vei putea să: -  defineşti sistemul de producţie şi toate componentele acestuia;-  identifici facilităţile sistemului de producţie din firma unde lucrezi. 

    Fig. 4.1 Reprezentări alternative ale unui proces de fabricaţie: (a) ca proces tehnologic, (b) ca proces economic.

    (b)(a)

    Proces de

    fabricaţie 

    Maşini 

    SculeEnergie Muncă  Piesă finită

    sau rodusMaterie

    rimă

    Deşeuri şi/sau 

    rebuturi

    Proces de

    fabrica ie 

    Materie

    rimă

    Material în

    rocesare

    Piesă finită

    sau rodus

    Valoare

    adău ată 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    38/141

    36

    Din punct de vedere economic, fabricaţia înseamnă transformarea materialelor în

    elemente cu valoare mai mare, în urma efectuării unor operaţii de prelucrare şi/sau

    asamblare, după cum se arată în Figura 4.1b. Elementul esenţial este acela că procesul

    de fabricaţie adaugă valoare  materialului prin schimbarea formei sau a proprietăţilor

    sale sau prin combinarea lui cu alte materiale care au fost deja modificate. De exemplu,atunci când minereul de fier este transformat în oţel, se adaugă valoare materialului

    iniţial. Când nisipul este transformat în sticlă, se adaugă o valoare. Când petrolul este

    rafinat şi se fabrică mase plastice, se adaugă o valoare. 

    4.1. Industrii şi produse manufacturateUn proces de fabricaţie este o activitate comercială importantă, realizată de firme

    care vând produse clienţilor. Tipul de fabricaţie depinde de produsele de care compania

    le produce. Vom prezenta mai întâi scopul industriilor producătoare după care vom lua în

    considerare produsele acestora. 

    Industrii producătoare.  O industrie este alcătuită din întreprinderile şi organizaţiile 

    care produc şi furnizează bunuri şi/sau servicii. Industriile pot fi clasificate în: primare,

    secundare şi terţiare.

    Industriile primare sunt acelea care cultivă şi/sau exploatează resurese naturale cum

    sunt agricultura şi mineritul. Industriile secundare  convertesc materiile prime de la

    ieşirea industriilor primare în produse. Procesele de fabricaţie reprezintă principala

    activitate a acestei categorii, dar industriile secundare includ de asemenea şi utilităţi

    (construcţii, energie, etc.). Industriile terţiare constituie sectorul de servicii al economiei.

    O listă a industriilor specifice din aceste trei categorii este prezentată în Tabelul 4.1. 

    Clasificarea Internaţională Standard a Industriilor (International Standard Industrial

    Classification – ISIC) este prezentată în Tabelul 4.2.

    Operaţiile de producţie din industriile de proces şi din industriile care fabrică produse

    discrete pot fi împărţite astfel încât să conducă la o producţie continuă sau la o producţiepe loturi. Diferenţele dintre cele două tipuri de producţie sunt prezentate în Figura 4.2.

    Producţia continuă  apare atunci când echipamentul de producţie este folosit exclusiv

    pentru un anumit produs, iar ieşirea produsului este continuă. În industriile de proces,

    producţia continuă înseamnă că procesul se desfăşoară asupra unui flux continuu de

    material, fără întreruperi în fluxul de ieşire, după cum se sugerează în Figura 4.2a.

    Unităţile individuale de producţie se pot identifica, după cum se arată în Figura 4.2b. 

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    39/141

    37

    Tabelul 4.1 Lista industriilor specifice în categoriile primar, secundar, terţiar. 

    Industrii primare Industrii secundare Industrii terţiare 

     Agricultură 

    Industria forestieră 

    Pescuit

    Şeptel 

    Cariere de piatră 

    Minerit

    Petrol

     Aerospaţială 

     Îmbrăcăminte 

     Auto

    Metale de bază 

    Băuturi 

    Materiale de construcţii 

    Chimicale

    Calculatoare

    Construcţii 

     Aparate casnice

    Electronice

    Echipamente

    Metale prelucrate

    Procesarea alimentelor

    Sticlă, ceramică 

    Maşini grele 

    Hârtie

    Rafinării 

    Farmaceutice

    Plastic

    Energie (utilităţi) 

    Publicaţii 

    Textile

    Cauciuc

    Lemn şi mobilă 

    Bănci 

    Comunicaţii 

    Educaţie 

    Divertisment

    Servicii financiare

    Guvern

    Sănătate şi medicină 

    Hotelier

    Informaţii 

     Asigurări 

     Întreţinere şi reparaţii 

    Restaurante

    Turism

    Transporturi

    ?

  • 8/15/2019 Automatizarea celulelor.pdf

    40/141

    38

    Producţia pe loturi   apare atunci când materialele sunt procesate în volume sau

    cantităţi finite. Un astfel de volum sau o astfel de cantitate finită se numeşte lot, atât în

    industriile de proces cât şi în cele care fabrică produse discrete. Producţia pe loturi este

    discontinuă întrucât există întreruperi în producţie între două loturi succesive. Producţia

    pe loturi se foloseşte atunci când natura procesului cere ca numai o cantitate finită de

    material poate fi folosit la un moment dat (de exemplu, cantitatea de material poate fi

    limitată de mărimea containerului folosit în procesare) sau pentru că există diferenţe

     între piesele sau produsele fabricate în loturi diferite (de exemplu, un lot cu 20 unităţi

    din piesa A este urmat de un lot de 50