Wat is een flexibele productielijn?

Basisopbouw van een flexibele productielijn

Wanneer een mechanisch onderdeel veel bewerkingen vereist, plaatsen fabrikanten de bewerkingsapparatuur vaak achter elkaar en verbinden ze deze met transport- en hulpapparatuur. De resulterende bewerkingslijn doorloopt een vastomlijnd proces voor één of meer vergelijkbare producten. De apparatuur wordt geselecteerd en opgesteld rond de procesroute en bewerkingen die voor de meeste of alle van die producten worden gebruikt. Deze opzet vereist een redelijke mate van stabiliteit in het productontwerp en het proces en kan worden gebruikt voor serie- of massaproductie.

Tot de productielijnen behoren zowel lijnen met getimede doorvoer als geautomatiseerde lijnen. Een geautomatiseerde lijn is voorzien van een besturingssysteem dat het transport, de indexering, de positionering, de opspanning en de handelingen van hulpapparatuur van de werkstukken automatisch regelt volgens een vooraf gedefinieerd programma.

De structuur en complexiteit van een productielijn zijn afhankelijk van het werkstuk, de procesvereisten, de procesvolgorde, de productiesnelheid en de mate van automatisering. Ongeacht de complexiteit bestaat een productielijn doorgaans uit vijf basiselementen: verwerkingsapparatuur, gereedschappen en opspanningen, een materiaaltransportsysteem, hulpsystemen en een besturingssysteem.

Soorten flexibele productielijnen

1. Indeling op basis van de vorm en beweging van het werkstuk
   1. Productielijnen met roterende werkstukken. Deze machines bewerken assen, schijven en ringen terwijl het werkstuk ronddraait. Typische bewerkingen zijn onder meer het draaien of slijpen van binnen- en buitendiameters, groeven, schroefdraad en kopvlakken.
   2. Lijnen voor niet-roterende werkstukken. Deze lijnen verwerken machinebehuizingen en diverse onderdelen die doorgaans stil blijven staan. Typische bewerkingen zijn onder meer boren, verzinken, uitboren, ruimen, vlakfrezen en sleuffrezen.
2. Indeling naar productsoort
   1. Productlijnen met één product. Zeer productieve speciale machines, gereedschappen, transportapparatuur en hulpapparatuur zijn langs een vaste procesroute opgesteld. Werkstukken worden van het ene station naar het volgende verplaatst voor bewerking, inspectie en reiniging. De kwaliteit en efficiëntie zijn hoog, maar de investeringen en de mate van specialisatie zijn eveneens groot, waardoor omschakeling moeilijk is. Deze productielijnen zijn geschikt voor massaproductie.
   2. Aanpasbare productlijnen per groep. Verstelbare apparatuur voor speciale doeleinden wordt ontworpen op basis van groepsgerichte technologie en ingericht rond een groepsproces. Deze productielijnen bieden een hoge mate van efficiëntie en automatisering voor productfamilies die qua structuur en technologie vergelijkbaar zijn. Ze zijn geschikt voor batchproductie en kunnen worden aangepast of herschikt wanneer er van product wordt gewisseld.
3. Indeling naar procesapparatuur
   1. Productlijnen voor universele werktuigmachines. Deze productielijnen hebben korte productietijden en lage kosten en worden vaak gebruikt voor kleine en middelgrote roterende onderdelen, zoals schijven, assen, hulzen en tandwielen.
   2. Modulaire lijnen van werktuigmachines. Modulaire machines die onderling zijn gekoppeld, bieden relatief korte ontwerp- en bouwcycli, een betrouwbare werking en goede economische prestaties bij massaproductie.
   3. Productielijnen voor speciale bewerkingsmachines. Deze kenmerken zich door lange ontwerp- en productiecycli en hoge investeringen. Ze zijn geschikt voor werkstukken met een afwijkende structuur of complexe vorm, en voor stabiele producten die in grote volumes worden geproduceerd.
   4. Flexibele productielijnen. Multifunctionele CNC-machines en bewerkingscentra zijn geïntegreerd met materiaaltransport en computergestuurde besturing. Dankzij draaitafels en automatische gereedschapswisselaars kan elke machine meerdere vlakken en bewerkingen uitvoeren met minder omstellingen, waardoor positioneringsfouten worden verminderd. Deze productielijnen zijn geschikt voor complexe, nauwkeurige onderdelen in kleine en middelgrote series en kunnen snel inspelen op veranderingen in de markt, maar vereisen een hoge investering en technische expertise.
      
4. Indeling op basis van de aansluiting van de apparatuur
   1. Strakke lijnen. Zonder tussenopslag gaat elk onderdeel rechtstreeks van het ene station naar het volgende. De bewerking en het transport moeten volgens een strikte takt verlopen, en als één machine uitvalt, komt de hele lijn tot stilstand. Machines en hulpapparatuur moeten daarom zeer stabiel en betrouwbaar zijn.
   2. Gebufferde flexibele leidingen. Opslagcapaciteit kan tussen aangrenzende machines of groepen machines worden geplaatst. Als één machine stilvalt, kunnen de andere machines nog een beperkte tijd doorgaan. Buffers kunnen ook stations met verschillende cyclustijden in evenwicht houden.
5. Indeling op basis van werkstukoverdracht
   1. Leidingen voor directe overdracht. Het overbrengingsapparaat werkt rechtstreeks in op het oppervlak van het werkstuk. De onderdelen worden aan het begin van de lijn aangevoerd en verlaten de lijn aan het einde na bewerking.
   2. Productielijnen met palletopspanningen. Elk werkstuk wordt op een verplaatsbare opspanning gemonteerd die langs de stations op de hoofdtransportband beweegt. Na de bewerking brengt een retourtransportband de opspanning terug naar het beginpunt.

Ontwerpprincipes

1. Voldoe aan het productieprogramma en laat tegelijkertijd ruimte voor groei; uit technische en economische analyses moet normaal gesproken blijken dat de investering in de productielijn binnen vijf jaar kan worden terugverdiend.
2. Zorg ervoor dat aan alle vereisten voor producttekeningen wordt voldaan.
3. Zorg voor voldoende aanpassingsmogelijkheden voor de batchgrootte en de verwachte productieduur.
4. Gebruik stabiele, betrouwbare processen en apparatuur met lage aanschaf-, exploitatie- en onderhoudskosten.
5. De arbeidsintensiteit verlagen en de arbeidsomstandigheden verbeteren.
6. Beperk de benodigde vloeroppervlakte tot een minimum, zonder afbreuk te doen aan een veilige en gebruiksvriendelijke bediening, observatie en onderhoud.
7. Zet je in voor het behoud van hulpbronnen, milieubescherming en schone productie.

Inhoud en volgorde van het ontwerp

1. Stel het procesplan voor de productielijn op en maak bewerkings- en verspaningsschema’s.
2. Kies apparatuur voor algemeen gebruik en ontwerp eventuele machines voor speciale doeleinden.
3. Bepaal de logistieke methode en ontwerp de transportmiddelen.
4. Kies en ontwerp hulpapparatuur.
5. Ontwerp de algemene tracéindeling.
6. Maak de algemene maattekkening van de verbinding.
7. Ontwerp het lijnbesturingssysteem.
8. Stel gebruiksaanwijzingen en onderhoudsvoorschriften op.