Истории применения

История успеха: рост производительности крупного изготовителя горношахтного оборудования
 

Индивидуальное решение от Lincoln Electric по автоматической роботизированной сварке составных блоков шахтных колонн на предприятии Joy Mining во Франклине, штат Пенсильвания


В условиях жесточайшей конкуренции в мире современного промышленного производства жизненно важно иметь рентабельное, надежное и эффективное производство, позволяющее изготавливать долговечную и прочную продукцию высокого качества.

Для компании Joy Mining Machinery, мирового лидера в области проектирования, производства, продажи и обслуживания подземного горношахтного оборудования вот уже на протяжении более 90 лет, стремление выполнить это требование стало стимулом провести модернизацию сварочного оборудования на предприятии в американском городе Франклин, Пенсильвания.

Компания Joy Mining Franklin известна по всему миру как производитель, изготавливающий только качественную и надежную продукцию. 

Производственное предприятие Joy Mining
Рисунок 1. Предприятие Joy Mining во Франклине, Пенсильвания. Здесь изготавливаются столбовые исплошные системы горной разработки для использования по всему миру.

Продукция Joy Mining используется по всему миру, поэтому ее поддержкой занимаются 46 подразделений компании в Австралии, Индии, Китае, Польше, России, Южной Африке, Соединенном Королевстве и США.

Сварка – это критически важный элемент производства столбовых и сплошных систем горной разработки, которые применяют для подземной добычи угля и других пластовых материалов, например, соли, поташа, гипса и горючих сланцев. Столбовая разработка соответствует примерно 50% мировой горной добычи, в то время как сплошные системы покрывают около 45%.

Недавно компания перевела часть своих систем полуавтоматической сварки составных блоков и основ шахтных колонн, которые производят на заводе во Франклине, на процесс автоматизированной сварки в защитном газе GMAW (MIG). Такие конструкции должны выдерживать вес массивного оборудования для бурения скальных пород в подземных шахтах.

Процесс сварки
По словам Крейга Керминары (Craig Cerminara), инженера по автоматической и роботизированной сварке компании Joy Franklin, компания поставила себе задачу перевести 98 процентов сварки составных блоков и основ колонн с полуавтоматической сварки MIG на полностью автоматизированный процесс.

Данный этап производства представляет собой сварку составных блоков из термообработанной закаленной на воздухе стали с основанием из углеродистой стали посредством полуавтоматического процесса MIG. За восьмичасовую смену каждый оператор может сварить от восьми до десяти блоков.  В каждую из трех смен завода на каждом производственном участке по сварке блоков работает от шести до восьми рабочих, которые занимаются сваркой конструкций и корректировкой угла наклона каждого блока согласно спецификациям заказчика.  Руководство Joy Mining пришло к решению, что у компании есть возможность оптимизировать процесс сварки и в то же время повысить производительность работы.

«Перед каждой компанией, особенно работающей в области производства тяжелого оборудования, сегодня стоят большие сложности. Само собой, мы рассмотрели множество разных вариантов усовершенствования производства. Нашей основной задачей было повысить производительность и максимально сократить свои затраты и в то же время сохранить прежнее качество продукции, – отмечает Керминара. – Автоматизация оказалась единственным вариантом, с помощью которого мы смогли бы в должной мере модернизировать сварку блоков и оснований шахтных колонн, ведь нам приходится сваривать множество таких деталей при том, что они очень хорошо поддаются автоматизации. Поэтому мы решили подыскать компанию, которая смогла бы разработать для нас индивидуальное решение».

Количественные показатели и их анализ
Чтобы подобрать наиболее подходящую компанию для внедрения новой системы сварки, Керминара и его коллеги составили подробную систему анализа для сравнения продуктов, услуг, предложений и возможностей поставщиков по 32 разным параметрам.

«Мы составили эти параметры для того, чтобы точно оценить способности каждого производителя и проанализировать их сильные стороны и услуги, которые, по нашему мнению, оказались бы важными для компании Joy», – поясняет Керминара. Некоторыми из таких показателей были:

• способность обеспечить «полную поддержку» новой автоматизированной системы;
• техническая поддержка 24 часа в сутки 7 дней в неделю;
• степень общей интеграции производственного участка;
• стоимость системы;
• качество сварки.

«Многие из рассмотренных нами предприятий продемонстрировали очень хорошие результаты по всем этим показателям, но, в конечном итоге, лучше всего для наших задач подходило подразделение автоматизации компании Lincoln Electric», – отметил Керминара.

Он говорит, что Lincoln Electric показала отличные результаты по многим из таких показателей. В частности, тремя главными причинами победы Lincoln Electric стали точная оценка продолжительности рабочего цикла, низкая общая стоимость системы и готовность обеспечивать текущую поддержку системы. Однако при принятии этого решения также учитывались и другие факторы.

Помимо внутренней оптимизации и экономии Joy Mining стремилась продолжать обеспечивать мировую горнодобывающую отрасль продуктами, способными выдерживать жесточайшие условия работы под землей – причем в любой точке земного шара.

«Когда мы выбирали систему автоматического производства, мы также учитывали глобальный масштаб работы поставщиков, – говорит Керминара. – Поэтому способность Lincoln Electric обеспечивать техническую поддержку по всему миру стала решающим фактором».

 Универсальные источники питания
Рисунок 2. Многозадачные источники питания
Lincoln Electric Idealarc® DC-600, DC-655 и Invertec® V350-PRO для полуавтоматической сварки на производственном участке завода.

Разумеется, при этом немаловажную роль также сыграло то, что Joy Mining Franklin еще с 1998 года снабжалась исключительно продукцией Lincoln Electric. Теперь на производственных участках завода используются многозадачные сварочные аппараты Lincoln Electric Idealarc® DC-600, Idealarc® DC-655, Invertec® V350-PRO, LN-10, полуавтоматические механизмы подачи проволоки DH-10 (с двойной головкой), высокотехнологичные источники питания Power Wave® 455M и сварочные аппараты Precision TIG® 275 для общей арогонодуговой сварки, ручной сварки и изготовления прочих деталей горнодобывающего оборудования.

В цеху также используется сконструированная из готовых компонентов автоматическая система Lincoln Electric для вытравления серийных номеров и других цифробуквенных обозначений на производимых компанией изделиях. Именно предыдущий опыт работы с этой системой дал Карминаре представление о возможностях Lincoln Electric в области автоматизации производства.

«Нам был нужен партнер, который принял бы на себя ответственность за все аспекты функционирования системы, а не только самого робота, – объясняет Керминара. – Мы уже были знакомы с системами сварки Lincoln Electric и знали, что эта компания не боится сложностей и готова решить любые проблемы».

 Роботизированный сварочный пост    Травление деталей
Рисунок 3. Сконструированная из готовых компонентов роботизированная система Lincoln Electric в процессе вытравливания. Рисунок 4. Роботизированная система для вытравливания серийных номеров и другой цифробуквенной информации на изделиях. 

Спецификация системы
Подведя итоги количественного анализа, группа специалистов под руководством Керминары приняла решение о замене девяти полуавтоматических станций Lincoln Electric Idealarc® DC-655/LN-10 для сварки блоков и основ шахтных колонн двумя полностью автоматизированными сварочными станциями. Специально для этого было разработано индивидуальное решение с применением высокоэффективных инвертерных источников питания Power Wave® 455M, роботизированных рук-манипуляторов FANUC ARC Mate® 100iC, систем предварительного нагрева Harris® Preheat Torch и температурных датчиков. В этой системе используется высокопрочная проволока Lincoln Electric SuperArc® L-56 MIG диаметром 1,1 мм для сварки углеродистой стали в среде защитных газов.

 Роботизированная система по индивидуальному проекту
Рисунок 5. Автоматический предварительный подогрев конструкций из блоков и оснований колонн.
   Травление деталей
Рисунок 6. Автоматическая сварка конструкций
из блоков и оснований колонн

Горелка предварительного подогрева и температурные датчики были очень важными элементами этой системы. Во время изготовления таких конструкций все детали нужно разогреть до температуры выше 149°C, но не более 260°C, поэтому перед сваркой и в течение всего сварочного цикла крайне важно снимать точные температурные показания – в противном случае не удастся создать качественные и прочные соединения.

«Такая конфигурация уникальна для данного применения, – отмечает Марти Сидделл (Marty Siddall), технический представитель отдела продаж и специалист по автоматизации Lincoln Electric, который оказывал помощь предприятию Joy во время проектирования этого индивидуального решения по сварке. – Весь процесс удалось сделать полностью автоматизированным и легконастраиваемым».

Результаты
После того, как автоматическая система вступила в эксплуатацию, Керминара и его коллеги сразу же заметили скачок в производительности. На сегодняшний день переход на автоматизированную сварку привел к 8-процентному росту производительности сварки блоков и оснований колонн. Это позволило сэкономить более 12 000 рабочих часов за год.

«Мы можем сваривать то же самое число соединений при том, что для обслуживания обеих станций в каждую смену требуется только один оператор.  В прошлом для ручной сварки такого же объема продукции требовалось от 6 до 8 сварщиков.  Автоматизация позволила сократить число требуемых каждый день операторов с 18-24 до всего лишь трех, – говорит Керминара. – Она полностью оправдала наши ожидания. Сегодня мы можем взглянуть на рост производительности, окупаемость вложений или любые другие показатели и увидеть, что после автоматизации процесса все целевые значения по этим параметрам были не просто выполнены, но в некоторых случаях даже превышены. Конечно, такие результаты нас впечатлили».

Керминара также отметил, что кроме ожидаемого роста производительности и соответствующей экономии средств одним из самых ценных приобретений от этого партнерства стала поддержка, которую Lincoln Electric обеспечила в ходе проектирования, установки, отладки и повседневного обслуживания новой системы. На эту поддержку предприятие будет полагаться и в дальнейшем, когда оно начнет распространение автоматизированной сварки на другие области своего производства.

Керминара говорит: «Нас очень впечатлили объем и качество поддержки, которую нам предоставили специалисты по продажам и руководство проекта. Нам предстоит продолжить автоматизацию производства и мы уверены, что сможем подобрать оптимальные способы оптимизации производства и своевременно их внедрить. Наше сотрудничество оставило у нас самые лучшие впечатления».  

 Роботизированная сварочная станция
Рисунок 7. Сварочный робот также оснащен рукавом системы вентиляции для вытяжки дыма от сварки

ПОКАЗАТЬ ВСЕ