INTELIGENTNÉ VÝROBNÉ SYSTÉMY Úvod 1.3.2011 1
Integrácia výrobných technológií Postupný vývoj automatizácie strojárskej výroby od konvenčných strojov cez NC stroje, CNC a DNC riadenie, až k pružným výrobným systémom FMS a rozvoj informačných technológií viedol k vytvoreniu konceptu počítačom integrovanej výrobu CIM. 1.3.2011 2
Kľúčové zmeny v technológiách Tri hlavné zmeny podmienili rozvoj integrovanej výroby: Integrácia komponentov od rôznych dodávateľov: Pri rôznych výrobných zariadeniach, ako sú dopravníky, CNC stroje a priemyselné roboty, sa používajú rôzne komunikačné protokoly. Vybudovanie integrovanej výroby si vynútilo vývoj štandardov pre komunikačné protokoly a siete a iné komunikačné rozhrania. Integrita dát: Čím vyšší je stupeň automatizácie, tým je kritickejší problém integrity dát. Integrácia si vynútila štandardizáciu v oblasti neutrálnych výmenných formátov a databázových systémov pre prenos dát od prípravy výroby cez plánovanie až po výrobu samotnú. Procesné riadenie: Počítače môžu byť použité ako prostriedok pre podporu rozhodovania, ale technické riešenia musia poskytovať správne informácie na správnom mieste v správnom čase. 1.3.2011 3
3 úrovne integrácie Integrácia fyzického systému -je zameraná na prepojenie výrobnej automatizácie a zariadení na spracovanie dát, t.j. medzi CAD, CAM, PPS a výrobnými bunkami; Aplikačná integrácia - je zameraná na riadenie a integráciu aplikácií spracovávajúcich údaje, čo znamená prepojenie činností medzi aplikáciami a užívateľmi (ľudia aj stroje - ergatické systémy), agreguje a filtruje informácie; Podniková integrácia - je zameraná na integrovanie tých funkcii, ktoré organizujú, riadia a monitorujú podnikové procesy. Funkcie, ktoré poskytujú kontrolu operačných procesov a naviac koordinujú denné vykonávanie aktivít na aplikačnej úrovni. Modelovanie podnikových procesov a ich vzťahov, ich využitie pri rozhodovaní a podpora činnosti sú kľúčové body obchodnej integrácie. 1.3.2011 4
CIM Computer Integrated Manufacturing Samotný termín CIM zaviedol HARRINGTON (1973), ktorý predpokladal nasledovné elementy diskrétnej výroby pre počítačom integrované riadenie: návrh výrobku, engineering výrobného procesu, rozhodnutia kedy a koľko vyrábať, plánovanie jednotlivých krokov vo výrobe, riadenie toku nástrojov a energie, monitoring realizácie, zber a spracovanie dát na dokončovanie. Už v tejto definícii sa predpokladalo, že integrovaná výroba je prednostne zameraná na automatizáciu informačného toku v podniku. 1.3.2011 5
V súčasnosti je všeobecne prijímaný názor, v ktorom CIM je chápané ako náhrada troch relatívne samostatných funkčných oblastí: technická príprava výroby, plánovanie a výroba samotná, kde je komunikácia zabezpečovaná prostredníctvom ústnych príkazov alebo pomocou papierovej výrobnej dokumentácie, štyrmi až šiestimi systémami, ktoré sú navzájom integrované pomocou spoločnej výrobnej databázy. 1.3.2011 6
1.3.2011 7
CAD (Computer Aided Design) Výskum a vývoj poskytuje podklady pre konštrukciu, projekciu a vlastný vývoj výrobku. Jednotlivé etapy sú doprevádzané výkresovou dokumentáciou, zoznamami súčiastok a pod.. Na tieto aktivity nadväzuje technologická príprava výroby a príprava NC programov a programov pre roboty. 1.3.2011 8
PPS (Production Planning System) Plánovanie výroby je predovšetkým záležitosťou vedenia podniku. Sú tu realizované rozhodnutia, aký výrobok sa bude vyrábať a riešia sa požiadavky týkajúce sa potreby výrobkov, materiálu, výrobných kapacít a fondu pracovného času. Jeho úlohou je skrátenie doby dodávky výrobkov, minimalizácia zásob a optimálne využitie výrobnej kapacity. Výrobný plán opisuje transformáciu súčiastky od základného materiálu do konečnej podoby. Výrobný plán obsahuje poradie operácií, kapacitu výrobných strojov, požadované nástroje a mzdové náklady. 1.3.2011 9
Skupinová technológia Druh štandardizácie výrobných postupov, pri ktorom sa pre skupiny konštrukčne a technologicky podobných súčiastok stanovujú výrobné postupy s využitím rovnakých (pružných) výrobných zariadení. Využíva sa v podmienkach s veľkou rôznorodosťou komponentov a malými sériami výroby. Cieľom je znížiť rozpracovanosť výroby a znížiť prestoje. Dôsledkom skupinovej technológie je aj zoskupenie výrobných strojov do buniek, vhodných pre spracovanie každej súčiastky danej skupiny. 1.3.2011 10
CAM (Computer Aided Manufacturing) Výrobný proces je riadený pomocou počítačov, pričom môžu byť spätnoväzobne využité prevádzkové údaje. CAM zahŕňa všetky operácie nutné k výrobe. Vstupné požiadavky sú formulované v CAD/CAM, spadajú sem operácie s technologickými postupmi, riadiacimi programami strojov, kontrola kvality. Dôležitou oblasťou sú korekcie výrobného plánu podľa konkrétnej situácie vo výrobe. 1.3.2011 11
Robotechnológia Nasadenie priemyselných robotov, predovšetkým v oblasti zvárania a montáže otvorilo novú dimenziu výrobnej technológie. Sériová výroba túto technológie plne prijala a využila stálosť technologických parametrov v prospech kvality výrobku. Robotizované linky a pracoviská vytvorili technologické predpoklady pre zvýšenie pružnosti sériovej výroby. 1.3.2011 12
Automatizované manipulačné systémy Na oblasť nákupu materiálu a jeho realizáciu vo výrobe úzko nadväzujú systémy výrobnej logistiky. Tieto systémy zahrňujú automatické skladovacie systémy, zásobníky pracovísk a systémy dopravy a manipulácie s materiálom. 1.3.2011 13
Automatizované manipulačné systémy Na oblasť nákupu materiálu a jeho realizáciu vo výrobe úzko nadväzujú systémy výrobnej logistiky. Tieto systémy zahrňujú automatické skladovacie systémy, zásobníky pracovísk a systémy dopravy a manipulácie s materiálom. 1.3.2011 14
Motívy a výhody Zníženie zásob. Pružnosť výrobného procesu, usporiadanejší tok výrobkov, vyššia kvalita a lepšie časové plánovanie výrazne znížia úroveň zásob, ako rozpracovanej výroby, tak aj hotových výrobkov. Menšie výrobné plochy. Menej počítačmi riadených strojov stačí na rovnakú prácu ako väčšie množstvo klasických strojov. okrem toho nie sú výrobné plochy využívané na skladovanie materiálu. využitie pružných strojov eliminuje používanie zriedkakedy používaných špeciálnych a jednoúčelových strojov. Vyššia kvalita. Automatizované výrobné zariadenia umožňujú stabilizovať kvalitu výroby a znižujú nepodarkovosť. Niektorí vedúci pracovníci uvádzali po zavedení automatizovaných zariadení zníženie nepodarkovosti a dodatočných opráv o 10-20%. Výroba so "zaručenou kvalitou" umožňuje eliminovať straty, ktoré prv vyplývali z toho, že sa vyradila celá séria dielov, alebo sa tieto zamontovali a potom sa hľadali príčiny nedostatkov. Pružnosť. Pružnosť umožňuje výrobu širokého sortimentu výrobkov pri nízkych nákladoch. Okrem toho preprogramovateľnosť umožňuje, aby sa technologicky podobné stroje mohli podľa potreby navzájom nahradzovať. CIM tiež umožňuje, že výroba môže ľahšie reagovať na zdokonaľovanie výrobkov a na konštrukčné zmeny, ktoré vyplývajú z individuálnych požiadaviek zákazníkov. 1.3.2011 15
CIM je integrácia celého výrobného podniku pomocou integrovaných informačných systémov a dátovej komunikácie na báze nových manažérskych prístupov, ktoré zlepšujú efektívnosť využitia výrobných zdrojov podniku. 1.3.2011 16
IMS Intelligent Manufacturing Systems V 90-tych rokoch akademické kruhy spolu s poprednými výrobcami automatizačnej techniky a ich odberateľmi iniciovali nové projekty totálnej automatizácie označované ako IMS - Intelligent Manufacturing System. Cieľom projektov bol výskum a vývoj takých riešení, ktoré by umožnili výrobným systémom prispôsobovať sa meniacim sa podmienkam na trhu a spoločenským podmienkam pri rozumných nákladových podmienkach. IMS formulovalo viacero výziev, ktorých riešenia sú doteraz otvorené: 1.3.2011 17
Clean Manufacturing - vytváranie podmienok pre rozvoj čistých výrobných prevádzok, ktoré neznečisťujú jednotlivé zložky životného prostredia. V oblasti CAD systémov tak vznikli špecializované riešenia "Design for ", ako napr. DFA (Design for Assembly) a DFE (Design for Environment), pomocou ktorých je možné kalkulovať budúce náklady na demontáž, likvidáciu alebo recykláciu výrobku. 1.3.2011 18
Concurrent Engineering - paralelný vývoj výrobkov a výrobných procesov, smerujúci k zvýšeniu kvality, zníženiu nákladov a k skracovaniu času, potrebného na vývoj, výrobu a dodávku výrobku zákazníkovi. Koncept Concurrent Engineering v sebe tiež zahrňuje kooperáciu viacerých vývojových tímov v rôznych regiónoch sveta a v rôznych štádiách vývoja výrobku s využitím technológií dátovej komunikácie. 1.3.2011 19
Rapid Product Development - metódy, software a technické vybavenie umožňujúce veľmi rýchly návrh a realizáciu prototypu, respektíve malej série výrobkov. 1.3.2011 20
Pružná výroba a moderné metódy jej plánovania - vývoj nových metód a postupov, ktoré by umožnili inteligentné reagovanie na zmeny v technologických procesoch. 1.3.2011 21
RMS Reconfigurable Manufacturing Systems Rekonfigurovatelný výrobný systém (RMS) je navrhnutý tak, aby umožňoval rýchle zmeny v štruktúre hardvérových a softvérových komponentov tak, aby sa dali rýchlo prispôsobiť výrobné kapacity a funkcionalita meniacim sa požiadavkám na trhu. 1.3.2011 22
Ďakujem za pozornosť! 1.3.2011 23