Bouw een flexibel productiesysteem met CNC-automatisering – verhoog productiviteit & efficiëntie

Geraakt om de productiviteit van je fabriek te verbeteren met een flexibel productiesysteem? Wil je je eigen flexibele productieoplossing bouwen met je CNC-werktuigmachines?

In dit artikel vind je uit hoe deze geautomatiseerde en semi-geautomatiseerde productieoplossingen werken, begrijp de voordelen van flexibele productie, en leer vijf manieren om een flexibele productieoplossing te bouwen met de juiste CNC-werktuigmachines en technologieën.

Wat zijn flexibele productiesystemen?

Een Flexibel Productiesysteem (FPS) omvat het opzetten van een productiesysteem dat een mate van flexibiliteit toelaat om aangepast te worden voor veranderingen in productieonderdelen of -processen. Er zijn twee typen flexibiliteit in dergelijke systemen:

• Routeringsflexibiliteit die kijkt naar het veranderen van de capaciteit van het systeem om nieuwe onderdelen of producttypen te produceren; en
• Machineflexibiliteit die toelaat dat verschillende machines dezelfde operatie op een onderdeel uitvoeren.

In een onderdelenproductiefabriek, kan een FPS twee of meer CNC-werktuigmachines, geautomatiseerde materiaalhantering alsook toolhanteringsoplossingen integreren. Door dit te doen, heeft een FPS de flexibiliteit om herhaalde maar gevarieerde operaties uit te voeren of de volgorde van operaties die op een onderdeel uitgevoerd worden te veranderen met een vooraf bepaald schema met minimale handmatige interventie.

Een subset van een FPS is wat we een Flexibele Productiecel (FPC) noemen – dit omvat doorgaans één machine en een pallet of ander geautomatiseerd systeem om materialen of onderdelen te hanteren. Vaak zijn dergelijke oplossingen meer gangbaar vanwege hun lagere initiële investering en lopende operationele kosten vergeleken met het gebruik van meerdere CNC-machines in een volledig FPS.

Wat zijn de voordelen en kenmerken van flexibele productiesystemen of cellen?

Steeds meer fabrikanten kiezen voor flexibele oplossingen in hun productiefaciliteit. Als deze fabrikanten, kun je meerdere voordelen genieten als je ervoor kiest om dit te doen.

Het eerste is de capaciteit van deze systemen om de verschillende onderdelen die door het systeem verwerkt worden te identificeren en te onderscheiden. Dit stelt een snelle wisseling van operatie-instructies alsook van één onderdeel naar een ander tijdens het makenproces toe.

Tweedens, laten flexibele productiesystemen (FPS) en flexibele productiecellen (FPC) productielijnen 24/7 bewerkingsstrategieën gebruiken.

FPS- en FPC-gebaseerde faciliteiten zorgen er ook voor dat je bedrijf de uitdagingen van "High Mix – Low Volume" productie kan aan. Dit helpt je om beschikbare middelen zoals ruimte en bemanning effectiever te benutten.

Flexibele productie vermindert ook niet-productieve uren, wanneer een machine geladen moet worden met een nieuw onderdeel of materiaal.

Hoewel flexibele systemen al jaren in ontwikkelde landen aanwezig zijn, hebben hun voordelen ze nu steeds popularer gemaakt in lagere-kosten productielanden. Dergelijke automatiseringsoplossingen verbeteren de productiviteit van machine-operators aanzienlijk — een belangrijke overweging gegeven stijgende arbeidskosten en schaarste aan gekwalificeerde bemanning.

Met FPS en automatisering, moet je misschien meer gekwalificeerde operators aannemen om je productiefaciliteit te ontwerpen, managen en runnen. Echter, deze gekwalificeerde operators zullen effectiever en productiever zijn — een win-win situatie voor bedrijfseigenaar en werknemers.

5 kenmerken van flexibele CNC-productiesystemen met geautomatiseerde oplossingen

Vandaag de dag is een breed scala aan flexibele productie-automatiseringsoplossingen beschikbaar voor elk behoud, ruimte of budget. Maar wat moeten deze oplossingen voor je CNC-bewerkingssysteem hebben?

Hier zijn hun vijf meer belangrijke kenmerken.

#1 CNC-werktuigmachine uitwisselbaarheid & flexibiliteit

Eerst, moet je productiesysteem toelaten dat je werkstukken of tools flexibel uitgewisseld kunnen worden.

Je kunt een automatische werkstukwisselaar (AWC) gebruiken om verschillende tools, gelegen binnen de machine's ATC (automatische toolwisselaar) te laten werken aan je diverse onderdelen. Een voorbeeld is de D2-5AX 5-as bewerkingscentrum van Hwacheon, die beschikbaar is met een AWC met 8 of 20 stations en met maximaal 60 toolstations ATC.

Alternatief kun je een multi-palletsysteem (MPS) gebruiken zoals Hwacheon multi-pallet (HMP) die beschikbaar is in twee palletformaten — 400 x 400 mm of 500 x 500 mm pallets. Deze kunnen beschikbaar zijn voor één of twee machines met verschillende instellingsniveaus als volgt:

1 machine: 1 laag / niveau heeft 7 pallets

2 lagen / niveaus heeft 14 pallets

3 lagen / niveaus heeft 21 pallets

2 machines: 1 laag / niveau heeft 4 pallets

2 lagen / niveaus heeft 8 pallets

3 lagen / niveaus heeft 12 pallets

Voor elk HMP-systeem is normaal een opstelstation inbegrepen op niveau één van je werktuigmachine-instelling. Dergelijke multi-palletsystemen zijn beschikbaar voor de volgende Hwacheon CNC-werktuigmachines:

• VESTA-660 / VESTA-850B / VESTA-1000+ / VESTA-1050B / VESTA-1300 / VESTA-1300B / VESTA-2000
• SIRIUS-UM+ / SIRIUS-UL+ / SIRIUS-UZ / SIRIUS-UX
• M3-5AX / M4 -5AX

Ze zijn ook beschikbaar om te werken met elk geselecteerde twee machines met één HMP in het midden. Dit zal de versie zijn voor twee machines met een verminderd aantal pallets. Je kunt ook één 3-as CNC-machine met één 5-as CNC-machine mixen als nodig.

Dergelijke systemen worden geleverd met de aankoop van een Hwacheon machine en een Hwacheon automatiseringssysteem.

#2 Consistent en herhaalbare bewerkingsprocessen

Het tweede kenmerk van FPS en FPC-oplossing is hun vermogen om consistente en herhaalbare productie te bereiken. Ze kunnen aangepast worden om variaties in High Mix – Low Volume producties beter te hanteren zoals wijzigingen in procesvolgorde, productievolume veranderingen, ontwerpwijzigingen en vele andere veranderingen.

#3 Flexibel beheer van tool & vastzet-instellingen

Dankzij hun grotere modulariteit, kunnen flexibele en uitwisselbare tooling en vastzetten van tevoren ingesteld worden. Echter, het is belangrijk voor de interne software van je CNC-machine om de status van je tool te monitoren — tijdige waarschuwing moet gegeven worden als je toollevensduur ten einde gaat, zodat je je tool handmatig kunt wisselen of dit automatisch kunt doen met een "zus-tool."

Effectieve toolvoorbereiding is een belangrijke discipline in een FPS. Dit stelt je in staat om je diverse vastzetten met nieuw grondmateriaal of onderdelen op een tijdige, systematische en probleemvrije manier te organiseren. Door verbinden en coördineren tussen je tooling- en vastzetafdelingen, alsook de operators van de machines, kun je een betere georganiseerde materiaalstroom en snijtoolbeheerproces ontwerpen. De tijdige toewijzing van vastzetten, nieuw materiaal of onderdelen alsook snijtools helpt je ook downtime in je FPC / FPS systeem te vermijden.

Een voorbeeld van een toolmonitoringssysteem is Hwacheon's M-Vision. Ontwikkeld en geperfectioneerd vanuit Hwacheon's jaren van het opereren van onze eigen FPS-systemen in onze fabriek, kan het een breed scala aan FPS-systemen bedienen zoals het bewerken van een brede selectie van diverse gietwerkonderdelen of de hoge-volume productie voor auto-onderdelen. Wat meer is, kun je Hwacheon M-Vision gebruiken om de status van enkele machines of meerdere FPS/FPC gerangschikte units te monitoren.

#4 Gemeenschappelijke programmeerstandaarden

Om interoperabiliteit te waarborgen, moet je overwegen het gebruik van gestandaardiseerde beschikbare software zodat je ingenieurs en operators toegang hebben tot of dezelfde bestanden kunnen delen. Het hebben van standaard operatieve parameters en coderingsprocedures zorgt ervoor dat dezelfde tools op dezelfde manier gebruikt kunnen worden om herhaalbare resultaten te produceren. Dit betekent ook dat je het bereik van beschikbare tools moet kennen en ze in grotere magazijnen in je machine moet bewaren.

Let op: Wees bewust van het hebben van een te groot ATC toolmagazijn — deze zijn niet alleen duur maar kunnen resuleren in tools die te lang bewaard worden zonder correct onderhoud. Dit kan resuleren in vuile toolhouder-tapers die je spindelnauwkeurigheid negatief beïnvloeden over tijd. Om dit te voorkomen, zorg dat je een regelmatig schoonmaakprogramma hebt.

#5 Regelmatig preventief onderhoud

Een van de beste praktijken in flexibele productie is om een regelmatig preventief onderhoudsprogramma op te nemen.

Eenvoudige taken zoals het regelmatig schoonmaken van blootgestelde bewegende mechanische delen, het wegruimen van spaan, en het controleren van olieniveaus, koelvloeistof of luchtstroom neigen ertoe genegeerd te worden. Op de lange termijn zal dit een negatieve impact hebben op je flexibele bewerkingsprocessen en de algehele efficiëntie van je machines en systeem verminderen. Kortom, schoonmaak, aanvullen en vervangen — je kunt meer besparingen genieten dan de initiële kosten van je machines door hun lange termijn productiviteit en nauwkeurigheid te waarborgen.

Samenvatting en conclusie

Een flexibel productiesysteem biedt een kosteneffectieve manier om je werkvloerproductiviteit te verbeteren en kwaliteit onderdelen op tijd en elke keer te produceren. Het stelt je ook in staat om veel variaties van onderdelen in kleine hoeveelheden te produceren — van enkele onderdelen, kleine en medium batches, tot serieproducties — wat High Mix – Low Volume productie toelaat.

Door een FPS en FPC-systeem te incorporeren, kun je de efficiëntie van je productieschema verhogen terwijl je downtime minimaliseert. Over tijd kun je je productiesystemen dupliceren en uitbreiden en je competitiviteit verbeteren.

Dit stelt fabricanten als jij in staat om niet alleen meer en nieuwe orders te accepteren, maar een bredere variëteit aan orders te hanteren, wat de bottom-line prestaties van je faciliteit verbetert.