ROBOTICA

Bogdan MOCAN

Departamentul Ingineria Proiectării si Robotica

e-mail: bogdan.mocan@muri.utcluj.ro

Robotizarea fabricației I

Curs 3 – Fabricația automatizata si robotizata

ROBOTICA

1

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Realitatile industriei de astazi

• Globalizarea: astazi tarile odata subdezvoltate, au devenit jucatorii principali in domeniul fabricatiei (ex. China, India, Mexic);

• Internaționalizarea outsourcing-ului: părți componente ale produselor sau chiar produsele complete care odată se făceau local, astăzi se fac in tari precum China, India sau Europa de Est;

• Outsourcing-ul local: utilizarea furnizorilor locali pentru a furniza elemente componente ale produselor sau servicii

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Sistem de productie

Un sistem care include toate funcțiile necesare pentru a proiecta, produce, distribuiși asigura servisul pentru un produs fabricat.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Sisteme de productie automate

Sistemele de producție automatizate constau din stații de lucru automatizate conectate prin sisteme de manipulare a materialelor a căror acționare este corelata cu stațiile de lucru.

La modul ideal, in cazul sistemelor automate, nu este nevoie de nici un operator uman, cu excepția funcțiilor auxiliare, cum ar fi: încărcarea și descărcarea pieselor, precum și activități de reparații și întreținere.

Sistemele automatizate moderne sunt sisteme integrate, care funcționează sub controlul unui calculator de process (PLC).

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Structura sistemelor de productieautomate

Sistem automat de productie

Operatoriumani

Procese de

transformare

Componenta sistemelor automate:

1. Mașini unelte automate

2. Linii de transfer

3. Sisteme de montaj automatizate

4. Roboti industriali

5. Sisteme automate de manipulare

si depozitare

6. Sisteme automate de inspecție si

control automat al calității

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cu ce scop automatizam/ robotizam?

• Pentru a creste productivitatea muncii

• Pentru a reduce costul forţei de muncă

• Pentru a diminua efectele lipsei forţei de muncă

• Pentru a reduce sau elimina procedurile/ instructiunile şi implicit activitatile de redactare a lor

• Pentru a îmbunătăţi siguranţa muncitorilor

• Pentru a îmbunătăţi calitatea produsului

• Pentru a reduce timpul mediu de fabricaţie

• Pentru a realiza ceea ce nu se poate face manual

• Pentru a evita costurile ridicate ale ne-automatizarii

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Avantajele automatizarii/ robotizarii

Sursa: PhD Thesis “Levels of Automation in Production Systems”, JÖRGEN FROHM, 2013

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Dezavantajele automatizarii/robotizarii

Sursa: PhD Thesis “Levels of Automation in Production Systems”, JÖRGEN FROHM, 2013

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Tipuri de automatizari

Varietate

Cantitate

Automatizare prinautomate

programabileAutomatizare

flexibila

Automatizarerigida

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Automatizare prin automate programabile

Oferă posibilitatea schimbării succesiunii operaţiilor prinreprogramarea PLC-ului, pentru a putea servi diferitelorconfiguraţii de produse

Caracteristici:• Investiţii ridicate în echipamente programabile

• Rate de producţie mai mici decât in cazul automatizarii rigide

• Flexibilitate ridicata in gestionarea variaţiilor în configuratiaproduselor

• Potrivita pentru producţia pe loturi

• Configuratia fizică a celulei/ liniei de productie şi programul pot fi schimbate în cazul schimbarii tipului de produs

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Automatizare prin automate programabile

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Automatizare flexibila

Sistemul este capabil de schimbari rapide intre activitatidiferite; schimbarea intre diverse activitati necesita un timprelativ scurt

Caracteristici:• Investitii ridicate in in sisteme/solutii personalizate;

• Producţie continuă in cazul variatiei tipodimensiunilor si a tipului produselor;

• Rata producţiei medie;

• Flexibilitate medie la variatia tipului de produse.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Automatizare flexibila

Automatizată flexibila integreaza: pe de o parte

– maşini cu comandă numerică,

– roboţi industriali,

– sisteme de fabricaţie integrate pe diferite generaţii

… şi pe de altă parte

– tehnica informaţională, calculatoare, tehnici de comunicaţie etc.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Automatizarea rigida

Secvenţa de prelucrare (sau montaj) a operaţiunii este stabilita de configuratia echipamentului

Caracteristici:• Solutie adecvata pentru nivele ridicate ale productiei

• Nivelul investitiei initiale este ridicat datorita echipamentelor“personalizate”

• Rata producţiei ridicata

• Inflexibilă la variatia mare a gamei de produse

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Varietatea produselor vs. productivitate

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Costuri vs volum de productieC

ost

ul p

er

un

itat

e

Volumul de producţie

Redus Mediu Ridicat

Producţie

automatizată

Producţie manuală

Producţie

robotizată

Zona roboticii

industriale

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Bune practici in proiectarea sistemelor automatizate

• Înţelegerea proceselor existente Analiza intrărilor/ ieșirilor

Analiza lanţului de valoare

Utilizarea tehnicilor de cartografiere si modelareamatematică a procesului

• Simplificarea procesului Reducerea/ eliminarea paşilor si a mișcărilor inutile

• Modalitati de automatizare a procesului Aplicand cele “10 reguli de aur” de automatizare a

proceselor industriale

Strategia de migrare a automatizarii

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Modalitati de automatizare a procesului

1. Reproiectarea integrală a procesului de productie in vederea automatizării – aplicând cele “10 reguli” de aur in automatizare

2. Prin proiecte pilot - aplicand regulile migrariiautomatizarii si cele “10 reguli” de aur in automatizare

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cele 10 reguli de aur in automatizare (1/2)

1. Specializarea operaţiilor

2. Combinarea operatiilor

3. Efectuarea de operatii simultan

4. Integrarea operaţiunilor

5. Cresterea flexibilitatii

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

6. Îmbunătăţirea manipularii materialelor şi a depozitarii acestora

7. Inspecţia on-line

8. Controlul si optimizarea procesului tehnologic

9. Controlul operațiilor la nivel de organizație

10. Fabricatia asistata de calculator (CIM)

Cele 10 reguli de aur in automatizare (2/2)

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cele 10 reguli de aur in automatizare -detaliere

1. Specializarea operaţiilor– utilizarea de echipamente/dispozitive specializate care sa

fie capabile sa realizeze operatia cu cea mai mare eficienta

2. Combinarea operatiilor– procesul de producție poate fi văzut ca o succesiune de

operații. Piesele complexe necesita sute sau chiar mii de operații.

– combinarea operațiilor implică reducerea numărului de mașini/echipamente/statii de lucru pe la care trebuie sa treaca piesa…practic ar trebui ca pe un echipament să se realizeze mai multe operații (cu efecte directe asupra timpului de setare a mașinilor etc.)

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cele 10 reguli de aur in automatizare -detaliere

3. Efectuarea de operatii simultan– o extindere logica a strategiei de combinare a

operatiilor este realizarea operatiilor simultan4. Integrarea operaţiunilor

– o alta strategie este de a conecta mai multe statii de lucru intr-un singur sistem, folosind dispozitiveautomate de transfer a semifabricatelor/ pieselorintre diversele statii de lucru

5. Creșterea flexibilitatii– prin aceasta abordare se doreste atingerea unui nivel

maxim al utilizarii echipamantelor la un volum mediual productivitatii…folosind acelasi echipament pentruo varietate de piese sau produse

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cele 10 reguli de aur in automatizare -detaliere

6. Îmbunătăţirea manipularii materialelor şi a depozitarii acestora

– reducerea timpilor neproductivi prin utilizarea echipamentelor automate de transport si depozitare

7. Inspecţia on-line– introducerea sistemelor de monitorizare on-line pentru

identificarea defectelor/erorilor in momentul când ele se produc…pentru a putea fi eliminate

8. Controlul si optimizarea procesului tehnologic– include o mare varietate de scheme de control care au ca

scop eficientizarea diverselor procese individuale si a utilizarii echipamentelor integrate

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Cele 10 reguli de aur in automatizare -detaliere

9. Controlul operațiilor la nivel de organizație

– diferența fata de regula anterioara este ca aceasta abordează controlul si optimizarea operațiilor la nivel global (instituție/ firma)

10. Fabricația asistata de calculator (CIM)

– mergând mai departe, aceasta regulă, integrează si operațiile de proiectare a pieselor, cat si elementele de management ale afacerii.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Migrarea automatizarii- detaliere

dezvoltarea unui nou produs in timpul cel mai scurtposibil si cu costuri minime se poate realiza prindezvoltarea unui proces tehnologic conventional/ manual…

… daca se doreste automatizarea lui strategia poate fi urmatoarea – prin proiecte pilot:

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Migrarea automatizarii- detaliere

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

De ce sa folosim robotii in industrie?

• activitati cu grad ridicat risc;• activitati dificile pentru om;• activitati repetitive, obositoare/ plictisitoare pentru om

… ajuta omul in realizarea de:

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Unde sunt folositi robotii?

• 90% dintre robotii folositi astazi se regasesc in firmele producatoare din domeniul industrial – acesti roboti se numesc roboti industriali;

• acum 10 ani, 9 din 10 roboti erau achizitionatide firmele din domeniul auto – in prezent, doar 50% dintre robotii realizati suntachizitionati de catre producatorii auto.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Domenii in care se pot integrarobotii industriali

• Producatorii auto si furnizorii acestora;• Fabricatia de produse chimice si plastic;• Industria aerospatiala;• Divertisment – realizarea filmelor;• Domeniul alimentar• ...

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Activitati industrial specifice pentrurobotii industriali

• Montaj/ asamblare;

• Manipularea materialelor periculoase;

• Vopsire;

• Inspectie;

• Decupare/ taiere materiale;

• Polizare;

• Sudare cu arc electric;

• Sudare in puncte;

• …

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Avantajele robotizarii

• Avantaje competitive

– Robotii pot face diverse activitati mult mai eficientsi repede decat oamenii;

– Robotii nu “obosesc” niciodata; teoretic ei pot lucra 24 de ore per zi, 7 zile per saptamana;

– Productivitatea ridicata la un nivel de calitateprestabilit;

– Precizie ridicata in operatii repetitive;

– “Robotii nu se plictisesc niciodata”.

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Limitari ale robotizarii

• Robotii din ziua de azi:– Nu sunt creativi sau inovativi

– Nu pot gandi independent

– Nu pot lua decizii complexe

– Nu pot invata din greseli

– Nu se pot adapta repede la schimbari de mediu

Robotizarea de succes depinde de pregatirea siabilitatile specialistilor care proiecteaza siprogrameaza celula robotizata!

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… sudare cu arc electric

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… manipulare

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… sudare cu arc electric

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… sudare robotizata

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… sudare in puncte robotizata

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… asamblare

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… paletizare

… sisteme de viziunerobotizate

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… frezare robotizata

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… frezare robotizata

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… cooperarea robot-operator uman

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… vopsire robotizata

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… cooperarea intre roboti

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… cooperarea intre roboti

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… cooperarea intre roboti

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Exemple de roboti in diverse proceseindustriale

… cooperarea intreroboti

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Rezumat

• Productia automatizata (avantaje/ dezavantaje)

• Reguli privind automatizarea

• Aplicatii industrial in care pot fi implementatiroboti industriali

Robotizarea Fabricatiei I

ROBOTICA

© Șef Lucrări Dr.Ing. Bogdan MOCAN

Întrebări & discuții