Súčasný rozvoj priemyselných (strojárskych) výrob je ovplyvňovaný znakmi trendov strategického vývoja trhov (globalizácia, konkurencieschopnosť, vysoká produktivita, inovácie), svojou dimenziou a charakteristikou priamo vplýva na celý systémový reťazec realizujúci výrobu „výrobný proces – výrobný systém – výrobné prostriedky – pracovný (ľudský) faktor výrobného procesu“.
Všeobecné požiadavky na rýchlu reakciu na trhové prostredie a z toho vyplývajúce vysoké inovačné schopnosti vedú k účelovému zoskupovaniu výrobných aktivít do centier – clastrov. Tieto centrá sa vyznačujú vysokou adaptabilitou zdrojov, štruktúr, logistiky a pod. Model budúceho rozvoja takýchto výrob predstavuje obr. 1.
Dominantnou charakteristikou je pružnosť tohto systému, ktorá je postavená na operatívnej pružnosti, ako aj na minimalizácii potreby času a prostriedkov nevyhnutných na prechod od výroby jedného výrobku na druhý v rámci stanoveného výrobného programu.
Pružnosť výrobného systému
Pružný výrobný systém, chápaný ako technický, resp. strojový systém, má svoje charakteristické znaky:
-
predstavuje sústavu zostavenú z uzavretého počtu (súboru) vzájomne pevne (pevná väzba), resp. pohyblivo (premenná väzba) spojených prvkov (modulov FM), ktoré vytvárajú stavebný reťazec systému odvodený od referenčnej základne,
-
má schopnosť na báze zostaveného súboru modulov FM s flexibilným vybavením prestavovať sa do nových usporiadaní, t. j. prestavovať sa do nových stavebných reťazcov a tým vytvárať nové strojové systémy (modifikácie, vyššie systémové štruktúry, vyššie funkčné úrovne) s novými úžitkovými vlastnosťami a parametrami,
-
štruktúra systému je realizovaná integráciou funkcií modulov systému do systémovo usporiadaného technologického komplexu (systém SM), definovaného funkciami technologických (T), manipulačných (M) a riadiacich (R) modulov a ich funkciami a väzbami (V). Systém možno popísať formou matematického, systémového a štruktúrneho modelu.
Zostavu modulov tvorí súbor unifikovaných jednotiek, funkčných uzlov, stavebnicových blokov a pod., ktoré podľa významnosti k funkciám SM zabezpečujú hlavnú funkciu (počet l z celkového počtu a modulov, napríklad pohybové moduly), vedľajšiu funkciu (počet m – l z celkového počtu a modulov, napríklad spájací modul), resp. pomocnú funkciu (zostávajúci počet z celkového počtu a modulov, napríklad nosič).
Modulárne a rekonfigurovateľné technologické moduly
Moderné technológie sú systémovo založené na koncepte modulárnych systémov so schopnosťou rýchlej rekonfigurácie prvkov systému (technologických modulov, výrobných strojov a pod) na novú technologickú úlohu. Táto koncepcia využíva konečný počet modulov na zabezpečenie nekonečných (teoretických) zmien vo výrobnom prostredí.
Charakteristickým znakom je, že moduly sa vyznačujú vysokým stupňom zhody (typizácia, štandardizácia) a autonómnosti (môžu pracovať ako samostatné systémy).
Tento prístup umožňuje zostavovanie platforiem výrobkov a technológií, čo vedie k efektívnej a pružnej výrobe pri malých výrobných objemoch (vysoká variabilnosť výrobkov). Zostavovanie platforiem je vhodné realizovať na princípe zoskupovania vhodných modulov FM do zostáv modulárnych rekonfigurovateľných systémov, ktoré sú opakovateľne využiteľné vo forme konštrukčnej bázy pre určité typy aplikácie v architektúre SM. Tento princíp, obr. 2, má svoje znaky:
- platforma je množina modulov FM použitých vo viacerých úplných zostavách (MP – Modules of Platform), napríklad R1, R2,
- množina modulov FM podieľajúcich sa na viacerých zostavách (MM – Multimachine Modules),napríklad M5,
- množina modulov FM podieľajúcich sa len na jednej zostave (MS – Singlemachine Modules), napríklad M4,
- platformu je možné rozšíriť dopĺňaním ďalších stavebných modulov FM vhodných na rozšírenie funkčnosti a vlastností možných variantov celkovej zostavy,
- umožňuje hodnotiť mieru modulárnosti vytvorených zostáv cez stupne využitia stavebných modulov FM v konkrétnej zostave.
Takto prijatá koncepcia platformy sa chápe ako vyššia forma realizácie modulárnej koncepcie prvkov výrobného systému (z najmenšieho počtu modulov zostaviť čo najvyšší počet variantov).
Výrobná rekonfigurácia sa stáva novým ekonomickým kritériom (okrem klasických ako obstarávacia cena, doba návratnosti a podobne). Príklad technologického modulu so schopnosťou rekonfigurácie je na obr. 3.
Pružné výrobné systémy modulárnych rekonfigurovateľných zariadení dokumentujú, že okrem ich základnej výhody, t. j. flexibility, sú reálnou cestou, ako ekonomicky efektívne zabezpečiť stále silnejúce požiadavky na zákaznícky orientované výroby.
TEXT/FOTO: doc. Ing. Anton Palko, PhD., Prešov
