ROBOTIZAREA PROCESULUI DE ASAMBLARE A UNEI FAMILII DE PRELUNGITOARE ELECTRICE LA COMPANIA TEHNOPRODPLAST S.R.L FOLOSIND ROBOȚI DE TIP COLABORATIV… [301402]

[anonimizat]: [anonimizat]

2017

[anonimizat] A UNEI FAMILII DE PRELUNGITOARE ELECTRICE LA COMPANIA TEHNOPRODPLAST S.R.L FOLOSIND ROBOȚI DE TIP COLABORATIV

Coordonator științific

CONF.DR.ING.MIRCEA FULEA

Declarație de originalitate din partea student: [anonimizat]:

Declar că lucrarea de licență cu titlul:

Robotizarea procesului de asamblare a unei familii de prelungitoare electrice la compania TehnoprodPlast S.R.L folosind roboți de tip colaborativ.

Reprezintă contribuția mea originală și nu a fost plagiată.

Lucrarea a fost elaborată de mine sub îndrumarea Con. Dr. Ing. Mircea Fulea și am primit concursul persoanelor nominalizate mai jos drept consultanți.

Consultant: [nume, prenume, funcție, loc de muncă; se mai adaugă alte rânduri dacă este necesar]

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura student: [anonimizat])

Declarație de originalitate din partea coordonatorului științific

Subsemnatul Conf. Dr. Ing. Mircea Fulea

cadru didactic îndrumător al lucrării de diplomă cu titlul:

Robotizarea procesului de asamblare a unei familii de prelungitoare electrice la compania TehnoprodPlast S.R.L folosind roboți de tip colaborativ.

realizată de doamna/domnul: Drăgoi Grigore

confirm prin prezenta că nu am cunoștință ca realizările prezentate în lucrare să fie copiate sau să reprezinte contribuțiile unei alte persoane decât autorul nominalizat.

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura coordonatorului)

Încadrarea lucrării de licență în domeniul de specialitate sau domenii conexe

Vă rugăm să introduceți în caseta adecvată litera P pentru subdomeniul principal în care se încadrează lucrarea de licență (se optează pentru un singur subdomeniu principal) și litera C pentru subdomeniile complementare (dacă este cazul; se poate opta pentru mai multe subdomenii complementare.

[anonimizat]: [anonimizat]: _____________________________

Aprecierea lucrării de licență de către coordonatorul științific

Acest spațiu este alocat pentru coordonatorul științific

Semnătura coordonatorului științific: ______________________________

CUPRINS

Vă rugăm să respectați formatul impus. În partea a II-a [anonimizat] a fi necesare.

PREFAȚĂ

Vă rugăm să prezentați contextul în care ați ales tema de proiect și utilitatea temei în contextul respectiv. A nu se depăși o pagină.

O nouă revoluție industrială este tot mai prezentă în zilele noastre și anume Industry 4.0. Tema de proiect aleasă de mine se bazează pe beneficiile acestei revoluții și este special concepută pentru firma TehnoprodPlast. Ideea de plecare a acestei teme a apărut prin prezentarea și prin tot mai marele accent pus pe apariția acestei revoluții în interiorul țării noastre. Într-o [anonimizat]at să gândesc o celulă robotizată și pentru o fabrică din România.

CUVINTE DE MULȚUMIRE

Secțiunea este alocată pentru a adresa mulțumiri persoanelor și organizațiilor care v-au sprijinit în finalizarea cu succes a lucrării. Vă rugăm să fiți specific. A nu se depăși o pagină.

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

REZUMATUL LUCRĂRII DE LICENȚĂ

Vă rugăm să respectați indicațiile de mai jos. A nu se depăși două pagini pentru redactarea rezumatului.

Scopul temei de cercetare propuse [Care sunt motivele alegerii temei?]

Am ales această temă cu ajutorul coordonatorului stiințific, într-o vizită la firma TehnoprodPlast. Prin automatizarea procesului de asamblare am dorit ca producția să crească, dar și să creez un mediu de lucru mai plăcut și binențeles acesta să fie cât mai ergonomic.

Obiectivul general [Ce rezultate ați urmărit să obțineți prin tema de proiect în termeni generali?]

Obiectivul general al acestei teze de absolvire este de a implementa o celulă robotizată cu robot colaborativ, de către firma TehnoprodPlast capabilă să asambleze prize electrice mobile de mai multe dimensiuni.

Obiective specifice [Pe de direcții majore ați acționat în cadrul lucrării pentru a atinge obiectivul general și de ce?]

Principalele obiective specifice sunt:

Spațiul cât mai mic ocupat de celulă

Siguranța operatorilor

Integrarea princiipilor ergonomice în dezvolatrea celulei

Costul de proiectare cât mai scăzut

Creșterea productivității

Metodologie/Abordare/Proiectare [Ce metode, ce instrumente, ce tehnologii, ce concepte, ce teorii etc. ați aplicat pentru a atinge obiectivele propuse în cadrul temei?]

Pentru a ajunge la conceptul final am utilizat softul de proiectare CatiaP3 V5-R62013 pentru modelarea celulei robotizate și pentru calculul cu element finit. Pentru alegerea cilindrilor gripperului manipulatorului pnematic am utilizat programul online de alegere a gripperelor de pe www.festo.ro. Pentru calculul indicelui de consistență am utilizat Microsoft Excel iar robotul utilizat este un robot de la ABB de tip colaborativ numit YuMi. Metodele utilizate în dezvoltarea celulei au fost AHP, QFD, FMEA dar și metoda de inovare TRIZ.

Rezultatele majore [La ce rezultate principale ați ajuns? Ce contribuții ați adus la diverse probleme legate de cunoaștere, inovare, dezvoltare tehnologică? La ce concluzii majore ați ajuns?]

Unul dintre cel mai important rezultat obținut a fost scăderea timpului de asamblare pentru o creștere semnificativă a producției. Un alt rezultat major se paote observa din calculele economice, care ne indică faptul că celula își recupurează investiția pe parcursul a 3 ani, ceea ce sugerează faptul că investiția este una bună.

Limitări ale rezultatelor (dacă este aplicabil) [Care a fost aria de studiu și dezvoltare la care s-a limitat tema și ce propuneri aveți pentru dezvoltări viitoare?]

Ca și o primă limitare întâlnită a fost spațiul de care dispune firma TehnoprodPlast, acesta fiind unul limitat. O altă limitare importantă a fost automatizarea procesului de alimentare al lamelelor, datorită formei pe care acestea o au. O a treia limitare întâlnită a venit de la partea economică, deoarece investiția pe care firma era dispusă să o facă se dorea a fi cât mai mică. O dezvoltare viitoare este dată de automatizarea completă a procesului de alimentare.

Implicații practice (dacă este aplicabil) [Ce implicații și impact tehnic/tehnologic ar putea avea rezultatele temei dvs. dacă s-ar aplica în practică? Ce impact economic sau comercial ar putea avea eventuala aplicare în practică a rezultatelor temei?]

Punerea în practică al conceptului de celulă robotizată de către firma TehnoprodPlast ar duce la o creștere a producției așa cum am mai amintit, dar ar face ca firma să ia parte la această nouă revoluție industrială și anume Industry 4.0.

Originalitatea/valoarea [Ce aduce nou în domeniu lucrarea dvs.? Care este valoarea rezultatelor și cine anume le-ar putea utiliza cu preponderență?]

Dezvoltarea celulei este 100% originală, fiind o soluție gândită și propusă de mine pentru firma TehnoprodPlast, care dorește să iși crească productivitatea, prin automatizarea proceselor.

SUMMARY OF THE BSc FINAL DEGREE PROJECT

This section is the English translation of the „Rezumatul lucrării de licență". Please keep the text in maximum two pages.

Project scope

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

General objective

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Specific objectives

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Methodology/Approach/Design

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Major results

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Limitations of the results (if it is applicable)

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Practical implications (if it is applicable)

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Other implications (e.g. social, scientific: if it is applicable)

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

Originality/value

[Introduceți textul aici, TNR 12; line spacing: single; aliniere: justify]

REZUMATUL CAPITOLELOR

Vă rugăm să descrieți pe scurt fiecare capitol al lucrării de licență. A nu se depăși două pagini pentru această secțiune.

În capitolul 1 avem prezentate informații introductive ale elementelor de bază privind domeniul temei de proiect. Dintre aceste informații prezentate amintim aplicații ale roboților colaborativi, avantaje și dezavantaje în comparație cu soluțiile robotizate clasice sau chiar cu cele neautomatizate. Tot în acest capitol mai avem prezentate și o serie de repere privind dezvoltările tehnologice în domeniul temei de proiect.

Capitolul 2 prezintă problemele de rezolvată, pentru a putea dezvolta cu succes un concept de celula robotizată care să rezolve problemele celor de la firma TehnoprodPlast, traseul parcurs pentru a dezvolta noul concept precum și teoriile metodele și instrumentele utilizate cum ar fi AHP, QFD, FMEA, TRIZ, dar și tehnologiile experimentele și testele utilizate, în care am prezentat aplicațiile software utilizate.

În capitolul 3 am structurat analiza problemei de rezolvat, în care am prezentat detaliat cerințele clientului, nevoiile de automatizare, am ierarhizat aceste cerințe cu ajutorul metodei AHP, pentru a putea vedea care sunt esențiale în dezvltarea noului concept. Am prezentat standardele folosite dar și chestionarul de ergonomie conceput pentru o dezvoltare ergonomică

Capitolul 4 prezintă bazele conceptului, pentru celula automatizată. Aici am prezentat 3 etape în dezvoltarea acestui concept. În aceste etape se poate observa modul de dezvoltare a celulei automatizate.

În capitolul 5 este vorba despre palnificarea performanței procesului de asamblare, în acest capitol am stabilit atât funcțiile celulei am analizat aceste funcții cu ajutorul metodei QFD. În urma analizei acestor funcții ne-au rezultat conflicte tehnice pe care prin metoda TRIZ sau prin soluții propuse de către mine le-am găsit soluții.

În capitolul 6

OBIECTIVUL GENERAL

Obiectivul general trebuie să exprime în termeni generali ce urmăriți să atingeți prin tema de proiect. Obiectivul general trebuie să fie legat de problema pe care doriți să o rezolvați (a se vedea secțiunea 2.1 din proiect). Formulați obiectivul general de așa natură încât să fie direcționat clar asupra problemei majore de rezolvat în cadrul proiectului, să fie măsurabil, să fie realist. Maximum o pagină pentru descrierea obiectivului general.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

OBIECTIVELE SPECIFICE

Obiectivele specifice se adresează diverselor fațete ale problemei de rezolvat prin tema de proiect. Obiectivele specifice trebuie să specifice ce urmează să faceți în cadrul proiectului, unde și cu ce scop. Formulați obiectivele specifice de așa natură încât să fie măsurabile. Asociați minimum un indicator prin care se poate măsura gradul de rezolvare al fiecărui obiectiv specific. Maximum o pagină pentru descrierea obiectivelor specifice.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

Partea I

Aspecte generale în contextul temei

1. INTRODUCERE

1.1. Elemente de bază privind domeniul temei de proiect

Concepuții pentru a împărtășii același spațiu de lucru ca și oamenii, o nouă clasă de roboți industriali, cunoscuți drept roboți colaborativi, vizează aplicații de fabricație repetive, de dimensiuni mici, sau au tehnologie low-tech. Acești roboți care pot efectua operațiuni detaliate de asamblare nu necesită caracteristici de siguranță costisitoare la fel ca și omologii lor.[1]

În ultimii doi ani pe piață și-au făcut apariția un nou tip de roboți care vor să facă uitate acele cuști imense. Roboții colaborativi sau Cobots așa cum mai sunt ei cunoscuți de specialiști, sunt acei robți care sunt proiectați să funcționeze în colaborare cu oamenii. În prezent aceștia sunt utilizați pentru operațiuni ușoare, cu sarcini de deplasare mici. Sunt concepuți în așa fel incât să creeze siguranță pentru oamenii din jurul lor, fie prin forța limitată pentru a evita un accident grav în cazul în care oamenii îi ating sau prin integrarea de senzori care previn atingerea lor. Greutatea relativ ușoară îi face ca ei să poată fi mutați de la o sarcină la alta în funcție de necesități. Nu necesită programatori specializați. În ultimul timp încercânduse și chiar reușinduse ca ei să poată fi programați de către oricine de la un smartphone. Cel mai important lucru este acela că ei nu sunt destinați să înlocuiască omul in producție și doar să îl ajute. În figura 1.1 avem prezentați cațiva dintre cobots.[2]

Coboții sunt ușor de folosit chiar și unul langă celălalt sau în colaborare cu oameni pentru serii mici de producție. Ei garantează o siguranță completă. Această siguranță este dată de instinctul de sigurață pe care aceștia îl au încorporat. Acest sistem de siguranță este constituit din senzori care dectează atunci când cineva se apropie prea mult de cobot în momentul în care cobotul este atins se oprește. Oprirea cobotului depinde foarte multe de viteza cu care acesta se deplasează în momentul in care este atins. Durerea cauzată precum si stricăciunile provocate in cazuri extreme de accident sunt determinate de forța cobotului. În ISO 10218-1:2011 nu este impusă o limită asupra forței sau a vitezei, deși trebuie efectuată o analiză a riscutilor pentru toate aplicațiile. Aceasta analiză trebuie utilizată pentru a determina viteza maximă și forța pentru fiecare aplicație în parte.[3]

Figura 1.1 Tipuri de roboți colaborativi [3]

În tabelul 1.1 putem identifica punctele tari si punctele slabe ale roboților colaborativi in raport cu roboții clasici.

Tabelul 1.1 Compație între roboți [3]

Coboții sunt foarte flexibilii în utilizare. Pot fi utilizați la diferite aplicații în cadrul unui proces deoarece ei sunt ușor de mutatat. Coboții nu necesită un limbaj special de programare.

Programarea se poate realiza atât online cât și offline. Programarea online se realizează cu ajutorul unui teach pendant care memorează pozițiile și le transmite mai departe cobotului. Memorarea punctelor se realizează cu o simplă apăsare pe buton. Ca și dezavantaj al acestui tip de programare putem identifica faptul că procesul trebuie oprit temporar in momentul în care se implementează un program nou. Acest lucru poate fi suplinit de programarea offline, care se realizează cu ajutorul unui soft special de proiectare, se memorează programul după care este transmis mai departe la cobot cu ajutorul unui memory stick. Coboții prezintă foarte multe avantaje, dar inainte de a implementa o soluție pe baza lor trebuie ținut cont de următoarele lucruri foarte importante.

Tasks. Sarcina pe care cobotul urmează să o efectueze este foarte importantă și trebuie foarte bine analizată. În primul rând pentru a fi siguri că cobotul poate să realizeze acea sarcină, împreună cu muncitorul. Coboții de cele mai multe ori realizează mișcări repetitive sau manipulează piese de dimensiuni mici.

Programarea. Deși coboții pot fi programți foarte repede și nu necesită neapărat cunoștinte avansate in domeniul roboticii, este indicat ca programarea să fie realizată de către un opeartor specializat.

Gripperul. Depinde foarte mult de specificul aplicației. Se pot construii mai multe tipuri de gripper, cum ar fi gripper cu degete, gripper magnetic, gripper cu ventuze.

Camera video. Practic fără o cameră video un cobot este orb. Prin urmare o cameră video este absolut necesară pentru ca cobotul sa poată detecta orice schimbare în poziția produsului sau a componentei și să își ajusteze acțiunea în consecință. Pe piață deja se găsesc camere 3D. O anumită cunoaștere a procesării imaginilor este firească. Procesarea imaginilor poate fi reazlizată fără cunoașterea unor algoritmi complexi, datorită programeleor Pick-it de la firma Intermodalics. [3]

Procese în care au fost implementați roboți colaborativi.

Un prim proces unde am găsit implementat robot colaborativ este in Cehia la una dintre fabricile SKODA. Acolo robotul lucrează împreună cu operatorii la realizarea transmisiilor pentru Volkswagen. În figura 1.2 se poate observa implementarea robotului în fabrica din Cehia. Cei de la Skoda au implementat o soluție bazată pe un robot colaborativ de la Kuka, iar după implementarea acesteia declarau.

Skoda a câstigat:

Angajații producției lucrează alături de Kuka Lbr pe sarcini de înaltă precizie, fără a fi nevoie de garduri de siguranță.

Digitizarea producției înseamnă că producția din Vrchlabi devine tot mai mult bazată pe date.

Robotica reprezintă o parte a modernizării procesului și va conduce la mai multe investiții și inovare. [4]

Un alt proces in care întâlnim implementat robot colaborativ, este tot în Cehia însă de această dată în Praga, acolo unde cei de la ABB realizează asamblarea prizelor electrice. Practic acesta a fost si sursa mea de inspirație în realizarea celulei robotizate. În figura 1.3 este prezentată o vedere de asamblu asupra modului cum au gândit automatizarea cei din Praga. Ca și avantaje întâlnite în urma implementării acestei celule cei de la abb enumerau: flexibilitatea, calitatea, siguranța și ergonomia. [5]

Figura 1.2 Celulă robotizată Skoda [4]

Figura 1.3 Celulă robotizată asamblare prize electrice [5]

Figura 1.6 Celulă robotizată cu robot UR5 [6]

Un al treilea proces în care este implementat un robot colaborativ este de această dată in Italia, în industria alimentară. În industria alimentară, calitatea produselor prelucrarea și manipularea ulterioară a acestora sunt deosebit de importante. Manipularea hranei deja ambalate și pregătirea ei pentru transport este o chestiune de delicatețe în atingere și de precizie.- criterii care pot fi îndeplinite cu usurință de către coboții. La compania italină Cascina Italia, peste 2,5 milioane de ouă trebuie ambalate în fiecare zi. Un robot UR5 cu dispozitive de prindere controlate pneumatic este responsabil pentru stivuirea cutiilor cu câte 10 ouă fiecare în cutii care conțin în cele din urmă 1.440 de ouă. În acest fel, robotul împachetează aproximativ 15.000 de ouă pe oră. În conformitate cu figura 1.6 putem observa o imagine de ansamblu asupra celulei robotizate cu robotul UR5. [6]

Asamblarea robotizată.

Aplicațiile pentru assamblarea robotizată pot include componente auto, cum ar fi pompe, motoare și cutii de viteze. Computerele și electronicele de consum reprezintă o altă zonă excelentă, precum și dispozitivele medicale și aparatele electrocasnice. Roboții de asamblare sunt ideali pentru sarcini care necesită viteză și precizie ridicată. Nu numai că pot să asambleze părți mici sau complicate pentru un om, dar lucrează rapid și precis fără a obosi sau a face greșeli. Sunt foarte buni în aplicații în care curățenia este esențială, cum ar fi produsele farmaceutice și asamblarea dispozitivelor medicale. În multe industri ciclurile de viață sunt tot mai scurte pentru majoritatea produselor, iar asamblarea robotizată oferă numeroase avantaje financiare. Robotul de asamblare are flexibiliateta de a gestiona variantele unei familii de produse, chiar și de la ciclu la cilcu, dacă este echipat cu camere video sau cu alți senzori, și poate fi reconfigurat rapid și ieftin dacă se modifică proiectarea produsului. În caz că linia de produse dispare complet de pe piață robotul poate fi reconfigurat foarte ușor pentru alt proces. Asamblarea robotizată reduce costurile în timp ce sporește calitatea și capacitatea. Spre deosebire de echipamentele dedicate de automatizare, roboții sunt mașinii flexibile, care pot fi reconfigurate sau redistribuite după necesități. Poate că este de cea mai mare importanță faptul că roboții sunt o tehnologie matură făcând ca investiția care se face pentru ei să fie cu risc scăzut și cu o rentabilitate ridicată. [7] În conformitate cu figura 1.7 se poate observa procesul automatizat cu roboți industriali pentru o linie de autovehicule pentru o fabrică care produce autovehicule de tip Hyundai. [8]

Figura 1.7 Asamblarea robotizată autovehicule [8]

Automatizările industriale reprezintă un domeniu care beneficiază în permanență de progresele tehnologice, un domeniu care este în plină expansiune. Creșterea capacității mediilor de stocare și dezvoltarea echipamentelro a permis realizarea unor echipamente de automatizare foarte performante. Automatizările industriale cuprind o serie de echipamente și de procese având rolul de a eficientiza toate liniile de producție. Cu alte cuvinte, ceea ce facea în trecut o mână de oameni actualmente poate fi realizat fără probleme de echipamentele automatizate. Câteva dintre metodele care pot să facă parte din procesul de automatizare ar fi: executarea unor sarcini care depășesc cu mult posibiliatea ființelor umane în materie de calcul, viteza volum rezistență, înlocuirea mâinii umane în sarcinii ce preupun un grad ridicat de pericol spațiu subacvatic, radiații, foc, înlocuirea oameniilor în unele sarcini care necesită munci monotone sau munci grele; economisire sau îmbunătățire economică. În continuare o să prezint câteva avantaje și dezavantaje în ceeea ce privește automatizarea cu roboți industriali clasici cât și colaborativi, pentru diferite procese.

Ca și avantaje putem identifica:

Productivitatea și fluxul sunt crescute;

Calitatea este crescută;

Consistența și robustețea produsului sau serviciului sunt sporite;

Dezavantajele întâlnite în procesele industriale automatizate sunt:

Costurile de dezvoltare pot fi ridicate, și unele dintre ele nu pot fi prevăzute. În general costurile sunt generate de modificarea proceselor de lucru sau de modificare a tehnologiilor

Costurile inițiale se pot dovedi a fi destul de ridicate. Automatizarea unui proce de lucru, produs sau a unei unităti de producție necesită o investiție ridicată din partea companiei care își dorește o schimbare radicală în ceea ce privește automatizarea;

Pot apărea vulnerabilități în ceea ce privește securiattea și buna funcționare a programelor care operează mașinăriile. [9]

1.2. Repere privind dezvoltările tehnologice în domeniul temei de proiect

1.2.1Prezentarea firmei S.C. TehnoprodPlast S.R.L

S.C. Tehnoprod Plast S.R.L. este o firma privata inființată în anul 1996, cu capital româno – german, iar principalul obiect de activitate îl constituie producția și comercializarea de aparataj pentru joasă tensiune (prize, prelungitoare, adaptoare, etc) Politica firmei este asigurarea de fiecare dată și fara nici o exceptie a unei valori ridicate pentru clienți ceea ce înseamnă performantă ridicată de calitate, onorare la timp a comenzilor și un preț competitiv. În acest sens, încă din anul 2004, S.C. Tehnoprod Plast S.R.L. a implementat prin organismul de certificare DQS – Romania sistemul de management al calității în conformitate cu Standardul DIN EN ISO 9001:2000. Produsele executate de firma lor sunt exportate sub marca GB GEBRO, în țări ca Germania, Olanda, Suedia, Grecia, Spania, Arabia Saudita, Indonezia, și sunt certificate cu normele de calitate din țările respective (VDE, TÜV, KEMA, ÖVE, SEMKO, DEMKO, FIMKO). În Romania sunt distribiute în magazine ca: Praktiker, Selgros, Cora, Ambient, Vasion, etc. În conformitate cu figura 1.8 avem prezentate seria de produse care sunt fabricate de către firma TehnoprodPlast. [10]

Scurt istoric

1996  Inființarea firmei cu domeniu de activitate injecția de mase plastice
2003 Achiziționarea din Germania de la firma Gebrunder Broghammer GmbH a unei linii de fabricație a aparatajului de joasa tensiune
2005 Semnarea contractului de colaborare cu firma GIRA din Germania[10]

Figura 1.8 Produse ale companiei TehnoprodPlast [10]

Descrierea Produsului

În principal firma Tehnoprod Plast produce o gamă foarte variată de produse după cum s-a putut observa și în imaginea de mai sus. Celula semiautomatizată va automatiza procesul de asamblare a unei game mai restrânse de produse prezentate mai jos impreună cu carateristicile lor.

Principalul produs pentru care am gândit acest tip de celulă este o priză mobilă multiplă cu 3 posturi și contact de protecție la 45 de grade. În figura 1.9 avem prezentat acest tip de produs. Materialul din care este confecționat acest produs se numește polipropilenă, este rezistent la șoc, oferă posibilitatea utilizatorului de a monta și o altă lungime a cablului de conectare alta decât lungimile starndard. Un alt model care poate fi asamblat în celula semiautomatizată ar fi tot o priză mobilă cu 3 posturi insă de această dată materialul din care este confectionată este diferit răsină ureică. Acestă priză se numește Typ 393 si este prezentată în figura 1.10. Alte modele ar mai fi priză cu 4 posturi Typ 478, precum si priză cu 6 posturi Typ 678. Ambele modele le avem prezentate în figura 1.11. Toate modele vin fără cablu întrucât acesta o să fie montat de către client pentru a avea ce lungime își dorește. [10]

Figura 1.9 Priză mobilă multiplă cu 3 posturi [10]

Figura 1.10 Priză mobilă Typ 393 [10]

Figura 1.11 Prize mobile Typ 478 și Typ678 [10]

Conveioarele, joacă un rol cheie în multe tipuri de procese industriale și de fabricație, unde pot fi utilizate în timpul producției sau depozitării produselor. Companiile pot alege din mai multe tipuri de sisteme, în funcție de tipul de produs și de măsura în care acesta trebuie transportat.

Benzile transportoare standard sunt unul dintre cele mai utilizate dispozitive ale sistemului de transport. Aceste curele transportă mărfuri de-a lungul unei liniii de asamblare, în care mașinile sau lucrătorii fabrică sau inspectează fiecare componentă în parte. Companiile au mulți factori de luat în considerare atunci când ajung să aleagă un sistem de transportoare. Fiecare sistem trebuie să fie suficient de puternic pentru a transporta cu ușurință produse grele sau de mare volum, dar suficient de delicat pentru a evita deteriorarea produselor sau a mașinilor. Companiile trebuie să ia în calcul și cerințele de întreținere și durabilitatea fiecărui sistem. În multe aplicații de producție perioadele de nefuncționare pot avea un impact semnificativ asupra producției și a profitului. O lubrifiere și ajustare corespunzătoare pot contribuii la reducerea timpilor de nefuncționare permițând astfel companiei să își atingă obiectivele de producție. [11]

Roboții colaborativi pentru a înțelege mai bine conceptul de robot colaborativ în cele ce urmează o să prezint câteva caracteristici ale robotului YuMi produs de către ABB. O creștere explozivă a cererii de electronice mobile a necesitat o nouă paradigmă de fabricație. Yumi poate să lucreze indeajuns de aproape cu oamenii, pe aceleași sarcinii de asamblare. Oferă un grad ridicat de siguranță în interacțiunea cu oamenii. YuMi este primul robot independent certificat ca fiind unul sigur. Brațele dual moi, combinate cu tehnologii de detectare a forței garantează siguranța completă a colegiilor lui YuMi. Acest robot a fost conceput special pentru a satisface nevoile de producție ale industriei electronice de consum, putând fi folosit ăn orice aplicație de montare a pieselor mici datorită brațelor sale duale cu mâini flexibile. Prin YuMi se înțelege tu si eu, adică lucrăm în siguranță împreună pentru a creea nenumărate oportunități. [12]

YuMi este eun robot colaborativ perfect capabil să lucreze împreună cu oamenii, asigurând în acelaș timp siguranța celor din jurul lui. Algoritmi în timp real setează o traiectorie de coliziune liberă pentru fiecare braț personalizat pentru o anumită operațiune. Dacă robotul întâlnește un obiect neașteptat acesta își poate opri mișcarea în timp de milisecunde, iar mișcarea poate reîncepe tot atât de ușor ca și apăsarea tastei play de pe o consolă de comandă. În figura 1.12 se poate observa colaborare dintre operator și acet tip de robot YuMi. [13]

Figura 1.12 Colabarare om robot [13]

Masina de ambalat, de tipul flowpack cel mai des este utilizată de producătorii mijlocii și mari din industria bunurilor de larg consum. Este capabilă de a ambala produse cu dimensiuni variate, fiind un echipament versatil. Produsele sunt alimentate cu ajutorul unui conveior și acoperite cu folie. Individualizarea fiecărui produs este realizată cu ajutorul unui sistem rotativ pentru tăierea foliei, controlat de un termoregulator electronic. Viteza de amblare este controlată electronic cu un potențiometru, mașina integrându-se ușor cu alte echipamente. Toate părțile care intră în contact cu produsele sunt executate din oțel inoxidabil. [14]

Alimentatoare rotaționale, sunt foarte utilizate datorită spațiului redus care acesta îl ocupă. Au proiectate părții de orientare pentru a facilita o alimentare continuă și a evita blocajele apărute în timpul alimentării. Acționarea acestor alimentatoare este integral electrică, astfel acest element fiind foarte ușor de integrat în diferite concepte de celule.

Manipulator pneumatic, majoritatea manipulatoarelor sunt capabile să deservească până la 20 kg. Ele sunt prevăzute cu dispozitive de prindere care pot funcționa la unghiuri de la 40 de grade la 180 de grade. Aceste dispozitive de prindere sunt capabile de compactare, strângere paralelă și curse extinse. Mai mult decât atât acestor unități li se poate încorpora un modul liniar sau rotativ. Domeniul de aplicae al acetor manipulatoare este foarte vast, de la indutria alimentară, indutria farmaceutică, până la industria împachetării. Aplicațiile întălnite pentru acest tip de manipulatoare sunt și ele foarte diverse, de la operații de genul pick-and-place, la pozișionarea obiectelor și manipularea lor. În figura 1.13 avem prezentat un astfel de manipulator pneumatic. [15]

Figura 1.13 Manipulator Pneumatic [15]

2. PLANIFICAREA PROIECTULUI

2.1. Problema de rezolvat

În cadrul acestei lucrări trebuie rezolvată problema asamblării automatizate a prizelor mobile în cadrul firmei TehnoprodPlast. În momentul de față asamblarea se realizează complet manual de către muncitori. Din acest motiv timpul de asamblare al prizelor mobile este destul de mare iar mediu de lucru este unul neergonomic, și numărul de muncitori utilizați pentru asamblare este unul destul de mare. Toate aceste lucruri duc la un cost mare de producție, și la o calitate a prizelor scăzută, precum și faptul că firma rămâne în urma cu dezvoltarea tehnologiei ceea ce duce implicit la faliment. Pentru a înțelege mai bine problema cu care ne confruntăm în continuare o să prezentăm procesul curent de asamblare din firmă.

După o scurtă vizită în cadrul companiei TehnoprodPlast împreună cu coordonatorul stiințific, am observat, faptul că procesul de asmblare a prizelor mobile este complet neautomatizat. În urma unor discuții cu cei de acolo, am hotarât că o automatizare sau o semiautomatizare a acestui proces ar fi benefică, și că într-un viitor apropiat o să fie luată în calcul această variantă. „Având în vedere rapiditatea cu care evoluează tehnogia în zilele de astăzi, pentru a putea ține pasul cu competitorii, consider că o automatizare a procesului de asamblare a prizelor mobile ar fi benefică pentru firma noastră.”[Lucian Moraru-director Tehnoprod Plast]. În conformitate cu figura 2.1 avem prezentat procesul semiautomatizat de obținere a lamelelor și a lamelelor de împământare. O dată ce sunt obținute lamele și împământarea prin metodele prezentata sunt depozitate în cutii și duse mai departe la masa de lucru. La fel și capacele inferioare și superioare sun aduse din zona de injectare, în cutii la masa de lucru, unde un operator uman realizează asamblarea manual. Figurile 2.2 și 2.3 ne prezintă modul de alimentare al lamelelor.

Figura 2.1 Proces semiautomatizat nituire lamele

Figura 2.2 Alimentarea capacelor superioare și inferiaore

Figura 2.3 Alimentarea lamelelor și a împământării

Mai departe muncitorul urmează să își ia din cutii câte un element component al prizei mobile și să realizeze asamblarea manuală. Datorită formelor neregulate care le au atât lamele cât și împământarea se agață unele de altele, astfel încât timpul de asamblare fiind cu mult mai mare. Dintr-o discuție avută cu cei de la firmă eram informat că un timp mediu de asamblare a unei prize electrice mobile este undeva în jur de 3 minute și jumatate. În conformitate cu figurile 2.4 și 2.5 putem observa masa de lucru unde are loc asamblarea, precum și șurubelnița automată de înșurubare a șuruburilor care realizează prinderea celor 2 capace. În figura 2.6 avem prezentat produsul final, pus în cutii de către muncitori, aceasta fiind o altă problemă de rezolvat întrucât timpul de punere în cutii este și el la rândul lui destul de mare, figura 2.7 ne prezintă o schemă simplificată a procesului de asamblare, pentru a putea întelege mai bine problema prezentată mai sus.

Figura 2.4 Masa de lucru Figura 2.5 Surubelnita

Figura 2.6 Produsul final

Figura 2.7 Procesul curent de asamblare

2.2. Metodologia de lucru

2.2.1. Traseul de parcurs

Înainte de a pleca la drum în dezvolatarea acestei celule o să planificăm cu ajutorul diagramei Gannt, un interval de timp necesar, precum și pași de urmat. Funcția principală a acestei diagrame este de a planifica in detaliu durata proiectului, precum si etapele care trebuie parcurse. În conformitate cu figura 2.8 se pot observa structura etapelor care urmează a fi parcurse în a rezolva problema prezentată mai sus, precum și durata estimativă a acestor etape.

Aboradrea problemei, se referă la identificarea problemei prezentată anterior, identificarea cerințelor clientului, analizarea lor, și binențeles punerea lor în practică pentru ca celula să respecte cât mai mult aceste cerințe. Cu ajutorul programului Qualica și mai excat prin metoda AHP vom centraliza aceste cerințe o să le comparăm între ele și astfel o să obținem o ierarhizare a lor, de care o să ținem cont în proiectarea soluției pentru problema de rezolvat.

Figura 2.8 Diagrama Gannt

În cea de-a doua etapă o sa ne axăm pe înțelegerea exactă a problemelor cu care ne confruntăm. Pentru început o să identificăm caracteristicile de performanță după care cu ajutorul metodei QFD o sa planificăm aceste caracteristici de performață ale celulei, și o să rezolvăm principalele conflicte identificate cu ajutorul metodei TRIZ. Așa cum se poate observa mai sus pentru această etapă o sa alocăm un timp mediu de 2 săptămâni.

Cea de-a treia parte, reprezintă o planificare detaliată a intregului proiect. Aceasta se referă la o analiză amplă a modulelor, a funcțiilor și a elementelor componente, ale celulei robotizate. Acest lucru este realizat tot cu ajutorul programului Qualica mai exact prin metoda QFD doi trei și patre. Tot în această etapă o să elaborăm și o variantă 3D a conceptului propus. Conform diagramei din figura 2.8 pentru acestă parte ne-am propus un interval de 2 săptămanii.

Partea a patra se referă la o analiză tehnică a celulei robotizate. Aici o sa facem calcule de dimensionare a celulei, și a manipulatorului pneumatic integrat in celulă, calcule economice cu privire la costurile celulei. O sa încercăm să identificăm cu ajutorul diagramei FMEA principalele defecte care pot apărea, și binențeles să le găsim o rezolvare.

Ultima etapă se referă la o prezentare a soluției finale. În această etapă o să constituim un raport tehnic care să prezinte detaliat toți pași de mai sus. Binențeles tot în acestă etapă o să finalizăm și partea 3D a soluției finale ținând cont de toate cerințele prezentate in raportul tehnic.

2.2.2. Teoriile, metodele și instrumentele utilizate

Ca și metode utilizate în primă fază putem identifica metoda AHP, cu ajutorul căreia am obținut o ierarhizare pentru cerințele clienților. Principalii pași operaționali ai acestei metode sunt identificași prin definirea problemei, elaborarea și structura criteriilor de analiză ale problemei precum și analiza comparativă a criteriilor fiecare ăn raport cu celelalte. Tot în cadrul acestei metode am calculat și indicele de consistență pentru a putea observa dacă deciziile în ce privește analiza cerințeleor au fost subiective sau obiective. Pentru mai multe informații referitoare la această metodă se poate consulta sursa bibliografică [16]

Următoarea metodă utilizată a fost QFD, pentru o analiză mai amănunțită asupra caracteristicilor de performanță, a funcțiilor celulei, și a modulelor. Din această metodă automat a rezultat și metoda TRIZ, care am utilizato pentru a identifica conflictele tehnice între caracteristicile de performanță și binențeles pentru a le găsi rezolvare acestor conflicte.

O altă metodă utilizată în dezvoltarea conceptului a fost FMEA. Această metodă ma ajutat să identific principalele defecte care pot intervenii în celulă să găsesc o soluție pentru remedierea lor, iar pentru cele care nu au o soluție tehnică să informez clientul cu privire la ele. În proiectarea manipulatorului pneumatic o metodă utilizată a fost FEA cu ajutorul căruia am analizat flanșele proiectate pentru manipulatorul pneumatic și pentru a testa rezistența acestora. Design for x este o altă metodă utilizată, care m-a ajutat să stabilesc funcțiile obiectivpentru care este proiectată celula robotizată.

Următoarele metode utilizate au fost calcularea productivității integrale a celulei și recuperarea investiție făcute. Cu ajutorul softului online a celor de pe festo.ro am ales gripperul manipulatorului, am calculat forțele necesare pentru alegerea cilindrilor servopneumatici, precum și calcule tehnologice pentru flanșele manipulatorului.

2.2.3. Tehnologiile, experimentele, testele utilizate

Pentru elaborarea lucrării de licență am utilizat Microsoft Word, cu ajutorul căruia am elaborat un raport tehnic care conține detaliile conceptului de celulă, precum și o serie de tabele și scheme care să ne facă să înțelegem mai bine acest tip de concept. Tot de la Microsoft am utilizat și Excel pentru calcularea indicelui de consistență dar și pentru realizarea diagramei Gannt.

Proiectarea 3D a celulei robotizate am realizato cu ajutorul programului Catia V5 a celor de la Dassault System. Această variantă 3D ne ajută să înțelegem mai bine conceptul să modelez majoritatea echipamentelor pentru a putea avea o imagine de ansamblu asupra celulei. Tot cu ajutorul acestui program am stabilit dimensiunile de gabarit ale celulei și am realizat analiza cu element finit pentru unele elemnetel din celulă.

Un alt soft utilizat a fost softul online a celor de la www.festo.ro pentru alegerea gripperului manipulatorului. Tot pentru manipulatorul pneumatic am mai utilizat AutoSim2000 pentru a elabora o schema pneumatică și electrică pentru manipulator dar și PneuAlpha pentru a creea o secvență de program din funcționarea manipulatorului.

Unul dintre cele mai importante softuri utilizate a fost Qualica, care m-a ajutat să analizez atât cerințele clienților, caracteristicile de performață, funcțiile celulei precum și modulele acesteia. Prin analiza acestora am reusit sa observ legăturile puternice, să identific principalele conflicte tehnice iar apoi apelând la la siteul www.triz.com am reușit să rezolv aceste conflicte tehnice, pentru ca soluția propusă de mine să fie una cât mai avantajoasă pentru firma integratoare.

Partea a II-a

Contribuții la tema proiectului

3. ANALIZA PROBLEMEI DE REZOLVAT

3.1. Părți interesate

Stakeholderii proiectului sunt indivizi, grupuri sau organizații care pot afecta, pot fi afectate, sau percep pe sine ca fiind afectate de către decizii, activității sau rezultate ale unui proiect. Managementul Stakeholderilor include procesele necesare pentru identificarea persoaneleor interesate, grupurilor și organizațiilor, care pot afecta sau pot fi afecatte de poriect pentru a analiza așteptările părților interesate și impactul lor in proiect, și pentru a dezvolta strategiile adecvate de implicare eficientă a părților interesate în activitățiile de decizie și execuție ale proiectului. Părțiile interesate în proiect sunt: indivizi, grupuri sau organizații care pot afecta, pot fi afectate, sau se percep pe sine ca fiind afectate de către decizii, activității sau rezultate ale unui proicet. Mulțimea stakeholderilor este formată din persoane și organizații ori entități ale căror interese pot fi afectate atât pozitiv cât si negativ de execuția sau finalizrea proiectului. Analiza stakeholderilor este deosebit de importantă pentru succesul unui proiect. Această analiză indetifică interesele, așteptările și influența stakehoderilor, și le pune in corespondeță cu scopul proiectului. Planificarea managementului stakeholderilor identifică în continuare modul în care proiectul va afecta părțiile interesate permițând astfel managerului de proiect să dezvolte diferite modalității de abordare eficientă a stakeholderilor, să gestioneze așteptările acestora și în cele din urmă să realizeze obiectivele proiectului. [17]

Ca primă parte interesată putem identifica firma S.C. Tehnoprod Plast S.R.L. întrucât, este firma care beneficiază de integrarea celulei. Practic această firmă investește o sumă de bani prin care dorește să creeze muncitorilor un mediu mai plăcut de lucru, dar binențeles dorește să își recupereze investiția pe care o face.

O altă parte interesată sunt clienții, întrucât ei cumpără produsele care se realizează cu ajutorul acestei celule. Clienții au anumite cerințe pe care produsele trebuie să le îndeplinească dar binețeles calitatea produselor trebuie să fie aceiași ca și înainte de automatizare sau chiar superioară.

Autoritățiile și agențiile guvernamentale locale și naționale sunt o altă parte interesată în vederea implementării acestui tip de automatizare. În primul rând autoritățiile o să supravegheze siguranța și sănătatea oferită de către celulă care trebuie să fie cel puțin la condiții minime, conform standardelor.

3.2. Constrângeri

Constrângeriile reprezintă anumite condiții sau limite cu privire la ceea ce poți face. Constrângerile tehnice au la bază adesea deciziile care limitează designul unei soluții. De obicei sunt inflexibile, nu pot fi schimbate și pot avea un impact asupra implementării soluției. Presupunerile și constrângerile reprezintă un aspect foarte important al cerințelor proiectului. Aceste presupuneri și constrângeri sunt utilizate pentru a identifica potențialele riscuri care pot avea impact negativ asupra implementării, și mai ales impact negativ asupra utilizatorilor finali, cu privire la soluția propusă. [18]

O primă constrangere întâlnită în dezvoltarea acestui tip de celulă robotizată a fost reținerea oamenilor din jur cu privire la robotul colaborativ, la faptul cum poate el asigura siguranța operatorului care lucrează în preajma lui. Nu numai aceasta a fost problema ci și ideea de nou, știm cu toți, că oameni sunt foarte reticienții în a accepta ceva nou.

Una dintre constrângerile tehnice întâlnite a fost modul de alimentare al lamelelor și al împământării. Întucât acestea au forme care nu permit o alimentare automatizată, am hotărât ca alimentarea lor să se facă manual, în cutii de plastic. După care un operator le va lua din cutii și le va pune pe masă pentru ca robotul să le poată asambla.

Constrângerile financiare nu trebuie nici ele neglijate. Practic ele dau cea mai importantă constrângere, întrucât orice investitor dorește ca investiția să fie cât mai mică iar profitul să fie cât mai mare.

Altă constângere impusă tot de către firma beneficiară a fost cea legată de spațiul în care urma să fie asamblată celula. Întucât clădirea în care se află amplastă firma este una mai veche, spațiul pe care îl au la discpoziție este și el unul destul de mic, astfel încât derularea procesului a trebuit să fie cât mai compactă.

Ultima constrângere tehnică pe care am intâlnito a fost cea legată de timp. În orice firmă orice proiect are o limită de timp pe care proiectanții trebuie să o respecte. Limita de timp pentru derularea acestui proiect a fost undeva la 3 luni, intrucât în luna iulie trebuie prezentat în fața comisiei.

Putem observa faptul că constrângerile reprezintă o parte foarte importantă din dezvoltarea unui proiect, de care trebuie ținut cont, și care dacă sunt rezolvate la timp aduc un plus important în proiect.

3.3 Standarde

Calitatea pentru Tehnoprod Plast este o necesitate pentru a satisface cerințele clienților și succesul în afaceri. Astfel Tehnoprod Plast are un sistem de management al calității cu standardul DIN EN ISO 9001:2000 cu organismul de certificare DQS Romania. [10]

Câteva avantaje ale certificării cu acest standard prezentate chiar pe siteul oficila DQS Romania ar fi câștigarea încrederii cliențiilor, întreținerea motivației angajațiilor, definirea clară a responsabilităților, prevenirea erorilor în locul corectării acestora, reducerea informațiilor lipsă. [19]

Un alt standard utilizat în proiectarea celulei este ISO/TS 15066:2016. Acest standard specifică cerințele de sigurață pentru sistemele de robot industrial colaborativ țin mediul de lucru, completează cerințele și recomandările privind funcționarea robotului industrial colaborativ din ISO 10218-1 și ISO 10218-2. [20] Un al treilea standard utilizat în proiectarea celulei se referă la principiile de ergonomie ale celulei robotizate. ISO 6385:2016 stabilește principiile fundamentale ale ergonomiei ca orientări de bază pentru proiectarea sistemelor de lucru și definește termenii de bază relevanți. Descrie o abordare integrată a proiectării sistemelor de lucru, în care ergonomiștii vor coopera cu ceilalți implicați în proiectare, cu atenție la cerințele umane, sociale și tehnice într-un mod echilibrat în timpul procesului de proiectare. Cei care utilizează acest standard internațional pot găsi o cunoaștere generală a ergonomiei ingineriei, designului calității și managementului de proiect. [21]

Întrcât am avut nevoie de unele repere în a stabili un punct de plecare în dezvoltarea cât mai ergonomică a celulei, am creeat un audit de ergonomie. Scopul principal al acestui audit a fost de a stabili nivelul ergonomic al celulei. Auditul a fost creeat sub forma tabelara având 4 variante de răspuns, cu un număr de puncte fiecare răspuns. Astfel prima dată împreună cu cei de la TehnoprodPlast am aplicat chestionarul pentru stadiul actual al procesului de asamblare din firmă, ca apoi să îl aplic pentru celula proiectată de către mine. Acest lucru m-a ajutat să observ cât de ergonomică este celula proiectată de mine în raport cu stadiul actual din firmă. Cele 9 întrebări care alcătuiesc chestionarul au fost inspirate din recomandările principiilor ergonomice. Pentru creearea chestionarului punctul de plecare a fost o discuție despre un accent tot mai mare pus pe ergonomie. Cuvintele cheie în căutarea surselor bibliografice au fost audit, ergonomie, principii. [22]

Tabelul 3.1 Chestionar de ergonomie[22]

În urma completării acestui chestionar împreună cu cei din firmă am obținut 7 puncte. Acest punctaj ne indică faptul că într-o viitoare dezvoltare a metodei de asamblare a prizelor electrice mobile princiipile ergonomice[22] trebuie să fie punctul de plecare al acestei dezvoltări.

În continuare avem prezentate câteva primcipi ergonomice, de care am ținut cont în proiectarea celulei:

În primul rând o stație de lucru trebuie să permită muncitorului să stea într-o poziție echilibrată a corpului. Acest lucru se poate realiza printr-o stație de lucru care permite deplasarea liberă a coloanei vertebrare, poate fi adaptată nevoilor muncitorului, oferă iluminat general, evită efectul de orbire, sarcinile vizulae mențin alinierea verticală a capului și a coloanei vertebrare.

Figura 3.1 Distribuirea sarcinilor manuale [22]

Sarcinile manuale pentru o proiectare cât mai ergonomică a stație de lucru trebuie să fie distribuite în conformitate cu figura 3.1

Nu există una sau mai multe poziții bune pentru organism. Fiecare muncitor are pozițiile lui confortabile în funcție de înclinarea șoldurilor genunchiilor gleznei și coatelor. Mai jos avem prezentate câteva recomandării.

Să se păstreze articulațiile, cum ar fi șoldurile, genunchii și gleznele ușor deschise.(mai mult de 90o) ca și în exemplu din figura 3.2

Păstrarea articulațiilor gleznei în fața genunchiilor

Păstrarea picioarelor pe podea sau pe un suport pentru picoare

Păstrarea a părții superioare a corpului în termen de 30o de la o poziție verticală ca și în figura 3.2

Să se păstreze încheieturile drepte și aliniate cu antebrațele.

Se poziționează obiectul de lucru, astfel încât să poată fi văzută la un unghi de vizualizare de 10o până la 30o sub linia de vedere ca și în figura 3.3.

Păstrarea umerilor scăzuții și relaxați.

Evitați îndoirea în lateral sau înainte.

Figura 3.2 Poziții ergonomice ale corpului

Figura 3.3 Poziția pentru vedere ergonomică

Reducerea efectelor nocive ale șezutului prelungit se poate evita prin proiectarea concentrată a trei domenii: proiectarea locului de muncă (inclusiv sarcini, stații de lucru, precum si designul scaunului) educația muncitorului și binențeles antrenamentul.

Cele mai importante elemente pentru confortul angajatului sunt: sarcinile pe care acesta trebuie să le facă, stația de lucru și scaunul.

Un scaun sau o masă de lucru prea înaltă pot provoca durere în zona umerilor, sau chiar pot cauza leziuni la gât. Folosind un scaun prea înalt se pune presiune pe coapse, reducânduse fluxul de sânge din spate și poate provoca umflarea picioarelor varice și umflării ale gleznelor. Folosirea unei mese de lucru prea înalte forțează capul pentru a fi înclinat înainte și poate provoca leziuni la gât. [22]

3.4.Nevoi cerințe

O dată cu dezvoltarea și apariția noilor tehnologii pe piață, nu a fost ocolită nici zona aceasta a industrie printre care și a roboților industriali. Întrucât tehnologia se dezvoltă într-un ritm foarte accelerat iar firmelor le este foarte greu să țină pasul cu această tendință de nou. Nevoia de automatizare este tot mai prezentă în majoritatea firmelor, deoarece dacă firmele nu adoptă tehnologia nouă, într-un interval foarte scurt de timp pot ajunge la faliment. Fără o tehnologie nouă firmele nu o să reusească să creeze produse de o calitate bună și la prețuri competitive, de aceea nevoia de automatizare își face tot mai simțită prezența.

Pentruo cât mai bună proiectare a celulei, care să asambleze produse de calitate, trebuie să ținem cont de un set de cerițe venite atât din partea firmei integratoare cât și din partea cliențiilor. Aceste cerințe le avem prezentate mai jos:

Multifuncțională.

Reprezintă una dintre cele mai importante cerințe ale firmei. Celula trebuie să fie capabilă să asambleze o gamă variată de prize mobile, pentru ca investitorul să iși recupereze investiția făcută într-un interval cât mai scurt de timp și pentru ca celula să fie una profitabilă din punct de vedere economic.

Fiabilitate crescută.

Fiabilitatea reprezintă și ia o cerință importantă in setul de cerințe întrucât integratorul își dorește ca celula robotizată să funcționeze fără probleme un timp cât mai îndelungat. Pe scurt fiabilitatea reprezintă siguranța înexploatare. O fiabilitate ridicată automat contribuie și la un profit cât mai mare.

Cost redus de proiectare.

Cea mai importantă cerință din punctul de vedere al investitorului, este costul redus de proiectare. Prin folosirea de materiale cât mai standardizate, care nu implică operații suplimentare de prelucrare ridicând astfel costul de achiziție, se realizează o reducere a costului de proiectare.

Să fie proiectată simplu.

O altă cerință a integratorului este reprezentată de proiectarea simplă a celulei, întrucât spațiul este limitat, celula trebuie proiectată în așa fel încât să nu fie probleme din cauza spațiului. Accesul la toate elementele componente este un lucru foarte important de aceea proiectarea cât mai simplă a celulei este un lucru necesar.

Mentenanță ușoară.

O mentenață cât mai simplă în timpul reviziilor tehnice duce la timpi scăzuți și la o creștere a productivități care de asemenea duce la un profit mai mare pentru integrator.

Productivitate crescută.

Pentru o amortizare cât mai rapidă a investiției una dintre cerințele importante ale firmei integratoare este aceea de a avea productivitate continuă. Prin distribuirea operațiilor om robot, pentru eliminarea timpilor morții din proces productivitatea este una ridicată.

Timpi scăzuți pe operație

O altă cerință importantă venită tot din partea firmei integratoare este aceea de a avea timpi scăzuții pe operație, pentru ca automatizarea să fie una profitabilă.

Flux continuu.

Pentru ca investiția să fie amortizată intr-o perioadă cât mai scurtă de timp, este nevoie ca celula să poată funcționa la flux continuu. Aceasta a fost una dintre primele cerințe venite din partea integratorului.

Adaptabilă pentru mai mulți muncitori.

O cerință foarte importantă care a rezultat din cerința anterioară. Pentru a putea avea flux continuu este necesar ca celula robotizată să fie adaptabilă pentru mai mulți muncitori.

Să respecte normele de ergonomie a muncii.

Aceasta este o cerință venită nu numai din partea firmei integratoare dar si din partea muncitorilor, si a autoritățiilor naționale. Această cerință derivă din subcapitolu de standarde unde avem prezentate principiile ergonomice.

Să fie un mediu plăcut de lucru.

O cerință foarte importantă venită din partea firmei beneficiare a celulei, care dorește să creeze un mediu cât mai plăcut de lucru pentru proprii angajații pentru a crește satisfacția acestora si implicit profitul.

Consum de energie scăzut.

Consumul de energie cât mai mic în zilele de astăzi a devenit o modă. Toată lumea dorește produse cu un consum de energie cât mai mic, la fel și în cazul celulei consumul de energie nu trebuie neglijat sub nici o formă fie că vorbim despre energie electrică sau despre cea pneumatică.

3.5.Ierarhizarea cerințelor exprimate de către client

O dată ce am stabilit cerințele părțiilor interesate, cu ajutorul metodei AHP și a programului Qualica o sa ierarhizăm aceste cerințe pentru a vedea gradul lor de importanță. Astfel după ce am adăugat cerințele în lista de cerințe, am completat matricea în care am comparat fiecare cerință, rezultândune fiabilitatea (15,4%) ca cea mai importantă cerință. Urmatoarele ca și grad de importanță sunt multifuncțională (14,2%), timpi scăzuți pe operație (11,9%), dar și mentenața ușoară (11,4%). Aceste cerințe sunt esențiale în proiectarea celulei noastre dar binențeles o să ținem cont și de celelate care au și ele o importanță crescută. Figura 3.4 ne prezintă modul de comparare al cerințelor între ele, iar în figura 3.5 avem ierarhizarea acestor cerințe.

Figura3.4 Metoda AHP

Figura 3.5 Ierarhizarea cerințelor

3.6.Calcul indicelui de consistență

Metoda se utilizează atât pentru ierarhizarea grupurilor țintă, cât și pentru ierarhizarea diverselor criterii de analiză…Comparația se face utilizând o scară de evaluare în raport cu un obiectiv de analiză dat (ex. importanța, dificultatea etc.). Nu există o regulă generală de definire a scării de evaluare, însă în practică s-a impus scara Saaty. Metoda AHP operează cu variabile lingvistice pentru efectuarea analizei comparative și utilizează un algoritm robust de transformare în valori numerice a variabilelor lingvistice (scara Saaty).[23]

În urma calculului indicelui de consistență prezentat în Anexa 1 am obținut un raport de consistență de 0,20 ceea ce ne indică faptul că deciziile luate în momentul completării matricii AHP au fost subiective.

4. BAZELE CONCEPTULUI PENTRU CELULA AUTOMATIZATĂ

4.1 Etape în dezvoltarea conceptului

În cele ce urmează o să prezint 3 etape de dezvoltare a conceptului. Pentru fiecare etapă am structurat atât avantajele cât și dezavantajele, modul de funcționare al fiecăreia precum și elementele componete. Astfel avem prezentate:

Etapa 1.

În prima etapă avem propusă o variantă simplă, în care accentul este pus foarte mult pe operațiile care trebuie efectuate de către operatorul uman. Aceasta are la bază colaborarea om robot. Alimenatarea elementelor, componente ale produsului de asamblat se realizează manual de către alții muncitori. Proiectarea celulei este una foarte simplă în care întâlnim, doar câteva elemente componete. Masa de lucru pe care se află montat și robotul, 4 cutii în care se găsesc capacele inferioare și superioare, lamele și împământarea. O cutie pentru șuruburi, precum și o șurubelniță pentru strângerea suruburilor, suporul de asamblare, și suporții lameleor și împământării. Acționarea este integral electică întucât atât robotul cât și gripperele cu care este dotat sunt acționate electric. Unul dintre marile avantaje ale acestei prime variante ar fi spațiul ocupat, foarte mic. Mentenața foarte ușoară este un alt avantaj important al acestei prime variante. Însă putem identifica și o serie de dezavantaje, printre care cel mai important este timpul mare de asamblare al prizelor electrice. Acest mare dezavantaj constitue și o provocare în dezvolatrea noilor concepte. Reducerea timpului de asamblare al prizelor electrice mobile. O imagine de ansamblu se poate observa atât în figura 4.1 cât și în figura 4.2

În conformitate cu tabelul 4.1 avem prezentate câteva avantaje și dezavantaje ale primei etape din dezvoltarea conceptului.

Tabelul 4.1 Avantaje/dezavantaje etapa 1

Figura 4.1 Celula robotizată etapa 1

Figura 4.2 Vedere de ansamblu celula robotizată etapa 1

Etapa 2

Etapa a doua este o versiune îmbunătățită a primei variante. În această a doua varintă am renunțat la alimentarea manuală în detrimentul celei automatizate pentru capacele inferioare și superioare, am utilizat mașină de ambalat pentru prelungitoare, am mai utilizat și un manipulator pentru punerea în cutii a prelungitoarelor după ce sunt ambalate. Ca și elemente componente noi față de varianta anterioară putem identifica alimentatoarele elicoidale, alimentatorul elicoidal pentru șuruburi, mașina de ambalat, manipulatorul pneumatic, conveioare. Principalul avantaj al acestei a doua variantă este acela de reducere a timpului de asamblare a prizei electice mobile. Ca și un mare dezavantaj putem identifica spațiul mare pe care această celulă îl are. Alt dezavantaj faptul că cilindri manipulatorului au doar două poziții, și nu se poate realiza punerea în cutie decât la un singur tip de prize electrice. Provocări în dezvoltarea acestei variante sunt nenumărate principalele fiind date de dezavantajele enumerate mai sus. O imagine de ansamblu asupra acestui concept din a 2 etapă se poate observa în figurile 4.3 și 4.4.

În conformitate cu tabelul 4.2 avem prezentate o serie de avantaje și dezavantaje ale celei de-a 2 etapă din cadrul dezvoltării conceptului de celulă robotizată.

Tabelul 4.2 Avantaje/dezavantaje etapa 2

Figura 4.3 Celula robotizată etapa 2

Figura 4.4 Vedere de ansamblu a celulei robotizate etapa 2

Etapa 3

Una dintre marile provocări în etapa a trei-a a fost reducerea timpului de asamblare a prizelor electrice mobile, reducerea spațiului celulei, dar și verificarea prizelor sub tensiune pentru a putea creea produse de o calitate mai bună. Principiul de funcționare, este acelaș ca și la celelelate variante, diferența sesizânduse în avantajele pe care această a treia variantă le are. Colaborarea dintre om și robot este în prim plan, fiecare completânduse reciproc pentru a scădea timpi pe operație. Ca și elemente componete întâlnim robotul, alimentatoarele pentru capace, mașina de ambalat, care pentru o reducere de costuri, o să o folosim pe cea prezentă în fabrică, manipulator dar cu cilindri servopneumatici, care pot fi programați, dar și alimentatorul elicoidal pentru șuruburi. O altă decizie care am luato în proiectarea celei de-a treia etapă a fost de a folosi două suporturi pentru asamblare în asa fel încât să se reducă semnificativ timpul de asamblare. Am dublat și numărul de suporturi pentru lamele și împământare pentru ca robotul să nu aibă timpi morți între 2 asamblări. Viitoare provocări în a o dezvolta se întâlnesc binențeles, una dintre cele mai mari ar fi, o automatizare completă a procesului, pentru a crește semnificativ producția. În figurile 4.5 și 4.6 observă o imagine de ansamblu al acestui concept din cea de-a treia etapă.

În conformitate cu tabelul 4.3, avem prezentate o serie de avantaje și dezavantaje identificate în această a treia etapă din dezvoltarea conceptului final.

Tabelul 4.3 Avantaje/dezavantaje etapa 3

Figura 4.5 Celula robotizată etapa 3.

Figura 4.6 Vedere de ansamblu a celulei robotizate etapa 3

4.2.Alegerea conceptului optim

Pentru alegrea conceptului optim de această dată nu o să mai apelăm la metoda PUGH. Fiind vorba de o celulă robotizată așa cum am prezentat mai sus am pornit de la o varintă simplă asemantor cu ce este la ora actuală în fabrică, în urma unor vizite la firmă fiindu-mi sugerate idei și de acolo și în urma discuțiilor cu coordonatorul stiințific, am dezvoltat încă două variante constructive. Luând în considerare dezavntajele întâlnite la primele două variante, și rezolvarea lor prin proiectarea celei de-a treia varaintă o să considerăm ca și variantă optimă a treia celulă propusă. Figura 4.7 ne prezintă celula robotizată așa cum a fost ea gândită în utlima etapă de dezvoltare văzută dein mai multe unghiuri.

Figura 4.7 Celula robotizată

PLANIFICAREA PERFORMANȚEI PROCESULUI DE ASAMBLARE

5.1.Stabilirea caracteristicilor de perfotmanță și a valorilor țintă.

Pentru o analiză mai amănunțită a criteriilor de performață ale celulei am sintetizat aceste criterii în tabelul 5.1 în care ne sunt prezentate atât acestecaracteristici, valorile lor țintă propuse de mine, precum si optimizarea care se dorește la caracteristici. Acest tabel ne ajută să înțelegem mai bine performața celulei, precum și eventualele îmbunătățiri care mai pot fi aduse prin optimizare.

Tabelul 5.1 Caracteristici de performanță

Planificarea performanței celulei robotizate.

Metoda QFD-HOQ este o metodă complexă de planificare. Ea cuprinde un set de matrice intercorelate, prin intermediul cărora problema planificării produselor, proceselor sau sistemelor este abordată într-un mod cuprinzător și sistematic. Astfel, metoda QFD-HOQ cuprinde următorul set de matrice de analiză: (a) matricea cerințelor legate de produsul sau sistemul considerat (cerințe ierarhizate unele în raport cu altele); (b) matricea caracteristicilor de performanță ale produsului sau sistemului considerat, inclusiv dificultatea relativă de rezolvare, direcția de optimizare, valorile țintă, unitățile de măsură etc.; (c) matricea corelațiilor dintre caracteristicile de performanță; (d) matricea de legătură cerințe-caracteristici de performanță, cu evidențierea nivelelor de legătură și impactului relativ al caracteristicilor de performanță; (e) matricea de analiză comparativă în raport cu cerințele (benchmarking competitiv în raport cu produse sau sisteme similare); (f) matricea de analiză tehnică comparativă. De-a lungul timpului, cercetările în domeniu au adus diverse îmbunătățiri în ceea ce privește aplicarea metodei QFD-HOQ în practică. Astfel, există contribuții relevante în direcția definirii cât mai precise a valorilor țintă asociate caracteristicilor de performanță și a utilizării optime a resurselor, utilizând elemente de logică fuzzy, algoritmi genetici, modele multi-criteriale și simularea pe calculator. De asemenea, există adaptări ale metodei pentru diverse domenii de activitate. [23]

Figura 5.1 QFD faza 1

Pentru o analiză mai detaliată în ceea ce privește caracteristicile de performanță, o să utilizăm Qualica. În primu rând am reintrodus cerințele clientului. În al doilea rând am introdus caracteristicile de performanță prezentate mai sus. Tot cu ajutorul tabelului de mai sus am completat și linia de optimizare din partea de sus a diagramei QFD. Următorul pas a fost să completez matricea de legături. Am completat doar acolo unde cerințele specificate de client au avut influență asupra caracteristicilor de performață.

După cum se poate observa în figura 5.1 toate cerințele clientului au cel puțin câte o legatura puternică prin urmare rezultă faptul că nu trebuie să eliminăm nici o cerință sau caracteristică. Pe linia și coloana albastră se află numărul legaturile puternice, de asemenea se poate observa că nici intr-o celulă nu avem 0. Tot din aplicarea acestei metode se evidențează importanța ergonomică in proiectarea celulei, dar și productivitatea crescută pentru o amortizare cât mai rapidă a investiției invetitorului.

5.2 Identificarea conflictelor tehnice

Tot cu ajutorul metodei QFD și mai precis completând partea de sus a diagramei (acoperișul casei calității) am identificat o serie de conflicte tehnice între caracteristicile de performanță, pe care le-am structurat în tabelul 5.2 pentu o analiză mai amănunțită.

Tabelul 5.2 Conflicte tehnice

Rezolvarea conflictelor tehnice cu ajutorul metodei TRIZ

Metoda TRIZ este considerată in instrument care facilitează creativitatea și inovarea, fiind totodată un instrument foarte puternic care generează soluții elegante, inovative prentru problemele tehnice complexe. TRIZ oferă o metodologie simplă și eficientă de analizare a unei probleme și de găsire a unei soluții creative în rezolvarea problemei. Această metodologie combină avantajele a două tipuri de concepție, încercând astfel să reducă inerția psihologică ce blochează apariția noilor idei, utilizând mijloacele analitice bazate pe cunoștinte. Totuși, trebuie să ținem seamă că metoda TRIZ nu înlocuieste celelate metode ci este complemetară acetora prin aptitudinea ei de a genera soluții. Metoda TRIZ se bazează pe multe fundamente de valoare științifică, acest lucru făcând difernța între ea și celelalte metode. O primă caracteristică este faptul că aceasta se bazează pe cele mai actuale descoperiri și realizări ștințifice în mai multe domenii. A doua caracteristică a metodei o reprezintă rezolvarea inventivă a problemelor, ținând cont de contradicțiile care pot să apară și eliminarea acestora. O altă caracteristică constă în perfecțiunea cu care sunt rezolvate problemele, cu ajutorul elementelor definitorii, cum ar fi, sistemul ideal, rezultatul final ideal, produsul ideal etc. [24]

Aplicaarea metodei TRIZ a fost făcută cu ajutorul aplicației software disponibilă online la adresa http://www.triz40.com/TRIZ_GB.php. [25]

Soluția de principiu pentru celula robotizată

6.1 Funcționalități

Funcțiile celulei trebuie să fie în permanență corelare cu cerințele clientului, pentru a creea un produs de calitate și a satisface cât mai mult clientul. În stabilirea acestor funcții, am ținut cont și de caracteristicile de performanță prezentate în capitolul 5.

Să alimenteze în mod automat capacele inferioare și superioare până la masa de lucru. Această alimentare automată este realizată cu ajutorul a 2 alimentatoare rotative, 2 conveioare cu bandă și 2 rapmpe care împiedică deterioararea produselor. De fiecare dată când primește semnal de la senzori alimentatoarele alimenteză câte un capac, care este transportat de conveior până la rampă. Capacul cade pe rampă și se fixează în suportul creeat special în masa de lucru.

Să alimenteze în mod automat șuruburile, acest lucru se realizează cu ajutorul unui alimentator vibrațional care alimentează șuruburile până la pistolul pneumatic, care ajută operatorul uman să înșurubeze mai rapid și mai ușor.

Să alimenteze în mod manual lamelele, am decis ca alimentarea acestora să se realizeze în mod manual datorită formei pe care acestea o au, o alimentare automatizată fiind foarte greu de realizat și foarte costisitoare. Astfel de la mașina de nituit lamelele sunt aduse în cutii la masa de lucru.

Să alimenteze în mod manual împământarea. La fel ca și în cazul lamelelor și împământarea datorită formei pe care o are este alimentată manual fiind adusă în cutii direct de la mașiniile de nituit.

Să ia capacul inferior și să îl pună în suportul de asamblare. Din alimentator, capacul superior ajunge pe conveior pe urmă pe rampă și apoi în suportul de pe masa de lucru. De acolo este preluat de către robot cu ajutorul gripperului cu degete și așezat în suportul de asmblare. Suportul de asamblare are integrat un senzor optic pentru a detecta prezența capacelor și a transmite semnale la controllerul robotului.

Să pună lamele în suporți de fixare. Atât lamelele vin alimentate în cutii, de la mașina de nituit. Deoarece există un risc destul de mare ca ele să se prindă una de alta, am hotărât ca operatorul uman să pună lamelele în suporți speciali proiectați pentru a facilita o prindere cât mai bună de către robot. Cu ajutorul camerei video incorporată în gripper robotul poate detecta în orice moment prezența lamelelor atât în suporții de asamblare cât și în capacul inferior.

Să pună lamele de împământare în suporții pentru asamblare. Tot așa la fel ca și în cazul lamelelor, datorită formei o alimentare automată nefiind rentabilă operatorul uman trebuie să pună lamele de împământare în suporții speciali proiectați în acest scop, pentru a facilita o prindere cât mai ușoară pentru robot.

Să ia lamelele cât și să le asambleze în capacul superior. Robotul are rolul de a asambla lamele și împământarea. Acest lucru se realizează prin prinderea lamelelor de către robot din suporți și așezarea lor in capacul superior realizând o parte din asamblarea.

Să ia lamelele de împământare și să le asambleze. Ca și celelalte lamele și acestea sunt luate de către robot din suporții pentru asmblare, și fixate în capacul inferior.

Să ia capacul superior și să il pună peste restul asamblării. La fel ca și capacul inferior și capacul superior este asamblat tot de către robotul colaborativ. Acesta o sa ia capacul din lăcașul său după ce este alimentat, și o să îl pună peste asamblare.

Să înșurubeze șuruburile cu pistonul pneumatic pentru șuruburi. Acest lucru este realizat de către operatorul uman, care cu ajutorul pistonului pneumatic însurubează suruburile.

Să realizeze verficarea prizelor mobile,verificarea prizelor trebuie realizată pe un număr cât mai mare de prize electrice pentru a nu livra clienților produse defecte. Acest lucru este realizat de către operatorul uman cu ajutorul aparatulului de verificare. Acesta aplica o tensiune de 1,2kw pentru câteva milisecunde, și afișează dacă lamelele au fost străpunse sau nu.

Să ia priza asamblată din suport și să o pună pe conveiorul mașinii de ambalat. Acest lucru este realizat de către operatorul uman, după ce realizează verificarea lor.

Să ambaleze cu folie în mod automat. Ambalarea este realizată de către mașina de ambalat. După verificare prizele sunt puse pe conveiorul mașinii de ambalat, transportate mai departe la mașină realizânduse ambalarea.

Să pună în mod automat priza mobilă gata ambalată în cutii. Această funcție am rezolvato prin proiectarea unui manipulator care are integrat 2 cilindri servopneumatici, astfel având mai multe poziții controlate, putând să pună în cutii o gamă mai variată de prize mobile.

Pentru o analiză cât mai detaliată a funcțiilor celulei robotizate o să folosim din nou acelaș program ca și în cazul caracteristicilor de performață și anume Qualica. De acestă dată o să analizăm funcțiile descrise mai sus în funcție de caracteristicile de performanță. Prima dată o să completăm în partea de sus a diagramei, funcțiile ca după să completăm celulele aferente cu tipul de legături dintre caracteristică și funție. Acest lucru se poate observa conform figurii 6.1.

Printr-o scurtă analiză a diagramei din figura 6.1 se poate observa importanța funcției de asamblare dar și a colaborării dintre om și robot. Ca și în cazul de mai sus se poate observa că avem peste tot cate o legatură puternică rezultând caracteristicile de perormață contribuie fiecare în parte la funcțiile celulei robotizate.

Figura 6.1

Criterii de separare funcții robotizate / operator

Funcția principală, de asamblare, care este și cea mai importantă funcție care o îndeplinește celula, este realizată atât de către robot cât și de operatorul uman. Pentru o mai bună limitare a operațiilor, mai jos am realizat un tabel care prezintă dificultatea elemntelor componete, în manevrarea de către robot sau de către operatorul uman. Stabilirea operațiilor s-a realizat tot cu ajutorul acestui tabel.

A doua funție importantă derivată din prima este colaborarea între om și robot. Practic cu ajutorul acestei funcții se stabileste ordinea operației, precum și fiecare operație în parte de cine este executată, la partea de asamblare.

Celelalte funcții sunt realizate de către celelalte echipamente care formează celula în mod automatizat. Atât partea de alimentare cât și partea de asamblare a prizelor mobile și de punere în cutii se realizează în mod automatizat de către echipamente speciale pentru astfel de operații. În conformitate cu tabelul 6.1 se pot observa criteriile de separare dar și scorurile obținute pentru fiecare element component al prizei de asamblat.

Tabelul 6.1 Criterii de separare om/robot

*-usor de manevrat de catre robot

**-poate fi manevrat de catre robot dar necesita grippere speciale

***-nu poate fi manevrat decatre robot

Componentele hardware ale celulei (dimensionarea lor)

Înainte de a prezenta elementele hardaware din care este compusă celula o să prezint o schemă prin care să înțelegem concret ce avem nevoie să asambleze celula și modul cum trebuie să facă în conformitate cu figura 6.2

Figura 6.2 Procesul de asamblare

Figura 6.3 Celula robotizată

O dată prezentat procesul de asmblare figura 6.3 ne prezintă celula robotizată gândită pentru acest tip de proces.

Din figura 6.3 observăm faptul că celula se împarte în 3 mari zone. Și anume:

Zona alimentării

Zona asamblării

Zona ambalării

Zona alimentării

Figura 6.4 Zona alimentării

În conformitate cu figura 6.4 putem identifica următoarele elemente componente:

Alimentatoare rotative

Conveioare cu banda

Cutii pentru lamele

Rampa pentru capace

Alimentator vibrațional pentru șuruburi.

Alimentatoare rotative s-au utilizat la alimentarea capacelor, superioare cât și cele inferioare. Am ales acest tip de alimentatoare întrucât capacele au dimensiuni variabile, iar acest tip de alimentatoare se pretează cel mai bine, dar și protejează produsele în timpul alimentării. Acest tip de alimentatoare a fost achiziționat de pe siteul http://homercityautomation.com. [26] Alimentatorul este prevăzut și cu un senzor optic ODS 96 prezentat în Anexa 2 care detectează prezența capacelor pe canalul de ieșire. Alimentatorul are o înălțime de 1m, un diametru de 700mm și are capacitatea de a alimenta în funcție de timpul care se dorește. Este angrenat de către un motor trifazat în două trepte la o putere de 5kw și o viteză de 750 rpm. În figura 6.5 avem o imagine cu alimentatorul modelul CAD.

Conveior cu banda, conveyoarele cu bandă sunt utilizate atât la alimentarea capacelor inferioare cât și la alimentarea capacelor superioare. Am hotărât utilizarea acestor conveioare pentru a avea o alimentare a capacelor complet automatizată și în acelaș timp pentru a reduce timpul de asamblare. Conveioarele au fost proiectate cu ajutorul siteului http://www.dornerconveyors.com și au următoarele caracteristici. Denumirea conveiorului, 3200 Precision Move flat belt, lățimea benzii este de 95 mm, înălțimea conveiorului este de 1m. Motorul este amplasat în poziția A incluzând brakeți și role pentru întoarcerea benzi, greutatea toatală a conveiorului fiind de 30 kg. Puterea motorului electric este de 1.02 kw, și poate genera o viteză a benzii cuprinsă între 3-82 m/min.[27] În figura 6.6 avem prezentată o imagine CAD cu acest tip de conveior.

Figura 6.5 Alimentator rotațional

Figura 6.6 Conveior cu bandă

Rampa, pentru protejarea capacelor superioare și inferioare am utilizat o rampă. Această rampă nu este una standard și este confecționat în funcție de dimensiunile necesare. Rampele utilizate au o lungime de 320 mm, o lățime de 110 mm, o înalțime de 185 mm, iar unhiul de înclinare este de 30 de grade. Materialul utilizat este aluminiu, iar costurile pentru aceste rampe sun minimale. În figura 6.7 sunt prezentate aceste tipuri de rampe.

Cutii plastic, pentru o reducere considerabilă a costurilor de producție am hotărât ca alimentarea lamelelor și împămâtarii să fie realizată în cutii de plastic. Întucât lamelele cât și împământarea trebuie să treacă pe la partea de nituire pentru a le fi aplicate nituri, acest lucru realizându-se în mod automatizat, iar eliminarea lor din mașinărie fiind în cutii, am hotarât împreună cu cei de acolo că o alimentare manuală ar fi mai profitabilă, și nu ar crește deloc timpi de asamblare. În figur 6.8 se pot observa cele două cutii utilizate care sunt la dimensiuni standard, având prețuri de achiziție reduse.

Alimentator vibrațional șuruburi, DTI 5000 aceste mașini sunt personalizate pentru aplicații verticale și orizontale. Seturile de șurubelnițe sunt proiectate pentru o gamă largă de aplicații și tipuri de elemente de fixare, inclusiv șuruburi, piulițe, știfturi sau cuie. Sistemele de alimentare cu șurub standard livrează rapid, șuruburi în mai puțin de o secundă în multe aplicații. Unitățiile rigide mențin contactul dintre șaibă și dispozitivul de fixare pentru a localia șurubul în orificiul ghidat sau aliniate necorespunzător. Unitățiile de însurubare cu pistol DTI 5000 sunt proiectate cu un controler PLC robust, care controlează mecanismul de alimentare și bolul, precum și diverse caracteristici ale șorubelniței. Plc-ul dispunde de setări reglabile de utilizator pentru timpul de suflare a alimentării, timpul de funcționare al vasului. Aceste setări oferă liberate clențiilor de a adapta performanțe la o aplicație exactă. Mecanismul de alimentare are o singură parte în mișcare fiind cea mai simplă mașină de operat în industrie.[28] Figura 6.9 ne prezintă o imagine cu acest tip de alimentator vibrațional.

Figura 6.7 Rampe

Figura 6.8 Cutii plastic

Figura 6.9 Alimentator vibrațional șuruburi

Senzori, pentru a avea un control permanent în celulă și pentru a fi asigurată o mai bună siguranță pentru operatori, în celula am utilzat o serie de senzori. Datorită tehnologiei de măsurare optice, seria de senzori SOE pot îndeplini o gamă diversă de sarcini. De șa recunoașterea culorii, la detectarea celor mai mici obiecte, și senzori de distanță cu laser.[29]

Pentru conveior și alimentator am utilizat acelaș tip de senzor si anume senzor de proximitate optic SOEG-L-Q20-PP-K-2L-TI. Am utilizat acest tip de senzor datorită dimensiunii mici pe care o are și razei de acțiune mari de până la 250 mm. Deoarece timpul de asamblare poate varia de la o priză mobilă la alta, am utilzat acești senzori pentru a nu supraalimenta celula. Cei doi senzori prezenți la alimentatoarele roatative, sunt conectați cu seznori din lăcașurile pentru capace de pe masa de lucru, iar în momentul când nu mai sunt capace în lăcașuri cei doi senzori comunică intrei ei și pornesc alimentatoarele. Practic acești senzori sunt utilizații pentru detectarea prezenței obiectelor. La conveioare senzori sunt utilizați tot cu acelaș scop de a detecta prezența capacelor și de a porni motorul conveioarelor. Figura 6.10 ne prezintă senzorul utilizat iar Anexa 3 caracteristicile acestuia.

Figura 6.10 SOEG-L-Q20-PP-K-2L-TI

Figura 6.11 Fisa tehnica suport fixare

Pentru o montare cât mai precisă și cât mai sigură, am utilzat suport pentru senzori, de tipul

SOEZ-HW-Q20 537785. Acești suporți au fost aleși cu ajutorul siteului www.festo.com, acelaș de pe care a fost ales și senzorul și sunt prezentați în figura 6.11.

Zona asamblării

În conformitate cu figura 6.12 putem identifica urmaătoarele elemente componente ale aceste zone:

Robot colaborativ ABB IRB 14000

2xSuport asamblare

2xSuport lamele

2xSuport împământare

Verificator priză

Ecran touchscreen

Figura 6.12 Zona asamblării

Robot colaborativ ABB IRB 14000, sloganul celor de la abb despre acest tip de robot este „Fără bariere, fără cuști fără zone, YuMi este cu adevarat prima soluție de robot colaborativ” [ Team Abb].

IRB 14000 este robotul de primă generație cu două brațe cu câte 7 axe fiecare. Conceput special pentru industriile de producție care utilizează flexibiliatatea automată bazată pe robot. Structura robotului este deschisă asaptată în mod special pentru utilizarea flexibilă și poate comunica extensiv cu sisteme externe. Robotul este echipat cu controler (situat în interioarul robotului) și software de control robot RobotWare. Acest software acceptă fiecare aspect al robotului, precum controlul miscării, dezvolatrea și executarea aplicației etc.[21]

SINTEZA PRIMELOR TREI PROVOCĂRI MAJORE DIN PROIECT

Se prezintă trei dintre cele mai complexe probleme tehnice, științifice sau de altă natură pe care a trebuit să le rezolvați în cadrul proiectului în vederea atingerii obiectivelor propuse. Practic, aici vi se cere să extrageți unele informații din partea a II-a a proiectului și să le prezentați într-o formă cât mai condensată pentru a pune în evidență mai bine (pentru a face mai vizibile) aspectele de originalitate, inovare, complexitate ale proiectului. Cu alte cuvinte, trebuie să prezentați acele elemente care „vând” cel mai bine proiectul (notă: Unique Selling Points). Se alocă maximum trei pagini pentru acest capitol.

Prima provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

A doua provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

A treia provocare majoră

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

CONCLUZII

Se descriu rezultatele obținute, se discută rezultatele, se prezintă limitările (limitele) rezultatelor, se prezintă unde urmează a fi integrate rezultatele, ce intenții de viitor există în direcția dezvoltării temei de proiect. Concluziile trebuie să rezume întreaga lucrare și să pună în evidență punctele care susțin calitatea muncii și a rezultatelor obținute. Concluziile trebuie să-i demonstreze cititorului de ce este importantă lucrarea de față. Concluziile trebuie să dea sentimentul de completitudine (obiectivele au fost atinse). Concluziile reprezintă o sinteză, nu un rezumat a ce ați făcut în lucrare. Se alocă maximum două pagini pentru acest capitol.

[Introduceți textul aici; TNR 12, line spacing: single; aliniere: justify]

BIBLIOGRAFIE

Win Hardin. (2015), Colaborative Robots Play Nice on the Plant Floor, www.insights.globalspec.com descărcat de pe internet la data de 05.02.2017.

*** (2015), Colaborative Robots, www.nachirobotics.com, descărcat de pe internet la data de 05.02.2017

***(2016), Will your nex employee be a cobot?, www. blog.sirris.be descarcat de pe internet la data de 06.02.2017

***(2016), People Work Directly with Robots Building Volkswagen Transmissions www.youtube.com/watch?v=c3GZ2Q0QLP8 Clip vizulizat la data de 29.04.2017

***(2016), YuMi at ABB Elektro-Praga, www.youtube.com/watch?v=i9Vbh2mPG6M, Clip vizulizat la data de 06.02.2017

***(2016), How cobots transform the food industry, www. blog.universal-robots.com, Descărcat de pe intrenet la data de 08.02.2017

*** (2014), Get consistent nonstop performance with assembly line automation, www. acieta.com, Descărcat de pe internet la data de 08.02.2017

*** (2013), Robots Star at Hyunday Moravian Assembly, www.assemblymag.com, Descărcat de pe internet la data de 08.02.2017

*** (2015), Avantajele și dezavantajele automatizării industriale, www. livestartv.net, Descărcat de pe internet la data de 10.02.2017

www.tehnoprodplast.ro/ Descărcat de pe internet la data de 11.02.2017

***(2015), What is a conveyor system?, www.wisegeek.com Descărcat de pe internet la data de 12.02.2017

Per Vergard Nerseth, (2015) Introducing YuMi, the world is first truly collaborative robot, www.abb-conversations.com, Descărcat de pe internet la data de 13.02.2017

*** (2017), Noua era a roboților industriali, www.ttonline.ro , Descărcat de pe internet la data de 13.02.2017

www.eurodac.ro/produse/-masina-de-ambalat-flowpack-micropac-/ Descărcat de pe internet la data de 14.02.2017

www.directindustry.com/prod/avm-automation/product-8908-22568.html Descărcat de pe internet la data de 14.02.2017

Stelian Brad, (2012), Inginerie competitivă, pagina 21-22

www.projectmanagementromania.ro/index.php?language=1&pag_index=2&id_news=902&title_pag=Curs%20Manage Descărcat de pe internet la data de 15.02.2017

*** (2012), Identificarea ipotezelor și constrângerilor pentru un proiect, www.managementul-proiectelor.ro, Descărcat de pe internet la data de 15.02.2017

http://dqsromania.ro/certificari/managementul-calitatii-7 Descărcat de pe internet la data de 15.02.2017

*** (2016), ISO/TS 15066:2016, www.iso.org Descărcat de pe internet la data de 16.02.2017

*** (2016), ISO 6385:2016, www.iso.org Descărcat de pe internet la data de 16.02.2017

*** (2014), Working in a Sitting Position, www.ccohs.ca Desc[rcat de pe internet la data de 17.02.2017

Stelian Brad, (2012), Curs proiectare competitivă, Capitolul 2, pag 25.

Bolat Nicolae Aurel, (2010), Metoda Triz-metoda multiecrane, Capitolul 1, pag 1.

http://www.triz40.com/TRIZ_GB.php.

http://homercityautomation.com/products/parts-handling/standard-rotary-feeders, Decărcat de pe internet la data de 27.02.2017

http://www.dornerconveyors.com, Descărcat de pe internet la data de 01.03.2017

http://www.designtoolinc.com, Descărcat de pe internet la data de 02.03.2017

https://www.festo.com/cat/ro_ro/products_050000 Descărcat de pe internet la data de 10.03.2017