Մետաղակոփման ավտոմատացման նկատմամբ պահանջարկի աճ

Ըստ 2023 թվականի Ponemon-ի վերջին հետազոտության՝ մետաղակազմման արտադրամասերը տեսնում են, որ ճշգրիտ կտրված մասերի պահանջը աճում է մոտ 28% տարեկան, ինչը շատ արտադրողների ստիպում է ներդրումներ կատարել ավտոմատացված մանրակրի սարքավորումների մեջ: Ավանդական ձեռքով մեթոդները պարզապես չեն կարող համապատասխանել կարևոր ավիատիեզերական և ավտոմոբիլային մասերի համար անհրաժեշտ ±0.5 մմ ճշգրտության պահանջներին, մինչդեռ ավտոմատացումը առավել լավ արդյունքներ է տալիս՝ մոտ ±0.1 մմ ճշգրտությամբ՝ մեծամասնության դեպքում: Այս որակի հարցերի վրա ավելացնելով՝ փորձառու աշխատողներ գտնելը խնդիր է դարձել նաև արտադրամասերի սեփականատերերի համար: Ավտոմատացված մանրակրի համակարգերը նաև օգնում են այս հարցում՝ կրճատելով կրկնվող կտրման գործողությունների ընթացքում անմիջական մարդկային ներգրավվածությունը մոտ 80%: Այս գործոնների համադրությունը ավտոմատացումը դարձնում է ավելի գրավիչ՝ չնայած սկզբնական ծախսերին:

Ինչպես է ավտոմատացումը փոխակերպում ավանդական մանրակրման գործընթացները

Աշխատանքային գործընթացների վերափոխման դեպքում ավտոմատացումը ամեն ինչ միասին է բերում՝ նյութերի հանձնարարությունը, լրացման գործընթացները և կտրող գործողությունները, որոնք բոլորը կառավարվում են մեկ կենտրոնական PLC համակարգի միջոցով: Նախկինում ընկերություններին պետք էր երեքից մինչև չորս աշխատող, որպեսզի կատարեն լցման և դիրքավորման աշխատանքները: Այսօրվա սարքավորումներն սակայն սերվոպրիվոդներով և ֆիդերներով են, որոնք կարող են արտադրել մոտ տասնհինգից մինչև քսան թերթ րոպեում՝ առանց անընդհատ մարդկային միջամտության: Իրական փոփոխության բերունդը ինչ էր? Այն հաստության սենսորներն էին, որոնք աշխատում էին մեքենայի աշխատանքի ընթացքում: Դրանք ավտոմատ կերպով կարգավորում էին սղոցի բացվածքները՝ կրճատելով ձանձրալի ձեռնարկային կարգավորման կանգները, որոնք արդյունաբերության ընթացքում կուլ էին տալիս արտադրության ժամանակի մոտ տասներկուից մինչև տասնութ տոկոսը:

Ֆիդերային համակարգերում PLC-ի և սերվոկառավարման ինտեգրում

Ծրագրավորելի տրամաբանական կառավարիչները (PLC) համակարգչային են դարձնում երեք կարևորագույն ավտոմատացված բաղադրիչներ մաքրման մեքենաներում.

1. Սերվոմոտորներ, որոնք կառավարում են ֆիդինգի երկարությունը (±0,05 մմ կրկնելիություն)
2. Հիդրավլիկ ամորտիզատորներ, որոնք ստաբիլիզացնում են թիթեղը բարձր արագությամբ տեղափոխման ընթացքում
3. Տեսողական համակարգեր, որոնք հայտնաբերում են նյութի եզրի շեղումները

Այս փակ կառավարման ճարտարապետությունը թույլ է տալիս անընդհատ ֆիդինգ 30 մ/րոպե արագությամբ՝ պահպանելով դիրքի ճշգրտությունը՝ 240% ավելի բարձր արագություն մեխանիկական ֆիդերների համեմատ

Շեյրինգ սարքի ավտոմատացման համընկեցումը արտադրության նպատակների հետ

2023 թվականի Ֆաբրիկատորների և արտադրողների ասոցիացիայի հետազոտությունը ցույց տվեց, որ ավտոմատացված շեյրինգ գծերը 73% գործարաններին օգնում են հասնել իրենց հիմնական կատարողականի ցուցանիշներին.

Փորձաքննություն. Ավտոմեքենաների արդյունաբերության կողմից ավտոմատացված սազող գծերի կիրառումը

Tier 1 ավտոմեքենայի մասերի մատակարարը ռոբոտային կտրող բջիջներ ներդնելուց հետո նվազեցրել է շասսիայի բաղադրիչների արտադրական ծախսերը 18 դոլարով մեկ միավորով: Համակարգը ունի հետեւյալ հատկությունները.

• 6 առանցքային ռոբոտներ լազերային նշիչների եւ կտրիչների միջեւ անջատվող նյութերի փոխանցում
• AI-ով աշխատող սեզոնային ծրագրային ապահովում նյութերի օգտագործման օպտիմալացում
• Նախատեսված պահպանություն ալգորիթմներ, որոնք 62%-ով նվազեցնում են անպատրաստված անջատման ժամանակը

Այս 2,4 միլիոն դոլարի ներդրումը 11 ամսում հասավ ROI- ի ՝ 40% -ով ավելացնելով արտադրությունը եւ 92% -ով նվազեցնելով որակի մերժումները:

Ավտոմատ սղոցման և կերակրման գծի հիմնական բաղադրիչներ

NC սերվոպրայքի տեխնոլոգիա բարձր ճշգրտությամբ կերակրում ապահովելու համար սղոցման սարքերում

NC սերվոպրայքի համակարգերը կարող են նյութերը տեղադրել միկրոնային մակարդակով անհավանական ճշգրտությամբ՝ շնորհիս իրենց PLC-վարվող շարժման պրոֆիլներին: Ինչպես նշված էր նախորդ տարվա MetalForming Magazine ամսագրում, այս սարքերը հասնում են մոտ ±0,05 մմ կրկնելիության, երբ սերվոշարժիչների շարժումները ճշգրիտ համատեղվում են սղոցման սարքի ցիկլային տակտի հետ: Բարձր որակի մոդելները սարքավորված են ինտելեկտուալ ինքնաշտկման հատկություններով, որոնք իրական ժամանակում ճշգրտում են նյութի հաստության տարբերությունները: Սա նշանակում է, որ օպերատորները կարող են անընդհատ մշակել ստալին, ալյումինի և այլ դժվար մշակվող բարձր ամրության համաձուլվածքների թերթեր՝ առանց կանգ առաջացնելու, նույնիսկ այն դեպքում, երբ նյութի հաստությունը հասնում է 12 մմ-ի: Այս հնարավորությունները մեծ նշանակություն ունեն այն արտադրական միջավայրերում, որտեղ կանգները նշանակում են ֆինանսական կորուստներ, իսկ ճշգրտությունը կարևոր է:

Կերակրիչի հարթեցման ինտեգրում սղոցման սարքերի հետ՝ հաստատուն արտադրանք ստանալու համար

Երբ օգտագործվում են ավտոմատ հարթեցման սնուցիչներ, դրանք իրականում հեռացնում են փաթաթաձողերի մնացորդային լարվածությունները՝ նախքան նյութը մամլիչ սարքեր մտնելը: Սա մեծ տարբերություն է անում, քանի որ կտրման հետևանքով առաջացած դեֆորմացիաները կրճատվում են մոտ 63%-ով՝ համեմատած ձեռքով մշակման ժամանակ տեղի ունեցող հետևանքների հետ: Համակարգը ստացվում է բավականին արդյունավետ՝ պահելով թերթերը հարթ՝ բազմաթիվ գլանավոր կայաններում, որտեղ ուղղման նպատակով կիրառվում են մինչև 220 կՆ ուժեր: Օպերատորների համար շատ հարմար է նաև նյութի տարբեր հաստության պրոֆիլներ կարգավորելը HMI վահանակներից: Սա նշանակում է, որ փունջ փոխարկումը 0.5 մմ սառը պրեսավորված պողպատի նման բարակ նյութերից 8 մմ կոնստրուկտիվ թերթերի նման հաստ նյութերի վրա ավելի արագ և հարթ է անցնում:

Թղթամշակման համակարգեր CNC մամլիչներում՝ սկսած փաթաթաձողից մինչև կտրում

Լրիվ ավտոմատացված մամլման գիծը համակարգավորում է նյութի երեք կարևորագույն փուլեր.

• Փաթաթաձողեր 25 տոննա տարողությամբ և ավտոմատ կենտրոնացմամբ
• Օդափոխվող հարթեցնող միավորներ՝ վերացնելով լաստիկի թերությունները
• Կույտավորման ռոբոտներ՝ կտրված ապրանքները չափագրական հանդուրժողականությամբ դասավորելով

Այս համակարգերը պահպանում են անընդհատ նյութի հոսքը լազերային ուղղորդվող հարմարության սենսորների միջոցով, որոնք ավտոմոբիլային բաղադրիչների արտադրության գծերում հասնում են 98,7% առաջին անցման ելքի ցուցանիշի

Կտրման ճշգրտության բարելավում ավտոմատացված մատակարարման համակարգերի միջոցով

Թերթային մետաղի համար ձեռքով մատակարարման ճշգրտության մեջ առկա մարտահրավերներ

Ձեռքով մատակարարումը մաքրող սարքերում դժվարանում է հաղթահարել ներքին անհամապատասխանությունները՝ մարդկային օպերատորները սովորաբար հասնում են ±1,5 մմ դիրքավորման ճշգրտության, իսկ ավտոմատացված սերվո համակարգերի դեպքում այն կազմում է ±0,05 մմ: Այս փոփոխականությունը հանգեցնում է սխալ դիրքավորված կտրումների, նյութի թափոնների՝ միջինում 8–12% (Ֆաբրիկացման տեխնոլոգիաների ամսագիր, 2023), և կապուղիների արգելափակման բարձր հանդուրժողականությամբ արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են ավիատիզերային և բժշկական սարքավորումների արտադրությունը:

Փակ կոնտուրի կառավարում և հետադարձ կապի մեխանիզմներ սերվո մատակարարման համակարգերում

Ժամանակակից սերվոյի կողմից վարվող սնուցման համակարգերը օգտագործում են իրական ժամանակում դիրքի հետադարձ կապ՝ օգտագործելով պտտման էնկոդերներ և լազերային սենսորներ, ստեղծելով ինքնաշուտփոխվող օղակ, որը ճշգրտում է սնուցման երկարությունը ցիկլի ընթացքում: Այս տեխնոլոգիան 63%-ով կրճատում է ջերմային ընդարձակման սխալները բաց օղակաձև համակարգերի համեմատ, ինչը կարևոր է, երբ մշակվում են նյութեր, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը կամ ալյումինի համաձուլվածքները:

±0.1մմ ճշգրտության հասնելը բարձր ճշգրտությամբ սնուցման համար մամուլներում

Ճշգրիտ հանդուրժողականություններ պահանջում են երեք պարամետրերի համատեղված կառավարում.

1. Սերվո շարժիչի լուծաչափություն (0.001° պտտման ճշգրտություն)
2. Գծային ուղեկցի կոշտություն (±5մկմ ճկում բեռի տակ)
3. Նյութի հաստության համակարգման ալգորիթմներ

Բարձր լուծաչափությամբ գծային սանդղակների (0.5մկմ լուծաչափություն) ինտեգրումը հնարավորություն է տալիս մամուլներին պահպանել ±0.1մմ ճշգրտություն, նույնիսկ երբ մշակվում են մինչև 20մմ հաստությամբ դառնացված պողպատներ:

ԱԻ-աջակցվող քալիբրավորում թերթային մետաղի կտրման CNC սարքավորումներում

Գործընթացի մեջ մարդկային մասնակցությունը նվազեցվել է 78%-ով՝ առաջին կտրումների հաջողության աստիճանը հասցնելով 99,3%-ի (արտադրության փորձարկումների ընթացքում): Մեքենայական ուսուցման ալգորիթմները օգտագործում են նախորդ կտրումների տվյալներն ու նյութի հատկությունները՝ ավտոմատ կերպով կարգավորելով կտրող գործիքի շարժման ճանապարհը՝ հաշվի առնելով դանակի մաշվածությունը:

Վերամշակման և թափոնների նվազեցում ավտոմատացված դիրքավորմամբ

Ավտոմատացված մատուցման համակարգերը ցույց են տվել 143 արտադրական հարթակներում պրոֆիլային կտրման սխալների 91%-ի նվազում (Արդյունաբերական ավտոմատացում, 2024 թ.): Չափման մանրամասն մարդկային մասնակցության բացակայությունը անմիջապես թույլ է տալիս 6–9% ավելի բարձր նյութի ելք, ինչը հատկապես կարևոր է տիտանի կամ պղնձ-նիկելային համաձուլվածքների նման թանկարժեք համաձուլվածքների մշակման դեպքում:

Աշխատավարձի ծախսերի նվազեցում և ROI-ի բարելավում մետաղի կտրման սարքավորումների ավտոմատացման միջոցով

Ձեռքով մատուցում և ավտոմատացված մատուցում՝ արտադրողականության և ծախսերի համեմատություն

Երբ աշխատողները նյութի մատակարարումն են կատարում սղոցման գործողությունների ընթացքում, հաճախ առաջանում են տարբեր խնդիրներ: Ընդհանուր առմամբ գործընթացը շատ ավելի երկար է տևում՝ սովորաբար մոտ 12-ից 15 սղոցում ժամում, մինչդեռ ավտոմատացված համակարգերը նույն ժամանակահատվածում կարող են կատարել 35-ից ավելի սղոցում: Բացի այդ, առկա են դիրքավորման սխալներ, որոնք ժամականոցով արժենում են 17-ից 23 դոլար անօգտագործելի ժամանակի վերացման համար: Ավտոմատ մատակարարումը լուծում է այս խնդիրների մեծ մասը, քանի որ այն ամեն ինչ հավասարակշռում է մոտավորապես 0.2 մմ ճշգրտությամբ, ինչը կտրումների միջև սպասման ընդմիջումները կրճատում է երկու երրորդով: Ինչպես նշված է անցյալ տարի Ֆաբրիկացիայի Տեխնոլոգիական Ինստիտուտի հրապարակած որոշ հետազոտություններում, ավտոմատացված սղոցման անցնելու ընկերությունները իրենց աշխատանքի ծախսերը կրճատել են գրեթե 40 տոկոսով և կրկնապատկել արտադրողականությունը ձեռքով կատարվող գործընթացների համեմատ:

Աշխատակազմի վերաբաշխման ռազմավարություններ սնուցման գործընթացի ավտոմատացումից հետո

Երբ ավտոմատացումը վերցնում է իր վրա նյութերը տեղափոխելու պես ձանձրալի գործերը, աշխատողները կարող են կենտրոնանալ ավելի կարևոր խնդիրների վրա՝ ինչպիսիք են արտադրանքի որակի ստուգումը կամ այն հսկումը, թե երբ կարող են խափանվել մեքենաները: Շատ գործարաններ հաջողությամբ կարողանում են ավտոմատացման ներդրումից հետո շուրջ յոթ աշխատողի տասնյակի համար աշխատանք պահպանել, հաճախ նրանց ուղարկելով վերապատրաստման՝ օրինակ՝ համակարգչային ղեկավարմամբ մեքենայական մշակման կամ արտադրության ավելի հարթ ընթացք ապահովելու ուղղություններով: Այս փոփոխությունները իհարկե պահանջում են համապատասխան վերապատրաստման դասընթացներ, սակայն սովորաբար կանխում են աշխատողների ազատ աշխատանքից ազատվելը: Մետաղամշակման արդյունաբերության ասոցիացիան նաև հետաքրքիր տվյալներ է ներկայացնում. շուրջ ինը տասնյակ ընկերություն հաջողվում է խուսափել աշխատողների կրճատումից հենց այս անցումների շնորհիվ:

Թերթակտրի մեքենաների սնուցման գործընթացի ավտոմատացման ROI վերլուծություն

$250,000-անոց սովորական ավտոմատացված սնուցման համակարգը վերադառնում է 14–18 ամսում՝ երեք հիմնական տնտրանքի շնորհիվ.

• Աշխատանք : $110հազար/տարի ուղղակի աշխատանքի ծախսերի կրճատում
• Նյութ : ճշգրիտ դիրքավորման շնորհիվ 9–12% ցածր թափոնների չափ
• Դադարություն : հոգնածության պատճառով առաջացած սխալների հետևանքով 30%-ով պակաս արտադրության դադարներ

Բարձր ծավալով գործողությունների համար, որոնք ամսեկան մշակում են 800 տոննայից ավելի, վերադարձը հաճախ գերազանցում է 200%՝ 5 տարվա ընթացքում՝ բարելավված սարքավորումների օգտագործման և փոփոխական մաշվածության շնորհիվ:

Ավտոմատացված շեյրինգ աշխատանքային գործընթացներում արտադրողականության առավելագույնի հասցում

Ոչ ավտոմատացված շեյրինգ աշխատանքային գործընթացների կապուղիներ

Երբ աշխատում ենք մանրակրի համար ձեռքով սնուցման համակարգերով, միշտ կա որոշակի կապանքի խնդիր: Օպերատորները մշտապես պայքարում են, որ նյութերը ճիշտ դիրքով դասավորվեն ամեն մի անգամ: Ըստ 2023 թվականին շահագործման արդյունավետության վերաբերյալ վերջերս հավաքված տվյալների՝ այս հին ձևի մանրակրի սարքերը մոտ 22% ժամանակը անգործում են այն պատճառով, որ անընդհատ անհրաժեշտ է նյութերը ճիշտ դիրքավորել և վերակարգավորել: Այն, ինչ հետևում է, բոլորիս համար շատ նյարդային է: Ամբողջ արտադրական գիծը խցանվում է, երբ ծռման և լցակավորման կայանները սպասում են մասերի, որոնք երբեք ժամանակին չեն հասնում: Որոշ արտադրամասեր ամիսների ընթացքում այդպիսի ուշացումների պատճառով զգալի եկամուտ են կորցրել:

Անընդհատ սնուցման համակարգերի միջոցով ցիկլային ժամանակի կրճատում

Ավտոմատացված սերվո ֆիդերները կրճատում են ցիկլի տևողությունը՝ վերացնելով ձեռքով թիթեղների մշակումը կտրումների միջև: NC սերվո կառավարումը ինտեգրելով՝ ավելի հարավար համակարգերը հասնում են անընդհատ նյութի առաջխաղացման, իսկ ցիկլի տևողությունը 35% ավելի կարճ է, քան ձեռքով կատարված գործողությունների դեպքում («Metalworking Journal» 2023): Իրական ժամանակում հաստության հայտնաբերումը ավտոմատ կերպով կարգավորում է ֆիդինգի արագությունը՝ պահպանելով օպտիմալ արագությունները, նույնիսկ երբ մշակվում են տարբեր հաստության նյութեր:

Ուսումնասիրություն. 40% ավելի բարձր արտադրողականություն՝ օգտագործելով ավտոմատացված կտրման գիծ դեկոիլերով

Ավտոմոբիլային մասերի առաջին մակարդակի արտադրողը ձեռքով դեկոիլինգն ու ֆիդինգը փոխարինեց լիարժեք ավտոմատացված կտրման գծով՝ հասնելով հետևյալ արդյունքների.

• 40% ավելի բարձր օրական արտադրողականություն (850-ից մինչև 1,190 թիթեղ)
• 0,12 մմ դիրքի կրկնելիություն՝ փակ օղակով սերվո կառավարման շնորհիվ
• կտրման սխալ հարմարվածությունից աղբի 78% կրճատում

Համակարգի ավտոմատ կոյլի լիցքավորումը և վերջի հայտնաբերումը հնարավոր է դարձրել 24/7 շահագործում՝ երկու հերթի փոխարեն երեքի

Կանխատեսվող սպասարկում ավտոմատացված ֆիդինգի և կտրման գծերում

Ժամանակակից համակարգերը օգտագործում են IoT սենսորներ՝ անսարքությունից առաջ 150-200 շահագործման ժամ առաջ բաղադրիչների մաշվածությունը կանխատեսելու համար: Սերվո ռեդուկտորների վիբրացիայի վերլուծությունը և շարժիչի ջերմաստիճանի հսկումը ավտոմատացված պրես-նոթների աշխատանքներում անպլանավոր դադարները կրճատել են 60%-ով («Արդյունաբերական ավտոմատացում», 2024 թ.): Տեխնիկական սպասարկման զգուշացումները հերթականությամբ են դասավորվում՝ հիմնվելով իրական ժամանակում արտադրության գրաֆիկի վրա, որպեսզի նվազագույնի հասցվի խափանումը:

Վերևուստ և ներքևուստ գործողությունների համաձայնեցում՝ անխափան ընթացքի համար

Այժմ ավտոմատացված պրես-նոթերի գծերը օգտագործում են MES (արտադրության իրականացման համակարգեր)՝ կտրման առաջնահերթությունները դինամիկորեն կարգավորելու համար՝ հիմնվելով ներքևուստ պահանջարկի սիգնալների վրա: Մեկ ավիատիեզերական արտադրող վերացրեց 37 րոպե/ժամ պահեստավորման պաշարը պրես-նոթման և փոստելու կայանների միջև՝ իրականացնելով արտադրության իրական ժամանակում համաձայնեցում, ինչը ամսական կտրեց WIP պաշարների ծախսերը 8,200 դոլարով:

Հաճախ տրվող հարցեր

Ո՞րն է պրես-նոթերի մեքենաներում ավտոմատացման հիմնական առավելությունը

Ավտոմատացումը սղոցման մեքենաներում հիմնականում բարձրացնում է ճշգրտությունը, նվազեցնում է նյութի կորուստը և ավելացնում է արտադրության արագությունը ձեռքով կատարվող մեթոդների համեմատ:

Ինչպե՞ս է ավտոմատացումը ազդում սղոցման գործողությունների ժամկետների արժեքի վրա:

Ավտոմատացումը զգալիորեն նվազեցնում է աշխատանքի արժեքը՝ փոքրացնելով մարդկային միջամտության անհրաժեշտությունը կրկնվող խնդիրների ժամանակ, ինչը թույլ է տալիս աշխատողներին վերահատկացնել ավելի ռազմավարական դերերում:

Կա՞ն արդյոք ռիսկեր, որոնք կապված են սղոցման գործընթացների ավտոմատացման հետ:

Չնայած ավտոմատացումը շատ առավելություններ է առաջարկում, սկզբնական բարձր ծախսերը և ավտոմատացված համակարգեր կառավարելու համար որակավորված անձնակազմի անհրաժեշտությունը կարող են համարվել անցումային շրջանի հնարավոր ռիսկեր:

Որքա՞ն շուտ կարող են ընկերությունները սպասել դրամական վերադարձի ավտոմատացված սղոցման գծերի ներդրման դեպքում:

Ընդհանուր առմամբ, ընկերությունները կարող են սպասել ներդրումների վերադարձի 14-ից 18 ամիսների ընթացքում՝ շնորհիվ աշխատանքի տևողության կրճատման, նյութի կորստի նվազեցման և դադարների ավելի քիչ լինելու:

Կարո՞ղ է արդյոք սղոցման գործընթացներում ավտոմատացումը զգալիորեն նվազեցնել նյութի կորուստը:

Այո, ավտոմատացված համակարգերը կարող են էապես կրճատել նյութի թափոնները. թափոնների չափը ձեռքով մշակման դեպքում կարող է հասնել 8-12%-ի, իսկ ավտոմատացման դեպքում այն կրճատվում է մինչև 1,2-2,5%: