Modularni principi gradnjefleksibilnih proizvodnih sistema1. UVOD

Proizvodnja predstavlja osnovno podruje ljudske djelatnosti neophodno za zadovoljenje potreba uesnika u procesima rada, radnih sistema i stabilnog razvoja drutva u skladu sa utvrenim ciljevima.

ovjek je od najranijeg perioda ljudske civilizacije, u borbi za opstanak koristio razne alate, u poetku primitivne, a kasnije sve sloenije. Odreena grupa tih alata ve je predstavljala sistem sa definisanim ciljem, a alati elemente tog sistema.

Kroz vrijeme mijenjali su se i posloavali tehnologija i organizacija proizvodnje kao i splet interakcionih relacija sa okruenjem.

U tom sloenom skupu inilaca i meusobnih odnosa izrasta pristup sa osnovnim obiljejem da odgovara na izazove aktuelnog trenutka.

Kako je globalizacija kreirala nove zahtjeve za proizvodnju, da proizvodi iroku paletu proizvoda koji moraju zadovoljavati kriterije kvaliteta, sa niom cijenom izrade i to kraim vremenom proizvodnje, nastupa period mehanizacije, automatizacije, te robotizacije kao do sada najvieg oblika kapitalnog ulaganja.

Slika 1.1. ema proizvodnog sistema

1.1. Pojam proizvodni sistem

Pod pojmom proizvodni sistem, podrazumijeva se organizovani skup proizvoaa i sredstava za proizvodnju iji je cilj proizvodnja materijalnih dobara i vrenje proizvodnih usluga.

Proizvodni sistem moe initi jedan ili vie proizvoaa koji raspoloivim sredstvima vre proizvodnju i usluge za trite, s ciljem zadovoljenja vlastitih potreba i potreba drutva. Na taj nain proizvodni sistemi obavljaju znaajnu funkciju u procesu drutvene reprodukcije kao sastavni dijelovi privrede regije, drave i ire.

Ono to je zajedniko za sve proizvodne sisteme moe se svesti na sljedee: proizvodnja uz to nia ulaganja i to veu dobit,kontinuirana i stabilna proizvodnja sa sigurnim plasmanom proizvoda, mogunost povienja efektivnosti, odnosno racionalnijeg poslovanja,efikasna funkcija razvoja radi stvaranja povoljnijih proizvodnih i ekonomskih efekata,sigurniji opstanak proizvodnog sistema,zadovoljavanje potreba zaposlenih i okruenja unutar kojega PS djeluje,postizanje i odravanje to povoljnije pozicije na tritu,poslovanje u skladu sa zakonskim i drugim normama i pravilima.

1.3. Fleksibilni proizvodni sistemi

Automatizacija proizvodnih procesa dovela je do razvoja proizvodnih sistema sa visokim stepenom integracije automatskog upravljanja proizvodnim procesima, koji se nazivaju fleksibilni proizvodni sistemi.

FPS je skupina NC obradnih maina, obradnih centara i/ili fleksibilnih elija meusobno povezanih sistemom transporta i centralnom upravljakom jedinicom, tako da je mogue odravati automatsku proizvodnju razliitih izradaka po geometriiji i dimenzijama, te primjenu razliitih metoda obrade familije slinih dijelova. To pokazuje da FPS ima automatiziran proizvodni proces s integracijom toka materijala i informacija unutar PS a.

1.2. Osnivanje proizvodnih sistema

2. ANALIZA FLEKSIBILNIH PROIZVODNIH SISTEMASlika 2.1. Pojam fleksibilnosti

2.1. Osnovni pojmovi fleksibilnih proizvodnih sistema 2.1.1. Pojam fleksibilnosti

Fleksibilnost: mjera funkcionalne podobnosti, odnosno mjera sposobnosti prilagoavanja struktura sistema uslovima okoline i poremeajima u procesu rada u datom ili projektovanom vremenu trajanja sistema.

- Obradni sistemi Montani sistemi Mjerni sistemi Sistemi za rukovanje materijalom Upravljaki sistemi- Tokovi materijala- Tokovi informacija- Tokovi energije Predmeti rada Sredstva rada Uesnici u procesu rada

Struktura elemenata sistemaStruktura tokova u sistemuStruktura organizacionih postupakaStruktura sistema Mjera fleksibilnosti Vremenski horizontFleksibilnostVjerovatnoa 0 Ft 1 0 Fc 1 0 Fp 1TehnolokaKapacitativnaProstornato dalje to boljeFPS je integralno raunarom upravljani kompleks numeriki upravljanih alatnih maina, obradnih centara i fleksibilnih proizvodnih elija s automatskom izmjenom alata, pribora i obradaka, te povezanih transportnim sistemom, meusobno i sa skladitem sirovina, obradaka, pribora i pomonog materijala.

2.2. Definicija i osnovne karakteristike FPS - a

Fleksibilni procesULAZ:- rad- predmet rada- sredstva za rad- informacije- fleksibilni podsistemi- upravljanjeIZLAZ:- fleksibilni proizvod Xi YiSlika 2.2. Fleksibilni proizvodni sistemPoloaj fleksibilnih proizvodnih sistema u tehnolokom prostoru je odreen: veliinom serije, produktivnou, asortimanom proizvoda i fleksibilnou (slika 2.3.).NC - maineObradni centri FPS

FPS Fleksibilneelije Fleksibilne linijeFleksibilne mree

Fleksibilne transver linijeTransverlinijeASORTIMAN PROIZVODA FLEKSIBILNOST

PRODUKT

I

V

N

O

S

TSERIJESlika 2.3. Poloaj FPS - a u tehnolokom prostoruFleksibilnu eliju ine maine za obradu materijala sa automatizovanom opremom za ukljuivanje u materijalne i informacione tokove. Fleksibilnost elije se ispoljava kao sposobnost obavljanja operacija u cilju izrade najraznovrsnijih dijelova, bez posebnog podeavanja i pripreme. Pored elija namijenjenih izradi mogu postojati elije namijenjene za obavljanje operacija kontrole ili pranja dijelova.Fleksibilnu grupu ine vie razliitih ili istih fleksibilnih elija i ostala pomona oprema i ureaji, povezani u cjelinu sposobnu da realizuje sloene operacije obrade raznovrsnih dijelova i operacije montae podsklopova.

Fleksibilnu liniju ini vei broj fleksibilnih elija i grupa koje su povezane u funkcionalnu cjelinu sposobnu za najsloenije operacije obrade dijelova i montae i montae sklopova.

2.2.1. Fleksibilni obradni i proizvodni sistemi

Fleksibilnost obradnih sistema se moe definisati kao: fleksibilnost po vrsti proizvoda kada treba omoguiti proizvodnju razliitih izradaka, tehnoloka fleksibilnost ili sposobnost kada treba omoguiti izvedbu nekoliko tehnolokih zadataka ili zahtjevane koliine proizvoda obraditi razliitim tehnolokim metodama, te da se mogu prihvatiti novi izrazi, strukturna fleksibilnost omoguava proirenje obradnog sistema za odreen broj novih tehnolokih modula kada neki od modula zakae, ili slobodu u izboru redoslijeda obrade ili ipak gradnje sistema na principima modularne gradnje, proizvodna fleksibilnost podrazumjeva sposobnost obradnog sistema da unato otkazivanju pojedinih tehnolokih cjelina, obavi obradu zadane koliine proizvoda, fleksibilnost opsega proizvodnje je mogunost brzih promjena u dnevnim i mjesenim planovima proizvodnje.2.2.2. Definicija fleksibilne proizvodnje

Fleksibilna proizvodnja je nain organizacije proizvodnje koji ima takvu povezanost rada, sredstava za rad i predmeta rada u ekonomski racionalnu sredinu, sposobnu da svoje proizvode prilagoava zahtjevima trita, zahvaljujui fleksibilnoj proizvodnoj opremi i promjenama u organizaciji informacionih i materijalnih tokova bez velikih promjena strukture.

2.2.3. Ciljevi projektovanja FPS a Osiguranje visoke ekonominosti proizvodnog sistema. Ekonominost se postie: s minimalnim ciklusom proizvodnje i zalihama, isporukama u tanim terminima, s kvalitetnim proizvodima, izbjegavanjem aktivnosti koje ne poveavaju vrijednost proizvoda i optimalnim koritenjem opreme, prostora i osoblja.

Osiguranje visoke prilagodljivosti proizvodnog sistema. Oprema, tokovi i prostorne strukture su prilagodljivi u sluaju da osiguravaju sposobnost prilagodbe na promjene na tritu, odnosno za preusmjerenje na nove postupke, opremu i organizacijska naela.

Osiguranje visoke atraktivnosti proizvodnog sistema, koja se odreuje kroz: motivirane, humane uvjete rada, plaanje i socijalne odnose, ispunjenja ekolokih kriterija u cilju osiguranja minimalnog zagaenja okoline, primjena savremene estetske industrijske arhitekture pri izboru tvornikih zgrada.

3. STRUKTURA FLEKSIBILNIH PROIZVODNIH SISTEMA

Proizvodni zahtjeviSimulacijaFPSOpisPlaniranjeDatoteka podatakaAlatiFLEKSIBILNI PROIZVODNI SISTEMGotovi dijeloviIzvjetajSirovi dijeloviPlan lansiranjaIzvrno raunaloStaniceulaz/izlazTransporterSistem operatorPogonski operatoriOdravanje UpravaSlika 3.1. Model strukture FPS -aZa upravljanje kompleksnim sistemima, kao to su FPS, potrebna je odreena hardverska i softverska podrka (slika 3.2.).

FLEKSIBILNI PROIZVODNI SISTEM FPSHARDVERSOFTVERRadne staniceSistem za rukovanje materijalomUpravljakihardverPlaniranje i upravljanje proizvodnjomSoftveri za pripremuUpravljaki softverSlika 3.2. Struktura FPS-a

Upravljaki hardver i upravljaki softver predstavljaju upravljaki sistem koji zajedno sa transportnim sistemom povezuje elemente strukture FPS u jednu cjelinu. Struktura FPS moe biti sastavljena od obradnih stanica kako je prikazano na slici 3.3.

Slika 3.3. Struktura FPS-a sastavljena od vie obradnih stanica 2DM3M2M1M4M5M6TRANSPORTNI SISTEMSkidanje predmeta s paletaPostavljanjepredmetaSvaka obradna stanica ima vlastitu upravljaku jedinicu koja je podreena centralnom raunaru. Izmjena paleta vri se dvostrukim okretnim manipulacijskim stolom. Okretni manipulacijski sto upravlja upravljakom jedinicom obradne stanice kojoj pripada.Paralelni raspored obradnih stanica, kakav je prikazan na slici, ima znatne prednosti u zamjeni maina, te ako jedna maina zakae njenu ulogu moe preuzeti druga maina.

Ovakav raspored obradnih stanica veoma je fleksibilan. Kod paralelnog rasporeda obradnih stanica, tok materijala od stanice za ulaganje do pojedinih obradnih stanica, i na kraju do stanice za odlaganje mogue je ostvariti kruno ili linijski.3.1. Tok materijala fleksibilnih proizvodnih sistema

Znaajna obiljeja toka materijala su : vrsta i koliina materijala, smjer kretanja, brzina kretanja, duina transportnih puteva i uestalost kretanja.

Tok materijala ima sljedea svojstva: predstavlja kvalitativnu i kvantitativnu veliinu za projektovanje proizvodnog procesa, trokovi toka materijala imaju znaajan udjel u ukupnim trokovima proizvodnje, predstavlja teite mjera racionalizacije u proizvodnim sistemima, predstavlja osnovu za mehanizaciju i automatizaciju transporta i skladitenja, odnosno sistema za rukovanje materijalom.

Pod sistemom toka materijala podrazumijeva se kretanje materijala unutar granica planiranog proizvodnog sistema, te njegovo prostorno, vremensko i organizacijsko povezivanje.

Sistem toka materijala sastoji se od dva podsistema: skladitenja i transporta. Zadatak skladitenja je dinamiko uravnoteenje toka materijala koliinski i prostorno u svim fazama proizvodnog procesa, dok je zadatak transporta realizacija toka materijala.

U realizaciji proizvodnog procesa, potrebno je u optimalni prostorni i vremenski odnos postaviti tri osnovna elementa proizvodnog sistema: predmet rada, sredstva za proizvodnju i radnika. Uz to, potrebno je osigurati proizvodne tokove koji djeluju u proizvodnom sistemu, a ujedno povezuju sistem s okolinom.

Tako se u proizvodnim procesima, uz tok ljudi, uspostavljaju jo tri toka koja ine nerazdvojivu cjelinu: tok materijala, tok informacija i tok energije.

Jedna od mogunosti za smanjenje trokova proizvodnje je i optimiranje toka materijala. Optimiranje toka materijala, od posebnog je znaaja u ostvarivanju potrebnog nivoa produktivnosti proizvodnog procesa. Potreba optimiranja tokova materijala javlja se kako kod projektovanja novih, tako i u postupku racionalizacije postojeih proizvodnih sistema i procesa.

U funkciji stepena tehnoloke sloenosti proizvoda, tj. ovisno o zahtjevima tehnolokog procesa s jedne strane i prostornim ogranienjima s druge strane, postoje oblici tokova materijala u vodoravnoj i okomitoj ravnini. Definiranje ovih oblika ima veliki utjecaj na oblik i veliinu objekta (prizemna ili viekatna zgrada).Slika 3.7. Osnovni oblici tokova materijala u sistemu

Pri projektovanju i izvoenju proizvodnih sistema osnovni oblici tokova materijala u vodoravnoj ravnini su:

3.2. Transport u fleksibilnim proizvodnim sistemima

Transportni sistemi openito se dijele na: transportne sisteme u prometu - vanjski transport i transportne sisteme u industriji - unutranji transport.Prijenos materijala obavlja se: od mjesta istovara (sa sredstava vanjskog transporta) do mjesta odlaganja, unutar skladita, od skladita do proizvodnih pogona, unutar proizvodnih pogona, izmeu proizvodnih pogona, od proizvodnih pogona do skladita, od skladita do sredstava vanjskog transporta.

Karakteristike transportnog sistema u velikoj mjeri zavise od tipa industrijske proizvodnje.

Velikoserijska i masovna proizvodnja su proizvodnje preteito neprekidnog toka materijala kod kojih su osnovne karakteristike transportnih sistema: primjenjuju se transportni ureaji neprekidnog toka transporta, primjenjuju se posebne izvedbe transportnih ureaja, obavezna je optimalizacija transportnog procesa, u odnosu na ostale tipove proizvodnje, najvei su zahtjevi za pouzdanost transportnog sistema.

Transport je u vie navrata djelomino povezan s proizvodnim procesom, a samo ponekad u potpunosti, i to kod primjene transportnih sredstava neprekidnog toka transporta. Automatizacija transporta postie se potpunim povezivanjem tokova materijala i tokova informacija, odnosno transportnog sistema i transportnog procesa s proizvodnjom.

Povezanost procesa skladitenja materijala i transporta s procesom obrade, dovodi do stvaranja sloenih transportnih sistema koji predstavljaju stohastine procese. Da bi ovakav sistem mogao raditi bez zastoja mora biti optimalno projektovan. U protivnom, dolazi do nedovoljnog iskoritenja opreme ili do stvaranja redova ekanja, tj. gomilanja materijala u pojedinim fazama proizvodnog procesa.

3.3. Alati u fleksibilnim proizvodnim sistemima3.3.1. Alati kao resursi fleksibilnih proizvodnih sistema

Alati predstavljaju vaan resurs proizvodnog procesa. Vrijednost alata u jednom metalopreraivakom proizvodnom procesu prelazi esto 5%, to predstavlja znaajan udio u trokovima poslovanja.Tehnike karakteristike koje utiu na upravljanje alatima su: kvalitet konstrukcije, kvalitet izrade, tehnika primjene, kao i stepen unifikacije i standardizacije. Nabrojane karakteristike daju postojanost alata, proizvodnost alata, odnosno operacije i definiu nain izrade alata.3.3.2. Planiranje potreba alataPostupak planiranja alata zavisi od vrste alata i od naina troenja alata. Pod nainom potronje alata podrazumijeva se stohastiko ili deterministiko ponaanje potronje u odnosu na neki parametar karakteristiku alata. U osnovi postoje dva metoda planiranja i odreivanja potreba reznog alata i to: analitiki postupak i postupak odreivanja pomou stohastikih metoda.

3.3.3. Manipulacija reznim alatima u ekspolataciji

Velika potronja reznog alata zahtijeva posebnu organizaciju manipulacije u procesu eksploatacije. U procesu eksploatacije jedan rezni alat moe se nai ili treba da se nae u jednom trenutku:

u glavnom (centralnom) skladitu, u skladitu proizvodnje, na proizvodnom radnom mjestu, u kontroli kvaliteta alata pri otrenju regeneraciji KKA1, u kontroli kvaliteta alata posle otrenja KKA2 i u radionici za otrenje alata.

Slika 3.9. Kretanje alata u eksploataciji

3.3.4. Primjena CAD/CAM sistema u upravljanju alatima

CAD/CAM sistemi omoguavaju niz povoljnosti u upravljanju alatima, posebno u smislu breg konstruisanja, bre izrade tehnolokih postupaka izrade alata i bre proizvodnje alata, to dovodi do smanjenja vremena potrebnog za osvajanje novog proizvoda.Uvoenjem CAD/CAM sistema omoguena je tehnika povezanost segmenata konstrukcije alata, tehnologije izrade alata, tehnikih prorauna alata i izrade alata, priblino njihovoj prirodnoj povezanosti u stvarnom procesu.

3.3.5. Upravljanje zalihama alata

Upravljanje zalihama alata i upravljanje alatima u eksploataciji funkcioniu u jedinstvenom sistemu radom sljedeih modula: formiranje baze podataka o alatima, planiranje potreba alata, praenje porudbina i stanja alata i otpis alata.

3.3.6. Upravljanje alatima kod fleksibilnih proizvodnih sistema

Razvoj novih tehnologija, naroito FPS - a, postavlja pred sistem upravljanja nove zadatke. Alati moraju posjedovati visoku raspoloivost i pouzdanost u procesu proizvodnje. Zato su savremeni upravljaki sistemi orijentisani na integraciju upravljanja alatom i upravljanja proizvodnjom. U takvom integrisanom sistemu baza podataka o alatima se mora dopuniti novim i relevantnim segmentima i podacima.

Dopune se odnose na sljedee module: modul planiranja alata se bavi planiranjem alata u manjim vremenskim intervalima i njemu se pridodaje modul pripreme alata i modul rasporeivanja alata omoguuje pravovremeno rasporeivanje alata koji su ranije pripremljeni, kao i demontiranje, ienje i odravanje alata.

3.4. Karakteristike fleksibilnih proizvodnih sistema

FPS nastali su zbog potrebe da se povea proizvodnost i smanje trokovi proizvodnje.

Fleksibilna proizvodnja jedina je u mogunosti odgovoriti zahtjevima turbulentnog trista i uspostaviti kompromis izmeu proizvodnje u malim serijama i ekonominosti takve proizvodnje. Tri glavna parametra moderne proizvodnje: kvalitet, cijenu i rokove isporuke ispunjava dobra organizirana fleksibilna proizvodnja.

Osnovne karakteristike fleksibilnog proizvodnog sistema su: visok stepen sloenosti obradnog sistema, mogunost kompletne obrade izratka vrlo sloenog oblika, automatska opskrba pripremcima, steznim i reznim alatima i priborima, visoka koncentracija operacija, automatska izmjena obradaka, nadzor alata (istroenje, lom), visoki trokovi ulaganja, brzo prilagoavanje promjenama na tritu, mogunost proizvodnje svakog izratka koji pripada spektru programiranih obradaka, odnosno grupi tehnoloki slinih obradaka prema unaprijed odreenim planovima, automatska i fleksibilna obrada grupe obradaka slinog oblika i procesa obrade. Osnovni uslovi za primjenu fleksibilnog proizvodnog sistema su: Koristiti fleksibilni obradni sistem u tri smjene, te preko vikenda i praznika kako bi visoka nabavna cijena fleksibilnog proizvodnog sistema bila pokrivena intenzivnom eksploatacijom sistema.

Slika 3.11. Trokovi proizvodnje i vremensko iskoritenje sistema

Koristiti po mogunosti to jeftiniju konfiguraciju fleksibilnog proizvodnog sistema kojim je mogue obraditi to vei broj tehnoloki slinih izradaka. Dakako, pri tome FPS mora ispuniti tehniko - tehnoloke uslove za planiranu grupu proizvoda.

3.4.1. Karakteristike proizvoda za fleksibilnu proizvodnju

Fleksibilna proizvodnja se primjenuje u obradi sloenih obradaka gdje se tehnoloki proces izvodi na vie obradnih modula. Sloenost proizvoda, iroki asortiman izradaka i manje koliine predodreuju primjenu fleksibilnog proizvodnog sistema.

Slika 3.12. Savrenstvo proizvoda i vijek trajanja: a) fleksibilna proizvodnja, b) klasini razvoj proizvoda

Visoka nabavna cijena, te znatni trokovi montae i primjene FPS - a za proizvodnju trai adektvatne proizvode koji e plasmanom osigurati pokrie trokova ulaganja i proizvodnje uz stvaranje odgovarajue dobiti. To pokazuje da ovi proizvodi moraju imati budunost, jer u protivnom postoji veliki rizik ulaganja.

Osnovne karakteristike proizvoda su:

irok asortiman dijelova, znatan broj varijanti proizvoda, manje veliine serije, visok tehnoloki stepen sloenosti proizvoda, visoka mogunost da se izvede koncentracija operacija, krai vijek trajanja proizvoda.

3.5. Nivoi upravljanja fleksibilnih proizvodnih sistema

Dananji koncept upravljanja FPS a sastoji se od razliitih hijerarhijski postavljenih upravljakih modela i raunara za planiranje materijala, planiranje procesa obrade, programiranje, upravljanje alatom, upravljanje obradnim strojevima, transport dijelova i osiguranje kvaliteta.

CADSistem programiranjaSistem upravljanjaMemorijski sistemSISTEM ZA VOENJEDNC sistemBDE/MDE sistem za prikupljanje podataka za pogon i obradne moduleSistem dopreme i stezanjaSistem fleksibilne proizvodnjeSistem alataKontrolni sistemUpravljanjeTRANSPORTTRANSPORTMogue je pomou jednog raunara obuhvatiti zajedno vie radnih zadataka. Kod takvih hijerarhijskih sistema obavezan uslov je jasna raspodjela uloga i zadatka zbog nadilaenja dvostruke funkcije i organizacijskih postupaka (slika 3.13.).

Sika 3.13. Fleksibilni proizvodni sistem s vie pojedinanih sistema i jednim sredinjim sistemom u koji se slijevaju svi podaci i naredbe upravljanja

Dispozicija upravljanja komunikacijaSistem transporta dijelovaPogonski raunarVodei raunarRaunar za materijal i transportPripremno skladiteSkladite materijala Stezni alatKontrola dijelaDNC RaunarRaunar za upravljanje alatimaGlodanje

Buenje

Tokarenje

Jednovret.

Vievreteni

Izmj. Dijela

Izmj. Alata CNC strojSistem transporta alaataPriprema alataSkladite alatakomisioniranjeIzdavanje alataSlika 3.14. Upravljake komponente fleksibilnog proizvodnog sistema3.5.1. Upravljake komponente fleksibilnih proizvodnih sistema

3.6. Klasifikacija fleksibilnih proizvodnih sistema

Fleksibilni proizvodni sistemi se mogu klasificirati prema: vrsti upravljakog sistema, vrsti upravljakih jedinica, tipu proizvodnje i poloaju linija.

3.6.1. Klasifikacija prema upravljakim jedinicamaFP se prema upravljakim jedinicama mogu podijeliti na dva naina upravljanja: centralizirano upravljanje i decentralizirano upravljanje.Ako se svakom elijom fleksibilnog proizvodnog sistema upravlja iz centralnog raunara onda se ovakvo upravljanje naziva centralno upravljanje.

Prednost centraliziranog naina upravljanja jeste u tome to omoguava direktnu komunikaciju izmeu glavnog vodeeg raunara i radnih mjesta (maina).

Centralizirani nain upravljanja se primjenjuje gdje su postavljeni zahtjevi visoke kontrole procesa, kontinualan uvid u poloaj obratka u proizvodnom sistemu, te visoki zahtjevi za kvalitetom i dimenzionalnom tanosti, te je mogue pravovremeno (direktno sa odreenom mainom) komunicirati u cilju dobijanja zahtjevanih parametara.

Slika 3.15. Centralizirani tip upravljanja

Karakteristika decentraliziranog naina upravljanja ogleda se u tome to pored glavnog vodeeg upravljakog raunara postoje i raunari koji su vezani za samu obradnu mainu, te su posredstvom tih raunara maine povezane sa centralnim vodeim raunarom.

Prednosti ovakvog naina upravljanja se ogledaju u tome to nije potrebno posjedovati glavne raunare koje odlikuje velika brzina odziva, specijalne hadverske konfiguracije niti softverske.

Slika 3.16. Decentralizovani tip upravljanja

3.6.2. Klasifikacija prema tipu proizvodnje

Sa aspekta ekonominosti FPS ee se mogu projektovati za serijske i masovne tipove proizvodnje. Razlog za tim se ogleda u tome to je potrebno izdvojiti vea novana sredstva za ulaganje u upravljake sisteme, transportne sisteme, sisteme skladita, itd.

Sa optimalnom proizvodnjom kod masovne i serijske proizvodnje ostvarit e se vee dobiti i time se isplatiti upotreba fleksibilnog proizvodnog sistema.

3.6.3. Klasifikacija prema poloaju linija

Sa aspekta poloaja linija, FPS se dijele na etiri osnovne grupe:

linijski fleksibilni proizvodni sistemi, prstenasti fleksibilni proizvodni sistemi, povrinski fleksibilni proizvodni sistemi i fleksibilni proizvodni sistemi u zavisnosti od transportnog sistema.

Iz razloga racionalizacije iskoritenja proizvodnih kapaciteta, najee se koristi kombinirani poloaj linija. Tok materijala je komplikovaniji i zahtijeva kompleksnije upravljake programe. Transport je tee organizovati i programirati.3.6.3.1. Linijski fleksibilni prozvodni sistemi

Sam naziv linijski FPS upuuje da se radi o linijskom razmjetaju elemenata FPS - a. Linije mogu biti paralelne, okomite i kombinovane. Prednosti linijskih fleksibilnih proizvodnih sistema ogledaju se u sljedeem:

maine, transportna sredstva i poloaj paleta moe biti veoma blizu to smanjuje potrebu za veim prostorom, manji prostor omoguava manje kretanje na radnome mjestu (materijala, alata, kontrolnih ureaja) te manji broj praznih hodova, omoguava jednostavno proirivanje kroz produivanje linije elemenata i transporta .3.6.3.2. Prstenasti fleksibilni poizvodni sistemi

Karakteristika ovakvog FPS a jeste u rasporedu njegovih pojedinanih obradnih jedinica koje su poredane oko etverougaonog prstena. Palete za transport materijala i obradaka se kreu po transportnoj stazi koja ima isti oblik kao i prsten (etverougaoni prsten).

Pojedinane obradne jedinice su postavljene lijevo i desno od transportne staze. Palete ostaju na krunoj putanji dok se ne zavri proces obrade. Nakon zavrenog procesa obrade, palete, kroz mainu za pranje i mjernu mainu, transportnim sistemom dolaze na mjesto otpreme. Prednost ovakvog naina projektovanja fleksibilnog proizvodnog sistema jeste u tome to je omogueno isto mjesto dopreme i otpreme materijala i gotovih proizvoda.

3.6.3.3. Povrinski fleksibilni poizvodni sistemi

Povrinske fleksibilne proizvodne sisteme ine sistemi koji su rasporeeni prema raspoloivoj povrini, zavisno od strukture sistema ili proizvodnje. Dopremanje paleta se izvodi pomou induktivno voenih transportnih kolica ili pomou portalnih robota.

Prednosti ovako koncipiranog fleksibilnog proizvodnog sistema se ogledaju kroz dobar pristup mainama (odravanje, ienje), te dobre mogunosti kasnijeg proirivanja (ako prostor dozvoljava uz potrebno reprogramiranje transpotrnih tokova).

Nedostaci se ogledaju kroz potrebu za veim povrinama, dugi transportni putevi, vei broj praznih hodova transportera, vei broj transportnih ureaja.

3.6.3.4. FPS u zavisnosti od transportnog sistemaKod fleksibilnih proizvodnih sistema koji su koncipirani u zavisnosti od transportnog sistema, palete krue oko maina na jednom pokretnom transportnom sistemu. Palete ekaju na ulaznim lokalnim skladitima dok se maina ne oslobodi. Nakon obrade maina predaje komad ponovo transportnom sistemu za transport nazad do stezne stanice. Ovakav vid izvedbe fleksibilnih proizvodnih sistema ima dosta nedostataka, te nije preporuljiv za upotrebu. Problemi se javljaju zbog upotrebe jednog transportnog sistema, javljaju se veliki redovi ekanja, veliko rasipanje vremena, sve su maine zatvorene transportnim sistemom pa je pristup mainama veoma otean.

4. MODULARNI PRINCIPI GRADNJE FLEKSIBILNIH PROIZVODNIH SISTEMA

4.1. Osnovni principi gradnje

integralni i modularni.

Tabela 4.1. Odnos gradnje proizvodnog sistema o funkcijama sistema

Koritenje modularne ili integralne gradnje proizvodnog sistema ovisi o razliitim zahtjevima koji su postavljeni kod razvoja proizvodnih sistema.

Za ostvarivanje fleksibilnosti proizvodnih sistema upotrebljava se modularni princip gradnje, dok se za postizanje stabilnosti i optimizacije sistema upotrebljava integralna gradnja.

1:1 Jedna funkcija sadrana u jednom elementuModularna gradnja 1:NJedna funkcija sadrana u vie elemenataIntegralna gradnja N:1 Nekoliko funkcija sadrano u jednom elementuModularna gradnja N:MNekoliko funkcija sadrano je u vie elemenataIntegralna gradnja

Slika 4.1. Modularna struktura fleksibilnog proizvodnog sistema

4.1.1. Agregatni principi gradnje

Slika 4.2. Agregatne maine izvedbene mogunosti

Slika 4.2. Agregatne maine izvedbene mogunosti

4.2. Moduli fleksibilnih proizvodnih sistema

Moduli koje sadri fleksibilni proizvodni sistem su:

osnovni modul koji ostvaruje glavno kretanje ( vreteno, postolje, stolovi), moduli obradaka, koji slue za posluivanje obradcima ( palete, skladita paleta, robokolica, robot, itd.), moduli alata koji slue za posluivanje alatom i priborom ( poluge za izmjenu alata, skladita alata, izmjenjivai pribora, portalni robot), energetski moduli koji slue za stezanje obradaka, paleta i blokiranje kretanja (hidrauliki agregati, ventili i razvodnici, hidrauliki cilindri, hidromotori), moduli upravljanja koji slue za upravljanje FPS (numerika upravljaka jedinica, direktno NC, adaptivno upravljanje, upravljanje centralnim sistemom).

Osnovni modul FPS - a je obradni modul koji predmetu obrade daje:

odreeni oblik, odreene dimenzije i njihove tolerancije, kvalitet obraene povrine, funkcionalnost.

Pri projektovanju sistema upravljanja FPS a bitno jeidentifikovati sve inioce sistema kojise svrstavaju u module. Modularnim projektovanjem uproava se dalji razvoj sistema i auriranjepodataka.

Upravljaki raunar je povezan preko interfejsa sa CNC - mainama, alatkama, robotima, numeriki upravljanim mjernim mainama, transportnim sistemom i skladitem. Osnovni zadatakraunara je da upravlja sekvencama i da dostavlja podatke mainama, kao to su NC programi ili npr. da izdaje instrukcije automatizovanom skladitu koji dio da preda transportnom sistemu, itd.

Upravljaki raunarFPS a treba dapratiodvijanjeprocesa uFP ida budesposobanda npr. odredi raspored automatski voenih vozila, zavisno od duine trajanja ciklusa obrade napojedinim mainama, kao i da izda nalog za pripremu potrebnih alata i paleta.

Osnovni programise memoriu uraunaru, apotomse popotrebi prosljeuju ka CNC modulima. Uz to je neophodno da postoji dvosmjerni tok informacija izmeu CNC modula i upravljakog raunara, obezbjeujui na taj nain auriranje baze podataka ako se izvri modifikacija NC programa na maini.

Baza podataka za upravljanje alatima je mnogo kompleksnija. Neophodno je da se u ovu bazu podataka unesu svi podaci o alatima i njihovom podeavanju, informacije o lokacijama svakog alata, kao i njihov vijek trajanja.

Svaki alat treba da bude pojedinano identifikovan, jer, npr. u sluaju dva identina alata, neophodno je obezbijediti mogunost identifikacije pohabanog ili otrog alata. Kompleksnost sistema zavisi od niza faktora, kao npr., da li se alati izmjenjuju automatski i na koji se nain to izvodi, itd. Upravljanje steznim priborima je slino upravljanju alatima.

Pri gradnji fleksibilnih proizvodnih sistema koriste se: univerzalni i specijalni alatni strojevi, NC i CNC upravljani, vieoperacijski, viepozicijski i automatizirani transportni sistemi s ciljem poveanja proizvodnosti i smanjenja trokova.Iz navedenog lahko se zakljuuje da je fleksibilni proizvodni sistem sastavljen od vie fleksibilnih obradnih sistema, ukljuujui sistem transporta, upravljanja i nadzora rada.

Modularna gradnja prua mogunost stvaranja alata i maina koji omoguavaju brzu izmjenu funkcije koje su vrili, a to se postie izmjenom odgovarajuih elemenata tj. modula. Budui da su moduli elementi vrlo slini po obliku, dimenzijama i materijalu od koga su izraeni, oigledna je mogunost grupnih tehnologija u fazama projektovanja i gradnje ovakvih sistema.

Koritenjem modularne arhitekture, sistem je podijeljen u module koji se mogu mijenjati i kojima je mogue promijeniti geometrijsku veliinu ili funkcije s ciljem dobivanja razliitih varijanata sistema. Moduli se najee opisuju kao grupa funkcionalno ili strukturalno neovisnih komponenata ije meudjelovanje je preteno usmjereno unutar svakog modula, a djelovanje izmeu modula svedeno je na minimum.

Koritenje modularne arhitekture u konstruiranju i proizvodnji sistema nosi mnoge prednosti kako za proizvoae tako i za naruitelje, a to su:

Sniavanje cijena varijanti sistema - s obzirom da se moduli proizvode u veoj koliini nego varijante sistema, cijene modula a ujedno i varijanata sainjenih od modula su manje nego cijene proizvoda koji nisu sainjeni od modula.

Poveanje mogunosti zamjene modula - s obzirom da su suelja modula tano odreena, promjena jednog modula mogua je neovisno od ostalih modula.

Poveanju varijantnosti sistema - poveanje broja varijanta ostvareno je razliitim kombinacijama modula.

Brza isporuka sistema - koritenjem gotovih modula u proizvodnji skrauje se vrijeme potrebno za izradu sistema, a time i vrijeme potrebno da se sistem pojavi u proizvodnji.

Jednostavnost odravanja i rasklapanja - s obzirom da je sistem sastavljen od modula, potrebno je zamijeniti samo pojedine module kada je potreban popravak. 4.2.1. Obradni centar

Obradni centar je prvi stepen razvoja fleksibilne automatizacije, sa sljedeim osnovnim karakteristikama:

Koncentracija operacija u jednom centriranju i stezanju obratka omoguuje obraivanje etiri, odnosno petstranica obratka prizmatinog oblika. esta stranica je baza i slui za oslanjanje. Koncentraciju operacija omoguuje automatska izmjena i skladite alata i pribora. Skladite pribora, kao to su ugaone glave i ostalo omoguuje automatsku izmjenu pribora u vremenu od 20 do 60 sekundi. Paletnim stolom ispred maine omoguena je automatska izmjena paleta u roku od 15 do 45 sekundi. Ovim, obradni centar postaje autonoman, i u zamjeni palete neovisan otranspornom sistemu. Vieosnim simultanim upravljanjem, s tri pravolinijske ose: X, Y i Z, tejednom krunom osom B i njihajuom osom C, mogue jeobraivati veoma sloene obratke, kao to su impeleri i propeleri. Brza kretanja NU osa, i do 100 m/min, omoguuju znaajno skraenje pomonih vremena. Smanjenje broja izmjene alata postie se kombinovanim alatima.

4.2.2. Fleksibilne maine

Fiksna automatizacija, programabilna automatizacija i fleksibilna automatizacija su tri razliite forme automatizacije. NC (Numeric Control) i CNC (Computer Numeric Control), tehnologije su veoma bitne u fleksibilnim proizvodnim sistemima. Kretanje u robotici, automatski voena kolica AGV, programabilni kontroleri PC, grupna tehnologija GT, i statistika kontrola kvaliteta SQC , imaju svoje primjene u fleksibilnim proizvodnim sistemima.

Kompjuterske tehnologije (hardver i softver) su kritini faktori u odreivanju radnog reima fleksibilnih proizvodnih sistema. Fleksibilni proizvodni sistem je esto definiran sa setom CNC maina, zatim sistemom za dopremu materijala i upravljakim kompjuterskim podranim sistemom.

Slika 4.3. Fleksibilna maina

KontrolaASAGV CNCmaina zatokarenje CNCmaina za bruenjeVertikalni MCHorizontalni MCPBCMMPBCMMSlika 4.5. Fleksibilni mainski sistem

Za dugu udaljenost manipuliranja u FPS robot ne moe obezbijediti takvu pokretljivost kao AGV kolica, a konvejer ne moe ponuditi eljenu fleksibilnost.

Automatski sistem za manipuliranje materijalom prikazan na slici 4.5. sadri AGV kolica, tri robota i automatizirano skladite AS . Premda AGV i roboti u sistemu (slika 4.5.) obavljaju funkcije sami za sebe, mogue je za zajedniki rad predvidjeti, mobilnost i fleksibilnost.

Na primjer, AGV kolica mogu biti povezana sa robotom i dati bolju fleksibilnost i istovarnu sposobnost, i robot moe biti na postolju AGV kolica i tako postii bolju mobilnost i fleksibilnost. Kontrola i upravljanje sistemom ukljuuje centralni miniraunar, mikroraunar, CNC maine, robot i dvije industrijske video kamere. Kontrolni sistem sadri dvije osnovne funkcije: upravljanje i kontrola.

Kao primjer moe se rei da kontrolni sistem nadzire sljedee:

radnju procesa, plan i NC program, kontrolu proizvoda, prometa, alata i kvaliteta, prati postupak manipuliranja materijalom, prati i izvjetava rad sistema.

Slika 4.6. AGV kolica

4.2.3. Roboti u fleksibilnim proizvodnim sistemima

FPS se, po pravilu, sastoji od nekoliko CNC alatnih maina grupisanih oko robota koji ih opsluuje. Tako, robot zamjenjuje radnika i omoguava da cijeli sistem ouva u prilinoj mjeri onu fleksibilnost koju obezbjeuje ljudska radna snaga.

Uloga robota u fleksibilnim proizvodnim sistemima obuhvata, uglavnom, sljedee kategorije poslova:

prenos radnog materijala i opsluivanje maina, procesne operacije, poslove montae, kontrolu proizvoda (inspekcija).

Razliiti manipulacioni ureaji koriste se za obavljanje nekoliko kljunih operacija opsluivanja maina. U najmasovnijoj upotrebi su prostiji ureaji koji obavljaju zamjenu alata u maini. Oni su sastavni dio maine i nemaju univerzalnost u smislu neke druge primjene.

Upotreba manipulacionih robota za zadatke zamjene alata moe biti opravdana jedino ako se isti robot koristi i za rukovanje radnim predmetima, tj. stavljanje predmeta u mainu i vaenje iz nje.

Roboti koji opsluuju alatne maine najee su laktastog ili portalnog tipa. Laktasti robot postavlja se uz mainu i radne predmete unosi sprijeda (sl. 4.7.). Portalni roboti opsluuju mainu odozgo.

Slika. 4.7. Laktasti robot opsluuje mainu

4.2.4. Modularni sistemi alata4.2.4.1. Izbor alata Za izbor najboljeg alata za obradu odvajanjem estica nije odluujua samo geometrija obratka i alata, ve se uvaavaju jo neki faktori, koji utjeu na uspjenost obrade. Manji broj prilagodljivih i visokokvalitetnih alata je uvijek bolji izbor od specijalnih alata prilagoenih samo za pojedine faze obrade. U automatiziranom proizvodnom sistemu su opskrba i upravljanje alatima isto toliko vani kao i opskrba obradcima, zato alat mora biti pravilno izabran, centriran, tano stegnut i transportiran u automatski izmjenjiva alata u pravo vrijeme.

4.2.4.2. Sistem za izmjenu alataSistemi za izmjenu alata u automatizaciji procesa obrade imaju bitnu ulogu. Sve vei zahtjevi za tanou i sloenijom konfiguracijom dijelova nameu potrebu obrade iz jednog radnog poloaja - jednog stezanja, a sa druge strane se zahtijeva upotreba vie razliitih alata. Smanjenje pomonog vremena donosi odgovarajue utede i direktno opravdava uvoenje sistema za izmjenu alata.

NC strugovi i obradni centri za potrebe automatizovane proizvodnje po pravilu posjeduju automatske ureaje za izmjenu reznih alata, koji zavisno od konstrukcije, mogu da prime razliit broj reznih alata.

Slika 4.8. Modularni podsistem pomonog alata

4.2.4.3. Automatska izmjena alataAutomatskom izmjenom alata (AIA) postie se: koncentracija operacija, koje se mogu obaviti ujednom stezanju obratka, skraenje pomonog vremena obrade, automatizirani rad alatnih maina, fleksibilnost alatnih maina.

Za automatsku izmjenu alata u primjeni su: revolverske glave i magacini alata.

Revolverska glava je posebna cjelina maine alatke. Ona omoguuje automatsku izmjenu alata. Veina NC strugova ima jednu ili dvije revolverske glave koje mogu biti horizontalne i vertikalne. Da bi se poveala produktivnost u upotrebi su konstrukcije sa dva ili vie nezavisno upravljanih revolvera koji rade simultano. Mogunost privrivanja reznih alata u revolveru je razliita. Na primjer, svaki alat ima svoju kasetu, kasetni sistem, ili moe biti revolversa direktnim stezanjem i spajanjem sa izmjenljivim standardizovanim draima.

Slika 4.9. Alati u revolverskoj glavi kod nekih tokarilica

Slika 4.10. Ureaj automatske izmjene alata

4.2.4.4. Magacin alataMagacin alata je poseban funkcionalni sistem kod NC maina. Sloeniji izradak zahtijeva vei broj razliitih alata za obradu. Revolveri sa velikim brojem alata postaju glomazni, zahtijevaju vie prostora i oteavaju pristup radnom prostoru maine. Zbog toga se za smjetaj veeg broja alata kod sloenijih maina koriste magacini alata.

Magacin ima najee lankasti oblik tj. oblik gusjenice. Kretanje im je upravljivo. Konstruktivno rjeenje je takvo da eliminie probleme sudara alata i obratka pri izmjeni alata. Kod nekih obradnih centara magacin alata moe biti u obliku karusela.

Magacini alata zahtijevaju poseban pribor za manipulaciju alatima. To je manipulator hvata, takoer upravljani, koji ima ulogu da u toku izvoenja operacije, izmeu dva zahvata iz steznog pribora izvadi prethodno korieni alat, a da iz magacina uzme drugi i postavi ga u isti stezni pribor radi ostvarenja novog zahvata (slika 4.12.). U toku novog zahvata, hvata e ostaviti prethodni alat umagacin.

Slika 4.12. Sistem za izmjenu alata

4.2.4.5. Prednamjetanje alataPrednamjestiti rezni alat znai unaprijed, prije obrade iizvan alatne maine, namjestiti rezni alat na potrebne razmjere, kako bikoriten u obradi na maini osigurao uspjean rad i tane mjereobraenih povrina.

Prednamjetanjem alata znaajno se smanjuje pomono vrijeme obrade na klasinim alatnim mainama. Kod numeriki upravljanih alatnih maina je neophodno, a kod obradnih centara osnovni je preduslov automatske izmjene alata. Da bi se prednamjetanje reznih alata, kao iautomatska izmjena alata mogli ostvariti, potrebno je da svaki alat ima svoj dra.

Slika 4.13. Dra alata

4.2.4.5.1. Ureaji za prednamjetanje reznih alataPrednamjetanje reznog alata obavlja se na specijalnim, zatu svrhu graenim spravama i ureajima, koji s obzirom nanamjenu, mogu biti: specijalni i univerzalni.Specijalni ureaji za prednamjetanje obino dolaze uz mainu i dijele se na: ureaje za prednamjetanje alata za obradu otvora i glodanja (prednamjetanje promjera i duina), ureaji za prednamjetanje alata za tokarenje (prednamjetanje poloaja otrice ili otrica alata uravnini, s obzirom na dra alata ili na poloaj upinjanja).Univerzalni ureaji za prednamjetanje, uz odreene naprave, mogu se koristiti za alate za obradu otvora iza alate za tokarenje iglodanje.

Ureaj za prednamjetanje moe biti on - line, povezans upravljakom jedinicom obradnog modula ili sistema, te posluiti radi utvrivanja veliine istroenja rezne otrice alata, u ciklusu automatske odluke o nastavku rada alata ilio njegovoj zamjeni.

5. ZAKLJUAKU projektovanju i proizvodnji alatnih maina postavljaju se visoki zahtjevi u pogledu tanosti, kvaliteta i pouzdanosti. Koncept koji bi mogao odgovoriti na sve zahtjeve koji se postavljaju pred savremene obradne sisteme je modularni koncept gradnje maina.

Moduli su cjeline za realizaciju odreenih kretanja i drugih funkcija. Izrauju se u veim serijama, a zatim se u razliitim kombinacijama dobijaju razliite maine u malom broju komada.

Pri projektovanju sistema upravljanja FPS bitno jeidentifikovati sve inioce sistema kojise svrstavaju u module. Modularnim projektovanjem uproava se dalji razvoj sistema i auriranjepodataka. Veliki broj razliitih vrsta NC obradnih sistema kao i stalne promjene koje diktira trite, zahtijevaju drugaiji koncept projektovanja alatnih maina. Teorijska razmatranja i analize procesa projektovanja ukazuju na sve veu primjenu modularnog projektovanja. U fazi projektovanja alatnih maina je potrebno izvriti sveobuhvatnu analizu zahtjeva trita i karakteristika obradnih sistema kako bi se stvorile podloge za optimalan izbor svih parametara modula i sistema u cjelini.

Konceptom modularnog projektovanja se poboljava i unapreuje i proces proizvodnje, jer je smanjen broj tehnologija, manji je broj primjenjivanih alata i pribora, poveava se serijnost, smanjuju se poremeaji i greke.

HVALA NA PANJI!