Az OPTI 4.0 gyártásoptimalizálás alap pillérei és azok részletei
Az OPTI 4.0 féle gyártásoptimalizálás bevezetéséhez jelentősen kevesebb tőke bevonására, vagy befektetésre van szükség, mégis akár 40-100% közötti hatékonyság növekedés elérését jelenti. De a siker csak azoknál a cégeknél garantált, akik kellően erős elhatározással, jó kommunikációval, kritikus és maximalista szemlélettel vágnak bele.
A CAD-CAM Solutions OPTI 4.0 mérnöki szolgáltatását a különböző iparágakban szerzett hazai, és a TopSolid áltel szerzett nemzetközi tapasztalatra építette. Az pedig, hogy saját technológiai központtal is rendelkeznek, és hideg illetve melegalakítók szerszámok gyártásában személyes tapasztalata is van a csapatnak, teljességgel egyedülállóvá teszi az OPTI 4.0-át. Ez egyben garancia is az ügyfelek számára arra, hogy hiteles és valóban működő megoldásokról van szó.
Gyártásoptimalizálási rendszerszemlélet
Az OPTI 4.0 gyártásoptimalizálási rendszerszemlélet négy alappilléren nyugszik. Ezek ráadásul külön-külön is megvalósíthatók, igaz, a nem egyszerre való alkalmazásuk nem hozza azt a sikert, amit a rendszerré formált globális, vállalatra alkalmazott megoldás adhat.
Az OPTI 4.0 alapjairól Takács Imre, az OPTI 4.0 mérnöki gyártásoptimalizáló szolgáltatás megálmodója, és a CAD-CAM Solutions vezérigazgatója a következőt mondta:
“A rendszer kidolgozását a szakmai életemben tapasztalt megfigyeléseim motiválták. Volt szerencsém számos cégnél, köztük kicsiknél és nagyoknál, az ipar különböző szereplőinél látogatást tenni. Általános probléma, hogy a maga területén mindenki, de legalábbis a legtöbben jó szakembernek tekinthető. Magyarország ebben még mindig a jobbak között szerepel. Azonban a lehetőségeik, gondolok itt rendszer szintű információ vagy eszközellátottságra, esetleg szoftveres támogatásra, erősen limitáltak. A kreatív kényszer megoldások a vállalati szinten sem kimagasló sem stabil eredmény elérésére nem alkalmasak. Az OPTI 4.0 -át úgy alakítottam ki, hogy lépésről lépésre hozza az eredményeket. Ezek a lépések pedig a CAD-CAM-PDM szoftver bevezetése szabványosítás, nullapont rendszer és bemérés, illetve monitorozás. A rendszer nagyszerűsége, hogy a legtöbb lépés nem igényel extrém kiadást, vagy speciális képzettséget, és a bevezetés nem vesz igénybe éveket. Azt viszont fontos tudni, hogy egyik pillér a másik nélkül nem hoz olyan eredményt, mint a rendszer vállalati szintű alkalmazása.” –Takács Imre, ügyvezető igazgató
Az OPTI 4.0 sarokkövei
Integrált CAD CAM PDM rendszer
A hangsúly az integráción van. A számítógéppel támogatott tervezés, azaz a CAD minden cégnél megtalálható. Itt fontos szempont az alkalmazott szoftveres megoldás kapcsán, hogy tudja azt, amire a vállalatnak szüksége van, rendelkezésre álljon elegendő licensz, azok frissek legyenek, és a dolgozók, akik munkájához ez szükséges, kellően magas színvonalon kezeljék azokat a funkciókat is, amik nem a tervezést, hanem a termékadat kezelést támogatják. Ez jelenthet plusz munkát, de egy jó szoftver olyan megoldásokat biztosít, amivel nem jelent többlet időt.
Emellet fontos, hogy a szabványelemtárak megfelelőek legyenek.
A CAM rendszerrel szemben támasztott követelmény, hogy ismerje azokat a megmunkálás típusokat, amire a gyártásnak szüksége van, sőt, adott pillanatban szükséges megmunkálási típusoknál valamivel többet. Így mindig van fejlődési potenciál a szoftveres rendszerhez. Nagyon kellemetlen, ha a megvásárolt szoftver jelenti a “szűk kabátot” a cég számára. Esztergálás, marás 2,3-3-5D-ben, multitasking gépek kezelése, szikraforgácsolás jöhetnek szóba.
A PDM, azaz a termékadat kezelés funkció több területet érint, mint az előző kettő. A beszerzés és a gyártást támogató belső logisztika számára is értékes információkkal szolgálhat. Olyanokkal, amik nagyban képesek hozzájárulni ahhoz, hogy a rendszer működése zavartalan áramoljon, felesleges lépések, indokolatlan erőforrások használata nélkül, veszteségtől mentesen.
Lépés előnyt jelent, ha olyan szoftver kerül megvásárlásra, ami a három modult, vagy területet együtt tudja. Ilyenkor az átjárás gyorsabbá válik, a rendszer működéséhez szükséges információ sokkal hitelesebb, pontosabb. Kényelmet jelent a dolgozók számára, hogy egyetlen programmal képesek ellátni a feladataikat, és sokkal kevesebb informatikai útvesztőt jelent ez a fajta kivitelezés.
Bármely információ frissítése, egy modell változása, egy szerszám módosulása azonnal “végigsöpör” a rendszeren, és a gyártásba kerülő megoldások a legújabb adatok szerint vannak elkészítve. Az információk áramlási sebessége, ha nem elégséges, ráadásul a csatorna zajos, hatalmas hátrányt jelenthet. Az integrált rendszer ezeknek a problémáknak a nagy részét kiveszi a rendszerből.
Szerszámgépen való programozás megszüntetése
A CAD és CAM rendszerek, vagy ideális esetben egy rendszer megléte esetén az OPTI 4.0 első tanácsa, hogy a szerszámgépen való programozást szüntesse meg a cég. Helyette szolgáltasson a gépkezelő számára minden olyan információt és eszközt, ami a CNC gép folyamatos működtetéséhez szükséges. Ott történik ugyanis a vevő számára az értékteremtés. Ezt kell maximalizálni ahhoz, hogy a profit is az elérhető legmagasabb legyen.
Ahhoz, hogy ez működjön programozó csapatot kell létrehozni, és olyan kommunikációs módszert kialakítani, ami felesleges körök és bizonytalan információk átadása nélkül szolgálja a rendszer érdekeit.
Szabványosítás – szabvány szerszámok és forgácsolási technológiák
A szabványosítás is több célt szolgál. Az egyik, hogy a megszokásokat elengedve, megvizsgálva adott kör lehetőségeit és a gyártás szükségleteit, olyan módszer kerüljön kiválasztásra és kidolgozásra, mellyel a kitűzött célok elérhetők.
A másik, hogy a mindenki által ismert szerszámok és készülékek rendszerében a bizonytalanságok, tévedések száma, a félreértések tisztázásához szükséges idő radikálisan csökken, vagy meg is szűnik. Természetesen ezek tisztázására biztosítani kell teret és lehetőséget, ahogy az OPTI 4.0 teszi.
Horváth Patrikot, a CAD-CAM Solutions Kft. értékesítési vezetőjét kérdeztem a részletekről.
Mit jelent pontosan a szabvány szerszámozás, és milyen gyakorlati előnye van a rendszer működésére nézve?
“A szabvány szerszámozás lényege, hogy minden gépet azokkal a szerszámokkal látjuk el, amik az esetek 70-80%-ban használunk a megmunkálások során (50-es lapkás maró, fúrók, 16-os ujjmaró, 10-es gömbmaró, stb). Erre megvan a jól bevált sémánk, amit a cégek gyártási sajátosságaihoz igazítunk és így készítjük össze a javasolt szerszámok listáját. Nagyon fontos hogy ezeknek a szerszámoknak minden gépben ott kell lenniük. Sokszor az okoz nagy időveszteséget, hogy adott szerszámot egyik gépből a másikba pakolgatja a dolgozó. Másrészről a CAM programozónak és gépkezelőnek is könnyebbséget jelent, ha a programozás során használt szerszám ténylegesen megtalálható a gépben és csak néhány speciális szerszámot kell a tárba tölteni. A szűk keresztmetszet, hogy jól határozzuk meg azt, hogy milyen szerszámokra van szükség, ezt mérnök csapatunk a felmérés során egyezteti a partnerrel és teljesen gyártási profilra szabja. Jó kapcsolatban állunk a Fraisa és Tungaloy csapatával és egyéb szerszámokkal is sikerült tapasztalatokat szereznünk az elmúlt 20 évben, így a szerszám technológia meghatározásában is tudunk segíteni partnereinknek.” – ismertette Horváth Patrik.
A szabvány megmunkálások hasonló elven működnek. A jó CAM rendszer, amilyen a TopSolid, képes arra, hogy bizonyos, akár színnel jelölt felületekre automatikusan szerszámot, megmunkálási stratégiát és technológiát rendeljen. Ez, amikor a rendszer már kiforrott és működik biztos pont a programozónak és a gépkezelőnek is.
A forgácsolási technológiák sablonosítása mennyire rugalmas? Például ha azonos vagy hasonló feladatot különböző képességű gépek végeznek, mennyire nehéz gépre optimalizálni a forgácsolási technológiát? – tettem fel a kérdést.
“A technológiák sablonosítása nem minden esetben lehetséges. Ahány gép annyi féle vezérlő és egyéb tényező (a gép kora, igénybevétele, műszaki állapota) van ami miatt minden gépre más-más technológiát kell alkalmazni, még megegyező típusok esetében is. Ebben szerencsére abszolút rugalmasak vagyunk. TopSolid rendszer beüzemelése során minden esetben helyszínen mérjük fel a gépet hogy a modellben meghatározhassuk a valós tartományokat és a teljes kinematikát. Ilyenkor egyeztetjük a gép névleges teljesítményét felhasználóval és gyártóval egyaránt. Nagy segítségünkre van ebben jó kapcsolatunk a Mazak, Okuma és Haas gépgyártóval. Optimalizálás során helyszíni teszteket végzünk, ez elengedhetetlen része a folyamatnak.” – Horváth Patrik.
Áramlás a gyártásban, azaz a FLOW megteremtése
A szabványosítás nagyban szolgálja az áramlás kialakításának lehetőségét. Mikor a szerszámgépen való programozás megszűnt, és a CAM-es csapat képes megfelelően kiszolgálni a gépkezelőt programokkal, a következő nagy kihívás, hogy az egyes feladatok párhuzamosítva legyenek.
Az anyagok beszerzése, a szerszámok előkészítése (kivételes esetben, ha az nincs a szerszámgépben), a megfelelő készülék géphez mozgatása mind olyan feladat, ami a CNC gépkezelő hatáskörén kívül kell essen, hisz az ő dolga a gép vagy gépek “hajtása”. A rendszernek úgy kell működni, hisz ettől rendszer, hogy amikor a CAD-es átadta a modellt a CAM-esnek, és az meghatározta az előgyártmány méretét és a szerszámozást, arról az érintett területeknek információt kell kapni, hogy a megfelelő előkészületeket megtehessék. Mikorra a CNC program a géphez ér, ideális esetben emberi mozgás nélkül, hálózaton, addigra minden egyéb szükséges tényezőnek rendelkezésre kell állni.
A rendszer működésének zavartalanságát és a kommunikáció egyértelműségét nagyban segíti, ha a modelleken a különböző funkciójú felületek színei eltérők. Így a programozó és a gépkezelő is tudja, milyen eljárás és szerszám alkalmazása szükséges.
Nullpont rendszer, bemérés, robotizálás előkészítése
Az első két lépés annyiban érintette a gépkezelőt, hogy levette a válláról a programozás, a szerszámok és munkadarab előkészítésének terheit.
Hogy a munkáját tovább könnyítse a rendszer, ezáltal növelve a hatékonyságot, olyan módszereket biztosít a számára, amivel gyorsabban és kisebb hiba lehetőséggel operálhat.
Ilyen a nullpont rendszerek alkalmazása, amivel a készülékcsere, leszorítás, órázás korábban órákig tartó folyamat percekre redukálódik.
A munkadarab bemérés, amihez akár a CAM rendszer ciklusokat készít, lerövidül, az eredménye, tekintve hogy egy kiforrott folyamat, biztosabb. Fontos, hogy ehhez a CAM rendszernek teljes bizonyossággal kell ismerni az előgyártmány méretét, a készüléket stb. Éppen ezért lényeges a korábban ismertetett szabványosítás véghezvitele.
A robotizálás, vagy automatizálás lehetőségének előkészítése akkor is rendkívül fontos az OPTI 4.0 alkalmazásánál, ha adott pillanatban nincs kilátásban ilyen innováció. Egyrészt a trendek efelé visznek minden vállalatot, akkor is, ha nem realizálják ennek a közelségét. Másrészt, a rendszer és a vállalati kultúra későbbi módosítása sokszoros anyagi vonzattal és időszükséglettel jár. Tehát ahol lehet, digitális jelekkel működő, pneumatikus vagy hidraulikus megoldásokat kell alkalmazni, robotok számára is hozzáférhető konstrukciókat előnyben részesíteni stb.
Monitorozás és analizálás
Az eddig sorolt három lépés jelentős hatékonyság növekedést jelent a vállalat számára. De az elérhető további eredmények lehetősége ott vannak elrejtve a gyártás mozzanatai közt, amiket monitorozással és elemzéssel lehet kiaknázni.
Az OPTI 4.0 egyik részeleme, a gyártás és a programozás közti kommunikáció szabályozott keretekbe szorítása. A szerszámgép mellett felmerülő problémák kezelésére például kialakítható egy olyan rendszer, ami ún. hibajegyeket küld a programozókhoz, akik fény és hangjelzéásek hatására észlelik ezt, és segíthetik a megoldást. Javasolt továbbá a termelés aktuális problémáinak elhárítására ügyeletes programozót alkalmazni, aki mindig rendelkezik szabad kapacitással a felmerült bajok azonnali elhárítására, másrészt ez idő alatt a többi CAM programozó munkáját nem akadályozza semmilyen körülmény. A gépkezelő problémáinak, kérdéseinek kezelése fontos gyorsaság, hatékonyság és gazdaságossági kérdéskörök tekintetében.
A rajzok, modellek, hibák, munkával, beállítással, hibaelhárítással töltött időknek monitorozhatónak kell lenni.
A leggyakoribb hibák előfordulását napról napra csökkenteni kell, és ellen kell állni a megszokások visszahúzó erejének.
Mivel lehet meggyőzni a szkeptikusokat az optimalizálás szükségességéről és hasznosságáról?
“Van az az elcsépelt mondás hogy a puding próbája az evés, a gyártástechnológiában azonban ez hatványozottan igaz. Elmondhatom hogy én árulom a legjobb szoftvert vagy hogy én vagyok Mr. OPTI 4.0, ha közben nem tudom ezt prezentálni a gyakorlatban. Ebből kifolyólag nem marad más mint az éles teszt, próbagyártás. Szerencsés helyzetben vagyunk, ugyanis technológiai központunkban minden adott a gyakorlati bemutatókhoz.
Egyre több érdeklődő cég látogat el hozzánk egy-egy technológiai napra. Ezeken az alkalmakon sorra vesszük azokat a megoldásokat amikkel a gyártási hatékonyság fokozható. Nem titok, hogy a TopSolid rendszer bemutatása sem maradhat el. Akár az érdeklődő által hozott rajz, modell alapján, akár saját kútfőből készített darabra elkészítjük a megmunkálást, majd ezt lefuttatjuk akár 3, akár 5 tengelyes megmunkáló központunkon. Úgy gondolom hogy ennél nagyobb meggyőző erő nincs ezen a piacon. Ahhoz tartjuk magunkat, hogy ami az elméletben működik nálunk, az a gyakorlatban is fog. Saját posztprocesszorainkkal és egyedi szoftveres fejlesztéseinkkel mi erre vállalunk garanciát.” – Horváth Patrik értékesítési vezető.
A fent sorolt négy, cégre szabott OPTI 4.0 lépés elviszi a céget egy olyan világba, ahol a folyamatok ezzel együtt a felmerülő költségek és átfutási idők tervezhetők, szabályozottak és tovább fejleszthetők.
A használt eszközökkel kapcsolatos tudás mindenki rendelkezésére áll, és a kérdésekkel is van hova fordulni. Mivel mindez standardizált eszközökkel, de nem rugalmatlanul működik, az ipari robotok, kobotok megjelenésének lehetősége adott, mint következő szint.
A robotizálás az optimalizálás egyik legmagasabb szintje, az automata cellákkal a gyártási kapacitás kihasználtsága olyan közel kerülhet a 100%-hoz, ami ez idáig nem volt elképzelhető. Ugyanakkor hatalmas szakmai felkészültséget igényel.
Milyen szakemberekre van szükség egy robotcella megtervezéséhez, felépítéséhez, beüzemeléséhez és szükség szerinti módosításához?
“Jól látod, a robotizálásban elengedhetetlenek a hozzáértő, tapasztalt szakemberek. Különösen igaz ez akkor, ha a robotot CAD-CAM környezetbe is integrálni szeretnénk. Egy cella megtervezéséhez villamosmérnöki és gépészmérnöki ismeretekre is szükség van. Meg kell oldani a robot energiaellátását, a biztonsági rendszerek, szenzorok kiépítését, valamint a tényleges pozicionálást. Ezen felül meg kell oldani a perifériák csatlakoztatását is. Azt sem szabad elfelejtenünk hogy ha a robotot egy megmunkáló központhoz illesztjük, akkor úgy kell elhelyezni, hogy hozzáférjen az alapanyaghoz, a gép munkateréhez és meg kell oldani a kész darabok tárolását is a robot környezetében. Ez mind-mind komoly tervezői munkát és előrelátást követel. Nekünk nagy könnyebbséget jelentett, hogy a layout megtervezéséhez rendelkezésünkre áll a TopSolid CAD modulja. Kollégáim Kreitl Viktória mechatronikai mérnök vezetésével saját technológiai központunkban megterveztük az egész műhely kialakítását a robotcellával együtt. A cellába egy robotot, egy 3 és egy 5 tengelyes megmunkáló központot is integrálunk. Eddig csak a megmunkáló gépekkel és a forgácsolással volt valós gyakorlati tapasztalatunk, de az előttünk álló néhány hónapban a robotos tudásunkat is alaposan elmélyítjük.” – Horváth Patrik.
Ahogy Takács Imre elmondta, az OPTI 4.0, csakúgy mint az ipar, valójában mindig kínál újabb fejlesztési lehetőséget. A folyton változó világban szüntelenül kínálkozik lehetőség gyorsabban, pontosabban csinálni dolgokat, vagy párhuzamosan végezni a teendőket. Az OPTI 4.0 olyan megoldás, ami a gyors fejlődésen túl folyamatosan biztosítja a változó kihívásokhoz való alkalmazkodás lehetőségét. És mivel a cégek munkereje a napi feladatokkal leterhelt, illetve a többi iparágra és ipari szereplőre nincs rálátásuk, eredményesebb egy bevont külső partner segítségével koordinálni az innovációkat.
A CAD-CAM Solutions által megálmodott és megvalósított megoldás tulajdonképpen egy térkép a régóta vágyott ipari világba, ahol a terhet jelentő kellemetlenségek helyett csak a valódi szakmai kihívást nyújtó feladatokkal kell foglalkozni. Ehhez remek szoftverek, professzionális eszközök, és egy döbbenetesen jól összerakott rendszerszemlélet van a résztvevők segítségére. A rendszer további előnye, hogy az elérhető szintnek nincs maximuma, és a lehetőségek a robotok színre lépésével újra megsokszorozódnak.
A gyártásoptimalizálás cikksorozat első részét itt olvashatja.
A gyártásoptimalizálás cikksorozat harmadik részét itt olvashatja.
Szerző: Sipos Ádám
