Noua fabrică inteligentă Okuma

Dream Site 2 – productivitate deosebită cu personalizare în producţia de masa

În mai 2017, OKUMA, producătorul de mașini-unelte CNC, și-a deschis cea mai recentă fabrică inteligentă Dream Site 2 (DS 2) la sediul său din Japonia, în Oguchi. Unitatea servește drept fabrică de piese pentru strungurile și mașinile de rectificat de dimensiuni mici și medii comercializate. Pentru a duce productivitatea și eficiența la nivel inalt, producătorul de echipamente CNC a integrat 61 de mașini-unelte din portofoliul său extins într-un mediu de producție lărgit Internet of Things (IoT). Un nou sistem de planificare a producției, metode avansate de vizualizare, procesarea datelor în timp real și automatizare utilizând roboți de ultimă generație, toate permit o variabilitate foarte mare, producție în loturi mici, medii și productivitate la nivelul producției de masă.

Producătorii de azi se lovesc de o cerere mereu în creștere pentru produsele cu un grad foarte mare de personalizare. Totuși, pe măsură ce crește gradul de personalizare, productivitatea tinde să se micșoreze. Atât în calitate de producător, cât și de furnizor de soluții de fabricație, reprezentanții OKUMA sunt conștienți de această problemă. În 2013, societatea a inaugurat uzina Dream Site (DS 1), automatizată de la procesele primare până la produsul final, pentru producția de mașini-unelte multioperaționale și strunguri de dimensiuni medii și mari. Fabrica extrem de automatizată a permis constructorului de mașini-unelte să scurteze termenii de realizare și să mărească productivitatea în mod semnificativ.

Personalizarea în producţia de masa

Încorporând cunoștințele de la această fabrică inteligentă de ultimă generație, societatea a investit acum, aproximativ opt milioane de euro, pentru a-și spori abilitatea unei producții automatizate de variate tipuri de produse în cantități mici și medii, asigurând astfel piesele pentru o gamă largă de produse OKUMA. Investiția a dat roade: Dream Site 2 a atins nivele și mai mari de automatizare decât Dream Site 1. Pentru a permite un flux de materiale continuu, toate componentele au atașate etichete de identificare a piesei, astfel încât localizarea și destinația lor să poată fi determinate în orice clipă.

Astfel, operatorii și personalul de logistică pot reacționa rapid și pot oferi instrucțiuni despre ce urmează a se întâmpla pe mai departe cu orice piesă. Noua fabrică utilizează Automated Guided Vehicles (AGV), pentru a elimina manipularea manuală a materialelor și pentru a reduce considerabil timpii de oprire pentru reglarea mașinilor.

În prezent, Dream Site 2 poate funcționa complet fără oameni timp de 72 de ore. În trecut, folosirea roboților pentru sisteme de fabricație cu variabilitate mare și cu loturi de mărimi mici s-a dovedit problematică. Prin consolidarea proceselor, Dream Site 2 permite utilizarea roboților într-un sistem de prelucrare a pieselor în lipsa completă a oamenilor. Production Planning System (PPS) – Sistemul de Programare a Producției, o versiune îmbunătățită a celui ce se află în folosință la Dream Site 1, a scurtat considerabil timpii de livrare și permite fabricii OKUMA să răspundă imediat la schimbările cerințelor de producție și să facă față cererilor clienților conform necesităților acestora.

La Dream Site 2 se folosesc mijloace pentru alimentarea frontală a cât mai multor faze de producție posibile. Un element esențial în acest scop este Monitorul Virtual 3D dezvoltat de OKUMA.

Aplicația asigură simulări de prelucrare foarte precise, tridimensionale, generate chiar din specificațiile mașinii-unelte de așchiere a piesei. Operatorii știu dinainte dacă piesa de prelucrat va fi produsă cu precizie, fără erori sau coliziuni și la termen. Reparațiile costisitoare și timpii de oprire sunt astfel eliminați chiar înainte de începerea prelucrării.

• DREAM SITE 2 atinge nivele înalte de automatizare folosind roboți pentru manipularea materialelor, sculelor și a pieselor de prelucrat. © OKUMA

 Structurarea fabricii pentru producţia în flux

Cu o suprafață totală de 11.000 m², Dream Site 2 este împărțită în patru zone principale.

Zona de prelucrare a pieselor mici se ocupă de prelucrarea con­tinuă a unei mari varietăți de piese în majoritate rotunde cu diametre ce nu depășesc 30 mm, precum flanșele și distribuitoarele. Piesele sunt prelucrate pe centrul de prelucrare vertical pe 5 axe MU-4000V de la OKUMA și pe mașina multioperațională MULTUS B4000. Mașinile-unelte sunt integrate într-o Celulă Flexibilă de Fabricație (Flexible Manufacturing Cell - FMC) și asistată de roboți fără operare umană. Modul de structurare permite prelucrarea neîntreruptă precum și fixarea automată a pieselor în mandrină și schimbarea sculelor. Schimbările pozițiilor pieselor sunt, de asemenea, efectuate de roboți. AGV-urile (Automated Guided Vehicles) elimină nevoia de operare manuală a sti­vuitoarelor și scade semnificativ timpii de transfer între utilaje, dat fiind că materiile prime și piesele finite sunt transportate automat.

Zona de prelucrare a pieselor de precizie este dedicată prelucrării cu precizie mare a arborilor principali, a arborilor păpușilor mobile, a flanșelor și a altor componente asemenea. Temperatura din această zonă este constant menținută la 21oC cu o variație de ± 1oC, creând astfel condiții ideale pentru ca mașinile de rectificat GP-47N să obțină o calitate maximă a suprafeței fără deformări termice.

Prelucrarea pieselor de dimensiuni medii se referă la componente precum păpuși fixe, păpuși mobile și turele, prelucrate pe patru centre de prelucrare orizontale paletabile MA-600HII și trei centre orizontale paletabile MB-8000H. Iar aceasta este partea în care experiența în automatizare a fabricantului strălucește cu adevărat: zona este controlată de un Sistem Flexibil de Producție (FPS) avansat, combinând un Sistem Flexibil de Fabricație (FMS) cu roboți, câteva AGV-uri pentru manipularea materialelor și a pieselor și un depozit automatizat de rafturi pentru paleți pentru piesele finite. Toate procesele care urmează după intrarea pe flux a materialelor, cum ar fi prinderea, prelucrarea, debavurarea și spălarea sunt complet automatizate pentru a înlesni o operare 24/7 fără personal uman.

În cele din urmă, zona de prelucrare a pieselor mari pentru batiuri de mașini, sănii și alte componente de o asemenea mărime folosește trei centre de prelucrare mari dublă coloană MCR-BIII, precum și o mașină de rectificat plan mare. Trei dintre aceste mașini-unelte grele sunt integrate într-un sistem FMS. Timpul de alimentare și de evacuare este scurtat considerabil datorită folosirii soluțiilor automatizate de prindere și de re-strângere a dispozitivelor de fixare fără operare umană anterior finisării.

 O fabrică ce continuă să înveţe

Întreaga configurație a Dream Site 2 este vizualizată pe monitoare centrale și pe tablete, pe care se derulează Factory Monitor de la OKUMA. Aplicația permite vizualizarea întregii fabrici, arătând starea fiecărei celule de producție și a mașinii-unelte folosită. Datele de prelucrare pot fi vizualizate și analizate în timp real, astfel încât problemele sau lipsa productivității să poată fi identificate și rezolvate rapid. Software-ul achiziționează și stochează date, cum ar fi informații despre funcționarea mașinilor, timpii de oprire și alarmele. Rezultatul este o fabrică ce învață și se dezvoltă în fiecare zi, astfel încât fiecare ciclu este o îmbunătățire a celui precedent.

Întreaga fabrică folosește energie geotermală pentru încălzire și răcire foarte eficiente. Ca și Dream Site 1, Dream Site 2 folosește panouri solare cu proprietăți izolatoare pe pereții exte­riori și iluminați cu LED-uri, regulatoare inver­toare pentru compresorul de aer și pompele de căldură electrice. Aceste eforturi au contribuit la reducerea cu 30% a costurilor cu energia.

 DREAM SITE 2 – un vis devenit realitate

Cei de la OKUMA sunt foarte mulțumiți de performanțele Dream Site 2. De la inaugurarea fabricii în luna mai, producătorul a putut crește productivitatea cu 30 de procente și să reducă la jumătate timpii de realizare. Furnizorul unic va continua să investească în noi modalități de îmbunătățire a unităților de producție pe bază IoT. În prezent, atenția sa este concentrată pe dezvoltarea unității Dream Site 2. Planul este de a adăuga o zonă de asamblare pentru a transforma unitatea Dream Site 2 într-o fabrică de mașini autonomă de la început până la sfârșit, așa cum este Dream Site 1. Între timp, cei cu putere execu­tivă de la OKUMA au deja un alt vis: cum încă nu există un orar fix, se gândesc deja la un al treilea Dream Site, cu siguranță configurat să extindă granițele fabricației inteligente.

Reprezentanții OKUMA știu foarte bine că beneficiarii lor se confruntă cu aceleași strangulări în cazul unor producții cu mare variabilitate și loturi de fabricație mici. De aceea producătorul folosește cunoștințele practice obținute la realizarea unităților DREAM SITE 1 și DREAM SITE 2 pentru a oferi clienților posi­bilități de fabricație cu capacități de aceeași talie, de ultimă generație. Soluțiile pentru Fabricile Inteligente OKUMA sunt menite să dezvolte întregul proces de planificare și fabricație, asigurând aceleași mijloace de vizualizare și procesare a datelor ca și cele folosite în propriile fabrici inteligente OKUMA.

Compania OKUMA va expune ,,Smart Factory Solutions” în premieră în acest an la EMO Hanovra (18 - 23 septembrie) pentru a deschide noi posi­bilități de fabricație pentru clienți săi.

În România, OKUMA este reprezentatăde compania GreenBau Tehnologie.