Czym jest elastyczna linia produkcyjna?

Podstawowa budowa elastycznej linii produkcyjnej

Gdy część mechaniczna wymaga wielu operacji, producenci często układają urządzenia obróbcze w sekwencji i łączą je za pomocą urządzeń transferowych oraz pomocniczych. Powstała w ten sposób linia produkcyjna do obróbki skrawaniem realizuje określony proces dla jednego lub kilku podobnych produktów. Jej wyposażenie jest dobierane i rozmieszczane zgodnie z trasą procesu oraz operacjami stosowanymi w przypadku większości lub wszystkich tych produktów. Taka organizacja wymaga odpowiedniej stabilności w zakresie konstrukcji produktu i procesu i może być stosowana zarówno w produkcji seryjnej, jak i masowej.

Linie produkcyjne obejmują linie o kontrolowanym tempie pracy oraz linie zautomatyzowane. Linia zautomatyzowana jest wyposażona w system sterowania, który automatycznie zarządza przenoszeniem elementów, indeksowaniem, pozycjonowaniem, mocowaniem oraz działaniem urządzeń pomocniczych zgodnie z wcześniej zdefiniowanym programem.

Struktura i złożoność linii produkcyjnej zależą od obrabianego elementu, wymagań technologicznych, kolejności operacji, wydajności produkcji oraz stopnia automatyzacji. Niezależnie od stopnia złożoności linia produkcyjna składa się zazwyczaj z pięciu podstawowych elementów: urządzeń obróbczych, oprzyrządowania i osprzętu mocującego, systemu transportu materiałów, systemów pomocniczych oraz systemu sterowania.

Rodzaje elastycznych linii produkcyjnych

1. Klasyfikacja według kształtu i ruchu obrabianego elementu
   1. Linie do obróbki elementów obrotowych. Linie te służą do obróbki wałów, tarcz i pierścieni podczas obracania się obrabianego elementu. Typowe operacje obejmują toczenie lub szlifowanie średnic wewnętrznych i zewnętrznych, rowków, gwintów oraz powierzchni czołowych.
   2. Linie z nieobracającym się przedmiotem obrabianym. Linie te służą do obróbki obudów maszyn i różnych elementów, które zazwyczaj pozostają nieruchome. Typowe operacje obejmują wiercenie, pogłębianie otworów, wytaczanie, rozwiercanie, frezowanie czołowe oraz frezowanie rowków.
2. Klasyfikacja według odmiany produktu
   1. Linie obejmujące jeden produkt. Wzdłuż ustalonej trasy technologicznej rozmieszczone są wysoce wydajne maszyny specjalnego przeznaczenia, oprzyrządowanie, urządzenia transferowe oraz wyposażenie pomocnicze. Elementy przemieszczają się z jednej stacji do kolejnej w celu obróbki, kontroli i czyszczenia. Jakość i wydajność są wysokie, ale wymagają one również znacznych nakładów inwestycyjnych i wysokiego stopnia specjalizacji, co utrudnia przestawianie linii na produkcję innych wyrobów. Linie te nadają się do produkcji masowej.
   2. Regulowane linie produktów grupowych. Regulowane urządzenia specjalnego przeznaczenia są projektowane w oparciu o technologie grupowe i rozmieszczane zgodnie z procesem grupowym. Linie te zapewniają wysoką wydajność i stopień automatyzacji w przypadku rodzin produktów o podobnej budowie i technologii. Nadają się do produkcji seryjnej i można je przebudować lub zreorganizować w przypadku zmiany asortymentu.
3. Klasyfikacja według urządzeń technologicznych
   1. Linie obrabiarek ogólnego przeznaczenia. Linie te charakteryzują się krótkim czasem produkcji i niskimi kosztami, dlatego są często wykorzystywane do wytwarzania małych i średnich elementów obrotowych, takich jak tarcze, wały, tuleje i koła zębate.
   2. Modułowe linie obrabiarek. Połączone maszyny modułowe charakteryzują się stosunkowo krótkimi cyklami projektowania i produkcji, niezawodną pracą oraz dobrą opłacalnością w produkcji seryjnej.
   3. Linie obrabiarek specjalnego przeznaczenia. Charakteryzują się one długimi cyklami projektowania i produkcji oraz wysokimi nakładami inwestycyjnymi. Nadają się do obróbki elementów o nietypowej budowie lub złożonych kształtach, a także do stabilnej produkcji seryjnej.
   4. Elastyczne linie produkcyjne. Wielofunkcyjne maszyny typu CNC oraz centra obróbcze są zintegrowane z systemami transportu materiałów i sterowaniem komputerowym. Stoły obrotowe i automatyczne zmieniacze narzędzi pozwalają każdej maszynie na obróbkę wielu powierzchni i operacji przy mniejszej liczbie ustawień, co zmniejsza błąd pozycjonowania. Linie te nadają się do produkcji złożonych, precyzyjnych części w małych i średnich partiach oraz umożliwiają szybkie reagowanie na zmiany rynkowe, jednak wymagają wysokich nakładów inwestycyjnych i zaawansowanych kompetencji technicznych.
      
4. Klasyfikacja według sposobu podłączenia sprzętu
   1. Sztywne linie. Bez magazynowania pośredniego każda część przechodzi bezpośrednio z jednej stacji do następnej. Obróbka i transport muszą przebiegać zgodnie ze ścisłym taktem, a awaria jednej maszyny powoduje zatrzymanie całej linii. Maszyny i urządzenia pomocnicze muszą zatem charakteryzować się wysoką stabilnością i niezawodnością.
   2. Elastyczne przewody z buforem. Pamięć buforową można umieścić pomiędzy sąsiednimi maszynami lub grupami maszyn. Jeśli jedna maszyna się zatrzyma, pozostałe mogą kontynuować pracę przez ograniczony czas. Bufory mogą również wyrównywać obciążenie stanowisk o różnych czasach cyklu.
5. Klasyfikacja według sposobu przenoszenia obrabianych elementów
   1. Linie bezpośredniego przesyłu. Urządzenie przenoszące oddziałuje bezpośrednio na powierzchnię obrabianego elementu. Elementy są wprowadzane na początku linii i opuszczają ją na końcu po zakończeniu obróbki.
   2. Linie do montażu osprzętu na paletach. Każdy element obrabiany jest zamocowany na przesuwnym uchwycie, który przemieszcza się przez stanowiska na głównym przenośniku. Po zakończeniu obróbki przenośnik powrotny transportuje uchwyt z powrotem do punktu początkowego.

Zasady projektowania

1. Należy zrealizować program produkcyjny, zapewniając jednocześnie możliwość rozwoju; analiza techniczno-ekonomiczna powinna zazwyczaj wykazać, że inwestycja w linię produkcyjną zwróci się w ciągu pięciu lat.
2. Należy zadbać o to, by wszystkie wymagania dotyczące rysunków technicznych produktów zostały spełnione.
3. Należy zapewnić odpowiednią możliwość dostosowania wielkości partii i przewidywanego czasu trwania produkcji.
4. Należy stosować stabilne i niezawodne procesy oraz urządzenia charakteryzujące się niskimi kosztami początkowymi, eksploatacyjnymi i konserwacyjnymi.
5. Zmniejszyć nakład pracy i poprawić warunki pracy.
6. Zminimalizować powierzchnię zajmowaną przez urządzenie, zachowując jednocześnie bezpieczeństwo, wygodę obsługi, obserwacji i konserwacji.
7. Wspieraj oszczędzanie zasobów, ochronę środowiska i czystą produkcję.

Treść i kolejność elementów projektu

1. Określić plan procesu linii produkcyjnej oraz przygotować schematy operacji i obróbki.
2. Należy dobrać sprzęt ogólnego przeznaczenia oraz zaprojektować wszelkie maszyny specjalnego przeznaczenia.
3. Należy określić metodę logistyczną oraz zaprojektować urządzenia transportowe.
4. Wybór i projektowanie urządzeń pomocniczych.
5. Opracuj ogólny układ linii.
6. Należy przygotować ogólny rysunek połączeń wymiarowych.
7. Zaprojektuj układ sterowania linią.
8. Należy przygotować instrukcję obsługi oraz wskazówki dotyczące konserwacji.