Přidaná hodnota
obráběcích strojů

Je ale nutné se na tuto problematiku dívat v širších souvislostech. Nemůžeme se zaměřit pouze na robotizované pracoviště, ale je nezbytné brát v úvahu veškeré aspekty výroby, které jsou navzájem provázány a koordinovány. Od logistiky přes nástrojový management, kontrolu až po samozřejmě (nejenom) v kontextu současné doby surovinovou a energetickou otázku. A to vše orámované personální kapacitou a znalostmi zaměstnanců.

K modernizaci výroby a digitální transformaci firem přispěl zásadní měrou rozvoj IT oblasti z pohledu softwaru a hardwaru. Mobilní aplikace v našich chytrých mobilních zařízeních nás na odvrácené straně planety online informují o aktuálním stavu naší výroby, údržba strojů si začíná nasazovat virtuální brýle, aby pomocí rozšířené reality nahlížela pod kapotáže strojů a preventivně předešla neočekávaným zastavením provozu. Neustále zdokonalované řídicí systémy, srdce každého výrobního zařízení, usnadňují technologům, programátorům a operátorům strojů jejich profesní život. Velký důraz je mj. kladen na jejich otevřenou platformu s možnou integrací obslužných zařízení, jako například robotizovaných pracovišť. Velkým tématem je pak tvorba digitálních dvojčat, a to nejen strojů, dílčích pracovišť, ale i celých výrobních celků, a dokonce i závodů. Zásadní roli zde hraje tzv. internet věcí a s ním související otázka kyberbezpečnosti dat.

Většina výrobců obráběcích strojů nemá průmyslové roboty ve svém výrobním portfoliu, ale v rámci projektu nabízejí zákazníkům řešení robotizovaných pracovišť a využívají k tomu buď subdodávku z nabídky výrobce robotů rozšířenou o další opce, jako například chapadlo, manipulační hlavice či bezpečnostní prvky, anebo navrhnou, sestaví a komplexně dodají a oživí robotické pracoviště, včetně úložného místa.

Layout návrhu pracoviště vychází z analýzy požadavků, zdali se bude automatizovat manipulace obrobku v rámci pracovního prostoru jednoho stroje – tedy založení do obráběcího prostoru, následné vyjmutí a případné otočení, možný oplach a sušení, uložení do kontrolního místa a umístění na odkládací místo či v případě zjištěné chyby na speciální místo k tomu vyhrazené. Pokud je pracoviště součástí celé výrobní linky, pak je předmětem realizace návrhu i automatizované propojení s dalšími souvisejícími pracovišti. Například může jít o návrh obslužného pracoviště prostřednictvím pojezdových robotů nebo manipulátorů s využitím liniových velkokapacitních zásobníků.

Mimo základní parametry, ke kterým patří velikost, tvar i hmotnost manipulovaných dílců a objem dávky, musí řešení respektovat požadavky na délku bezobslužného provozu pracoviště a univerzálnost, tedy rozsah, v němž se výše uvedené parametry mohou pohybovat. Zohlednit je třeba také snadnost a časovou náročnost změny nastavení pro jiný typ výrobku a důsledky volby manipulace s jednotlivými díly nebo s celými paletami. V rámci štíhlé výroby hraje velkou roli i zástavbová plocha. Nejmenší požadavky na zastavěnou plochu mají obvykle roboty portálové nebo roboty integrované do pracovního prostoru stroje – jako například řešení Armroid od společnosti Okuma, a to díky jejich soustružnickým strojům, primárně určeným pro automatizaci kusové výroby. Je-li robot v klidové poloze, je plně součástí pracovního prostoru stroje, a veškeré nároky na půdorysnou plochu vyžadovanou systémem robotizace jsou tak dány zásobníkem dílců. Na druhou stranu samostatná robotická pracoviště jsou více univerzální a dovolují např. změnu dílců tyčového charakteru na dílce prizmatické, ale kladou větší nároky na prostor. Zastavěná plocha paletových robotických systémů je závislá na počtu, velikosti a typu palet a jejich stohovatelnosti. Tato volba zásadním způsobem ovlivňuje prostoje v podobě času potřebného pro manipulaci s obrobky. Z tohoto pohledu se zdají být výhodnější mobilní robotická pracoviště nebo systémy využívající nezávislé, automaticky řízené vozíky AGV (automated guided vehicles), které jsou ve velké míře například k vidění ve vrchlabské Škodě Auto.

Společnost Misan, obchodní zástupce japonských výrobců obráběcích strojů Okuma a Brother, má s dodávkami robotizovaných pracovišť bohaté zkušenosti a dokáže promptně reagovat na požadavky zákazníků při vytváření customizovaných řešení. Nabízí několik typů automatizace, od malosériové výroby až po masovou. O některých projektech jsme v MM Průmyslovém spektru psali, jako například automatizovaném pracovišti na míru pro plzeňskou společnost Hofmeister.

Volba obráběcího stroje je především odvislá od vyráběného množství, typu, velikosti a přesnosti vyráběného dílu. Volba způsobu a systému manipulace s obrobkem vychází ze stejných kritérií. Vše dohromady pak tvoří robotizované řešení customizované výroby. V případě automatizace malosériové výroby je dle slov doktora Svobody, jednatele firmy Misan, nutné především vycházet z komplexních požadavků, mezi které patří univerzálnost použití navrženého řešení, dosažení geometrické přesnosti vyrobeného dílu a samozřejmě snadná obsluha a seřizování. Při návrhu manipulačního zařízení je třeba dbát na spolehlivost založení a upnutí dílu, bezpečnost manipulace a flexibilitu přestavení na jiný díl.

V malosériové výrobě nerotačních dílů můžeme automatizaci realizovat například obráběcím centrem s jedním nebo více paletovými výměníky, pružným výrobním systémem se zásobníkem palet, robotizovanou buňkou s obráběcím centrem s výměnou palet a zakládáním obrobků.

Při automatizaci malosériové výroby rotačních dílů aplikační inženýři Misanu mají několik možností, jak pracoviště řešit. Buď klasicky pomocí podavačů tyčí u soustruhů a soustružnických center, nebo zařízením Halter LoadAssistant – jednoduchým automatizačním systémem s vysokým stupněm flexibility od holandské společnosti Halter CNC Automation, dále pak již zmíněným řešením Okuma Armroid a pružnými výrobními systémy osazenými průmyslovými roboty.

Kořeny automatizace velkosériové (hromadné) výroby spadají jak do počátků automobilového průmyslu, tak byly její prvky dále přejímány do potravinářství, později pak spotřebního a elektrotechnického průmyslu. Zde opět doktor Svoboda vyzdvihuje atributy komplexních požadavků v podobě ceny vyráběného dílu, spolehlivosti provozu a zaručení statistické kvality. U manipulačních zařízení se pak důraz klade na krátký čas založení a vyjmutí dílu, čas mezioperační dopravy, který musí být kratší, než je takt linky, a samozřejmě spolehlivost založení a upnutí dílu. V případě velkosériové výroby volba použitých strojů vychází z toho, které technologie na daném rotačním či nerotačním díle převažují, zdali soustružení, nebo frézování.

Vývojáři obráběcích strojů integrují do nových konstrukčních řad strojů mnoho uživatelsky přívětivých řešení, jako například řízení výrobních dat pomocí QR nebo čárových kódů. Je tak možné automaticky načíst obráběcí program ze síťového úložiště do operační paměti stroje, a zobrazit tak výkresy a seřizovací a nástrojové listy na přídavném dotykovém monitoru.

O potřebě automatizace slýcháme na každém rohu. Je ale potřeba k ní přistupovat obezřetně, její prvky nelze aplikovat všude. Výrobní zařízení mají svoji omezenou použitelnost, a jen ve výjimečných případech se setkáme s požadavky na integraci pouze jednoho automatizačního prvku. Jak bylo nastíněno v článku, v praxi je běžná jejich kombinace, a proto je nutné vždy dobře zhodnotit, kdy použít jaký stroj či zařízení. Nevhodná integrace těchto prvků má pak negativní jak technický, tak i samozřejmě ekonomický dopad na firmu. Často nemá smysl pořizovat nákladná a vysoce sofistikovaná multifunkční zařízení, když si vystačíme s jednoúčelovým manipulátorem. A zde platí heslo „méně znamená více“. Je dobré se obracet na renomované, osvědčené integrátory.