Optimalizace nástrojových toků při obrábění

Společnost TOS Varnsdorf, a. s., se specializuje na výrobu horizontálních frézovacích a vyvrtávacích strojů a obráběcích center. Byla založena v roce 1903 jako strojírna Arno Plauert na výrobu soustruhů a dalších obráběcích strojů, pod názvem TOS Varnsdorf, n. p., vystupuje od roku 1950. V současnosti je plně vlastněna českým kapitálem, má přes 600 zaměstnanců a během loňského roku vyrobila 186 strojů. Více než polovina produkce míří na export. Společnost se v roce 2006 rozhodla zlepšit hospodaření s nástroji pro obrábění a využila k tomu řešení firmy COSCOM.

Koloběh nástrojů

V souvislosti s řešením COSCOM byl v TOS Varnsdorf zaveden nový systém distribuce nástrojů. Nové nástroje ze skladu jsou přijímány na výdejnu, odkud dále míří do tří seřizoven, kde je seřizovači podle pokynů systému sestavují pro plánované výrobní operace a distribuují na jednotlivé kapacitní jednotky, tj. obráběcí stroje. V praxi tedy seřizovač pro každou operaci a konkrétní stroj připraví vozík s potřebnými nástroji, který od něj obsluha stroje převezme a nástroje uloží do zásobníku stroje. Po provedení operace je opět na vozíku vrátí do seřizovny. Na první pohled vypadá vše jednoduše, ale uvážíme-li, že do systému je zapojeno 20 CNC strojů, přičemž každý pracuje s desítkami různých nástrojů a přitom je nasazen v zakázkové výrobě a obrábí širokou paletu obrobků, je zřejmé, že celý proces je organizačně velmi náročný. Před zavedením systému COSCOM měl každý stroj sv sadu nástrojů, kterých mohlo být 30, 50 i 80, a takto jednoduše byla zajištěna jejich dostupnost. Jestliže však například cena jedné frézy se pohybuje v průměru kolem 50 000 až 60 000 Kč, byly v nástrojích zbytečně uloženy obrovské peníze.

Cílem nového řešení je, aby nástrojů bylo jen tolik, kolik jich je pro výrobu nezbytně nutné, a přitom byly právě tam, kde jsou potřeba. K tomu, aby vše řádně fungovalo, musí jednak být v pořádku technologická databáze, tedy databáze používaných nástrojů a NC programů, jednak je potřebný vstup z podnikového informačního systému, jenž dodává informace o tom, které dílce, na kterém stroji, kolik kusů a v jakém pořadí se mají vyrábět. Po zadání dílce do výroby jsou vyhledány příslušné NC programy, a protože ke každému NC programu jsou přiřazeny určité nástroje, dozví se seřizovač prostřednictvím systému COSCOM, jaké nástroje má pro určený stroj a danou operaci připravit. Systém zajišťuje rezervaci nástroje pro plánované operace a informuje seřizovače, na které pozici regálu se nástroj nachází nebo zda je potřeba jej vyskladnit, sestavit, seřídit, zjistit korekce apod. Aby bylo možné podat takto detailní informaci, bylo nutné mimo jiné provést adresaci všech 4 266 skladových míst pro nástroje.

Softwarové řešení

Toolmanagement od COSCOM se skládá z několika modulů. Základem je ToolDirector, který zahrnuje vlastní databázi a správu nástrojů, v níž jsou zaneseny jednotlivé komponenty, upínače, měřidla atd. včetně všech údajů, které technolog potřebuje při vytváření seřizovacího listu. Vytvořená databáze je potom využívána CAM systémy jako externí databáze nástrojů. Cílem je, aby nástrojových sestav bylo co nejméně a co nejvíce byly využívány standardní sestavy. Nezanedbatelnou výhodou je také jednotnost dat v celé firmě, kdy technolog určí, jak má nástroj vypadat a tato informace je k dispozici až po seřizovnu a obráběcí stroj, což eliminuje zanesení možných chyb ve výrobním procesu.

Nicméně ToolDirector neřeší, kdy se který dílec bude vyrábět ani kolik jich bude. To je úkolem modulu FactoryDirector, jehož prostřednictvím je realizováno propojení s nadřazeným ERP systémem. Od něj dostává informace, kdy, na jakém stroji a kolik dílů se bude vyrábět. Na základě zadání jsou přesně definovány potřebné operace, NC programy a použité nástroje, včetně příslušných korekcí. Z požadavku na výrobu je rovněž vygenerována informace o tom, jaké nástroje je potřeba zajistit od dodavatelů.

Implementace

V září 2006 byla zahájena implementace modulu ToolDirector. Přitom hned od počátku COSCOM jako dodavatel systému postupoval v úzké součinnosti s odpovědnými pracovníky TOS Varnsdorf, a. s. Zásadním problémem například bylo, že zpočátku byla databáze prázdná a bylo třeba ji naplnit. Pracovníci technologie proto nejprve vyfotografovali všechny používané nástroje a vytvořili strom, do něhož pak byly zaskladňovány jednotlivé nástrojové komponenty. Dále bylo třeba doplnit všechna nástrojová data a jednotlivé díly nakreslit, neboť systém z náčrtů jednotlivých dílů skládá výkres celého nástroje. Asi polovinu výkresů bylo možné stáhnout z internetu, zbytek bylo nutné nakreslit ručně. ToolDirector využívá pro tyto účely několik nástrojů, které tuto časově náročnou práci usnadňují. Jedním z nich je např. WebFinder pro vyhledávání údajů výrobců nástrojů na internetu, pro vytváření nákresů nástrojů slouží ToolGrafik. Během necelých dvou let bylo takto do databáze uloženo 3 928 nástrojů. Mezitím byl implementován modul Factory Director a propojen s podnikovým informačním systémem. Dále došlo k implementaci skladu a paralelně s tím byla uvedena do provozu nová seřizovna, takže došlo i k fyzickému vzniku jednoho skladu.

Nakonec byl za běžného provozu do systému postupně připojován stroj po stroji, a to včetně začlenění do koloběhu nástrojů. To bylo možné až po precizním zpracování dat pro každý z nich. Zapojení strojů do systému probíhá za plného provozu výroby, což je organizačně poměrně náročné, protože data týkající se obsluhy lze implementovat jen ve volném čase příslušného stroje. Po dokončení implementace bude do systému zapojeno 20 CNC strojů (poslední dva jsou v současnosti připravovány), v systému koloběhu nástrojů je zařazeno 8strojů.

Z pohledu technologa

V okamžiku, kdy byla databáze naplněna, bylo možné začít jednotlivým postupům přiřazovat konkrétní nástroje. Tyto nástroje se skládají v ToolDirectoru z jednotlivých komponent, přičemž systém na základě zadaných parametrů provádí filtrování a nabízí pouze relevantní díly. Grafika přitom poskytuje možnost rychlé kontroly sestavovaného nástroje. Po jeho složení je automaticky sestaven kusovník nástroje a spočítáno vyložení. Systém následně každému nástroji přiřadí číselné označení a technolog hotový nástroj přiřadí konkrétnímu NC programu. Pro takto sestavený nástroj lze vytisknout nástrojový list.

Jelikož každému dílci jsou přiřazeny konkrétní složené nástroje, seřizovač přesně ví, jaký soubor nástrojů potřebuje nachystat pro výrobu. Sestavu nástroje si může rozkřiknout, a tím dostane kusovník jednotlivých dílů, z nichž je složena, dozví se normu, rozměr i to, kde které díly má, a neměl by tedy udělat chybu ani když toho o nástrojích nebude mnoho vědět. Podobně jako nástroje lze danému dílci přiřadit upínací přípravky, měřicí prostředky, dokumentaci apod. Ve finále tak mají všichni pracovníci dispozici komplexní informace, aniž by je někde museli shánět.

Přes systém COSCOM lze také posílat NC programy na stroj. Obsluha stroje může v programu udělat změnu, což systém ohlásí a změny v programu barevně označí. Technolog má možnost obě verze programu porovnat a změnu akceptovat či nikoliv.

Všechny obráběcí stroje jsou také napojeny na měřicí přístroj v seřizovně, odkud jsou po proměření každého nástroje jeho délkové a průměrové korekce přeneseny přímo do korekčních tabulek každého stroje. Soubor korekcí má stejný název jako NC program, pouze s odlišnou příponou, a je společně s NC programem distribuován na konkrétní stroj. Dosud musely být – a zčásti ještě jsou – korekce zadávány ručně přímo na stroji, avšak snahou je manuální zadávání korekcí eliminovat, neboť je jednak časově náročnější, ale především je zdrojem možných chyb.

Přínosy

Systém toolmanagementu od společnosti COSCOM nyní v TOS Varnsdorf, a. s., pokrývá asi 80 % výroby a jeho využití se dále zvyšuje. I když výroba meziročně dvojnásobně vzrostla, podařilo se udržet rozsah skladu a spotřebu nástrojů na přijatelné úrovni. Zavedení systému dále přineslo korektnost dat díky přesnému zmapování nástrojů a NC programů, s jednotným číslováním a jednoznačnou identifikací. Systém je náročný na preciznost a kvalitu dat, což zpočátku kladlo značné nároky na jejich pořízení, nyní již ale přináší jednoznačné výhody.

Pavel Marek

pavel.marek@mmspektrum.com