SPAWANIE AUTOMATYCZNE A RĘCZNE: Porównanie czasu produkcji w przetwórstwie stali

Ile czasu faktycznie można zaoszczędzić dzięki spawaniu zrobotyzowanemu? Aby odpowiedzieć na to pytanie, porównaliśmy szereg typowych podzespołów produkowanych ręcznie oraz przy użyciu urządzenia Voortman Fabricator. Fabricator to zautomatyzowana maszyna do montażu i spawania przeznaczona dla przetwórców stali.

O tym porównaniu

Inżynierowie firmy Voortman porównali czas cyklu maszyny z czasem potrzebnym do ręcznego wykonania tych elementów. Do obliczenia czasu cyklu maszyny wykorzystano oprogramowanie LogicSteel CADCAM. Kluczową kwestią jest to, że inżynierowie uwzględnili w tym porównaniu cały proces warsztatowy. Nie tylko montaż i spawanie, ale również wszystkie powiązane etapy. Ponadto wszystkie zespoły opierają się na spawaniu jednowarstwowym.

W tym artykule:

• Przykład zespołu 1 >>
• Przykład montażu 2 >>
• Przykład montażu 3 >>
• Dlaczego spawanie zrobotyzowane jest szybsze? >>
• Kiedy spawanie zrobotyzowane nie jest efektywne? >>
• Korzyści ze spawania zautomatyzowanego w przetwórstwie stali >>

Przykład montażu 1:

Część główna: HEA260 | Części składowe: 26 | Waga: 608 kg (1340 funtów)

• Spawanie zrobotyzowane – całkowity czas produkcji: 3:36:30
• Spawanie ręczne – całkowity czas produkcji: 11:13:00
  

Wniosek: W przypadku tego zespołu całkowity czas produkcji przy użyciu urządzenia Fabricator jest o 68% krótszy niż w przypadku produkcji całkowicie ręcznej.

W tym przykładzie oceniono złożoną belkę typu HEA260 składającą się z 26 podczęści. Urządzenie Fabricator było w stanie automatycznie dopasować i zespawać 25 z tych elementów, co dało ≈ 20 m (65 stóp) długości zgrzewu wykonanego automatycznie. Jedna część wymagała spawania ręcznego (≈ 19 cm / 7 cali), ponieważ niektóre elementy nie mogą być przetwarzane przez robota. (Na przykład gdy elementy drugorzędne przekraczają limit wymiarów lub nie mają bezpośredniego kontaktu z elementem głównym.)

Jednym z konkretnych elementów, który wymagał ręcznego spawania, jest żebro usztywniające wewnątrz profilu I na górze. Ze względu na swoją geometrię i położenie nie może ona być bezpośrednio przetwarzana przez robota spawalniczego w obecnej sekwencji montażowej. Gdyby jednak ta niewielka blacha została wstępnie zmontowana, ten połączony element mógłby zostać w całości zespawany przy użyciu urządzenia Fabricator.

Czas potrzebny na ręczne wykonanie tej pozostałej części jest uwzględniony w całkowitym czasie produkcji wynoszącym 3 godziny i 36 minut. Natomiast w przypadku procesu całkowicie ręcznego należy spawać wszystkie 26 elementów o łącznej długości spoin wynoszącej ≈ 22 m (72 ft), co prowadzi do znacznie dłuższego czasu produkcji.

To porównanie podkreśla, w jaki sposób spawanie zrobotyzowane znacznie skraca czas produkcji, zmniejsza pracochłonność i złożoność obsługi, nawet w przypadku zespołów o dużej objętości spawania.

Przykład zespołu 2:

Część główna: HEA260 | Części składowe: 11 | Masa: 523 kg (1154 funtów)

• Spawanie zrobotyzowane – całkowity czas produkcji: 1:08:18
• Spawanie ręczne – całkowity czas produkcji: 5:06:00
  

Wnioski: W przypadku tego zespołu całkowity czas produkcji przy użyciu urządzenia Fabricator jest o 78% krótszy niż w przypadku wykonania całkowicie ręcznego.

W tym przykładzie oceniono belkę HEA260 składającą się z 11 podczęści. Maszyna Voortman Fabricator jest w stanie automatycznie dopasować i zespawać wszystkie 11 części za pomocą spawania zrobotyzowanego, co daje łączną długość spoin wykonanych automatycznie wynoszącą 9228 mm ≈ 9 metrów (30 stóp) bez konieczności ręcznej interwencji. Taki poziom automatyzacji spawania pozwala skrócić całkowity czas produkcji do zaledwie 1 godziny i 8 minut.

Z drugiej strony, całkowicie ręczny proces spawania tego samego zespołu zajmie ponad 5 godzin. Różnica polega na operacjach manipulacyjnych i pozycjonowaniu wymaganych podczas ręcznej produkcji. Przy masie belki wynoszącej ponad 523 kg (1154 funtów) oraz elementach takich jak płyta podstawy po lewej stronie, na której z każdej strony znajduje się wiele mniejszych blach, spawacz musi wielokrotnie zmieniać położenie i obracać zespół, aby uzyskać dostęp do wszystkich spoin. Każda zmiana położenia wymaga obsługi dźwigiem i weryfikacji, co znacznie wydłuża czas produkcji.

Przykład ten pokazuje, że wydajność produkcji zależy od maksymalizacji czasu trwania łuku spawalniczego i zminimalizowania czynności związanych z przenoszeniem elementów. Im bardziej ciągły jest proces spawania, tym większa jest oszczędność czasu.

Przykład zespołu 3:

HEA500 | Podzespoły: 7 | Masa: 1231 kg (2714 funtów)

• Spawanie zrobotyzowane – całkowity czas produkcji: 0:55:24
• Spawanie ręczne – całkowity czas produkcji: 3:26:00

Wniosek: W przypadku tego zespołu całkowity czas produkcji przy użyciu urządzenia Fabricator jest o 73% krótszy niż w przypadku całkowicie ręcznej produkcji.

Ten zespół HEA500 składa się z 7 podzespołów, z których wszystkie można w całości przetworzyć przy użyciu spawania zrobotyzowanego za pomocą urządzenia Voortman Fabricator. System automatycznie dopasowuje i spawa cały zespół, osiągając łączną długość spoiny wynoszącą ≈ 68 m (223 ft) bez konieczności ręcznej interwencji. Dzięki takiemu poziomowi automatyzacji spawania cały proces trwa zaledwie 55 minut.

Natomiast w przypadku tego samego zespołu spawanie całkowicie ręczne zajmuje 3 godziny i 26 minut. Znaczną część czasu zajmuje obsługa elementów, ich pozycjonowanie oraz obracanie zespołu. Porównanie spawania zautomatyzowanego ze spawaniem ręcznym wyraźnie pokazuje, w jaki sposób spawanie zrobotyzowane usprawnia przebieg pracy i radykalnie skraca czas produkcji, nawet w przypadku stosunkowo prostych zespołów.

Dlaczego spawanie zrobotyzowane jest szybsze?

W tych przykładach spawanie zrobotyzowane jest szybsze przede wszystkim dlatego, że dopasowywanie i spawanie są w pełni zintegrowane w jednym, zautomatyzowanym procesie. Dzięki systemowi Fabricator części są automatycznie pozycjonowane, wyrównywane i spawane. Nie ma potrzeby wykonywania czynności pośrednich, ponownego pomiaru ani przenoszenia między stanowiskami roboczymi. Eliminuje to znaczną część pracy ręcznej i zmniejsza ryzyko błędów na poszczególnych etapach.

Ponadto system zachowuje informacje z procesu dopasowywania i bezpośrednio wykorzystuje je podczas spawania. Oznacza to, że robot dokładnie wie, w jaki sposób ustawiona jest każda podczęść, gdzie znajdują się szczeliny i ile spawania jest wymagane. Dzięki wykorzystaniu tych informacji w całym procesie eliminuje się zbędne regulacje i ponowne pomiary, co dodatkowo zwiększa szybkość i spójność.

Co ważne, ta wydajność nie przenosi złożoności na etap przygotowania pracy. Przygotowanie pracy przez Fabricatora może zająć zaledwie kilka minut, co pozwala na usprawnienie całego procesu – od biura aż po halę produkcyjną.

Kiedy spawanie zrobotyzowane nie jest wydajne?

Chociaż spawanie zrobotyzowane oferuje znaczące korzyści w wielu sytuacjach, nie zawsze jest to najbardziej efektywny wybór. Spawanie ręczne jest bardziej praktyczne w przypadku prostych zespołów.

Weźmy na przykład serię lekkich profili, które mają jedynie blachę czołową i dolną. Spawacz może szybko ustawić i spawać elementy ręcznie w ciągłym cyklu. Prostota zespołu pozwala spawaczowi na sprawne przechodzenie od jednej belki do drugiej, bez konieczności skomplikowanej regulacji lub zmiany położenia. W firmie Voortman za prosty zespół uznajemy taki, który składa się z mniej niż czterech podzespołów.

Korzyści ze spawania zautomatyzowanego w przetwórstwie stali

Gdy spawanie zrobotyzowane pozwala tworzyć zespoły nawet o 78% szybciej, wpływ na przetwórcę stali wykracza daleko poza sam czas cyklu. Bezpośrednio zwiększa to wydajność produkcyjną bez konieczności zatrudniania dodatkowej siły roboczej. Dzięki temu w tym samym czasie można zrealizować więcej projektów. Czas realizacji staje się krótszy i bardziej przewidywalny, co poprawia niezawodność dostaw dla klientów. Jednocześnie stała jakość spawania zrobotyzowanego ogranicza konieczność przeróbek i marnotrawstwo materiału, obniżając tym samym ogólne koszty produkcji.

Dzięki automatyzacji powtarzalnych zadań spawalniczych wykwalifikowani spawacze mogą skupić się na złożonych, wysokowartościowych zadaniach, w których ich wiedza specjalistyczna ma największe znaczenie. Wynikiem tego jest bardziej wydajna działalność, która pozwala skalować produkcję, zachować konkurencyjność cenową i terminowość dostaw oraz elastyczniej reagować na rosnący popyt bez utraty jakości.