TEHNOLOGICE DE FABRICARE A TUBULATURILOR [613006]

CAPITOLUL 5. ELEMENTE DE OPTIMIZARE A LINIILO R
TEHNOLOGICE DE FABRICARE A TUBULATURILOR

Optimizarea reprezintă alegerea unei soluții optimea din punct de vedere economic.
Este un raționament care permite găsirea valorilor unui sau mai multor parametr i care
corespund maximului sau minimului unei funcții. [dex]
Modul în care mașinile sunt poziționate într -un anumit spațiu ține cont de fluxul
tehnologic și are ca scop minimizarea costurilor de manipulare a materialelor.
Pentru reducerea costurilor proces ele trebuie să fie proiectate și operate eficient,
folosind analiza de proces și automatizarea fluxului. Procesul trebuie proiectat și monitorizat
pentru prevenirea defectelor, recuderea erorii și livrarea constantă de produce la același nivel
de calitate. Proiectarea proceselor trebuie să se realizeze fără timpi morți, cu crearea de back –
up și previzionarea cât mai acurata a comenzilor.
[https://www.academia.edu/10357011/Seminar_1_Optimizare_Proceselor_Tehnologic
e]
5.1. Programe sofware de proiectare, op timizare și organizare utilizate în
fabricarea tubulaturilor [http://www.3 -r.de]

5.1.2 IsoBuider

IsoBuilder este o soluție inteligentă pentru importul și editarea izometriilor, care
extrage toate datele relevante din procesul de fabricație.

Fig. 5.1 Interfața IsoBuilder
Cu fiecare izometrie, IsoBuilder oferă o bază de date pentru toate calculele necesare.
Datorită unei baze de date integrată, toate informațiile relevante privind fabricarea sunt cu –

noscute. Prin urmare, sistemul poate folosi desenul pe ntru a genera automat toate datele și
listele necesare achiziționării și fabricării comenzii.
În afară de crearea listelor de materiale, precum și listele de tăiere, îndoire și sudare,
aceasta include și pregătirea adecvată a datelor CNC (Computer Numeric al Control/ Control
Numeric Computerizat).
RAMP actualizează starea tubulaturii imediat ce unul dintre procese a fost terminat.
Dacă o izometrie a fost modificată retroactiv de departamentul de construcții, IsoBuider poate
alinia modificare cu progresul fa bricării. Utilizatorul poate răspunde individual la fiecare
modificare. Acest lucru minimizează investițiile pentru revizuiri și maximineaza transparenta.
În plus programul realizează din timp costul necesar pentru modificările survenite.
Prin efectuarea u nui test logic, se poate examina integritatea fiecărei izometrii, iar
erorile pot fi descoperite din timp.
IsoBuilder suportă un număr mare de interfețe la sistemele comune de construcție și
coordonare și poate astfel fi integrat într -un mediu de proiectar e existent fără probleme.
Interfețele sunt în mod constant extinse și parțial adaptate cerințelor individuale.
Pentru fiecare tubulatură, se genereaz individual o foaie de lucru pentru fabricare.
De asemenea, poate fi personalizată împărțirea automată a u nui desen în izometrii
separate. La apăsarea unui buton este posibil să se calculeze și să se documenteze din timp,
timpul și costurile pentru fabricarea și instalarea tubulaturilor. Pentru a îmbunătăți lizibilitatea
pe foaia de lucru, conexiunile pot fi a fișate într -o manieră nedeplasată.
Generează un raport care oferă o prezentare detaliată acheltuielilor de fabricație pentru
fiecare desen. Pentru a se realiza acest lucru, toate sudurile și îmbinările filetate primesc un
factor bazat pe dimensiunea nomina lă și elementul conectat. Diferite conexiuni sunt apoi
enumerate și grupate după factorul lor. Privind suma tuturor factorilor, este posibil să se
evalueze complexitatea unei tubulaturi.

Pentru importul sau exportul datelor de izometrie din sistemele terț ilor, sunt
disponibile interfețe cu mai multe formate.

Formatele acceptate includ:
• Tribon
• Unigraphics
• NupasCadmatic
• CĂȚIA
• IGES
• ProEngineer
• ShipConstructor
• Intergraph
• PDMS

5.1.3 RAMP (Resurce Activity Material Planning)

RAMP es te alcătuit dintr -un sistem central și un aranjament specific, instalat în locații
cheie în secția de tubulatură (depozit, debitare, sudare etc.). RAMP primește toate datele
relevate, desenele și datele de fabricare de la IsoBuilder sau interfețele cu sof tware -ul
izometric alternativ.

Fig. 5. 2 Interfața RAMP

Scopul principal al RAMP este de a echilibra fluxul de materiale și de utilizare a
diferitelor stații de mașini și sudare și de a controla întregul flux de material.
Fiecare instalare RAMP este per sonalizată pentru a satisface cerințele individuale ale
fiecărei firme, deoarece fiecare atelier deține diferite opțiuni de stocare, mașini și sisteme de
transport.
Întregul proces de comandă, alocarea materialului, documentația de sudare, precum și
urmări rea statisticilor materiale pot fi realizate de RAMP. De asemena și întregul proces de
pregătire a lucrărilor este facilitat de RAMP.
Prin utilizarea diferitelor criterii de filtrare și sortare, utilizatorul poate crea pachete
optimizate pentru fabricarea în secția de tubulatură.
Aceste pachete utilizează întotdeauna capacitatea maximă de utilizare a mașinilor și a
stațiilor individuale, precum și disponibilitatea actuală a materialelor.
Stadiul de fabricație al oricărei componente este actializata constan t de RAMP și poate
fi verificată în orice moment și în IsoBuilder. În acest fel, se pot verifica zilnic progresele ale
atelierului de tubulatura pentru izometrii finite.
În RAMPmaster, fiecărei etape îi este atribuita un anumit timp, în acest fel se pot a fla
la timp eventualele blocaje la stațiile individuale, și evitate.
Fiecare instalare RAMP diferă de la un atelier la altul în funcție de tipul de stocare,
mașini și sisteme de transport. În plus, fiecare proces de fabricație trebuie să abordeze diferite
aspecte cheie.
Pentru RAMP fiecare desen con ține nu numai desenul afișat ci și toate materialele
necesare fabricării, cum ar fi punctele de sudură, valorile de îndoire, lungimile tubulaturii,
greutatea, precum și toate materialele instalate.
În practică, m odificările desenelor se întâmplă zilnic. Datorită metodei modulare de
operare a sistemului RAMP este posibilă oprirea fabricării izometriilor modificate direct și
automat la actualul proces de fabricație până când inginerul resposabil se decide în ce măsu ră
modificarea afectează componentele deja finalizate.
Pentru fiecare stație se instalează un client -RAMP. În acest fel datele CNC pot fi
transferate direct pe mașină, iar după executarea fazei de fabricație starea tubulaturii poate fi
actualizata. Apoi so ftware -ul specifică următoarea operație, iar tubulatura este transpirtata la
stația următoare dacă este necesar. Fabricarea la fiecare stație de lucru poate fi astfel redusă la
o simplă apăsare a unui buton.
Prin conectarea diferitelor stații de lucru la o bază de date centralizata de fabricare și
înregistrarea stării corespunzătoare a fiecărei etape de prelucrare, progresul actual al fabricării
poate fi verificat în orice moment.

O soluție ușoară pentru a utiliza RAMP este cu ajutorul telefonului mobil (fi g. 5.3).
Fiecare tubulatură este marcată cu un cod de bara unic. Aceste cod este scanat cu telefonul
mobil pentru a schimba statusul piesei sau pentru a afla detalii despre ea.

Fig. 5.3 Scanarea tubulaturilor cu telefonul mobil

5.1.4 Kolli7

Kolli7 re prezintă o analiză de fezabilitate automată pentru tubulaturi și profile care
sunt prelucrate de mașini de îndoit CNC. Pe lângă analiza de fezabilitate computerizată
software -ul oferă și o platformă de construcție pentru geometria tubulaturilor, pentru
prelucrarea pe mașini moderne de îndoire a tubulaturilor.
Pentru monitorizarea precisă și susținerea procesului de fabricație, operația de îndoire
este simulată și testată pentru coliziuni. Sofware -ul suporta atât mașini de îndoit simple, cât și
mașini de înd oit dreapta -stânga cu mai multe capete și nivele de îndoire.
Kolli7 simulează îndoirea unei tubulaturi pe una sau mai multe mașini virtuale de
îndoire. În caz de interferență sau coliziune (fig. 5.3) în timpul secvenței de îndoire, software –
ul cauta în mo d independet soluții. Pe lângă asta, utilizatorul poate interveni manual în orice
moment și poate regla procesul de îndoire. Căutarea unei secvențe de îndoire adecvate
depinde de tipul mașinii. Cu cât mașina este mai complexă, software -ul ia în considerare mai
multe opțiuni pentru testare.

Fig. 5. 4 Simulare coliziune

Kolli7 testează următoarele opțiuni:
• direcția de rotire inversă;
• direcția de îndoire inversă;
• adăugarea unei corecții;
• modificarea capului de îndoire;
• modificare nivelului de îndoire;
• modi ficarea secvenței de îndoire (în funcție de tipul mașinii).

Utilizatorii editorului pot crea cu ușurință un model virtual al mașinii (fig 5.4) și
mediului său (fig 5.5 a,b,c). Editorul creează o imagine virtuală a uneltelor de îndoire, care se
utilizează împreună cu modelul aparatului de îndoire în simulare.

Fig 5. 5 Model virtual al masinii

a) b)

c)
Fig 5. 6 Proiectarea mediului de lucru

Managerul de materiale administrează o bază de date unde se regăsesc toate
proprie tățile materialelor specifice tubulaturilor, profilelor și barelor. În producția de
tubulaturi este necesar să se obține un rezultat precis de îndoire de la prima încercare.
Managerul de materiale poate fi utilizat cu ușurință pentru introducerea datelor.
Informațiile înregistrate servesc la precizia de montare a conductelor care urmează să fie
îndoite și la generarea datelor CNC.

Fig. 5.7 Interfața manager de materiale

Programul ia în considerare toți parametrii relevanți pentru mașină, scule și mate riale
atunci când generează date CNC.
Calculează lungimea precisă a tăierii, având în vedere elasticitatea tubulaturii,
reducerea lungimilorde tractiunecauzate deu supraalimentare și creșterea razei îndoirii,
precum și indinderea materialului în interioru l curbei.
Pentru fiecare tubulatură, software -ul determina timpul ciclului teoretic dependent de
mașină. În acest fel viteza și eficientă mai multor mașini pot fi comparate direct.
Numărul țiț mai mare de interfețe permite importul și exportul de date. Ace ste
interfețe, permit controlul mașinilor de îndoit CNC, precum și importul de geometrii de
tubulaturi de la sisteme terțe, cum ar fi sistemele de măsurare sau platformele CAD.
În cadrul programului Kolli7 se pot testa automat mai multe tubulaturi pe difer ite
mașini. Pentru fiecare tubulatură se găsește automat mașina potrivită de îndoire. Întreaga
simulare se poate evalua stastistic.
Unele mașini sunt capabile să îndoaie tubulaturi cu flanșe, în funcție de dispozitivul de
strângere se calculează rotația re lativă a flanșelor, precum și rotația înainte de prima îndoire
pentru a sigură poziția corectă a primei flanșe după îndoire.

5.2 Optimizarea fluxului tehnologic

Pentru a se putea realiza optimizarea fluxului tehnologic de fabricare a tubulaturilor
este necesar să se analizeze toate opțiunile din punct de v edere economic și al timpului de
prelucrare a tubulaturilor.

Etapele procesului de optimizare:
• observarea fluxului tehnologic actual;
• indentificare problemelor și cerințelor;
• găsirea soluțiilor optim e;
• punerea în practică a soluțiilor.

Se va face un studiu asupra timpului întregului proces și se vor alege cele mai bune
opțiuni în vederea optimizărilor după cum urmează:
• faza 1 – fluxul tehnologic în stadiul actual

Fig. 5 .8 Fluxul tehnologic neoptimizat

În figură 5.8 se poate observa faptul că unele mașini sau stații de lucru manual au un
timp îndelungat de lucru (roșu), pe când altele au un timp mai scurt (albastru) și doar două
dintre ele au un timp optim. Pentru a se o ptimiza întregul flux se vor alege mașini cu un timp
optim de lucru pentru a nu se ajunge la supraaglomerări în cazul unelor mașini sau la timp
mort în cel de al doilea caz.

• faza 2 – fluxul tehnologic optimizat

Fig. 5.9 Fluxul tehnologic optimizat

În acest caz (fig. 5.9) fluxul este unul continui fără întreruperi, fiecare mașină și stație
de lucru manual lucrează la capacitate maximă. Nu există timpi morți și nici supraaglomerări
la anumite mașini de lucru .

5.3 Investiții pentru optimizarea fluxului tehnologic

5.3.1 Costul de investiții pentru automatizarea întregului flux de fabricație

Tabelul 5.1 Investiții
NR.
CRT CERIN ȚE INVESTI ȚII
[EURO]
1 Consula ție 150,000
2 Transport / sistem de depozitare 1,500,000
3 Mașina de îndoit 900,000
4 Mașina d e debitat cu plasm ă 475,000
5 Mașina de suda re TIG 800,000
6 Mașina de suda re MIG 750,000
7 Mașina de debitat cu p ânză 75,000
9 Software 150,000
10 TOTAL 4,800,000

5.3.2 Studiu de comparație între fabricarea unei tubulaturi manual și
automatizat

5.3.2.1 Exemplul 1

Fig. 5.10 Tululatura
Tabel 5.2 Reazlizarea manuală a tubulaturii
NR
CRT CERINȚE TIMP
TIMP TOTAL

1 Transport 1 x 20 min 20 min
2 Debitare 3 x 9 min 27 min
3 Asamblare cot 2 x 22 min 44 min
4 Rectificare cot 4 x 8 min 32 min
5 Sudar e cot 4 x 22 min 88 min
6 Tăiere cot 57 grd 2 x 10 min 20 min
7 Asamblare flan șe 2 x 9 min 18 min
8 Sudare flan șe 2 x 20 min 40 min
9 Rectificare flan șe 2 x 8 min 16 min
TOTAL 305 min

Tabel 5.3 Realizarea automata a tubulaturi i
NR
CRT. CERINȚE TIMP
TIMP TOTAL

1 Transport 1 x 3 min 3 min
2 Debitare 1 x 4 min 4 min
3 Îndoire 2 x 5 min 10 min
4 Sudare flan șe 1 x 7 min 7 min
5 Rectificare flan șe 2 x 8 min 16 min
TOTAL 40 min

Timp estimativ salvat: 265 minute (aproximativ 86%)

5.3.2.2 Exemp lul 2

Fig. 5.11 Tubulatura

Tabel 5.4 Realizarea manual ă a tubulaturii
NR
CRT. CERINȚE TIMP TIMP TOTAL
1 Transport 1 x 20 min 20 min
2 Debitare 6 ” 4 x 15 min 60 min
3 Debitare 4” 1 x 9 min 9 min
4 Asamblare cot 3 x 28 min 84 min
5 Rectificare cot 6 x 14 min 84 min
6 Sudare cot 6 x 40 min 204 min
7 Debitare cot 31 grd / 59 grd 2 x 15 min 30 min
8 Asamblare flanșe 12 / 9 min 21 min
9 Sudare flanșe 30 / 20 min 50 min
10 Rectificare flanșe 14 / 8 min 22 min
11 Asamblare si sudare reduc ție 117 min
TOTAL 737 min

Tabel 5.5 Realizarea automată a tubulaturii
NR
CRT. CERINȚE TIMP TIMP TOTAL
1 Transport 1 x 3 min 3 min
2 Debitare 6 1 x 5 min 5 min
3 Debitare 4 1 x 4 min 4 min
4 Îndoire 5 / 3 / 2 min 10 min
5 Sudare flanșă 6 1 x 18 min 18 min
6 Sudare flanșă 4 1 x 7 min 7 min
7 Rectificare flanșă 14 / 8 min 22 min
8 Asamblare si sudare reducție 95 min
TOTAL 164 min

Timp estimativ salvat: 537 minute (aproximativ 73%)

5.3.2. 3 Exemplul 3

Fig. 5.12 Tubulatura

Tabel 5.6 Realizarea manuală a tubulaturii
NR
CRT CERINȚE TIMP TIMP TOTAL
1 Transport 1 x 20 min 20 min
2 Debitare 1 x 31 min 31 min
3 Asamblare flașne 2 x 20 min 40 min
4 Sudare flanșe 2 x 40 min 80 min
TOTAL 171 min

Tabel 5.7 Realizarea automată a tubulaturii
NR
CRT CERINȚE TIMP TIMP TOTAL
1 Transport 1 x 3 min 3 min
2 Debitare 1 x 12 min 12 min
3 Sudare flanșe 1 x 43 min 43 min
TOTAL 59 min

Timp estimativ salvat: 112 minte (aproximativ 66%)

5.3.3 Pregatirea manuala a tubulaturilor vs automata

• în medie 5 tubulatu ri / desen
• în medie 2000 desene / proiect
• 10 proiecte pe am
• drawings are split into logical spools, spools data is documented, balanced work
packages are created based on capacities and schedule

Tabel 5.8 Pregătire manuală vs automată

5.3.4 Economii

5.3.4.1 Mașina de îndoit (10 proiecte / an)

Tabel 5. 9 Calculul economiilor datorate masinilor de indoit
NR
CRT CERINȚE
1 Coturi 60,000
2 Îndoiri ( 60%) 36,000
3 Preț / cot 10 €
4 Economii 360,000 €
5 Economii suduri 72,000
6 Sudur ă cost ( în medie 2h/cot) 15 € / h
7 Economii (sudură) 1,080,000 €
TOTAL 1,440,000 €

5.3.4.2 Mașina de sudat și debitat cu plasm a (fără automatizare) (10 proiecte / an)

Tabel 5.10 Calculul economiilor fara automatizare
NR
CRT CERINȚE
1 Reduc ții 3,125
2 Repere 3,500
3 Num ărul total de suduri 16,750
4 Timpul total de sudare (include debitare ,
rectificare) 33,500 h
5 TOTAL 502,500 € CERINȚE IZOMETRIE
MANUALĂ IZOMETRIE
AUTOMATĂ DIFERENȚA 2000 DE
IZOMETRII SALARIU
PE ORĂ ECONOMIE
(UN PRIECT) ECONOMIE
(10 PROIECTE)
Împartirea
izometriilor 5min 0.5min 4.5min 150h 25 € 3,750 € 37,500 €
Blancing 20min 0.5min 19.5min 650h 25 € 16,250 € 162,500 €
Documentaț ie
(include
printarea) 30min 3min 27min 900h 25 € 22,500 € 225,000 €
TOTAL 55min 4min 51min 1700h 25 € 42,500 € 425,000 €

5.3.4.3 Mașina de sudat si debitat cu plasma (cu automatizare) (10 proiecte / an)

Tabel 5.11 Calculul economiilor cu automatizare
NR
CRT . CERINȚE
1 50% mai puține repere -7,000 h
(-3,500 welds)
2 40% mai pu țin timp de sudură / reducții -5,000 h
3 30% mai puțin timp / repere -3,150 h
4 Timp total sudură reducții 15,150 h
TOTAL ECONOMII 227,250 €

5.3.4.4 Totalul economiilor

Tabel 5.12 Calculul economiilor totale
NR
CRT CERINȚE ECONOMII /
PROIECT ECONIMII / 10
PROIECTE
1 Pregatirea da telor 42,500 € 425,000 €
2 Îndoire 144,000 € 1,440,000 €
3 Sudare 22,725 € 227,250 €
4 Trasabilitate pentru toate etapele ECONOMII INDIRECTE
5 Utilizarea optimă a mașinilor ECONOMII INDIRECTE
6 Calitate constantă ECONOMII INDIRECTE
7 Urmarire automat ă a sudurilor ECONOMII INDIRECTE
8 Urmarirea automată a loturilor ECONOMII INDIRECTE
9 Total economii 209,225 € 2,092,250 €