Tehnologia robotizata a sistemului industrial

Tehnologia robotizata si problemele de organizare si condurcere a sistemului industrial

Efectele directe si indirecte ale tehnologiei robotizate

Dezvoltarea automatizarii flexibile si introducerea robotizarii sunt de neevitat inducand efecte importante asupra tuturor subsistemelor si relatiiloe de intreprindere. O recunoastere din timp a efectelor posibile si intelegerea acestora reprezinta o importanta capitala pentru introducerea si expluatarea eficienta a noilor tehnologii robotizate. Latura pregatiri organizatorice penrtu asimilarea noilor tehnologii este hotaratoare. Aceasta situatie nu se datoreaza unor erori tehnologice privind constructia sau modul de operare al calculatorului, ci unei neadecvari organizatorice intre cerintele noi tehnologii si posibilitatile organizatorice si de conducere aferente intreprinderi. Aceasta permite concluzia ca pericolul modificarilor tehnologice nu consta in efectulacestora asupra omului, ci mai curand in imposibilitatea acestuia de a o recunoaste si deci de a-i sesiza si influenta efectele.

Studiul efectelor robotizari asupra intreprinderi industriale poate fi abordain raport cu factorul uman (f.u.).Vor putea fi astfel sesizate efecte indirecte in raport cu f.u, asupra sistemelor tehnologice si efecte directe, respective cele care influenteaza sistemul fortei de munca si subsistemul de conducere generala si operativa. Privind efectele indirecte, sesizarea acestora trebuie sa plece de la faptul ca robotul sau un dispozitiv de automatizare este o resursa si ca orice resursa necesita cheltuieli pentru obtinere, expluatare, deservire, intretinere si inlocuire, precum si faptul ca aceasta resursa este valorificata numai in combinatie cu alte resurse in conditiile unui mare echilibru structural.

Este deci necesar sa se identifice sistematic relatia intre robot si celelalte resurse grupate in subsistemele specializate ale societati si influenta acestora in sistemul de organizare si conducere.Un exemplu-de stucturare a relatiilor se poate construal plecand de la posibilitatea robotului de aelimina o anumita nesiguranta in desfasurarea in timp a unui proces ritmic, specifica factorului uman. Aceasta posibilitate conduce la cresterea fiabilitati sistemului automatizat, ceea ce permite introducarea unui control de proces precis, la automatizarea obtinerii informatiilor despre avansul fabricatiei si starea sistemului. Cresterea informatizarii primare sau de proces a sistemului permite trecerea in timp real, precum si la integrarea controlului de proces cu informatia economica financiara si conducerea generala a societatii. Toate acestea reprezinta implicatii importante asupra formei de organizare si a metodelor de conducere.

Introducerea robotizarii modifica situatia financiara a societati marind fondurile fixe si cerand o abordare competenta a perspectivei privind definirea obiectivelor, precum si a parametrilor economico-financiari cu ajutorul carora se poate conduce o societate cu un nivel inalt de automatizare.Este prevazut o anumita imbunatatire a conditiilor care sa permita dezvoltarea unui model economic total al societatii prin redcererea anumitor tipuri de perturbatii si cresterea fiabilitatii sistemelor de executii si conducere.Un astfel de model ar permite functionarea planificarii si fundamentarii deciziilor atat strategice, cat si tactice si operative.

In table se prezinrta se prezinta efectele probabile asupra subsistemelor tehnice, tehnologice si informationale ale capacitatii indusriale la impactul cu tehnologiile robotizate si automatizate flexibil.Privind efectele directe asupra f.u., acestea se refera la gradul de implicare a fortei de munca in anumite procese, la evitarea folosirii operatorului uman in medii periculoase , la eliberarea de activitati monotone, repetitive si stresante, la cerinte de calificare, precum si la rolul si statutul acestuia in sistemul societatii.

Efecte probabile asupra subsistemelor societatii ca urmare a automatizarii flexibile si a introducerii robotilor industriali

1.Subsistemul tehnologic -flexibilizarea privind sarcina de productie

-integrarea sistemelor fizice

-masini-unelte multioperationale cu aptitudinea de a se compune in raport cu aplicatia

-automatizarea complexa a fluxului de materiale si a operatiilor de depozitare

-optimizarea la toate nivelele structurii fizice a sistemului fizice a structurilor relationale

2.Subsistemul de personal    -reducerea numarului total de operatori

-schimbarea drastic a ponderii calificarilor

-reducerea numarului de profesii

-cresterea ponderii activitatilor si operatorilor producatori de, ''soft''

3.Subsistemul conducerii     -reducerea drastica sau disparitia acestui subsistem

operative -activitatile informationale privind conducerea controlului avansului fabricatiei si gestiunea se realizeaza automat, fiind luate de roboti si instalatii automate.

4.Subsistemul conducerii -cresterea importanta(gravitatea) deciziilor

generale(strategice)    -creste importanta functiei de prevedere si a metodelor de stabilire a obiectivelor

-se autoamtizeaza complex pregatirea variantelor decizionale

-se reduce drastic numarul de nivele ierarhice

-se schimba aliura piramidala a structurii

-se utilizeaza pe scara larga modelarea si simularea pentru realizarea de noi tipuri de produse, tehnologii, sau instalatii de productie proprii

-se accentueaza preocuparea pentru asigurarea starii de creativitate a personalului

Tehnologia Robotizata

Extinderea robotizari si automatizarii flexibile permite schitarea unor modele ale intreprinderii viitorului.

Un anumit scenariu prezinta dintre calculatoare, roboti si sisteme automate de transport depozitare ca ,, sfarsitul utilizari formatiei de munca" in intreprindere. Acest scenariu pleaca de la faptul ca sistemul poate fi astfel conceput incat si o buna parte a activitatilor support sa poata fi realizate automat. De asemenea, o parte insemnata a activitatilor de conducere constand in demultiplicarea sarcini de procuctie pana la nivelul statiei de lucru si alocarea acestora pe sistemul masina-robot, poate fi automatizata plecandu-se de la proiectarea orientate in acest sens a produsului si tehnologiei si structure spatiale a sistemului flexibil de prelucrare.

Un alit scenariu prezinta o intreprindere automatizata complet la nivelul operatorului direct productive si activitatile suport conduse de oameni alcatuind o structura redusa cu munca imbogatita ion continut. Esential este faptul ca introducarea robotilor industrialii este in mare masura o problema de conducere si organizare si nu numai una tehnica si tehnologica; problema principal a nu consta in a reduce impactul acestei noi tehnologii, ci a proceda la adaptarea rationala a sistemelor astfel incat oameni sa se bucure de beneficiile ei.

In planul cerintelor de conducere, este de asteptat ca o competenta mai mare in a intelege intreprinderea ca un tot, functionand sistemic, sa preleveze asupra competentei tehnologice specializate. Privind subsistemul fortei de munca considerat in ansamblul sau, efectului introduceri pe scara larga a autamatizari flexibile va consta pentru aceeasi sarcina de productie in reducerea absoluta a marimii sistemului, in reducerea numarului de profesii in aparitia unor noi profesii si in schimbarea ponderilor care caracterizeaza structura subsistemului. O evolutie a acestui sistem indica micsorarea numarului total de personal, modificarea cerintelor lor individuale, a structurii dupa calificari a personalului, precum si a nivelelor ierarhice.

O reducere in aplatizarea structurii ierarhice este de asteptat, principala activitate fiind cea de pregatire afabricatiei care, calitativ, va consta intr-o productie sporita de ,,soft".De asemenea, o modificare a relatiilor in cadrul structurii organizatirice tinzand spre tipul de relatie specifica grupurilor mici, interdisciplinare, cu functionare adaptiva, este un efect probabil al robotizari si se bazeaza pe dependenta intense a intreprinderi de fiecare membru al structurii, precum sip e nivelul de cunostinte ridicat al fiecarui membru.

1.3. Sistematizarea influentelor introducerii robotului industrial asupraorganizarii spatiale si functionale a procesului de productie

Considsratiile de mai sus permit sistematizarea acestor efecte sub forma de influente asupra organizarii spatiale si functionale a procesului de productie.

O data introdus in lantul de procuctie, robotul schimba structura si conducerea procesului industrial. Natura problemelor de organizare implicate in robotizarea productiei suny diferite, in raport cu stadiul apliocarii:

robotizarea fabricatiei in faza de conceptie si proiectare a sistemului de productie

modernizarea unor fluxuri de fabricatie clasice, existente, prin integrarea unor activitati realizate de roboti in aceste fluxuri.

Solutia cea mai favorabila este prima, deoarece se poate face o proiectare optima a fluxului productive.

In al doilea caz este posibila o redimensionare a spatiilor, a conditiilor de aprovizionare cu material de energie. Instalarea unui robot necesita indeplinirea unor conditii legate de:

spatiul de lucru;

spatiul de siguranta;

posibilitatide alimentere a robotului;

accesul la robot si anexe pentru intretinere;

alimentarea cu energie;

conditiide rentabilitate;

Studiul economic necesar achizitiei unui robot conduce la determinarea unor conditii de rentabilitate, care conduc la randul lor la diferite solutii de amplasare fata de posturile de lucru, respectiv:

pe ambele parti ale liniei tehnologice;

intre doua linii tehnologice;

sa alimenteze unul sau mai multe posture de lucru;

sa realizeze combinatii ale acestora;   

Utilizarea robotilor elimina transportul interoperational , micsorandu-se durata cilului de fabricatie, dar obtinerea efectelor economice scontate este in stransa legatura cu fiabilitatea robotilor.

Daca analizam numai cazul defectarii unui robot in cadrul unei linii tehnologice - cu mai multi roboti- se observa ca aceasta duce imediat la oprirea liniei respective.

Sistemul trebuie organizat in asa fel incat in aceste situatii sa se rezolve automat problema continuitatii productiei.

Cateva solutii generale in cazul lucrului in 3 schimburi se prezinta astfel:

existenta stocurilor de produse tampon (roboti lucreaza in devans);

existenta unei linii suplimentare de alimentare care sa lucreze alternativ;

posibilitatea deplasarii spre dreapta (linia lucreaza stanga - dreapta) in mod automat a sarcini robotilor (existent unor roboti de rezerva) ;

un sistem de intretinere reparatii foarte bine pus la punct;

Situatia este simplificata in cazul lucrului in 2 schimburi, deoarece robotii pot recupera in schimbul 3 ramanerea in urma sau pot fi verificati si reparati in aceasta perioada.

Privind influenta asupra f.u., aceasta se poate regasi ca influenta asupra fortei de munca si influenta asupra relatiilor din cadrul sistemuui om-masina.Exista 2 nivele de relatii:

nivelul functional om-masina

nivelul psihologic si sociologic pe termen lung

La nivelul om-masina supravegherea umana se face in 4 moduri:

planificarea programelor robotilor;

programarea robotului;

controlul functionarii sale;

influentarea in functionarea sa normal;

Supravegherea si programarea continua de catre om este necesara si in cazul robotilor asistati de calculator, cel putin din urmatoarele consideratii:

in conditile tehnologice actuale, inchiderea automata a buclei de lucru pentru urmatoarele sarcini necesita un ,,software '',foarte dezvoltat , costul obtinerii acestuia facand sistemul ineficient;

continua schimbarea a cererii de produse pe piata conduce la necesitatea existentei mai multor specialisti care sa elaboreze si utilizeze ,,software-ul'' pentru fiecare produs nou;

integrarea cumpararii de ,,hardware''pe o perioada mai loonga de timp, are ca rezultat cresterea continua a cererii pentru dezvoltare si utilizare de ,,software''ducand dupa un numar de ani la stabilizare.

Prin ,,software''se intelege(in cazul de fata)totalitatea operatilor necesare legate de acces, selectare, folosire actualizare si stergere a fisierelor.

La nivelul psihologic si sociologic se remarca influenta RI asupra relatiilor afective, schimbarea locului de munca conduce la modificare de comportament, ca urmare a manifestarii unor factori specifici, dintre care:

distantarea se manifesta in 2 moduri, spatial si temporar;spatial prin departarea fireasca de locul de munca de lucru, prin distantarea locului de munca de afisarile calculatorului, prin senzatia de risc(bratul se poate misca rapid in directii neasteptate),temporal prin decalajul dintre comanda, corectie si raspunsul onbtinut la nivelul robotului;

schimbarea structurii calificarii fortei de munca:daca operatorul isi petrece tot timpul supraveghind robotul, in loc sa efectueze el insusi sarcina manual, atunci cand e solicitat sa intervina si sa efectueze direct operatia, el nu o realizeaza bine.Astfel, calificarea pentru sarcina respective a unei personae scade sau se pierde deoarece nu este exercitata ;

productivitatea si munca:supraveghetorul uman este obligat sa perceapa diferenta frapanta dintre productivitatea dintre conditiile masinii si productivitatea in conditiile omului.

In conditiile umane situatia difera.Cei mai multi oameni prefera sa munceasca sau sa-si cheltuiasca eforturile pentru placerea estetica; la masini nu exista ecghivalenta pentru placerea estetica.Este posibil ca supraveghetorii de roboti sa-si exerseze organismul dupa orele de munca ,separand astfel efortul neuro-muscular de munca profesionala.Sunt necesare cercetari pentru a aevalua ce efecte va avea acest fenomen de modificare a comportamentului, intr-un viitor mai mult sau mai putin departat, asupra omului actual dezvoltat de insasi munca.

Sistematizarea influentelor asupra structurii de organizare si a configuratiei generale a intreprinderii, pleaca de la faptul ca robotizarea permite flexibilizarea procesului de fabricatie, in special prin creearea unor structuri prin care inteligenta umana este prelungita de cea artificiala, iar aceasta poate fi distribuita dupa cerinte de variabilitate a operatiilor.Aceasta situatie conduce la schimbari importante in structurarea functionala si cea a sistemelor fizice din intreprinderile industrial.

Din punct de vedere functional, structura ierarhizata corespunde intreprinderii clasice, nevoie de constructi a unui system deciszional, plecandu-se de la cerintele operative pe de o parte a pieselor unicate sau serie mica ceea ce reprezinta satisfacerea unui important deziderat in organizarea fabricatiei, in aplicarea principiului unitate in diversitate.In sfrasit in planul fortei de munca, o modificare importanta a structurii profesionale se manifesta atat din punct de vedere al numarului acestora, cat si in special al ponderii fiecarei profesiuni pe total structura.

In conditiile sistemelor cu nivel tehnic mai scazut, necesitatea de a rezolva sarcini variabile este asigurata de operatorul uman care are capacitatea de adaptare logica.Pe masura ce mediul industrial poate fi mai bine planificat si organizat, reducerea variabilitatii fiind un parametru de proiectare a sistemelor productive si pe masura introducerii in acest mediu rationalizat al instalatiilor flexibile cu inteligenta artificiala, efortul uman se deplaseaza dinspre operatiunile concrete asupa materiei prime spre operatiunile necesare producerii si utilizarii intelifentei artificiale distribuita in system.Aceasta conduce la dezvoltarea in special a calificarilor de tip: producer ,,soft''intretinere echipamente, analiza sarcinii de productie. etc

Masura in care centre de decizie din ierarhizarea naturala a structurii decizionale pot fi inlocuite cu roboti, conceptual de structurare ierarhica actual isi pierde sensul, deoarece acest concept reprezinta o relatie intre oameni.Ca urmare, forma piramidala a structurii ierarhice cu rapoartele 1/5-1/40 mai putin de cuprindere ierarhica, se modificam, fiind vizibila o aplatizare si o neuniformitate in distributia zonelor de cuprindere, dupa cum va fi automatizata activitatea de elaborare a deciziilor si cea de conducere a procesului.Din punct de vedere al organizarii sistemelor fizice modelul intreprinderii robotizate revinela modelul sistemelor flexibile de fabricatie.

1.5 Sisteme flexibile de fabricatie

Introducere

Ncesitatile de adaptare a instlatiilor de productie la cerintele de in permanenta schimbareale pietii conduc la dezvolatarea automatizarii fabricatiei, la rezulatarea sistemelor flexibile de fabricatie.Cercetarile, privind prognoza tehnologiilor de productie indica accelerarea tendintei de a se realize automatizarea masinilor-unelte si a celorlalte echipamente din uzina astfel incat sistemle fizice sa se integreze sub raportul posibilitatilor de control automat.

Pentru industrii dezvoltarea urmatoarelor etape sunt considerate drept caracteristice:

utilizarea pe scara larga a sistemelor de comanda pentru automatizarea si optimizarea completa a tuturor operatiilor necesare pentru prelucrarea unei piese date

automatizarea complete si oprtimizarea unor instalatii de productie formate dein linii si conduse cu sisteme de calcul ierarhizate;

dezvoltarea sistemelor flexibile de fabricatie cu automatizarea complexa a operatiilor de manipulare, precum si integrarea in sistemul flexibil de fabricatioe a unui numar mare de operatii.

Sistemul flexibil de fabricatie este considerat drept etapa esentiala in cadrul procesului de dezvoltare care sa permita concilierea cerintelor diversificarii cu cele ale economicitatii in prelucrare.Ea reprezinta, in acelasi timp, o tendiinta noua in cadrul tehnologiei de grup, constituind premise pentru realizarea unor fabrici cu comanda si control integrat.Analiza sarcinii de productie, orientate dupa asemanarea tehnologica a pieselor, permite regasirea a 2 categorii distincte.

Prima categorie cuprinde acele piese cu asemanare mare care, desi prezinta anumite variatii dimensionale, se pastreaza in astfel de raporturi, incat exista o conservare a formelor.Aceste piese sunt considerate drept familie ,,inchisa''de piese(FIT) si se caracterizeaza prin faptul ca prezinta aceleasi tipuri de operatii de prelucrare.Cea de-a 2 a categorie cuprinde piesele de forme si dimensiuni diferite, dar care necesita operatii comune de prelucrare si tolerante similare.Aceste piese constituie familia,,deschisa''de piese(FDP).

Spre deosebire de familia pieselor identice,atat familia ,,inchisa'' de piese, cat sic ea ,,deschisa''necesita o anumita flexibilitate a instalatiilor de productie.

Pentru prelucrarea pieselor FIP se realizeaza solutii constand in dezvoltarea flexibilitatii masinilor-unelte si legarea acestora cu linii de transfer cu structura rigida.Se obtin astfel linii care pot prelucra economic 2-3 piese asemanatoare in serii mici de 30-300 piese.In ceea ce priveste piesele FDP sunt necesare sisteme de fabricatie cu flexibilitate globala marita, ceea ce revina la a dezvolta flexibil sistemele de transfer, respective fluxul materialelor care circula pe linie.Astfel de sisteme vor trebui sa poate prelucra simultan un numar mai mare de piese diferite.Flexibilitatea se va manifesta prin faptul ca sistemul va putea prelucra loturi de piese diferite cu timp de stationare pentru trecerea de la o piesa la alta(timp de reajustare)foarte mici sau nuli.

Sistemul de comanda si control al unei linii de prelucrat flexibila este echipat in mod obisnuit cu 2 calculatoare care functioneaza in paralel.Un calculator comanda, prin intermediul unor interfete si terminale specializate, sisteme de comanda ale masinilor-unelte cu comanda numerica precum si intregul ciclu de functionare ale sistemului flexibil adaptand acest ciclu conform cu necesitatile, luand in considerare schimabarile conditiilor de productie.

Sistemul elaboreaza, de asemenea, rapoarte periodice de productie, detecteaza erori de operare, cauzele intrruperii functionarii, controleaza starea sculelor si semnalizeaza anticipat necesitatea schimbarii sculelor uzate.Cel de-al 2 lea calculator este utilizat pentru programarea pieselor si simularea functionarii sistemului pentru o familie de piese suplimentare, putand in acelasi timp sa preia functiunile primului calculator in cazul in care acesta se defecteaza.In compunerea sa, un system de prelucrare flexibil va fi alcatuit din module specializate pe grupe de operatii, sau operatii flexibile, la randul lor, sub raportul reglajelor si al regimurilor tehnologice.

O tipologie a acestor modele, denumite generic modele de lucru , indica module de prelucrare de obicei sub forma centrelor de prelucrare(MP)-module indicatoare, (de sesizare) ,(MS)constand in mese echipate cu diferiti traductori, module de incarcare(MI), reincarcare(MR), descarcare(MD),curatire-spalare(MC), precum si palete modulare pentru transfer(MT).Sistemul de transport propriu-zis, la randul sau, va avea o structura modulara.

Spre deosebire de paletele de uz general(MT), cele folosite in sistemele flexibile, au pe langa functiunea de transport a sarcinii si posibilitatea de functionare a piesei pentru prelucrare, sisteme de blocare in post si sisteme proprii dupa care pot fi recunoscute.

Caracteristiceile unui modul standardizat de prelucrare

Flexibilitatea functionala Operatii

1.Masina de frezat -frezare

2.Masina de gaurit -prelucrare suprafata de reazam a bozajului

-gaurire

-alezare

-filetare

3.Masina de filetat -filetare

4.Strung -strunjire

Lucrul multietajat -frezare

-gaurire

-alezare

-filetare

-perforare etc (3+1 ax)

Inclinare multietajata -idem(4+1ax)

2.2.Fluxul de material si eficienta sistemului de productie

Cerintele de eficienta, impuse productiei de serie au condus la necesitatea flexibilizarii siste-

mului de fabricatie in special la rezolvarea problemei circulatiei pieselor.

Daca comanda masinilor-unelte a fost permanent dezvoltata, automatizarea insuficienta a controlui fluxului de material a facut ca principalele costuri de productie de serie mica sa fie determinate de ponderea mare pe care o ocupa operatiile de manipulare, transport si de pozitare, de cheltuieli importante legate de piesele de circuit, si de dificultatile de gestiune a producrtiei pe care le genereaza in astfel de sistem.

Mecanizarea complexa si automatizarea fluxului de materiale astefel incat la momentul necesar(programat) prezenta unor anumirte piese la postul necesar sa se faca cu cheltuieli minime, a devenit o cerinta care conditioneaza mai departe insasi dezvoltarea masinilor-unelte.Intr-adevar, imperfectiunea sistemului de dirijare a fluxului de materiale constituie un factor important ce conduce la indici scazuti de utilizare a unor masini-unelte cu coamanda dezvoltata si costisitoare in acelasi timp la tendinta de a creste stocurile de semifabricate in asteptere pentru a asigura utilizarea corespunzatoare a acestor masini.

2.3.Specificitati ale sistemelor flexibie

Sistemele flexibile de fabricatie reprezinta o combinare a unui subsistem de prelucrare, cu un grad dezvoltat de automatizare, cu un subsiste logic automatizat, combinare caracteristica prin cresterea informatizarii globale a procesului de fabricatie si integrarii subsistemelor de comanda a procesului de prelucrare cu cel de dirijare a fluxului de materiale.Caracteristic pentru sistemul de fabricatie flexibil este rezolvarea problemelor specifice fabricatiei de serie mica si mijlocie, probleme care nu pot fi satisfacute de liniile de transfer cu comanda rigida si nici de atelierele structurate functional sau de cele de fabricatie.Astfel, sistemul flexibil de fabricatie prezinta urmatoarele caracteristici:

permite fabricare nesecventiala a unei familii de piese;

adapteaza supletea si productivitatea comenzii numerice la fabricarea de piese mici si mijlocii;

asigura contolul extins al procesului de fabricatie prin folosirea controlului numeric, atat pentru coamanda masinilor-unelte cat si a sistemului de manipulare;

permite fabricatia de piese in serie mica si mijlocie si beneficiaza de avantajul centrelor de prelucrare fiind posibila efectuarea intr-un singur post al unui nr maxim de operatii;

ridica indicele de utilizare al masinilor, marind in acelasi timp supletea.

Esential este faptul ca acest sistem permite fabricarea nesecventiala, prin aceasta intelegandu-se posibilitatea de a introduce in sistemul de prelucrare orice element al familiei date, in orice moment, fara a fi necesari timpii morti-timpii de asteptare-pentru reechiparea liniei de reajustare a reglajelor.Caracteristica de,, nesecventialitate''va fi asigurata de faptul ca centrele de prelucrare concentreaza mai multe operatii si ca sistemul va contine mai multe centre de prelucrare tehnologica echipotentiala.Pe de alta parte, sistemul de transport si manipulare permite dirijarea flexibila, pe drumul cel mai scurt, a piesei catre postul de lucru proxim.Datorita acestei caracteristici , intr-un astfel de sistem piesa nu va trebui sa parcurga un traseu datorat succesiunii tehnologice, ci traseul catre postul de lucru care va fi primul liber.

Aceste caracteristici ale sistemului flexibil permit atingerea obiectivelor de minimizare a cheltuielilor, deoarece fiecare genereaza, in mod specific, economii.

2.4.Automatizarea subsistemului MTD . Abordarea finctionala ca sistem logistic

Pentru a se obtine o rationalizare complexa a fluxurilor de materille ca baza pentru dezvoltarea unui sistem de fabricatie flexibil este necesara analiza inregului subsistem de transport, depozitare, distributie si manipulare. Este necesara astfel definirea subsistemului de transport, manipulare,depozitare sub raportul cerintelor sale de conducere-control, astfel incat piesele sa fie pozitionate dupa functiuni temporare.Structura de comanda a subsistemului va reveni la a defini timpul, volumul si prezenta informatiilor ce leaga elementele de comanda, piesele, elementele sistemului de transport si postul de lucru.

In cadrul subsistemului fizic vom regasi transportoare, dispozitive de deviere, instalatii de manipulare, dispozitive de control a fluxului si pozitionarii, precum si ansamblul dispozitivelor pentru depozitare. Un rol important il joaca dezvoltarea sistemelor de comanda a destinatiei. Comanda destinatiei va revenila pozitionarea elementelor de dirijare, astfel incat pozitia acestora sa fie corelata cu destinatia materialului transportat. S-au dezvoltat diferite categorii de sisteme de comanda a destinatiei. Materialului transportat i se poate atasa o anumita destinatei sau o serie de destinatii cu succesiune obligatorie, sub forma unui cod.Pe parcursul deplasirii, destinatia este recunoscuta prin organe de sesizare care comanda sistemele de deviere sau predare-manipulare. Un astfel de sistem poarta numele de comanda cu destinatie, deoarece materialului i s-a atasat o ,,deswtinatie" inca din momentul intrari in sistemul de transport.

O calificare generala a tipurilor de comanda a destinatiei se face dupa modul in care se introduce in sistem informatia, reprezentand destinatia. Se deosebesc, astfel:

sisteme cu,,adresa purtata" in care informatia de adresare este atasata materialului transportat sau mijloc ului auxiliar de transport;

sisteme cu ,,adresa coordonata" in care informatia de adresare este inmagazinata in memoria sistemului de comanda central sau coordonata cu simbolul reprezentand materialul transportat, sau mijlocul auxiliar de transport;

sisteme cu ,,adresa de timp" in care informatia pentru adresare este independenta de materialul transportat, depinzand numai de tipul de functionare a instalatiei;

sisteme cu ,,adresa de insotire", in care informatiile de adresare sint produse intr-un dispozitiv auxiliar sistemului de transport, care functioneaza sincron sau ritmic cu instalatia de transport, urmarind materialul transportat;

2.5. Structura sistemelor de fabricatie flexibile

In sistemul de transfer se vehiculeaza piese diferite, montate pe paletele dispozitiv. Sistemul este prevazut cu statie de incarcare si descarcare, statii ce pot fi deservite de roboti sau operatori umani. Sistemul deserveste un numar variabil de posturi, in care sunt amplasate masini-unelte, cu comanda numerica si cu schimbatoare automate ale sculelor.

Postul este astfel amenajat, incat sa permita mentinerea unor piese in asteptare, fara ca sistemul de transfer sa fie oprit. Structura de dirijare este asigurata de un calculator central, precum si de calculatoare care comanda procesul de prelucrare si manipulare in post si, de asemanea, procesul de transfer intre posturi. Se obtine un proces in timp real a miscari paletelor, a robotilor cat si a manipularilor in postu de lucru.

Diferitele aplicatii concrete se deosebesc prin modul de realizare a sistemului de transfer, modul de comanda a destinatiilor si numarul posturilor, caracteristice legate de marimea pieselor, diversitatea acestora, volumul productiei, numarul de operatii, precizia si alti parametri.Piesele sint prinse in dispozitive de fixare atasate unor palete. Fiecare palete poarta cartele magnetice pentru identificare. La statia L de introducere in sistem a paletelor si pieselor se introduc in calculator datele de identificare a paletei si a pieselor. Piesele nu sunt inca fixate pe palete. Dispozitivul de transfer D manipuleaza paletele si piesele in posturile 1-4 unde piesele de prelucrat sint fixate pe palete.

Incarcatorul M preia de pe ramurile de asteptare K paletele incarcate si le introduce pe conveiorul H prin 2 conveioare scurte F pentru incarcarea si descarcarea postului, care servesc si ca spatiu tampon. Un dispozitiv de incarcare-descarcare I transfera piesa din ramurile conveiorului scurt pe platolu masinii.Cititorul de paleta E identifica codul paletei si in functie de programul de prelucrare comanda preluarea paletei de pe conveiorul H pe cinveiorul F la postul respectiv. In post paleta poate ramane in asteptare sau poate trece direct la prelucrare. Paleta cu piesa prelucrata la un post este descarcata pe conveiorul H. Un sistem flexibil de fabricatie, folosind un conveior de paradoseala si carucioare port-paleta atasabile.

Paleta poarat dispozitive de identificare mecanice. Carucioarele se deplaseaza solidar cu conveiorul, atat timp cat sint atasate de acestea cu un sistem de fixare, folosind stifturi. Fiecare carucior port-paleta poate fi oprit la statia de incarcare-descarcare a masinilor-unelte. Transferul paletelor de pe carucior la masina se realizeaza manual sau automat.Conveiorul are si rolul de depozit tampon, deoarece poate inmagazina un numar mai mare de carucioare decat numarul statiilor. In acelasi timp, sistemul de transporot este astfel conceput incat paletele sa poata fi transferate pe cele daua linii de masini.

Un sistem flexibil de fabricatie de 10 posturi de lucru, deservit de 2 incarcatoare deplasabile,. Cele 9 masini unelte si instalatia de control sint deservite de 2 transportoare, fiecare echipat cu cate 2 mecanisme pentru realizarea miscarilor transversale necesare alimentarii si evacuarii posturilor de lucru. Intre masini transportoarele se deplaseaza pe sine. Ele sint prevazute cu sisteme de franare lenta, care impiedica orice conectare gresita, ce ar putea duce la ciocnirea acestora. Incarcarea si descarcarea paletelor, in posturile de lucru, se realizeaza automat.

In zona incarcare-descarcare (I-D), piesele neprelucrate sint incarcate manual pe palete. Piesele preluccrate pot fi desprinse si evacuate sau refixate intr-o alta pozitie pentru continuarea prelucrarii.Paletele sunt rotunde si prevazute cu dispozitive de fixare a pieselor. Programarea miscarilor transportoarelor este facuta astfel incat sa se maximizeze productia sistemului.Sistemul de transfer nu conditioneaaza succesiunea pieselor, orice piesa putand fi manipulata in orice succesiune, in conformitate cu cerintele prelucrarii.

Cele mai multe dintre masinile-unelte se pot tehnologic inlocui reciproc.Aceasta face ca in timpul reparatiilor, linia sa poata functiona continuu.Aplicatia se refera la asamblarea prin sudare a automobilelor.Caracteristica de flexibilbitate se refera la capabilitatea sistemului de a produce automat caroserii diferite pentru modele diferite.O carosserie tipica de automobil se compune din 4 subnsamble principale, respectiv panoul de podea, 2 panouri latearle si panoul de plafon.Asamblarea acestora se realizeaza cu ajutorul sudurii in puncte.Operatiile de sudare se pot diferentia ca operatii de sudura de prindere(sudura initiala)si operatii de sudura finala.Intr-o prima secventa panoul de podea si panourile laterale sunt fixate cu ajutorul unui dispozitiv si apoi sudare prin prindere.In cadrul secventelor urmatoare se realizeaza sudura finala.Sistemul prezentat asigura realizarea automata a tuturor tipurilor de sudura cu ajutorul robotilor.

Pentru o caroserie sudura de prindere necesita intre150-200 operatii de sudura.Acestea se efectueaza cu 6 pana la10 roboti.Sudura finala necesita intre 300-700 operatii care se realizeaza cu 10 pana la 20 roboti.Acest sistem produce cca.50 caroserii /ora in 4 modele diferite fiind deservit de 4 operatori, neinregitrandu-se timpi de stationare pentru a trece de la o caroserie la alta.

Caroseriile sunt manipulate ci ajutorul unor palete specializate2, corespunzatoare fiecarui model.Paleta poarta un sistem de identificare care corespunde modelului de caroserie pe care il transporta.In fiecare post traductoare specializate citesc identitatea paletei, iar calculatorul comanda in mod corespunzator ciclul de sudura.Traspotrtoarele paletelor deplaseaza prin posturi caroseriile, astfel incat sa se execute toate operatiile de prindere si sudura finala.

Caroseria asamblata este transferata cu ajutorul dispozitivului in sistemul automat de depozitare.Un translator 10, manevreaza caroseriile, depozitandu-le intr-un sistem spatial 11,pozitia fiecarei caroserii fiind transmisa si memorata de calculator.

3.Cazuri de aplicatii ale robotilor industriali.

3.1.Introducere

De la primele aplicatii ale instalatiilor de manipulare programabila s-a parcurs o perioada in care conceptia si reaalizarea rootilor si operatiunile pe care industria le-a oferit automatizarii flexibile sau alimentat reciproc, accelerandu-se pe de o parte ritmul constructiilor robotilor, iar pe de alta diversitatea aplicatiilor.

Automatizarea flexibila a devenit un concept consientizat, iar diferitele sisiteme care sa raspunda acestei cerinte sunt deja realizate sau formeaza obiectul activitati de cercetarii pentru noi sisteme de productie. Faptul ca acaste instalatii sunt capabile sa integreze operational sisteme fizice distincte, pastrsandu-le flexibilitatea, raspunde in fond cerintei care pana de curand era considerata comtradictorie si anume, aplicarea formelor structurale si eficiente de organizare specifice productiei de serie mare (linii pe obiecte) in productia de serie.

Daca initial o tipologie a aplicatiilor ar putea fi organizata pornindu-se de la automatizare manipularilor, in prezent se accentueaza tendinta prin care robotii pot utiliza operatii directe de prelucrare si, mai fundamentala, apare o clasificare a aplicatiilor sub raportul comenzi sociale fundamentale care genereaza aplicatia.De cele mai multe ori motivatia unei aplicatii contine factori specifici diferitelor tipuri de comenzi sociale.

Umanizarea munci este deseori insotita de efecte economice directe si indirecte iar cresterea productivitati munci, precizia de exceptie, flexibilitatea sistemului om-masina, de asemenea, prezinta motivatii economice dar si importante implicatii sociale. In acelasi timp, noi aplicatii se dezvolta ca urmare a transferului orizontal de tehnologii, dintre ramurile de rata mare a aplicatiilor spre celelalte, cat si datorita transferului vertical, ca urmare a realizarii unor noi tehnologii avansate de comanda si a intelegerii modelelor adaptive ca baza structurii sistemelor ci inteligenta artificial.In tabel este prezentata o sinteza a aplicatiior frecvente ale robotilor industriali, asa cum au fost semnalate acestea in procesele industriale

Aplicatii frecvente ale robotilor industriali

Domeniul    Specificul aplicatiei

Turnare, forjare, injectare - incarca-descarca forme/matrite

-incarca-descarca semifabricate la instalatiile de tratament termic

-debavureaza

-intretinere matrita     -paletizeaza

2.Stantare -incarca-descarca la cap de linie

-realizeaza transferule de la o piesa la alta

3.Sudura -sudeaza prin puncte

-sudeaza prin presare

-sudeaza continuu pe contur

-sudeaza cu arc sau cu flux

4.Instalatii de acoperire    -alimenteaza-evacueaza

-transfera din post in post

5.Aplicare de structure    -aplica straturi grund, straturi finisare

-usuca cu ultravioelete

-aplica material de etansare speciale pe conturi contolate

6.Masini-unelte -actioneaza deservind masinile-unelte cu operatiile:descarcare, paletizare, transfer, atat privind piesa cat si sculele

7.Industria sticlei -preia in cantitate si conditii predeterminate sticla topita, o manipuleaza pentru pastrarea formei si o transsfera la postul de lucru

8.Industria textile -operatii pentru realizarea automata a amestecurilor dupa retete diferite

-controleaza functionarea unor masini cu unitate de productie, asigurand continuitatea procesului(sesizarea la indepartarea firelor rupte)

9.Transferul de material si depozitare -recunoaste, manipuleaza , schimba pozitia(transfer scurt sau de pozitie), transporta la destinatie(transport cu transfer lung),pozitioneaza pentru depozitare(transfer in timp), extrage din deposit, grupeaza, paletizeaza, asambleaza.

3.2.Aplicatii in procesul tehnologic de prelucrat prin aschiere

O parte importanta a operatiilor realizate in ateliere, doatate cu masini-unelte universale sau specializate, consta in prelucrarea pieselor de serie mica, aparate casnice, subansamble pentru automobile si altele.O serie de aplicatii reprezinta combinatii de posturi deservite manual cu posturi deservite de roboti.Uneori este avantakos ca operatiile initiale sa se realizeze la poasturi deservite manual, intrucat se obtine mai usor orientarea si pozitiaonarea corecta a piesei pentru RI.

Operatorul uman efectueaza primele operatii de gaurire si zencuire conica asezand piesa intr-o pozitie determinata.Un robot cu brat dublu preia si transporta piesele la 2 masini de gaurit si filetat specializate.In alte cazuri, sistemul se automatizeaza complet, alimentarea realizandu-se prin dispozitiv de alimentare automata cu vibrator care realizeaza functia de alimentare si orientare a piseselor pentru prima statie.O alta aplicatie care marcheaza tendinta spre sisteme complexe, o reprezinta robotizarea liniei pentru ansamble arbore-robot .

Rotoarele si arborii sunt introdusi pe linie cu ajutorul dispozitivelor de alimentare.Primul robor realizeaza succesiuni diferite pentru reperul rotor si respectiv arbore;astfel, acesta preia rotoarele de la dispozitivul de alimentare, il introduce in masina de bronsat, il preia dupa bronsare si il introduce intr-un cuptor de incalzire cu curenti de inalta frecventa, pentru ca apoi sa-l transfere la presa orizontala.Arborele este preluat de la dispozitivul de alimentare si pozitionat la presa orizontala unde se realizeaza asamblarea arbore-rotor ansamblul fiind evacuat din presa intr-un bazin de racire.

Cel de- al doilea robot preia din subansamblul din bazinul de racire si il transfera succesiv pentru prelucrarea la masina de rectificat suprafete, masinile de rectificat cilindric si masina de echilibrare.Masina de echilibrare descaraca automat subansamblul pe un conveior.

3.3. Aplicatii in procese tehnologice de turnare

O masina de turnat sub presiune este descarcata de un robot care preia piesa turnata, o prezinta in fata unui dispozitiv cu senzori video cu radiatii infrarosii pentru verificarea calitatii, iar apoi alimenteaza cu aceste piese o presa de debavurare.Acest robot va putea deservi in viitor si o a2 a masina de turnat sub presiune si, de asemenea, va putea executa si operatiile de ungere prin jet a matritelor.O alta aplicatie foloseste 2 roboti care realizeaza urmatoarele operatii:primul robot extrage piesa turnata, greseaza matritele, aseaza piesa turnata intr-o piesa de dabavurat.Cel de-al doilea robot preia piesa debavurata, o transfera si o introduce intr-o masina-unealta de gaurit/filetat.

Intr-o alta situatie, o masina de turnat sub presiune, care produce placi pentru motoare electrice si alimentata de la un dispozitiv de umplere cu cupa basculanta este deservita de un robot care realizeaza urmatoarele operatii: extrage piesa, incarca-descarca piesa turnata intr-o presa de debavurat, aseaza un lagar in piesa, incarca ansamblul intr-o presa si in final depune piesa finita intr- o cutie de ambalaj intr-un mod prestabilit. Placile sunt produswe cu un ritm de 1buc./min. iar masina de turnat sub presiune prezinta un timp mort doar de 15s din aceasta durata, timp in care piesa turnata este extrasa si se greseaza matrita.

Pentru aceasta operatie a fost necesara proiectarea unui sistem de prindere complex.Acest sistem incorporeaza un dispozitiv de presiune normal pentru piese, un accesoriu pentru pulverizare si un dispozitiv de prehensiune special pentru pozitionarea lagarului.Prin dezvoltarea dispozitivelor de prehensiune a fost posibil ca acest robot sa efectueze singur toate operatiile care ar fi necesitat cel putin 2 roboti cu o configuratie standard.

Aplicatia a permis realizarea unui sistem de topire si turnare sub presiune integrat prin automatizarea completa a operatiilor pe o linie de productie pentru piese turnate sub presiune de Zn.Cuptorul de topire cu functionare continua 1 este alimentat cu lingouri cu jutorul dispozitivului de alimentare2.Masinile de turnare sub presiune3 sunt alimentate din jgheabul 4.Robotii 5 transfera piesele turnate din masini la piesele de debavurat 6 si apoi evacueaza piesele pe conveiorul 7.Prin conveiorul8 se asigura colectarea metalului recuperat, atat din linia de turnare automata, cat si de la alte posturi delucru din incinta sectiei.Cuptorul de torpire , cele 5 masini de turnat si celelalte amenajari sunt supravegheate de un singur operator pe schimb.

3.4.Aplicatii in procese tehnologice de forjrare

Atelierele de forjat reprezinta domeniile in care, datorita conditiilor grele de munca, robotizarea a fost asimilata inca de la inceput.Aplicatii interesante sunt realizate pentru forjarea arborelui cotit.

Un cuptor cu vata rotativa este incarcat si descarcat cu lingouri prin intermediul unor instalatii automate.Lingourile incalzite sunt decapate si transferate automat pe un carucior mobil care le introduce la un ciocan pentru a fi preformate.Un manipulator preia arborele preformat si il transfera pe un transportor cu lant.Un robot preia piesa de pe transportor, o transfera la ciocanul de finisare si apoi la presa de debavurare.

Capacitatea liniei este de un arbore la 4s.Linia este planificata sa lucreze cu 8 operatori datorita mecanizarii proiectate. O alta aplicatie pentru arborii cotiti mici (30 kg) cuprinde 2 linii de alimentare a lingourilor, echipate fiecare cu cate un buncar spiral vibrator.Alta aplicatie se refera la automatizareaq deservirii pieselor de debavurat.De la cuptorul 1 semifabricatul incalzit este transportat pe conveiorul 2 catre postul de lucru in care se gaseste ciocanul de forjare4.Acesta este deservit de operatorul 3 care alimenteaza matrita si evacueaza semifabricatul forjat in jgheabul 5.Acesta conduce piesa pe conveiorul 6 prevazut cu dispozitiv de separare si pozitionare.Robotul 8 preia piesa de pe conveior si o transfera la presa 9.Dupa debavurare, ejectorul 10 al presei evacueaza piesa pe un sistem de convoiere. Aceasta aplicatie urmeaza sa fie dezvoltata prin automatizarea completa a postului de forjare, inlocuirea operatorului 3 cu un robot si amenajarea corespunzatoare a conveiorului 2 pentru separarea si pozitionarea semifabricatului cald.

3.5.Aplicatii in procese tehnologice si presare si stantare la rece

In domenuiul presarii si stantarii la rece aotomatizarea operatiilor de deservire si transfer prezinta rezolvari multiple, caracteristice fiind dispozitivele integrate in insasi constructia piesei. Pentru liniile de prelucrare cu transfer automat au fost dezvoltate solutii constructive care prin integrarea dispozitivelor de transfer in constructia piesei au condus la realizarea unor linii scurte de productie , automatizate ce integreaza o parte din operatiile produse specializat, comandate cu programe rigide.

In conditiile fabricatiei unor produse diversificate, reajustarea liniei se realizeaza cu pierderi de productie, este anevoioasa si necesita echipamente cu costuri importante, care trebuie sa se regaseasca in rezerva pentru toate sortimentele prevazute in structurarea unui plan dat.Aceste aspecte au condus la cerinta realizari unor linii automate flexibile. Cel putin urmatorii factori de exploatare caracterizeaza flexibilitatea acestor linii:

schimbarea produsului nu trebuie sa cauzeze reglaje ale dispozitivelor de alimentare si transfer,ale caror durate sa fie mai mari decat durata schimbari sculelor.

linia sa poata prelucra in regim automat si produsele care nu necesita operatii la fiecare din posturi;

in cazul nefunctionari unui post in regim automat, linia sa poata continua functionarea, acceptand deservirea manuala a postului respectiv;

Piesele hidraulice cu dublu efect sint inlantuite intr-o linie de fabricatei cu ajutorul unor unitati de manipulare independente si un sistem de transport cu banda . Manipulatoarele se deosebesc constructiv ca urmare a pozitiei lor pe linie, astfel manipulatorul cap de linie este prevazut cu magazii proprii automatizate care prezinta semifabricatul pentru a fi alimentat pe linie. Manipulatoarele sint astfel construite incat preiau semifabricatele de pe benzi transportoare si le alimenteaza in postul de lucru. Oricare din manipulatoare poate fi deplasat alaturat fata de linie, astfel un post poate trece la functionare cu alimentare in regim manual. In figura este prezentat manipulatorul capat de linie RIP-U-80. Bratul mobil are o miscare inainte-inapoi si de urcare-coborare la capat de cursa. El preia si transfera semifabricatele (discuri din tabla) cu ajutorul unui dispozitiv de prehensiune cu vid cu daua ventuze. Discurile sint depozitate in magazii asezate pe dispozitive rotitoare care ocupa succesiv pozitia de alimentare .

Un dispozitiv pneumo-hidraulic asigura ridicarea magaziei de discuri la cota necesara pentru prelucrare, iar un dispozitiv magnetic creaza un camp care separa discurile, astfel incat sa se realizeze prinderea unui singur disc. Sistemul este prevazut cu o masa de centrare si emulsionare a discului, controlul grosimii acestuia si a preluari unui singur disc. Durata minima a ciclurilor poate fi de 2s, viteza bratului mobil 432mm/s. In figura 9 se prezinta modul de amplasare si functionare a manipulatorului de linie care realizeaza transferul semifabricatelor cu un anumit grad de prelucrare.

Pentru a se executa deplaserea produsului din post in post bratele manipulatoarelor sint prevazute cu dispozitive de evacuare a semifabricatului.Miscarile manipulatoarelor si ale preselor sant interblocate,astfel sa nu fie posibil distrugerea bratelor, instalatiile sint prevazute cu sisteme de numarare a pieselor.

3.6.Alte aplicatii.

Aplicatii recente privind automatizarea flexibila a proceselor de productie sint realizate in industria textila in preparatia filaturilor de bumbac. Pentru realizarea unei retele de amestec este necesar ca liniile de preparatie sa fie alimentate de baloti de diferite calitati. Este posibil ca programul de fabricatie sa solicite alimentarea simultana a mai multor linii cu retele diferite. O astfel de sarcina revine la a prelua cantitati diferite de fibra din baloturi diferite, astfel incat pentru fiecare linie sa se realizeze o retea prestabilita.

Sarcina sistemelor clasice, cu automatizare rigida, se simplifica, deoarece in dreptul fiecarei liniise amplasau, intr-o succesiune obligatorie, baloturile necesarei retelei.In figora 10 este prezentat un sistem flexibil de alimentare prevazut cu un manipulator specializat pentru apucarea straturilor fibroase din baloturi (fig 11), care se poate deplasa in planul xy fiecarei pozitii corespunzandu-i o anumita calitate. Balotii fiind presati si avand o densitate controlata, cantitatea prelevata la o alimentare poate fi determinata pe baza coordonatei z. La cererea de alimentare a unei linii este comutat peogramul de manevra specific liniei respective, manipulatorul deplasande-se succesiv si preluand din baloti materiale si alimentandu-le pe transportorul liniei. Linia de prelucrare este astfel construita incat reteta se realizeaza prin alimentari succesive.