Екі станокқа арналған робот пен бөлек беруді салыстыру

Тезірек өтелетін шешім ең арзаны емес, салынған әр теңгеге көбірек сатылатын жарамды бөлшек беретін шешім. Бір ортақ робот көбіне өңдеу циклдері ұзақ әрі бір-біріне жақын, номенклатура тұрақты, ал сұраныс орташа болғанда ұтады. Станоктар манипуляторды күте бастағанда, қайта баптаулар бүкіл ұяшықты тоқтатқанда немесе қосымша шығарылымға тапсырыстар бар кезде бөлек беру одан тиімді болады.

Жеткізушінің сметасы мұны көрсетпейді. Күрделі шығындар циклдердің уақыт диаграммасымен, жабдықтың қолжетімділігімен, қысқыш ауыстырумен, аймақты қорғаумен және нақты өндірістік күнтізбемен байланыстырылған модель керек. Осы блоктардың кемінде бірі тым оптимистік пайызбен алмастырылса, қаражаттың қайту мерзімі желінің өзінен жақсырақ көрінеді.

Шығарылым робот бағасынан да қаттырақ әсер етеді

Нұсқаларды манипуляторлардың құны бойынша емес, жарамды бөлшектерден түсетін жылдық ақша ағыны бойынша салыстыру керек. Баға айырмасы бірден көрінеді, ал жоғалған шығарылым іске қосылғаннан кейін, станок ауысым ішінде бірнеше рет бос емес роботты күткенде байқалады.

Алдымен автоматтандырудан кейін кәсіпорын нені қосымша сататынын анықтаңыз. Расталған сұраныстан артық жасалып, қоймада қалған бөлшек маржиналдық табыс әкелмейді. Ол металлды, құралды және айналым қаражатын байлап қояды. Сондықтан өндірістік қуатты екі шаманың кішісімен шектеу керек: ұяшықтың қолжетімді шығарылымы және тапсырыстар көлемі.

Еңбектің босауын бөлек есептеңіз. Егер оператор іске қосылғаннан кейін көбірек станокқа қызмет көрсетсе, бақылау жүргізсе немесе жарақтандыру дайындаса, кәсіпорын жұмыс уақытын қайта бөлуден пайда көреді. Адам беру тұрақсыздығына, қолмен өлшеуге және жоңқаны шығаруға байланысты бүкіл ауысым бойы сол ұяшықтың жанында тұрса, оның толық жалақысын үнемге жатқызуға болмайды.

Жұмыс істеп тұрған желіні бағалау үшін Vorne қолжетімділікке, өнімділікке және сапаға бөлетін OEE әдістемесі пайдалы. Бірақ OEE тек жоспарланған өндірістік уақытты қарайды. Инвестициялық модель оған күнтізбе жүктемесін, яғни нақты тапсырыстары бар ауысымдар санын қосуы тиіс. OEE көрсеткіші жақсы, бірақ тек бір ауысымға тапсырысы бар ұяшық жабдықты техникалық тұрғыдан мінсіздеу, үш ауысым жүктелген желі сияқты тез өтемейді.

Төрт түрлі көрсеткішті тексеріңіз:

• берілген циклдер кезіндегі техникалық қуат;
• тоқтаулар мен ақауды ескергендегі жарамды бөлшектер шығарылымы;
• сұраныспен шектелген сатылатын шығарылым;
• қызмет көрсету мен шығын материалдарынан кейінгі таза ақша әсері.

Бұл көрсеткіштерді бір пайызға біріктіру шығын себебін жасырады. Күрделі шығындар туралы шешім үшін әдемі орташа мән емес, олардың байланысы қажет.

Әуелі нұсқаларды беру тәсіліне қарай бөліңіз

«Бөлек беру» деп нақты жабдықты түсіну керек, өйткені екі робот, екі порталдық жүктегіш және екі шыбық бергіш әртүрлі экономика береді. Дайындаманы сипаттамай «бір робот пен екі жүйені» салыстырудың пайдасы шамалы.

Станоктар арасындағы ортақ робот бөлшекті жинақтауыштан алып, екі патронға қызмет көрсетеді және дайын бөлшектерді түсіреді. Ол манипуляторға, контроллерге және периферияның бір бөлігіне кететін шығынды үнемдейді, бірақ екі станокты ортақ командалар реттілігімен және ортақ қауіпсіздік контурымен байланыстырады.

Бөлек схема әр станокқа өз беру құрылғысын бекітеді. Бұл екі робот не қарапайымдау механизмдер болуы мүмкін. Ол көбірек жабдық қажет етеді, есесіне әр станок тәуелсіз жүктеу ресурсын алады және көрші станок қайта бапталғанда жұмысын жалғастыра алады.

Үшінші нұсқа жиі назардан тыс қалады: күрделі дара дайындамаларға ортақ робот және екінші станокта тұрақты бөлшекке арналған қарапайым мамандандырылған беру. Мұндай үйлесім екі әмбебап роботтан азырақ шығындалып, біртұтас ұяшыққа қарағанда өзара тоқтауларды азайта алады.

«Әмбебап робот алыңыз, кейін оған басқа міндеттер табасыз» деген кеңес ақылға қонымды естіледі, өйткені әмбебаптықты таныстырылымда көрсету оңай. Өндірісте ауыстыруға жаңа жарақтандыру, бағдарлама, тәуекелді бағалау, станокпен байланыс және қайта қабылдау қажет. Компания бұл жұмыстар мен ауыстыруға арналған уақыт терезесін жоспарламаса, болашақ әмбебаптықтың қаржылық модельдегі құны нөлге тең.

Бір орнатуда толық өңделетін шыбық бөлшек үшін шыбық бергіш жиі тікелей шешім болады. Робот жеке дайындамаларды бағдарлау, орнатуды өзгерту, бөлшектерді операциялар арасында тасымалдау, өлшеу жүргізу немесе әртүрлі станоктарға қызмет көрсету қажет болғанда ақталады. Алдымен физикалық тұрғыдан қолайлы беруді таңдаңыз, содан кейін бюджеттерді салыстырыңыз.

Цикл теңгерімі ортақ ұяшықтың шегін анықтайды

Бір манипулятор екі станокқа әр станоктың келесі сұранысына дейін барлық міндетті операцияны орындап, ауытқуларға уақыт қоры қалғанда жарайды. Паспорттағы циклдердің теңдігі өздігінен ештеңеге кепіл болмайды.

Станоктар сұраныстары арасындағы аралықтарды P1 және P2, ал роботтың оларға қызмет көрсетуге кететін уақытын S1 және S2 деп белгілеңіз. Қызмет көрсетуге жақындау, есікті ашу, дайын бөлшекті алу, базаларды тазалау, дайындаманы орнату, қысып бекіту, есікті жабу, іске қосу және шегіну кіреді. Алғашқы тексеріс мынадай:

Робот жүктемесі = S1 / P1 + S2 / P2

Егер нәтиже >= 1 болса, схема физикалық тұрғыдан үлгермейді.
Егер нәтиже < 1 болса, сұраныстар қақтығысы мен уақыт қорын тексеру қажет.

Бірден төмен мән қажетті, бірақ жеткіліксіз шарт. Екі станок бір уақытта қызмет сұрауы мүмкін. Робот біреуін таңдайды, ал екіншісі күтіп қалады, манипулятордың орташа жүктемесі қолайлы көрінсе де. Бақылау ұзақтығының ауытқуы, жоңқаны тұрақсыз шығару және датчикпен бөлшек іздеу қақтығысты күшейтеді.

Әр бөлшектер отбасы үшін уақыт диаграммасын жасаңыз. Тек автоматты ЧПУ циклін емес, оны қоршаған операцияларды да жазыңыз:

• станок сигналынан робот қозғалысы басталғанға дейінгі уақыт;
• есіктің ашылуы мен патронның жұмысы;
• бөлшектер алмасуы, үрлеу және қысқышты тексеру;
• жинақтауыш пен әр станок арасындағы жол;
• дайын бөлшекті өлшеу, таңбалау және орналастыру.

Осыдан кейін оқиғалар ретін кемінде бірнеше ондаған циклге жүргізіп көріңіз. Екінші станоктың басталуын ығыстырыңыз, уақыттың әдеттегі ауытқуын және жинақтауышты толықтыруға бір тоқтауды қосыңыз. Электрондық кестенің өзі кезектерді көрсетеді. Күрделі траекториялар үшін интеграторға модельдеу қажет болады, бірақ бәрібір өлшенген уақыттардан бастау керек.

Роботтың бос тұруы әрдайым шығын емес. Екі станок та металл кесіп тұрса, манипулятордың күтуі қалыпты. Шығын станок өңдеуді аяқтап, робот бос емес, қысқыш ауыстырып жатқанда немесе ортақ қауіпсіздік сигналына байланысты тоқтап тұрғанда пайда болады. Модельде дәл беруге байланысты станоктың бос тұруы қажет.

Ақша ағынын жарамды бөлшектер бойынша есептеңіз

Толық модель инвестицияларды, қолжетімді шығарылымды және жыл сайынғы таза әсерді бөлек есептеуі керек. Осы үш бөлік болмаса, өтелу мерзімі робот бағасын оператор жалақысына бөлуге айналады, ал мұндай есеп пайдалану басталған алғашқы жылға сирек төтеп береді.

Күрделі шығындарға манипуляторды, тіреуді не негізді, қысқыштарды, жинақтауыштарды, станок интерфейстерін, автоматты есіктерді, жоңқаны шығаруды, өлшеуді, қоршауды, қауіпсіздік құрылғыларын, бағдарламалауды, монтажды, оқытуды, іске қосуды және бастапқы жарақтандыру қорын енгізіңіз. Импорттық жоба үшін шарт валютасын, жеткізуді, кеден шығындарын және төлем шарттарын бөлек бекітіңіз. Жабдық бағасын жұмыс істейтін ұяшық құнымен алмастырмаңыз.

Жылдық есепті мына жолдармен құрастыруға болады:

Қолжетімді сағаттар = күнтізбе бойынша сағаттар × тапсырыстармен жүктелу коэффициенті

Жарамды бөлшектер қуаты =
қолжетімді сағаттар × қолжетімділік × өнімділік
× мінсіз шығару жылдамдығы × жарамды бөлшектер үлесі

Сатылатын бөлшектер = MIN(жарамды бөлшектер қуаты; расталған сұраныс)

Жылдық ақша әсері =
қосымша сатылатын бөлшектер × бір бөлшектен түсетін маржиналдық табыс
+ нақты босатылған еңбек шығындары
- қызмет көрсету
- энергия мен сығылған ауа
- қысқыштар және өзге шығын материалдары
- апаттық тоқтаулардың күтілетін құны
- бақылау мен логистикаға қосымша шығындар

Қарапайым өтелу мерзімі = күрделі шығындар / жылдық ақша әсері

Бір бөлшектен түсетін маржиналдық табыс осы бөлшекті шығарғанда туындайтын айнымалы шығындарды шегергендегі түсімге тең. Барлық түсімді қолдануға болмайды. Амортизацияны да қарапайым ақша ағыны есебінде ақшалай шығын ретінде шегермеген жөн, бірақ ол қаржы қызметіне салық моделіне қажет болады.

Пайдалану мерзімі елеулі жобаларға дисконтталған ақша ағынын, салықтарды, төлем кестесін және қалдық құнын қосыңыз. Бір көкжиектегі таза келтірілген құнды салыстырыңыз. Қарапайым өтелу мерзімі сүзгі ретінде ыңғайлы, бірақ салым қайтқан күннен кейінгі ақшаны елемейді.

Ортақ және бөлек схеманы таңдағанда тағы бір есеп қажет:

Қосымша инвестициялар = бөлек схема CAPEX - ортақ схема CAPEX
Қосымша ағын = бөлек схеманың жылдық ағыны - ортақ схеманың жылдық ағыны
Қосымша өтелу = қосымша инвестициялар / қосымша ағын

Қосымша ағын теріс не нөлге тең болса, қымбатырақ нұсқа берілген сұраныста айырманы өтемейді. Техникалық қуаты жоғары болса да, бұл адал жауап.

Қоршау сметаны да, қолжетімділікті де өзгертеді

Қауіпсіздік жүйесін бүкіл роботтандырылған ұяшық үшін жобалау керек, сондықтан екі станокқа бір робот қауіпсіздік шығынын екі есе азайтпайды. Үлкен аймаққа ұзын қоршау, бірнеше бақыланатын кіру нүктесі, екі станоктың да қауіпсіз интерфейстері және әр жұмыс орнына дербес кіру тәртібі қажет болуы мүмкін.

ISO 10218-2:2025 өнеркәсіптік робот қауіпсіздігін интеграцияны, пайдалануға беруді, жұмысты, қызмет көрсетуді және пайдаланудан шығаруды қоса алғанда, дәл қолдану мен ұяшық деңгейінде қарайды. Бұл жауапкершіліктің пайдалы шекарасы: манипулятор сертификаты жиналған желінің қауіпсіз екенін дәлелдемейді. ISO 12100 машинаның өмірлік циклі бойы қауіптерді анықтап, тәуекелді азайтуды талап етеді. Демек, бағалауға тек автоматты режим емес, баптау, жоңқаны тазалау, кептелген бөлшекті алу және ақауды іздеу де кіреді.

Ортақ робот үшін жиі біртұтас периметр таңдалады. Ол толық тәуелсіз екі аймақтан арзанырақ болуы мүмкін, бірақ бір есікті ашу екі станок пен манипуляторды да тоқтатуы ықтимал. Бақыланатын қолжетімділікпен аймақтарды бөлу екінші бөлік жұмысын жалғастырған кезде бір жинақтауышқа қызмет көрсетуге мүмкіндік береді, алайда қауіпсіздік логикасын күрделендіріп, аумақты ұлғайтуы мүмкін.

Коллаборативті режим тәуекелді бағалауды жоймайды. Қысылған металл бөлшек, өткір жиектер, патрон, жоңқа және автоматты есік робот қолының рұқсат етілген күшіне қарамастан қауіп тудырады. Кейде жылдамдық пен күшті шектеу циклді соншалық ұзартатыны, қоршаудан үнемделген қаражат жоғалған шығарылым салдарынан жойылып кетеді.

Интегратордан «қауіпсіздік жиынтығы» деген бір жолды емес, аймақтар сызбасын және режимдер тізімін сұраңыз:

• әр аймаққа кім және не үшін кіреді;
• әр кіреберіс ашылғанда қандай жабдық тоқтайды;
• қалпына келтіру мен қайта іске қосу қалай орындалады;
• оператор ыдысты қайда ауыстырып, жоңқаны қайда шығарады;
• жөндеу кезінде энергия қалай бұғатталады.

Қоршау құнын қалыпты кіру кезіндегі жоғалған уақыт құнымен бірге есептеу керек. Әр толықтыруда екі станокты өшіретін арзан аймақ бүкіл қызмет мерзімі бойы қымбатқа түседі.

Қысқыш ауыстыру үнемді жоя алады

Ортақ робот жарақтандыру жиі ауысқанда ұтылады, егер әр қайта баптау екі станокты да тоқтатса. Бөлек беру әр жұмыс орнында қысқыш пен бағдарламаны қалдыруға мүмкіндік береді, сондықтан жоғары бастапқы құн кейде қолжетімділік арқылы қайтады.

Бір-біріне жақын бөлшектерге реттелетін жақтар не қос қысқыш жеткілікті болуы мүмкін. Қос қысқыш дайын бөлшекті алып, дайындаманы бір кірісте орнатады, бірақ массаны және ілгері шығуын ұлғайтады. Бұл траекториядағы рұқсат етілген жүк көтергіштікке, жылдамдыққа, соқтығысу қаупіне және патронға қолжетімділікке әсер етеді. Тек бөлшек пен қысқыштың жалпы массасын тексеру тым жуық, ауырлық орталығын ескеріп жүктемені есептеу керек.

Автоматты ауыстырғыш бөлшектер геометриясы үйлеспегенде пайдалы. Онымен бірге құралдар дүкені, ауа және сигнал қосылыстары, бекітуді бақылау, бағдарламаның қосымша позициялары және жаңа істен шығу себептері пайда болады. Ауыстыру бірнеше секундқа созылғаны оператордың кейін ыдысты, патрон жақтарын және өлшеу жарақтандыруын жиырма минут бойы ауыстыруына көмектеспейді.

Қайта баптау құнын былай есептеңіз:

Қайта баптаулардан жылдық шығын =
қайта баптаулар саны × ұяшықтың тоқтау ұзақтығы
× жұмыс сағатының ақша әсері
+ сынама бөлшектер мен қайта бақылау құны

Ортақ робот үшін жұмыс сағатының ақша әсеріне екі тоқтаған станок та кіреді. Бөлек беру жағдайында, егер қауіпсіздік аймақтары мен материал ағыны шынымен тәуелсіз болса, екінші станок шығарылымды жалғастыра алады.

Бірнеше өндірістік кезеңдегі партиялардың нақты таралуын жинаңыз. Орташа партия бір жаппай бөлшек апта бойы өңделіп, қалған позициялар күніне бірнеше қысқа қайта баптауды тудыратын қолайсыз жағдайды жасырады. Модель әр отбасын бөлек есептеп, содан кейін жылдық нәтижелерді қосуы тиіс.

Ортақ ақау салдарды екі есе арттырады

Бір робот екі станоктың қолжетімділігін байланыстырады, сондықтан оның ақауы ортақ тоқтауды тудырады. Екі тәуелсіз құрылғыда компоненттер көп, бірақ біреуінің ақауы әдетте екінші станокты берусіз қалдырмайды.

Талдауды робот қолының сынуымен шектемеңіз. Контроллер, қауіпсіз бағдарламаланатын контроллер, аймақ сканері, ауа беру, жинақтауыш, техникалық көру жүйесі және үйлестіру бағдарламасы ортақ істен шығу нүктелері болуы мүмкін. Құны роботтан әлдеқайда төмен кептелген қысқышта да шығарылым үшін сынған бөлшектің бағасы емес, тоқтау ұзақтығы маңызды.

Тоқтауларды салдарына қарай бөліңіз:

Тоқтаудың күтілетін құнын оқиға жиілігі, орташа қалпына келу ұзақтығы және сағатына жоғалатын ақша әсері арқылы бағалауға болады. Бұл мәндерді ұқсас жабдық журналдарынан және сервистік келісімшарт шарттарынан алыңыз. Маманның келу уақытын, қосалқы бөлшектердің болуын және бағдарламаны қалпына келтіру рәсімін ескермеген каталогтық сенімділік қаржылық тәуекел туралы аз айтады.

Мұның кері жағы да бар. Екі жүйе екі профилактика жиынтығын, көбірек қосалқы элементтер мен бағдарламаларды білдіреді. Кәсіпорын оларға өз күшімен қызмет көрсете алмаса, пайдалану шығындары тәуелсіздіктен түсетін ұтысты жеп қоюы мүмкін. Сондықтан модель бір нұсқаға еркін «сенімділік коэффициентін» тағайындамай, ақаулар жиілігі мен салдар ауқымын бөлуі тиіс.

Үш сұраныс сценарийі әртүрлі жауап береді

Бір жабдық жиынтығы тек сатылатын бөлшектер санына байланысты тезірек не баяуырақ өтелуі мүмкін. Өз учаскеңіздің деректерімен алмастыруға болатын шартты есепті қарастырайық.

Бірінші станоктың циклі 210 секунд, екіншісінікі 260 секунд. Ортақ робот біріншісіне қызмет көрсеткенде 50 секунд, екіншісіне қызмет көрсеткенде 58 секунд бос емес. Оның алғашқы есептік жүктемесі 50 / 210 + 58 / 260, яғни шамамен 0,46. Уақыт қоры жеткілікті көрінеді, бірақ уақыт диаграммасы бәрібір ұзақ қақтығыстардың жоқ екенін растауы керек.

Қоршауы, қысқыштары және интеграциясы бар ортақ ұяшықтың толық құны 38 млн теңге деп алынды. Екі бөлек жүйе 48 млн теңге тұрады. Бұл нарықтық баға ұсыныстары емес, оқу мақсатындағы бастапқы деректер. Өндіріс жоспары жылына 4000 сағат. Тоқтауларды ескергеннен кейін ортақ схема үшін қолжетімділік 0,86 және жарамды үлес 0,985, ал бөлек схема үшін тиісінше 0,90 және 0,99 деп алынды. Циклдер жылдамдықтың әдеттегі төмендеуін ескеріп қойған.

Есеп ортақ ұяшық үшін жылына шамамен 105 000 жарамды бөлшек, ал бөлек схема үшін 110 400 бөлшек береді. Екі жүйеге қосымша қызмет көрсету жылына 1,2 млн теңгеге қымбат. Маржиналдық табыс қосымша сатылған бір бөлшекке 3000 теңге деп алынды.

103 000 бөлшек сұраныста екі нұсқа да бағдарламаны жабады, сондықтан қосымша қуат табыс әкелмейді. Ортақ робот қаржылай мықтырақ. 115 000 бөлшек сұраныста кәсіпорын бөлек схеманың бүкіл өсімін сата алады, сондықтан қосымша инвестициялар тез қайтады.

Бұл мысал робот жүктемесінің пайызы бойынша таңдау жасауға болмайтынын көрсетеді. Ортақ ұяшықтың манипуляторы уақыттың жартысынан азын бос емес өткізеді, бірақ сұраныс шектеулі болса, ол дұрыс инвестиция болуы мүмкін. Басқа күнтізбеде сол станок тоқтаулары жоғалған тапсырыстарға айналады, сонда қымбатырақ тәуелсіз беру ұтады.

Нәтиженің төрт шамаға сезімталдығын тексеріңіз: сұранысқа, маржиналдық табысқа, қолжетімділікке және қайта баптау ұзақтығына. Олардың кез келгенінің аз ғана өзгеруі шешімді өзгертсе, жоба қаржылық шекараға жақын. Онда жабдыққа келісімшартты бақылау хронометражы мен тапсырыстар расталғаннан кейін ғана жасау керек.

Шешім өндірістік күнтізбеге төтеп беруі керек

Ортақ роботты әдетте кесу циклдері ұзақ, номенклатура сирек ауысатын, сұраныс шектеулі және қызмет көрсету үшін екі станокты да тоқтатуға болатын жағдайда таңдайды. Бөлек беру қысқа циклдерде, жиі қайта баптауда, бос тұру сағаты қымбат болғанда және қосымша қуатқа расталған қажеттілік бар кезде күшті.

Шешімді әр санның иесі көрсетілген болжамдар кестесі ретінде рәсімдеңіз. Өндіріс циклдер мен қайта баптауларды растайды, сату бөлімі тапсырыстар көлемін береді, технолог жарамдылық пен құралға жауап береді, жөндеу қызметі қалпына келуді бағалайды, ал қаржы қызметі маржиналдық табыс пен дисконттау мөлшерлемесін белгілейді. Сонда қалаулы архитектура жайлы дау тексерілетін есепке айналады.

Станоктарды таңдау және іске қосу-баптауға дайындық кезінде EAST CNC компаниясына нақты уақыт диаграммасын, номенклатураны, партиялар жоспарын және қолжетімділік талаптарын беру керек. Сонда компоновка тек ЧПУ паспорттық цикліне сүйенбейді.

Орташа жүктемені кепіл деп қабылдамаңыз. Модель ұзақ қайта баптауға, екі станоктың бір мезгілдегі сұранысына, ортақ қысқыштың ақауына және сұранысы төмен айға төтеп беруі керек. Егер қымбатырақ нұсқа осы тексерістерден кейін де артықшылығын сақтаса, оның қосымша қуатының шын мәнінде құны бар. Артықшылық жойылса, бір ортақ робот салымды ертерек қайтарады.