Capitolul IIntroducere1.1 Formularea problemei1.2 Scopul si obiectivele cercetrii

Dezvoltarea sistemelor flexibile de fabricaie (SFF) i introducerea structurilor robotice reprezint noi direcii de cercetare i de cretere a performanelor liniilor de producie, astfel beneficiile introduse au efecte importante asupra tututor sistemelor de fabricaie.Principalele activiti care pot fi ntreprinse de roboi utilizai n cadrul sistemelor flexibile de fabricaie sunt legate de transportul i manipularea obiectelor (componente sau subansamble) sau i uneori, de realizarea unor diverse procese (asamblare, dezasamblare, prelucrare, transport etc.).1.1 Formularea problemein cadrul sistemelor flexibile de fabricaie real dintr-o inteprindere produsul final rezultat n urma procesului de asamblare este supus unui test de calitate, fie la terminarea complet a asamblrii, fie pe parcursul acesteia. n cazul anumitor produse sau ale componentelor ce intr n componena acestora apar anumite defecte de fabricaie (defecte de asamblare sau prelucrare), urmnd ca acest produs s nu fie validat la trecerea prin testul de calitate, astfel produsul final se consider a fi un rebut. n acest caz, este declanat operaia de dezasamblare, astfel produsul va fi trimis napoi pe linia de fabricaie fie pe cea care s-a efectuat asamblarea fie pe o alt linie de dezasamblare, fiind supus unor operai de dezasamblare parial sau total pentru recuperarea parilor componente sau subansamblelor. Avnd n vedere c locaiile unde se fac dezasamblri pot fi diferite de locaiile unde se stocheaz componentele, att cele defecte ct i cele bune, se pot utiliza roboi mobili (RM) echipati cu manipulatoare care preiau prtile componente ale produselor declarate rebut din punctele unde se face dezasamblarea i le transport la magaziile de stocare aferente componentelor. n scopul de a optimiza execuia acestor operaii de asamblare/dezasamblare, multe studii actuale din domeniu conduc spre utilizarea structurilor robotice. Utilitatea acestora duce la creterea flexibilitii SFF, a fialibilitii sistemului automatizat ct si la eliminarea nesiguranei i a erorilor specifice factorului uman, ceea ce va permite un control eficient a SFF i implicit va permite trecerea la conducerea n timp real a produciei.n aceste condiii, soluionarea principalelor probleme legate de operaiile de asamblare/dezasamblare innd cont de tendina de dezvoltare rapid a sistemelor flexibile de fabricaie o reprezint introducerea robotului, structur capabil s efectueze att sarcini de transport ct i operaii de manipulare att n cadrul procesului de asamblare ct i dezasamblare sau prelucrare.Un exemplu de soluie tratat n acest cercetare l reprezint robotul mobil Pioneer P3-DX echipat cu un manipulator robotic Pioneer 5-DOF care deservete o linie flexibil de asamblare i dezasamblare (parial) HERA & Horstmann. Obiectivele robotului fiind de a deservi linia flexibil de fabricaie n cadrul procesului de dezasamblare, proces n care acesta devine complet reversibil.1.2 Scopul i obiectivele cercetriiTratarea sistemelor flexibile de fabricaie deservite de roboi ntr-o concepie pe ct posibil unitar, n cadrul operaiilor de asamblare, dezasamblare i prelucrare, urmrind att aspecte de modelare i de conducere necesare n aplicaiile practice industriale a constituit scopul principal al acestei cercetri. Ca urmare a creterii complexitii proceselor de asamblare/dezasamblare i a sporirii cerintelor privitoare la performanele acestor procese a cptat o importan deosebit nevoia de optimizare a liniilor flexibile de asamblare astfel nct s permit i operaii de dezasamblare ale componentelor.n aceast lucrare unul dintre obiective propune optimizarea unui sistem mecatronic didactic format din o linie flexibil de asamblare care permite i o dezasamblare partial a componentelor. Linia flexibil va fi deservit de un RM echipat cu manipulator. Scopul optimizrii este de a face linia flexibi de asamblare complet reversibil, adic s permit dezasamblarea complet a unui produs. n final sistemul mecatronic va funciona complet automatizat far intervenia operatorului uman. Asamblarea va fi un proces periodic iar dezasamblarea va fi un proces accidental care se declaneaz atunci cnd produsul final nu este validat la testul de calitate.Un alt obiectiv l reprezint elaborarea modelelor corespunzatoare proceselor de asamblare i dezasamblare a componentelor pe linia mecatronic. Deoarece linia flexibil de fabricaieeste un sistem didactic dedicat efecturii asamblrii, propunem ca efectuarea dezasamblrii s se realizeze n cazul detectrii unei piese rebut, prin deservirea/asistarea operaiilor elementare de dezasamblare de ctre un RM echipat cu manipulator.Pentru elaborarea acestor modele se vor utiliza ca instrumente de modelare Reelele Petri (RP) i RobotStudio ABB cunoscute n literatur de specialitate ca fiind instrumente specifice modelarii sistemelor cu evenimente discrete (SED). Deoarece ne propunem ulterior implementarea conducerii n timp real a liniei, aceste modele vor trebuie s fie coerente cu evoluia procesului real de asamblare sau dezasamblare. Din acest motiv se vor utiliza diferite tipologii de RP dedicate modelrii duratelor operaiilor de asamblare i dezasamblare precum i a deplasrii robotului n diferite puncte ale liniei flexibile de fabricaie n scopul prelurii/transportrii i depozitrii componentelor dezasamblate n magazii.Pentru linia flexibil de asamblare i dezasamblare se vor elabora modele cu RP care vor descrie strile i tranziiile asociate procesului de asamblare, dezasamblare i ale robotului mobil echipat cu manipulator care va transporta piesele dezasamblate la magaziile de depozitare. Se va implementa un sistem de conducere n timp real a liniei flexibile reversibile sub platforma RobotStudio ABB.Din obiectivele generale ale cercerrii prezentate rezult urmtoarele obiective specifice: analiza, modelare i simularea procesului de asamblare din cadrul SFF; analiza, modelarea, simularea i optimizarea procesului de dezasamblare din cadrul SFF, utiliznd roboi mobili echipai cu manipulator; analiza i modelarea procesului de prelucrare din cadrul SFF; elaborarea, dezvoltarea, implementarea i testarea procesului de dezasamblare complet a SFF; optimizarea unei linii flexibile de fabricaie n cadrul procesului de asamblare i dezasamblare deservit de un robot mobil echipat cu manipulator care s permit i o dezasamblare total a unui produs; implementarea unui program de conducere n timp real a procesului de asamblare/dezasamblare deservit de un robot mobil echipat cu manipulator n mediul RobotStudio ABB;

Capitolul 2Stadiul actual privind analiza proceselor de fabricaie din cadrul sistemelor flexibile3de fabricaie deservite de roboi2.1 Introducere2.2 Procese flexibile de fabricaie2.3 Concluzii2.1 Introduceren ultimul deceniu industria cunoate o nou evoluie, una global, antrenat de creterea progresului tehnologic, cunoscut sub numele de sisteme i procese flexibile de fabricaie. Acest progres se propag n toate domeniile industiale i declaneaz formarea de noi generai de sisteme avansate de producie flexibil, de noi sisteme i metode de conducere centralizat, distibuit sau supervizat, de noi roboi i maini-unelte de prelucrare ct i de introducerea sistemelor eficiente de transport i manipulare, toate acestea conducnd spre globalizarea ntregii industrii.Fabricarea flexibil genereaz un nou trend, cel al produselor diversificate i personalizate, cu caliti superioare, costuri competitive i cu cicluri de fabricaie reduse.n prezent, n evoluia proceselor flexibile de fabricaie, roboii preiau o foarte mare parte din operaiile de fabricaie, transport i manipulare, acest aspect constituind o puternic flexibilizare i automatizare att a echipamentelor ct i a programului de conducere. Din acest motiv un mare procent al utilajelor i echipamentelor care intr n componena unui SFF l reprezint roboii.2.1 Procese flexibile de fabricaieiPe parcursul ultimelor dou zeci de ani, flexibilitatea i optimizarea proceselor de fabricaie a atras atenia centrelor de cercetare din acest domeniu. Cele mai multe studii abordate au la baz creterea numrului de operaii de fabricaie cu aceleai utilaje i creterea productivitii, amblele avnd un impact asupra calitii produsului final. Recent, s-a demonstrat c, calitatea produsului i procesul de fabricaie sunt strns cuplate. Se analizeaz caracteristica de flexibilitate i impactul acesteia asupra creterii performanelor sistemelor flexibile de fabricaie i mai exact al proceselor flexibile din cadrul acestora.Recent, tehnologia flexibil de fabricaie dezvolt un nou proces, cel a dezasamblrii produselor sau componentelor. Noile tendine presupun planificarea produciei prin metode de cooperare dintre procesul de asamblare/dezasamblare i roboi.2.1.1 Procesul de asamblareProcesul de asamblare, unul dintre cele mai vechi forme de producie flexibil prezint o extraordinar modernizare datorate evoluiei tehnologiei. Procesul de asamblare este definit n literatur ca fiind o funcie productiv de a construi anumite piese individuale, subansamble de piese sau structuri, ntr-o anumit cantitate dat pe o perioad de timp bine determinat.Reversibilitatea procesului de asamblare, dezasamblarea, se definete ca totalitatea proceselor prin care o structur se poate descompune ntr-o anumit perioad de timp. Cercetrile actuale urmresc optimizarea timpului de dezasamblare a unei structuri prin creterea flexibilitii, dezvoltarea echipamentelor i optimizarea algoritmilor de planificare. Proiectarea procesului de asamblare (PPA) presupune luarea n considerare a aspectelor de proiectare ale unui produs, de procedurile i etapele de asamblare care au efect i asupra ciclului de via al produsului. n ultimul deceniu, proiectarea procesului de dezasamblare (PPD) a devenit o operaie adiiononal PPA. Ambele procese au rolul de a integra cunotinele specifice domeniului din procesul de fabricaie flexibil, proiectare i planificare precum i de luare a deciziilor. Obiectivul principal urmrit este de a reduce costul total de fabricaie i de a mbunti calitatea acestuia. Asamblarea este prezentat ca un proces tradiional de fabricaie, n care una din cele mai importante etape n asamblarea unui produs l reprezint n general costurile totale de producie i calitatea acestuia. Experiena a demonstrat c proiectarea procesului de asamblare si/sau dezasamblare (PPAD) reprezint una dintre cele mai eficiente tehnici de reducere semnificativ a costurilor de fabricaie nc din stadiul de proiectare i de reducere a costurilor de dezasamblare printr-o proiectare ct mai simpl a produselor n vederea scderii numrului de operaii. Numeroase exemple disponibile arat c simplitatea unui produs duce la o analiz a PPAD prin care sunt mbuntite costurile de fabricaie, creterea fluxului de produciei, impunerea de proiectare a utilajlor care trebuie s realizeze mai multe funcii ct i alte beneficii.Abordri mai recente trateaz procesele de asamblare i dezasamblare prin integrareaacestora n medii de realitatea virtual pentru a optimiza metodele de proiectare, planificare aproceselor, de deservire i colaborarea cu uniti robotice.2.1.2 Procesul de dezasamblareDezasamblarea, ca prim etap n procesul de reciclare va avea o rat mare de expansiune pe viitor n mediul industrial. n prezent, dezasamblarea de produse se exectut n principal manual, iar uneori printr-un proces mecanizat ntr-o oarecare masur. O data cu creterea cantitii de produse necesare reciclrii, va crete prin urmare i numrul de sisteme de dezasamblat. Acestea vor prezenta un grad ridicat de flexibilitate i un cost redus pe produs dezasamblat. Puine componente din echipamente (sau produse) sunt reciclate dup dezasamblare, cu toate acestea gradul de automatizare este nc foarte mic, doar cteva proiecte pilot sau demonstrative sunt realizate n principal n nstitute de cercetare. Pentru masa mare de produse ce vor fi nevoite a fi recilate i care vor beneficia de procesul de dezasamblare, marile companii producatoare de sisteme flexibile de fabricaie, fac cercetri privind proiectarea noilor produse ce vor iei pe pia, cercetri privind modaliti noi de fabricare (sau asamblare) ct i mrirea gradului de flexibilitate al echipamentelor, proces foarte costisitor. La momentul actual exist foarte puine sisteme flexibile care execut dezasamblarea componetelor produselor pe care le-au fabricat (sau ansamblat). n acest moment se dezasambleaz n special piesele produselor de nalt calitate, sau componente, n scopul de a reutiliza anumite componente. Majoritatea produselor actuale sunt distruse pentru reciclare far a trece printr-un proces de demontare.Conceptele existente de sisteme flexibile de dezasamblat prezint caracteristici de inflexibilitate i sunt dezvoltate doar pentru o anumit sarcin sau produs, efectuarea operaiei de dezasamblare complet de ctre acela sistem de asamblare este nc n stadiu de cercetare. n acest caz, domeniul dezasamblrii flexibile prezint o foarte mare atracie, actual dezvoltndu-se conceptul de dezasamblare a unei familii sau grupuri similare sau diferite de produse, care necesit aproape aceleai operaii de dezasamblare, realizate cu aceleai instrumente de montare/asamblare.2.2 Sisteme flexibile de fabricaie: aspecte specificeNucleul tehnologiei flexibile de fabricaie se mparte ntre Japonia i Europa. n ciuda faptului c primele linii flexibile de fabricaie deservite de roboi au fost fabricate i puse n funciune n SUA, marile companii producatoare de sisteme flexibile de fabricaie care realizeaz diferite operaii de fabricaie ca: asamblare, dezasamblare, prelucrare, transport i manipulare sunt reprezentate de General Motors, Cincinnati Milacron, Westinghouse i General Electric acestea dezvolt acest domeniu, ramnnd ca lideri importani pe piaa de echipamente industriale. Cu toate acestea exist un numr mare de ntreprinderi mici care dezvolt categorii de roboi care deservesc procesele de fabricaie, n special roboi de serviciu, n plin dezvoltare fiind companiile iRobot, Mobile Robotic i Evoltion Robotics.Cele dou mari companii producatoare de SFF i roboi care le deservesc, din Europa sunt ABB i Kuka. Peste 50% din nivelul cercetrii, dezvoltrii i produciei, al companiei ABB, este reprezentat de dezvoltarea structurilor robotice, al echipamentelor i sistemelor de automatizare necesare roboilor i liniilor flexibile de fabricaie.Un al productor important din domeniul roboilor care deservesc procesele de fabricaie flexibil este compania FANUC, acesta produce roboi i echipamente ce intr n alctuirea acestora, sisteme flexibile de fabricaiei pentru diferite procese, celule de fabricaie i maini cu CNC. FANUC reprezint 17% din piaa roboilor industriali din Japonia, 16% din Europa i 20% din America de Nord. Urmtoarele companii dup FANUC sunt Kawasaki i Yaskawa, este menionat i compania SIEMENS din Europa care reprezint cel mai puternic competitor al acestora. Spre deosebire de aceste companii care deservesc mediul industrial, sunt prezente i companiile care dezvolt servicii robotizate, companii precum Sony, Fujitsu i Honda. n Europa cel mai mare procent de procese flexibile din cadrul fabricaie flexibil l reprezint industria auto, industria din Japonia este favorizat de producia de echipamente i componente electronice ct i de integrarea de sisteme flexibile de fabricaie.Printre productori de sisteme robotizate, echipamente i utilaje flexibile se numr i fabricani de celule flexibile de fabricaie. n Europa reprezentant este compania FASTEMS din Finlanda. Aceasta produce celule robotizate modulare pentru deservirea mainilor-unelte, celule de prelucrare prin aschiere i celule personalizate cu diferite scopuri, acestea permit o cretere a gradului de utilizare al mainilor-unelte pentru strunjire cu CNC, centrelor de prelucrare sau a altor maini unelte.Alte companii cu prestigiu ce realizeaz celule flexibile robotizate pentru alte operaii de: debavurare, polizare, rectificare, lefuire, lustruire, curire sau netezire, se enumer: compania MAPE cu sediul n Grenoble, Frana, produce celule flexibile de fabricaie robotizate pentru realizarea de procese de polizare, debavurare i de superfinisare. Celulele flexibile, sunt dotate cu roboi antropomorfi cu 6 grade de libertate i sarcina util cuprins ntre 5 i 150 Kg. Pentru a lucra cu piese/componente portabile, MAPE a dezvoltat utilaje n vederea construirii de celule flexibile robotizate modulare, acestea fiind dotate cu sisteme de vedere i captare cu laser care permit recunoaterea pieselor nainte de lefuire-lustruire sau rectificare. Compania KUKA din Germania este recunoscut prin roboii industriali ceopereaz n diverse celule flexibile de fabricaie, dar i prin echipamente-le de prelucrare n celule i softurile adecvate acestor operaii, acesta devenind foarte prestigioas n acest domeniu. Compania STARMATIK cu sediul n Treviso, Italia, produce celule flexibile de fabricaie, modulare, pentru rectificarea i lustruirea pieselor din oel, cu roboi antropomorfi cu 6 axe sau cu roboi cartezieni.2.3 Elemente de ansamblun prezent, concurena i cerinele ridicate privind calitatea pentru o mare varietate de produse a dus la creterea rolului sistemelor de producie i mai ales ale proceselor pe care acestea le ndeplinesc. Sistemele flexibile de fabricaie sunt compuse n prezent din elemente dinamice i adaptive care impun utilizarea eficient a tuturor resurselor, cu toate acestea anumite procese de fabricaie, cum ar fi procesul de dezasamblare mai necesit modificri majore privind adaptibilitatea i flexibilitatea acestuia. Introducerea structurilor robotice, a sistemelor de conducere distribuite, optimizarea utilajelor, etc. joac un rol important n optimizarea ntregului ansamblu de fabricaie. n conceptul produciei actuale nu s-a modificat esenial rolul i locul sistemelor de fabricaie, optimizarea proceselor de fabricaiei existente fac ca un proces s devin competitiv.Pornind de la necesitatea mbuntirii performanelor proceselor tehnologice de asamblare, prin modernizarea tehnologiilor de montaj, se pot asigura creteri importante ale productivitii, n condiiile mbuntirii substaniale ale calittii. Consecina direct se reflect asupra ciclului de via al produselor sau de apariia accidental a unui defect al produsului sau piesei ce intr n componena sa, care impune reutilizarea acestora, acest ciclu presupune introducerea unor sisteme de dezasamblare sau optimizarea unei structuri de asamblare ale aceleai game de produse n vederea dezasamblrii cu aceleai utilaje.Detalierea teoretic i practic n vederea optimizrii unui sistem flexibil de fabricaie care poate s execute att procese de asamblare i dezasamblare cu aceleai utilaje impune parcurgerea unor etape de concepere, realizare i implementare a unei structuri capabile s execut dou tipuri de sarcini cu aceleai utilaje. n acest context subiectul tezei trateaz soluii noi aplicabile sistemelor flexibile de asamblare, n vederea optimizrii acestora n cadrul procesului de dezasamblare precum i integrarea structurilor robotice n vederea creterii flexibilitii i extinderii anumitor sarcini din cadrul procesului tehnologic.

Capitolul 3Contribuii privind analiza liniilor flexibile de fabricaie deservite de roboi3.1 Introducere3.2 Structura unui SFF3.3 Funciile sistemelor flexibile de fabricaie3.4 Conducerea sistemelor flexibile de fabricaie3.5 Performanele SFF

3.1 IntroducereUn sistem flexibil de fabricaie reprezint totalitatea mijloacelor, utilajelor, echipamentelor i a relaiilor dintre acestea, capabile s rezolve o sarcin sau un ansamblu de sarcini de fabricaie. Conceptul de SFF a fost proiectat i dezvoltat pentru fabricarea de produse diferite, n loturi mici sau medii.n Fig. 3.1 este prezentat schema bloc a unui SFF (asamblare/dezasamblare) clasic deservit de roboi, acesta este alctuit din urmtoarele blocuri funcionale: robot industrial necesar operaiilor de manipulare (necesit precizie, sistem de control al traiectoriei i sistem de senzori i traductoare). robot de transport (necesit sistem de control al traiectoriei sau sistem de ghidare, sistem de senzori de poziie i navigaie) scule (instrumente) de montare/demontare/prelucrare necesare roboilor industriali sau celulelor de fabricaie. sistem de stocare componente i/sau subansamble necesare asigurrii unui flux continuu de asamblare/dezasamblare. Sunt incluse i magaziile de stocare componente dezasamblate.Fig. 3.1 Sistem flexibil de asamblare/dezasamblare n variant clasic, deservit de roboi sistem de transport (benzi transportoare) necesare transportului de la o celul flexibil la alta a componentelor sau subansamblelor; sisteme (celule) flexibile echipate cu maini-unelte necesare operaiei de asamblare/dezasamblare sau prelucrare; sistem de senzori i traductoare necesar SFF ct i roboilor de transport i manipulare; sistem de comand i control local sau distribuit interconectat cu un sistem de monitorizare;

3.2 Structura unui SFFStructurile sistemelor flexibile de fabricaie sunt direct legate de stabilitatea ierarhizrii pe nivele a acestor uniti. Pn n prezent nu apare un accord unanim n aceast privin, n continuare fiind prezentate structurile corespunztoare unui numr de patru nivele (Fig. 3.2):a. NivelulI (SFFi): la acest nivel se gsete cea mai mic unitate cu funcii de fabricaie autonome, aceasta fiind o main-unealt flexibil, multifuncional, respectiv un echipament care concentreaz un numr mare de operaii cu prelucrri diferite, caracterizat de: procentul de dotare cu comand numeric; posibiliti de prelucrare multiple; prezena unui dispozitiv de nmagazinare scule, dispozitiv care nu influeneaz procesul tehnologic i la care depozitarea temporar a sculelor este efectuat codificat; schimbarea i transferul automat al sculelor;b. Nivelul 2 (SFF2 ): intervine celula de fabricaie flexibil (CFF) n care sunt concentrate mai multe maini-unelte cu comand numeric, de regul 2, ..., 4 maini, deservite de un robot industrial, tot ansamblu fiind controlat de un calculator (sau automat programabil (AP)) care asigur ntreaga funcionare a celulei. Celula flexibil poate asigura prelucrarea integral automat a unor produse sau/i piese diferite (componente ale unei clase stabilite n prealabil) avnd un grad de flexibilitate rigicat.c. Nivelul 3 (SFF3): se gsesc sistemele flexibile, compuse de regul din mai multe celule flexibile, legate prin dispozitive de transport i manipulare. n cadrul acestor sisteme de la acest nivel se pot deosebi mai multe tipuri de subnivele (sau subsisteme). Astfel pentru sistemul de transport pot fi prevzute transportoare cu deplasarea semifabricatelor ntr-o singur direcie n cadrul sistemului, acestea fiind comandate din calculatorul central de comand i ca urmare semifabricatele sau piesele sunt paletizate urmnd a fi deplasate la orice staie de prelucrare i n orice ordine ceea ce deschide largi posibiliti de optimizare a funcionrii ntregului ansamblu. Transportul pieselor poate fi efectuat i prin intermediul carucioarelor autopropulsate, n multe cazuri acestea sunt comadate prin diverse metode (cabluri pilot amplasate n pardoseal etc.).

Fig. 3.2 Organizarea ierarhic din cadrul unui SFFPreluarea semifabricatelor i pieselor de pe dispozitivele de transport, alimentarea mainilor-unelte i readucerea pieselor (dup prelucrare) pe dispozitivele respective sunt de regul realizate de manipulatoare, roboi industriali i de mecanisme de paletizare (aezare i fixare pe patele) sau de depaletizare (desprinderea de pe palete). n cazul sistemelor de la nivelul 3 este prevzut posibilitatea unor activiti suplimentare (n raport cu cele executate la nivelele 1 i 2: manipulare, transport, alimentare, prelucrare, evacuare piese prelucrate, schimarea sculelor, supravegherea instalatiei etc.) cum sunt cele de testri automate de pregatirea fabricaiei sau de comand a aprovizionrii cu materiale.d. Nivelvl 4 (SFF4): La acest nivel intervin totalitatea mijloacelor tehnice i persoanele necesare pentru realizarea aprovizionrii, depozitrii, planificrii de lung durat, proiectrii constructive i tehnologice a produselor i fabricaiei propriu-zise.Prezentarea structurilor i nivelelor de organizare are n vedere fluxurile de obiecte (semifabricate, piese, scule) i utilajele necesare prelucrrii, manipulrii i transportului, n cadrul acestor structuri intervenind i depozitele, dispozitivele de control, de ntreinere i reparare etc., care pot fi realizate cu funcionare automat.3.3 Funciile sistemelor flexibile de fabricaie99Structura general a unui SFF, prezentat sub forma schemei bloc (Fig. 3.1) permite evidenierea funciilor generale ale sistemului: Funcia de prelucrare automat a pieselor sau subansamblelor; Funcia de depozitare, transport i manipulare automat; Funcia de comand automat a tuturor componentelor sistemului i de supraveghere,control i diagnostic automat;Funcia de prelucrare automat se realizeaz n cadrul subsistemului tehnologic al SFF, avnd n componen staiile (celule) de lucru, mijloacele de manipulare a pieselor i sculelor. Realizarea acestei funcii presupune alimentarea automat cu piese i scule a mainii-unelte, prelucrarea propriu-zis n comand numeric i eventual optimizarea procesului de comand pe maina-unealt. Pot fi incluse aici i dispozitivele de asamblare/dezasamblare, unele dintre acestea avnd funcii speciale.Funcia de depozitare, transport si manipulare automat se refer la fluxul automat al sculelor, pieselor, componentelor i subansamblelor necesare SFF i care includ mai multe funcii pariale:a. nmagazinarea automat a pieselor, sculelor, dispozitivelor i materialelor auxiliare;b. identificarea i livrarea n sistem a piesei sau subansamblelor n mod automat; transportul automat al pieselor, sculelor, dispozitivelor i materialelor auxiliarentre depozite i staiile de lucru. Condiia principal n funcionarea subsistemului de depozitare i transport este ca transferul materialelor s se efectueze totdeauna la locul i momentul potrivit; manipularea pieselor, subansamblelor, sculelor i dispozitivelor n depozite i ntre staiile de lucru;Funcia de comand, monitorizare, control si diagnostic dintr-un SFF este realizat de subsistemul informaional prin fluxul informaional care se transmite n 2 sensuri: sensul direct, al informaiilor de comand i sensul invers, al informaiilor de monitorizare, control i diagnostic.Funcia de comand automat se realizeaz cu ajutorul unuia sau mai multor AP n diverse configuraii, centralizat sau distribuit, sau calculatoare de proces ce lucreaz n timp real sau uniti locale de comand (echipamente CNC, AP la sistemele de manipulare i transport, microcalculatoare pentru comanda depozitelor automate etc.). Programele de calculator, furnizeaz ntregului sistem informaiile necesare pentru comanda procesului de prelucrare i pentru comanda produciei (comanda depozitelor de piese i scule, comanda sistemului de transport, etc.).Informaiile pentru realizarea acestor subfuncii sunt obinute din sistem cu ajutorul unor traductoare, senzori, aparate de msur etc. i se transmit n sens invers, ctre calculatorul de proces, AP sau microcalculatorului local.

3.4 Conducerea sistemelor flexibile de fabricaieStructurile i nivelele de organizare sunt puternic corelate cu nivelele de comand i control, acestea se realizeaz sub forma unei reele de echipamente (centralizate sau distribuite) de conducere care permit legarea ntr-un singur sistem a tuturor echipametelor (AP, calculatoare etc.) care comand mainile-unelte, roboi industriali, sistemul de manipulare, transport i depozitare a pieselor, subansamblelor etc.Structura general a subsistemului de comand al SFF se distribuie pe nivele ierarhice, numrul acestora depinznd de mrimea SFF, de domeniul de aplicare i de numrul funciilor de fabricaie flexibil integrate n sistem.

Fig. 3.3 Erarhizarea sistemului de conducere a unui SFF

Corespunztor SFF, la care toate funciile ilustrate n Fig. 3.1 sunt automatizate, structura general a subsistemului de comand se prezint ca o structur distribuit pe patru nivele (Fig. 3.3). La partea inferioar a structurii de comand (Nivelul 1) se afl echipamentele industriale de comand a mainilor-unelte, roboilor industriali, precum i echipamentele de comand local a depozitelor i sistemelor de transport. La nivelul ierarhic 2 se afl AP (sau calculatorul de conducere local) a fabricaiei care realizeaz conducerea echipamentelor din nivelul inferior i transmiterea informaiilor ctre nivelul superior. La acest nivel se realizeaz diagnosticarea instalaiilor i echipamentelor de lucru dar n unele cazuri i planificarea produciei la nivel de celul de fabricaie.La nivelele ierarhice 3 i 4 se realizeaz proiectarea produselor, pregtirea i planificarea fabricaiei, aceste nivele ierarhice putnd funciona i independent. Pentru realizarea unui concept de produs finit, sistemele de la nivelele inferioare sunt conectate la nivelele superioare, acestea fiind conectate la o structura de procesare de capacitate mare, care realizeaz automat funciile de proiectare a tehnologiei de prelucrare i elaborare a programelor (CAM - Computer Aided Manufacturing), de planificare a prelucrrilor i a produciei (CAP - Computer Aided Planning), de control i supraveghere a proceselor i subsistemelor (CAQ - Computer Aided Quality) i de ntreinere (CAS - Computer Aided Service).La nivelul 4 se afl un calculator care realizeaz funciile de concepie i de proiectare constructiv a produselor (CAD - Computer Aided Design), de analiz a formei i structurii produselor i de rentabilizare (CAE - Computer Aided Engineering) i de planificare strategic (PS) etc.).Structura general a subsistemelor de comand n SFF prezentat n Fig. 3.4 este una general, care s fie aplicabil pentru orice sistem flexibil de fabricaie. n funcie de gradul de complexitate al funciilor ce se realizeaz n cadrul SFF i n funcie de modul cum se organizeaz activitile pe diferite nivele ierarhice apar modificri, unele dintre nivele putnd chiar s nu existe.

Fig. 3.4 Structura sistemului de conducere i informaiile vehiculate

3.5 Performantele SFFn cazul planificrii produciei, cu deplasri ale componentelor/pieselor sau a echipamentelor de transport, operaii de manipulare sau fabricaie i durate ale proceselor tehnologice cu timpi de asteptare la stocuri (de componente sau subansamble) intermediare se obin indici de performan, relativ redui n cadrul SFF. n acet sens sunt edificatoare dou cifre, reprezentnd valori medii, publicate ntr-un raport din anul 1975, referitor la productivitatea din SUA, n comparaie cu cea din alte state industrializate: din tot timpul consumat pentru a produce o piesa numai 5% este cheltuit de celula de fabricaie; din tot timpul consumat de celula de fabricaie, numai 1,5% este folosit pentru prelucrarea efectiv;Prima cifra arat c 95% din timpul consumat pentru fabricarea sau prelucrarea unei piese este cheltuit pentru manipulare i transport semifabricate sau piese, pentru ateptri alimentare stocuri (magazii), pentru prelucrare i procesare. n cazul sistemelor flexibile de fabricaie, timpul efectiv de lucru ajunge la 50-85% din totalul timpului de lucru concomitent cu o cretere a gradului de utilizare a capacitii de producie. Din acest constatare rezult c indicele de performan aferent eficienei utilizrii celulei de fabricatie este foarte sczut, existnt astfel posibiliti de mbuntatire a performanelor prin planificarea task-urilor procesului de fabricaie i mrirea flexibilitii SFF prin introducerea de echipamente care ndeplinesc mai multe sarcini. Pentru aprecierea eficienei unui mod de organizare a fabricaiei pot fi considerate valorile a dou tipuri de variabile care caracterizeaz procesele de producie flexibil n dinamica lor: variabile referitoare la debite ale produselor care se gsesc n curs de prelucrare (variabile denumite fluxuri) i variabile referitoare la acumulri intermediare de produse parial prelucrate, aflate n stare de stagnare (variabile denumite uneori nivele). Cu ct raportul dintre dintre valorile medii ale fluxurilor i nivelurior este mai mare cu att este mai ridicat eficiena planificrii de fabricaie, de aceea unul dintre obietivele principale ale perfectionrii organizrii fabricaiei este legat de raporul mentionat i de metodele abordate de planificare a task-urilor.Dac fabricaia este astfel proiectat i organizat nct prin calcule corespunzatoare s se determine cantitile maxime de material, semifabricate i piese care se pot gsi un timp ct mai mare n stadiul de prelucrare, deplasare sau transport cu stabilirea succesiunilor i traseelor optime din punct de vedere al micorrii cantitilor stocate intermediare i a duratelor de stagnare, atunci rezult o cretere semnificativ a raportului dintre fluxuri i niveluri i a eficienei planificrii fabricaiei. Introducerea de roboi cu funcii multiple, duce la mbuntirea timpului de prelucrare i devine semnificativ n raport cu durata ciclului total de fabricaie.

36

15