Download - Automatizarea celulelor.pdf
-
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