Средневековый инжиниринг металлообрабатывающего производства

Разделение труда в металлообрабатывающей промышленности стало первым значительным прорывом отрасли в достижении высокой производительности труда.

В Нюрнбергской городской библиотеке хранятся документальные свидетельства примеров научной организации металлообрабатывающего производства в эпоху средневековья.

В эпоху Возрождения, наблюдался непрерывный переход от ремесла к промышленным способам производства. Развитие текстильной промышленности и других отраслей обеспечило значительное повешение спроса на металлические изделия. Металлообрабатывающая промышленность развивалась реагирую на постоянно возрастающий спрос, что в результате привело к промышленной революции и глобальной индустриализации.


Ремесленники объединялись в гильдии, открывали совместные цеха, который в последствии переросли в заводы.

В гильдиях были мастера, которые помогали другим правильно оборудовать цеха и организовать работу. Это и были первые инженеры-технологи. Началом истории промышленного инжиниринга металлообрабатывающего производства, можно считать эпоху Возрождения. Тогда же появились первые экспаты – мастера высокой квалификации, которых приглашали для организации производства в другие страны.

Обращение к луддитам и прочим технофобам: Будьте реалистами, альтернатива роботизации – только РАБотизация!

Люди – это общество потребления. Потребитель, при прочих равных, выбирает товар который дешевле. Из товаров с равной ценой – потребитель выбирает более качественный продукт. Повышение цены и снижение качества никому не нравится.
Автоматизация – это процесс в котором операции ранее осуществлявшиеся человеком, передаются для исполнения автоматическим машинам.
Автоматизация повышает эффективность труда и качество товаров. Конкуренция заставляет производителей повышать эффективность производства и снежить цены на свои товары.
К концу 2017 года – нас станет на 90 миллионов больше чем сегодня, более чем 7,5 миллиардов. Растёт не только наше количество, но и наши потребности, для удовлетворения которых требуется постоянное развитие технологий производства.

На рисунке из журнала Penny 1844 года – баталии начала 19 века в Англии. Мужчина с кувалдой (луддит) ломает ткацкий станок. Мужчина с ружьём защищает имущество фабрики убивая луддита.    
2 века назад, промышленная революция, оставила многих ремесленников Англии без привычного заработка. Появились контрреволюционеры, которые крушили ткацкие машины под предводительством вымышленного героя капитана Лудд, также известный как король Лудд или генерала Лудд, прообразом которого послужил психопат-подмастерье Ned Ludd, который в порыве ярости, предположительно в 1779 году совершил первый в истории акт саботажа по отношению к производственному оборудованию.  
Движение луддитов началось в Ноттингеме и завершился общерегиональным восстанием, которое длилось с 1811 по 1816 и в конечном итоге движение было жестоко подавлено военной силой.
Тогда много противников технического прогресса были убиты в столкновениях, а те, кого арестовали – повесили, либо отправили на каторгу до момента их смерти.

В чём смысл человеческих жертв ради ложных убеждений? Бессмысленная и беспощадная бойня. 

Migatronic + Universal Robots = CoWelder

CoWelder – это недорогая коллаборативная роботизированная сварочная система, состоящая из антропоморфного манипулятора Universal Robots и сварочного полуавтомата MIG/MAG Migatronic «OMEGA YARD» 300.



Подробнее о "CoWelder" в публикации "Коллаборативная роботизация сварочного производства завода металлоконструкций"

Производство небольших сварочных узлов малыми партиями – это трудоёмкое занятие. Повышение производительности малых сварочных узлов достигается применением различных механических средств и симультанной организацией производства. Слабым звеном в симультанной организации производства малых металлических конструкций является – сварщик. Это не вопрос квалификации сварщика, это проблема связана со способностью человека повторять однотипные действия.
Если на заводе приходится часто выполнять производство однотипных металлических узлов небольших размеров входящих в состав крупных сборок, то разумно провести сбор данных индуктивным методом и на их основании провести технико-экономический анализ рациональности внедрение коллаборативного сварочного робота «CoWelder».

Алгоритм детального планирования и контроля сварочного производства

Опять ревёт труба и снова в бой!
Производительность поднять любой ценой! 
Он с электродом на голо, под ним железный конь.
Начальник сварочного цеха – наш сегодняшний герой:

Подавляющее большинство заводов металлоконструкций избегают детального планирования сварочных работ.
Чертежи с общими указаниями передаются на сварочный участок, в редких случаях в комплекте рабочей документации можно обнаружить WPS. Потребность в сварочных материалах рассчитывают по весу металлических конструкций. Большинство такое положение вещей считает рациональной экономией, но это не соответствует истине.

Вооружитесь до зубов, возьмите боекомплект: видеокамеру, сварочную маску, секундомер, карандаш и блокнот. Идите на боевую площадку сварочного цеха. Записывайте все действия сварщика фиксируя каждое движение. Сложите все зафиксированные действия в простую сумму.
Посчитайте объём выполненных работ всеми сварщиками за прошлый месяц и сопоставьте данные которые вы получили с производительностью сварщика, у которого вы стояли над душой.
Вы возможно получите разницу производительности в десятки раз. Но не спишите доставать дедушкин наградной пистолет для разборок со сварщиками. Вероятнее всего не их вина в низкой производительности сварочного цеха.

Синергия – ключевой фактор эффективности производственных систем

Синергия в организации производства – это достижение баланса производственных операций и их эффективного взаимодействия оказывающего положительное влияние на размер и рентабельность оборота компании. Синергия производства – это взаимодействие всех физических и информационных операций направленных на изготовление продукции, характеризующиеся тем, что суммарных эффект взаимодействия производственных операций превосходит эффект каждой отдельной операции в виде их простой суммы.
Автоматизация – это процесс в котором операции ранее осуществлявшиеся человеком, передаются для исполнения машинам. Эффективная автоматизация увеличивает производительность операций. Увеличение производительности одной операции без синергии с другими операциями производственного цикла, не оказывает влияние на производительность конечно продукта и рентабельность оборота компании, за исключением тех случаев, когда модернизируемая операция отстаёт от номинальной производительности совокупности операций всего производственного цикла.

«ZEMAN SBA» Автоматическая сборка и сварка стальных конструкций

В YouTube на канале «ZEMAN Mechanical Engineering» появились два новых видео о производстве стальных конструкций строительного назначения на автоматическом оборудование «ZEMAN SBA».

Красивые видео:

ZEMAN SBA Conti Plus – автоматическая сборка и сварка на основе антропоморфных роботов 👇

Самый длинный (18,3 м) волоконный лазер для резки листового металлопроката мощностью 6 кВт

В конце 1980-х годов, турецкая компания «ERMAKSAN» основанная в 1965 году, начала выпускать оборудование для обработки листового металлопроката.
Турецкий бренд «ERMAKSAN» знаком многим металлообработкам, на сайте компании опубликованы амбициозные планы – к 2025 году войти в ТОП 5 мировых брендов производителей металлообрабатывающего оборудования в сфере обработки листового проката. Не знаю насколько реалистичны эти планы, но «ERMAKSAN» действительно хорошее оборудование достойное внимания и включения в тендеры наравне с лучшими производителями оборудования для обработки листового проката.   
Сегодня на канале «ErmaksanTV» выложили видеопрезентацию самого длинного из когда-либо построенных декартовых манипуляторов волоконных лазеров, рабочая зона 18,3 м на 3 м, с источником Fibermak 6 кВт.

Роботизированное производство ЗМК "СТРОНГ БИЛДИНГС"

С этой публикации начну развинчивать миф о том, что в России, якобы с роботизацией металлообрабатывающих предприятий и с автоматизацией в целом – всё плохо. На крупных и малых российских ЗМК действительно с автоматизацией дела обстоят плохо, но так почти во всём мире – это потому что предприниматели умеют считать деньги. В сегменте производства металлоконструкций самые активные и эффективные – средние предприятия численностью от 50 до 150 сотрудников.
Крупные заводы металлоконструкций имеют финансовые возможности для "точечной" модернизации и покупки высокопроизводительного оборудования, но решение локальных проблем производства обычно не увеличивает эффективность всего ЗМК из-за дисбаланса производственных мощностей. Поэтому точечная модернизация крупных ЗМК экономически нецелесообразна.
Малые производственные предприятия численностью обычно до 40-50 человек, как правило не могут себе позволить инвестиции в высокопроизводительные автоматизированные системы на основе промышленных роботов.
Остаётся средний сектор, который и является самым активным в области автоматизации производства на основе промышленных роботов. Об одном таком предприятии, сегодня и пойдёт речь.
Компания "СТРОНГ БИЛДИНГС" производит быстровозводимые здания. Я попросил Романа (начальника производства) – поделится опытом и рассказать о производстве строительных металлоконструкций на заводе "СТРОНГ БИЛДИНГС".

Далее, Роман рассказывает об организации производства завода "СТРОНГ БИЛДИНГС" 

Микромехатроника в продвинутых автоматизированных системах производства

InvenSense MOTION – микроэлектроника на базе комбинированного мехатронного датчика отслеживания движений. Флагманская линейка микродатчиков " 9-Axis MotionTracking" сочетают в себе трёхосевой гироскоп, трёхосевой акселерометр и трёхосевой компас в одном чипе вместе с процессором DMP™ (Digital Motion Processor™), который отвечает за обработку алгоритмов MotionFusion. Размер интегрированной системы мехатронных датчиков MPU-9150 всего 4x4x1 мм.

Датчик отслеживания движений InvenSense " 9-Axis MotionTracking" самый продвинутый и дорогой, если его применение не оправдано, у InvenSense широкая линейка датчиков отслеживания движений от самого простого однаосевого гироскопа. С техническими характеристиками которых можно ознакомится на сайте производителя.

Прототипирования и разработки приложений IoT на базе технологий InvenSense

Для обеспечения быстрого прототипирования и разработки приложений IoT, InvenSense создали набор инструментов разработка – FireFly.
Комплект состоит из 3 компонентов, железку ICM-30630 для прототипирования можно купить на сайте InvenSense, программное обеспечение для разработчиков доступно для скачивания после регистрации.

Роботизированная очитка сварочных швов лазерным лучом

P-Laser вылежали видеоролик в своём YouTube-канале «Robotic Weld Cleaning with LASER (Роботизированная очистка сварных швов с помощью лазера)» 👇



В последнее время достаточно часто спрашивают моё мнение относительно перспективности применения технологии очистки лазерным лучом на металлообрабатывающих заводах и даже на ЗМК.

Отвечаю:  
Есть сомнения в том, что показанная на видео роботизированная система очистки сварочных швов может быть рентабельной. P-Laser – перспективная система для ремонтных работ, но для производства металлических изделий, технология очистки лазерным не может быть конкурентоспособной по сравнению с другими технологиями очистки поверхностей.

IoT для производства. Как интернет вещей помогает достичь высокой производительности?

IDC Research прогнозирует рост рынка IoT к 2020 году до $ 1,7 трлн. Среднегодовой рост рынка интернета вещей по оценкам разных аналитических компаний составляет от 16% до 23%, в Азии до 35%.
Рынок IoT растёт стремительным темпом и в центре этого роста находятся датчики, поскольку они являются ключевыми элементами для сбора и вывода ценных данных.
Основной сегмент рынка IoT – товары массового потребления: смартфоны, планшеты, автомобили и т.п. Благодаря высокому спросу и постоянно возрастающей конкуренции на рынке B2C, технологии IoT стремительно развиваются. Компании-разработчики различных датчиков и других мехатронных устройств диверсифицируют свой бизнес, осуществляя трансфер технологий из сегмента товаров массового потребления в сегмент перерабатывающего производства, который для них является менее ёмким, но более стабильным.

Глобальный рынок инвестиций в робототехнику, автоматизацию и сопутствующие технологии

2016 год стал историей и вопреки скептическим прогнозам 2015 года, запомнится как самый активный год в области глобальных инвестиций в робототехнику, автоматизацию и сопутствующие технологии.
2016 был рекордным годом по количеству приобретения компаний, работающих в области робототехники и автоматизации. Из 50 крупнейших сделок по приобретению компаний в 2016 году – 11 превысили объём $ 500 миллионов и 5 сделок превысили объём в $ 1 миллиард.
Сумма 30 самых крупных сделок 2016 года – $ 18 870 000 000. 
Китайский инвестиционный капитал в сумме 50 крупнейших сделок 2016 года – 47%.

Самые крупные сделки прошлого года 👇

 

2D-коды для машинной идентификации деталей на металлообрабатывающих предприятиях

Bystronic напомнили о методах решения важных проблем производства – организации системы обратной связи (производственная операция – АСУ ТП). Речь о внедрении на металлообрабатывающем производстве технологий прямого нанесения на поверхность деталей двухмерных матричных кодов и их автоматического считывания оптическими приборами.

Главный вопрос организации производства – не "что делать", а что будет, если сделать так: …?

Опытный специалист отличается от технолога тем, что всегда знает – что надо делать. Делает и не задумывается над тем – что будет?

Профессионал в области промышленного инжиниринга думает – что будет, если сделать так: …, или не делать вовсе?

Любая попытка оценить обстановку и принять решение на основании личного опыта может больше навредить, чем помочь.

Экспертное мнение без всестороннего анализа локальных особенностей организации производства и альтернативных методов решения организационных задач – это самый дешёвый товар в промышленном инжиниринге, который очень дорого стоит.

Киберфизическая система управления заготовительным производством металлообрабатывающего предприятия. CPS ленточнопильной резки металлопроката

Процесс резания ленточной пилой (далее пиление) – является одной из самых распространённых производственных операций на металлообрабатывающих предприятиях.
Производителей ленточных пил огромное количество, моделей ленточнопильных станков тысячи, от самых простых с высокой долей участия человека до полностью автоматических. На заводах можно встретить тысячи вариантов ленточных пил. ЗМК часто используют несколько разных ленточнопильных станков, покупая новый станок, от старого обычно не избавляются, новая и старая пила работают параллельно.
Производительность ленточнопильных станков может отливаться до почти 700% (эмпирические наблюдения). Производительность пиления зависит от многих параметров.   
Эксперимент: резка двутавра на ленточной пилой 👇


Другие ленточнопильные станки при тех же свойствах материала на стандартных рекомендованных параметрах резали со скоростью: 5 мин 26 сек, 7 мин 20 секунд, 12 минут (все эксперименты проводились без предварительной подготовки на рекомендованных параметрах).

Разница скорости пиления более чем в два раза, это существенно, но производительность состоит не только из скорости пиления, но и из сопутствующих действий без которых пиление не может быть произведено.

Цифровая тень производства

Автоматизация производства — это процесс при котором функции производства, управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Парадигма дуализма производства:
Производство и все сопутствующие ему процессы происходят в физическом пространстве, а процессы, протекающие в компьютерных системах, в информационном пространстве. Поэтому для эффективного использования IT-технологий необходимо преобразовать производственные проблемы, происходящие в физическом пространстве в информационные проблемы, а также иметь возможность обратного преобразования данных. Такое преобразование следует рассматривать как проблему адекватного моделирования, т.е. установления взаимно однозначного соответствия между физическим и информационным пространством.
Пиление, сверление, сварка, перемещение объектов и т.д. происходят в физическом пространстве, а процессы управления этими действиями в информационном.

В англоязычной среде при разработке архитектур систем производства используют термин «digital shadow» (a virtual real-time image of reality) цифровая тень (виртуальный образ физической реальности в режиме реального времени). Чем цифровая тень более чётко отражает динамические объекты физического пространства, тем выше эффективность управления производством.

Новые технологии автоматизации требуют новых методов управления производством

Новый BeamMaster Weld

В 2016ом году канадская робототехническая компания «AGT Robotics» существенно модернизировала роботизированный сварочный комплекс «BeamMaster Weld».
Ранее в блоге была опубликована статья о предыдущей модификации BeamMaster Weld.

Модернизация коснулась исполнительных устройств: ротаторов и сварочного манипулятора. Роботизированный комплекс получил линейный трак по которому перемещается жёсткая колонна со сварочным манипулятором антропоморфного типа. Сварочный аппарат поместили в корпус колонны – умное решение, там же размещается большая "бочка" со бухтой сварочной проволоки. Конструкция ротаторов значительно изменилась, но не потеряла диверсификацию. Ротаторы можно модифицировать под конкретные задачи и не только для производства балок переменного сечения. При помощи переходных устройства, сварочную линию «BeamMaster Weld» можно использовать для сварки, например, сквозных решётчатых колонн, стропильных ферм и других металлических конструкций сечение которых можно вписать в прямоугольник 1220 мм Х 558 мм, длинной до 24,4 метра.

Эстонский машиностроительный завод Palmse Mehaanikakoda

Компания Palmse Mehaanikakoda OÜ образована в 1995 году недалеко от эстонской деревни Palmse, уезд Lääne-Virumaa.
Компания производит лесные манипуляторы, прицепы и дополнительное оборудование к ним: грейферы, гидравлическое управление и другие аксессуары.
Продукция завода под брендом "PALMS" продаётся в 26 странах мира.
Оборот компании за прошедший год составил 19,3 миллиона евро. Лишь 1,8 миллиона евро приходится на эстонский рынок.
Рентабельность оборота компании 28%, то есть с каждого евро компания получает 28 центов прибыли – 5 404 000 евро годовая прибыль.
Постоянные издержки компании – 7% от оборота (1,338 миллионов евро).
Доля затрат на рабочую силу в обороте составляет 9,1%. Средняя брутто зарплата на предприятии – 2050 евро.
Завод хорошо оснащён современным оборудованием, но главное – это грамотная организация производства и продаж.

Роботизация сварки решётчатых колонн на шведском металлообрабатывающем заводе HÖGANÄS VERKSTADS

Эффективность применение сквозных центрально-сжатых металлических колонн в строительства обусловлена значительным снижением металлоёмкости по сравнению со сплошными центрально-сжатыми колоннами.
Стержень сплошной колонны проектируют из прокатных профилей или листов, образующих открытое или замкнутое сечение.
Стержень сквозной центрально-сжатой колонны обычно состоит из швеллеров, двутавров, уголков или труб прямоугольного или круглого сечения связанных между собой решётками. При трубчатом сечении ветвей возможны трехгранные стержни, достаточно жесткие и самые экономичные по затрате металла.
Недостаток сквозных решётчатых колонн – высокая трудоёмкость изготовления.

В северных странах Европы, также распространена технология строительства с использованием железобетонных колонн:
На ЗМК изготавливают решетчатые колонны и другие элементы зданий и сооружений.
Решетчатые элементы доставляются на стройплощадку, каркас полностью собирается на болтовых соединениях, ставят опалубку, после чего производят заливку бетоном. Процесс строительства происходит очень быстро и экономически выгодно, что обеспечивает высокий спрос на решётчатые элементы несущих каркасов зданий и сооружений.
При правильной организации производства, сквозные решётчатые металлические колонны и решётчатые сталь-бетонные колонны изготавливают на одной и той же технологической линии.  

Главная производственная проблема при изготовлении решётчатых колонн – сварка. Большое количество сварочных швов малой длинны не только снижает производительность, но и затрудняет контроль качества сварочных швов. Даже у сварщика высокой квалификации, уже после пары часов такой однообразной работы начинает падать производительность, внимание рассеивается и появляется брак: заваленный катет, непровары замков и т.д. О решении этой проблемы пойдёт речь в данной публикации на примере шведского металлообрабатывающего завода "HÖGANÄS VERKSTADS AB"