Cum se alege o maşină-unealtă (IV). Caracteristici tehnice/constructive

Competiţia există în toate domeniile de activitate, pe toate pieţele din lume. Ca echipamente care le generează pe altele, maşinile-unelte trebuie considerate cu şi mai multă atenţie.

1. REALITĂŢI, TENDINŢE ÎN INDUSTRIA MONDIALĂ

La nivel global se constată o tendinţă generală de concentrare, de comasare a unor firme individuale în grupuri mari. Ca exemple pot fi date:

• STARRAG Group (Elveţia), care reuneşte firme europene de prestigiu (BERTHIEZ, BUMOTEC, DÖRRIES, DROOP+REIN, HECKERT, SCHARMANN, SIP, STARRAG, WMW);
• FFG (Fair Friend Group) Europe (Taiwan), care reuneşte doar firme europene: JOBS, RAMBAUDI, SACHMAN, SIGMA, la care se adaugă alte 12 firme din Taiwan.

Ofensiva firmelor est-asiatice este în plină dezvoltare şi expansiune pe toate pieţele mondiale. Scopurile acestei politici sunt, cel puţin următoarele:

• Proximitatea pieţelor de interes;
• Acces la tehnologii de vârf;
• Posibilitatea efectuării unor lucrări de cer­cetare&dezvoltare, cu finanţări comune şi cu transferul reciproc al rezultatelor acestora etc.

La EMO Hannovra 2013, cel mai mare târg mondial de maşini-unelte, au fost lansate mai multe iniţiative, care au ca scop poziţionarea industriei de maşini-unelte faţă de provocările globale actuale şi viitoare:

Industry 4.0 – Aceasta este o abordare complet nouă a maşinilor-unelte, a sistemelor (complexe) de maşini, a modulelor şi a sistemelor auxiliare, concentrându-se pe comunicare, nu pe integrare (care a fost conceptul de bază al CIM-Computer Integrated Manufacturing, cu totul controlat/comandat de la un calculator central, oamenii având funcţia de planificare şi de comandă). În noul concept, sistemele autonome comunică între ele, independent de sistemul sau de fabricantul implicat. Fiinţa umană va avea, ca rol de bază, procesul de creaţie.

Producing more intelligently – care a fost tema Congresului VDMA, axată pe trei concepte referitoare la o producţie inteligentă, având următoarele atribute: excelenţă, eficienţă şi inteligenţă.

Blue competence – aceasta este o iniţiativă lansată de Germania în 2009, de către industria constructoare de maşini-unelte, iar CECIMO a preluat iniţiativa în 2012, sprijinită fiind de asociaţiile naţionale membre. Iniţiativa se referă la creşterea conştiinţei privind importanţa conservării energiei, o mai mare eficienţă şi responsabilitate socială şi corporatistă, o provocare cu care trebuie să se confrunte sectorul. Prin dezvoltarea continuă a inovaţiilor se contribuie la utilizarea eficientă a energiei, la conservarea resurselor, la reducerea costurilor şi la creşterea productivităţii, în ciuda unui consum mai mic de energie [20].

La ora actuală, asupra fabricilor/producătorilor se exercită variate presiuni, printre care:

• introducerea mai rapidă a produselor în fabricaţie (scurtarea duratei de pregătire a fabricaţiei);
• adaptarea mai rapidă la condiţiile pieţei locale;
• optimizarea continuă a costurilor, calităţii şi eficienţei.

Conducerii executive i se impun analize retrospective, ale perspectivei şi previziuni privind capabilităţile. Dacă acestea sunt corect făcute, investiţiile trebuie să ofere soliditate, fără sacrificarea flexibilităţii şi să producă rezultate pozitive privind venitul, costurile, calitatea şi utilizarea mij­loacelor de producţie.

S-a considerat mult timp că echipamentele trebuie să producă, indiferent dacă piaţa are nevoie sau nu de produse. În prezent, fabrica este un instrument care trebuie să se adapteze informaţiilor reale privind piaţa, să satisfacă mai bine beneficiarii, să-şi optimizeze profitul, nu să-şi utilizeze mijloacele de producţie. Această tendinţă a dus la creşterea importanţei posibilităţilor de fabricaţie, implicând şeful de secţie şi până la directorul executiv responsabil cu producţia sau chiar consiliul de administraţie.

Cadrele din conducerea executivă nu mai operează din birou. Ele trebuie să fie în continuă mişcare şi au nevoie de informaţii oricând disponibile, mărindu-se importanţa aplicaţiilor referitoare la activităţi inteligente mobile, destinate (şi la dispoziţia) factorilor executivi din producţie.

Dotările, echipamentele de producţie sunt critice în ceea ce priveşte sensibilitatea, care a devenit importantă, datorită realităţilor curente ale pieţei:

• Răspuns mai rapid la solicitările pieţei şi la volumul de livrări.

Tranziţia de la un concept aprobat de producţia de serie ar putea fi singurul factor determinant în realizarea unei creşteri profitabile. Este foarte importantă capacitatea unei firme de a lua decizii pe baza eficienţei producţiei şi pentru realizarea conceptului „first time quality/pass” (măsura în care piesele sunt prelucrate corect, conform specificaţiilor, de prima oară, fără a fi necesară remanierea, înlocuirea componentei [30]).

• Produse personalizate pentru pieţe specifice (de nişă).

În cadrul tendinţei de realizare a platformelor de produse globale apare necesitatea adaptării acelor produse la cerinţele pieţei locale. Este esenţială capabilitatea furnizării din vecinătatea acelor pieţe şi de a oferi variabilitate în oferirea de produse şi de posibilităţi de prelucrare. Vizibilitatea la un semnal generat de o cerere este o jumătate de drum, factorii decizionali trebuie să poată dobândi o perspectivă asupra stării producţiei şi să ia decizii aproape în timp real privind etapizarea acesteia.

• Imperativul calităţii.

Calitatea producţiei „face diferenţa”, dar acest lucru înseamnă mai puţin a avea un produs superior din punctul de vedere al performanţelor, ci, mai degrabă, evitarea unor evenimente adverse. Posibilitatea analizării, în detaliu, a datelor privind calitatea în secţie este importantă pentru a stabili o avertizare din timp şi responsabilitate privind aba­teri potenţiale ale calităţii.

• Constrângerile productivităţii.

Succesul programelor de îmbunătăţire continuă a productivităţii a condus la capacităţi mai mari de producţie, ridicând tot mai mult ştacheta productivităţii pentru susţinerea profitabilităţii. Această „constrângere a productivităţii” este exacerbată, în continuare, datorită evoluţiei preţului materialelor, care solicită o productivitate şi mai mare. Trebuie găsite măsuri care să ajute la stabilirea unor priorităţi corecte pentru îmbunătăţirea eforturilor.

• Respectarea legislaţiei.

Amplasarea unei fabrici înseamnă încadrarea acesteia într-un mediu de reglementări definit, care se referă la: mediu, sănătate şi monitorizarea securităţii muncii. Acest lucru nu este doar problema unei fabrici individuale, ci o problemă la nivelul unei reţele, a unei structuri [11].

Înainte de a prezenta strategii, metode care au asigurat succesul unor firme producătoare de maşini-unelte şi care au în vedere multe din constrângerile mai sus prezentate, cred ca este de interes diagrama din figura 1, care prezintă „dimensiunile pieţei” în funcţie de precizia de poziţionare (conform VDI/DGQ 3441), poziţionând produsele firmei care a elaborat această diagramă, în mod explicit [19].

        Figura 1

2. TIPURI DE POLITICI DE SUCCES

Investiţia în maşini-unelte CNC nu ar trebui să presupună nervi de oţel. Dar, pentru proprietarii firmelor mici, care au nevoie de prelucrarea pe 5 axe simultan, cu înaltă productivitate, acest lucru se întâmplă. Preţul de cost ridicat şi complexitatea erau suficiente elemente pentru ca aceştia să-şi piardă sângele rece, până când pe piaţă a fost lansat un centru de prelucrare universal pentru prelucrarea simultană pe 5 axe [29]. Maşina respectivă a fost concepută şi construită pe baza a ceea ce beneficiarii au comunicat firmei privind aşteptările lor de la o maşină universală de acest tip.

Beneficiarii speră să li se ofere soluţii inovative, care presupun costuri mici de exploatare, fără a face compromisuri în ceea ce priveşte performanţele şi fiabilitatea. Cu alte cuvinte, îşi doresc o maşină economică, precisă şi fiabilă.

Concepţia modulară a maşinilor-unelte [23,24], aplicată atât componentelor de structură, cât şi unor ansambluri sau soluţii constructive, oferă o serie de avantaje, atât producătorului de maşini-unelte, dar şi beneficiarilor.

Acest concept oferă:

• flexibilitate la construcţia unei maşini-unelte, în conformitate cu solicitarea beneficiarului. În acest fel se pot livra maşini-unelte unicat, „croite” în conformitate cu cerinţele şi cu necesităţile utilizatorului;
• termenul de livrare este mult scurtat, implicând şi oferirea maşinii la un preţ competitiv;
• soluţiile de acest tip oferă precizie, repetabilitate, uşurinţă a utilizării şi productivitate mărită;
• se măreşte siguranţa în funcţionare, pentru că fiecare modul (constructiv sau funcţional) este cercetat atent şi în detaliu. În plus, tehnologiile fiind atent puse la punct şi controlul fiind asigurat 100%, este posibil ca elementele să fie transmise direct secţiei de montaj. După terminarea acestuia, fiecare maşină este supusă unor probe şi încercări, conform procedurilor;
• posibilitatea utilizării mai multor module la construcţia mai multor tipuri de maşini-unelte;
• o fiabilitate pe termen lung, uşurinţa în­tre­ţinerii;
• posibilitatea ca o mare parte (cca 25%) din forţa de muncă să fie destinată exclusiv proiectării maşinilor şi dezvoltării de software-uri, cu iniţiative în cercetare&dezvoltare, în colaborare fie cu firme din grup, fie cu alţi cola­boratori şi chiar cu (potenţiali) beneficiari etc.

O altă modalitate de abordare cu succes a dezvoltării maşinilor-unelte s-a bazat pe luarea în considerare a aceloraşi aşteptări pe care le au cumpărătorii la investiţiile într-un nou automobil de tip AUDI sau BMW: preţul este cunoscut, calitatea produsului nu presupune compromisuri, fiabilitatea este intrinsecă, service-ul şi asistenţa tehnică sunt deosebite, iar preţul pieselor de schimb este transparent şi este publicat [29].

Firma consideră că acestea sunt elementele la care speră beneficiarii atunci când investesc în afaceri, în viaţă şi în viitor. Din aceste motive se crede că maşinile firmei nu sunt doar o alegere bazată pe preţul mic, ci, mult mai important, aceasta este o alegere pentru companii care caută cea mai bună combinaţie între valoare (preţ), fiabilitate, precizie şi productivitate.

3. CARACTERISTICI TEHNICE/CONSTRUCTIVE DE CONSIDERAT

Recapitulând câteva din cele de mai sus, motivele care conduc la hotărârea de achiziţie a unei noi maşini-unelte sunt, în esenţă, următoarele:

a) prognoze privind creşterea comenzilor;

b) îmbunătăţirea calităţii produselor, a flexibilităţii fabricii (la provocările pieţei) şi/sau a capabilităţilor (posibilităţi de prelucrare, ţinând cont de dimensiunile pieselor, de tipurile de prelucrări, de precizia solicitată);

c) utilizarea unei vizibilităţi mai bune a lanţului de furnizori şi a trasabilităţii;

d) reducerea termenelor de livrare, prin modificări ale dotării reţelei.

Parametrii care trebuie luaţi în considerare la definirea unei maşini-unelte şi la compararea ofertelor sunt (fără ca ordinea prezentată să fie rigidă, obligatorie ca succesiune):

1. lungimea cursei active.

• aceasta trebuie să fie egală, cel puţin, cu lungimea maximă de prelucrat (uneori trebuind să se ia în considerare şi posibilitatea prelucrării mai multor piese fixate pe maşină, ceea ce reduce timpii de reglare sau de staţionare a maşinii);
• această lungime trebuie să fie egală sau mai mică decât lungimea activă a elementului executor (şurub cu bile, cremalieră, cilindru hidraulic/pneumatic, motor liniar etc). Trebuie ţinut cont de faptul că la fiecare capăt de cursă trebuie să existe o cursă de rezervă, egală cu 100-150 mm (în funcţie şi de dinamica mecanismelor de avans-lungimea de accelerare/frânare);
• trebuie ţinut cont şi de faptul că această cursă activă să ia în considerare şi spaţiul de intrare/ieşire a sculei în/din piesa de prelucrat.

2. greutatea maximă admisă a piesei.

• între vârfuri (la strunguri, la maşini de rectificat universale etc);
• pe masa fixă sau rotitoare-deplasabilă, pe masa rotitoare-basculantă;
• pe platoul strungurilor carusel etc.

Această greutate depinde de soluţiile constructive ale componentelor şi ale sistemelor lor de bazare/rezemare şi care are în vedere ca deformaţia elementelor de susţinere să fie minimă. Pentru mese rotative deplasabile/platouri trebuie ca furnizorul/producătorul maşinii să specifice diagrama de încărcare:

• zona de încărcare maximă cu o piesă simetrică;
• greutatea maximă a piesei dacă aceasta este asimetrică, având în vedere şi eventuale sisteme de echilibrare (pentru evitarea maselor excentrice – la piese rotitoare, sau pentru uniformizarea sarcinii pe masă).

3. volumul de lucru (dimensiunile maxime care pot fi prelucrate).

Acesta se referă la dimensiunile maxime ale piesei care poate fi prelucrată pe maşina respectivă, dar este, uneori, condiţionat şi de greutatea maximă a acesteia.

Volumul maxim se exprimă prin:

• diametrul maxim de prelucrat la strunguri (centre de strunjire), la maşini de rectificat cilindric:

              - al barei care trece prin alezajul arborelui principal;

             - al piesei peste batiu, având în vedere şi posibilitatea de utilizare a punţii batiului (zonă detaşabilă a batiului, pentru a permite fixarea/prelucrarea unor zone cu lungime relativ mică a pieselor de tip arbore);

             - al piesei peste cărucior (sanie);

• lungimea maximă de prelucrat între vârfuri (dacă este cazul), dar ţinând cont şi de posibilitatea de fixare a piesei şi de acces a sculelor;
• diametrul maxim de prelucrat la carusele:

           - cu suportul de lucru vertical;

           - cu suportul lateral;

           - cu prelungitoare (în funcţie de distanţa dintre mon­tanţi sau de la axa platoului până la peretele din spate al caruselului;

• diametrul maxim de prelucrare şi lăţimea maximă în cazul prelucrării roţilor dinţate, care ţin cont de:

          - diametrul platoului;

          - posibilitatea utilizării extensiilor şi a mijloacelor de fixare;

         - distanţa de la axa platoului la:

o   contramontant;

o   la axa sculei (considerând diametrul acesteia);

• paralelipipedul de lucru. Acesta se referă la maşinile de frezat, la maşini de rectificat plan şi au în vedere:

           - cursele ansamblurilor mobile pe cele trei axe liniare;

           - dimensiunile suprafeţei de prindere;

           - distanţa dintre montanţi, dar considerând cursele active (ale ansamblurilor portscule).

Corneliu Gornic este Director PROFEX CONSULT