Автоматика не дружит с браком
Логистическая модель контроля процессов производства клееных оконных балок
Повышения уровня автоматизации без потери качества готовой продукции требуют практически все современные производства изделий из древесины. Однако даже несущественный сбой в работе сложных технологических систем может привести к получению брака на любой стадии производственного процесса. Своевременная диагностика, а также прогнозирование рисков получения бракованной продукции возможны при внедрении автоматизированных систем контроля качества продукции на всех стадиях производства.
Схему см. в PDF-версии журнала, стр. 132
Основное требование, предъявляемое к клееным брускам из цельной древесины, − прочность, которая зависит не только от качества исходной древесины, но и от точности выполнения всех технологических операций, конечный результат которых − клеевое соединение. Основные технологические характеристики в производстве клееных брусков − это расход клея, его вязкость, давление прессования, точность изготовления заготовок по геометрическим параметрам, шероховатость заготовок и др.
Конечным продуктом являются клееные балки для производства оконных блоков. Залог качественной работы − непосредственный контроль над всеми технологическими участками с возможностью оперативного вмешательства в производственный процесс для устранения дефектов в конечных продуктах. Выявление всех несоответствий оконных балок требованиям должно корректировать технологический процесс в режиме реального времени.
Нужно отметить, что используемые сегодня методы контроля качества клееных брусков по ГОСТ трудоемки, а также в применении не могут обеспечить необходимой оперативности. Цель дефектоскопии производства − не поиск бракованных деталей, а предотвращение возможности их появления. Анализ ситуации на любом этапе технологического процесса при помощи специальных программ, адаптированных под конкретное производство, должен способствовать выявлению всех отклонений от технологического процесса, а полученные данные должны заноситься в базу данных предприятия. Задача технолога производства − поиск решения возникшей проблемы и внедрение найденных результатов в производственную базу. Таким образом, мы получаем логистические модели с возможностью самообучения и решения возникающих проблем в автоматическом режиме без вмешательства человека.
Рассмотрим пример работы логистической модели по дефектоскопии клееных брусков из цельной древесины. Для определения участка, на котором произошел технологический сбой, необходимо воспользоваться алгоритмом, приведенным на рисунке. Помимо контроля технологии на каждом участке, осуществляемого в соответствии с установленным на предприятии порядком (периодичность 1−2 раза в смену и т. д.), необходимо также осуществлять непосредственный контроль качества получаемой продукции. Инструментом для такого контроля может выступать метод рентгеновской дефектоскопии, способный определить качество как самой древесины (плотность, наличие в ней пороков и т. д.), так и клеевого соединения и в случае каких-либо изменений параметров конечного продукта дать команду управляющему центру, переведя информацию в цифровой вид.
Реализация предлагаемого алгоритма начинается с блока 1, который определяет качество клеевого соединения и древесины, сравнивая его с нормативными значениями. Проведение данной операции возможно как методами ГОСТ, так и методами ультразвукового и рентгенографического анализа. Наиболее рациональным является использование методов ГОСТ в совокупности с методом рентгенографии, что позволит оперативно получать информацию в процессе производства, а также анализировать характер разрушения образцов для дальнейшего совершенствования технологического процесса. В указанный блок можно также добавить модуль, который отвечает за дополнительное определение сортности балок (если такая операция не производится на ранних стадиях изготовления). Блок 2 производит определение качества клеевого соединения в зависимости от вида клея, назначения балки, наличия дефектов формирования клеевого соединения, толщины зоны древесины пропитанной клеем и других требуемых факторов. При соответствии толщины клеевого слоя нормативному значению блок 3 направляет балку далее по технологической цепочке. Если толщина клеевого слоя меньше или больше допустимых значений, то по технологической цепочке определяется участок, на котором произошел сбой, и данные, как о величине клеевого слоя, так и о характерном нарушении технологии, заносятся в информационную базу предприятия. Создание такой базы облегчает выявление дефектов и способствует повышению качества продукции.
Блок 4 анализирует параметры расхода клея и его вязкость, в случае отклонения от заданных величин информирует об этом. При отсутствии нарушений на этом участке блок 5 направляет балку в дальнейшее производство. Блок 6 анализирует величину давления. В случае отклонения от заданной величины этот параметр корректирует блок 7. Блоки 1−7 отвечают за процессы, происходящие на участке склеивания заготовок. Если нарушения технологии не выявлены, контроль над производством переходит к блокам 8−11, которые, в свою очередь, отвечают за подготовку поверхности заготовки к склеиванию. Блок 8 анализирует точность изготовления заготовок. При отклонении геометрических размеров заготовок от заданных блок 9 дает команду оператору соответствующего станка проверить оборудование. Если отклонений не выявлено, блок 10 определяет качество поверхности заготовок.
При несоответствии необходимому уровню блок 11 дает команду оператору соответствующего станка провести проверку оборудования, а также проверку заготовок на соответствие требуемой ориентации волокон древесины. Дефекты поверхности заготовок могут быть обусловлены несоблюдением сортности ламелей перед склеиванием, а также дефектами сушки, что и проверяется в блоках 12 и 14. Блоки 13 и 15 корректируют соответственно сортировку и сушку пиломатериалов. При отсутствии нарушений на этом участке производства блоками 16 и 17 производится проверка и коррекция процессов в лесопильном цехе, а именно: оптимизации поставов, замены пил и др. Блок 17 также отвечает за ориентацию бревен перед раскроем с учетом направления волокон в получаемых пиломатериалах в соответствии с требованиями к конечной продукции. Если раскрой бревен также не содержит ошибок, то происходит переход к блокам 18−21, которые отвечают за сортировку бревен как по условию выполнения заданной спецификации, так и по увеличению объемного и качественного выхода пиломатериалов. Так, блок 18 определяет точность работы линии сортировки бревен по диаметрам. Блок 20, в свою очередь, определяет границы сортировочных групп бревен с целью минимизации склада рассортированного сырья.
При отсутствии системы сортировки бревен с учетом их качества (блок 22) для предотвращения запуска в обработку заведомо бракованных предметов труда линию сортировки необходимо оснастить блоком 23, определяющим качество бревен методами рентгенографии, фотонтомографии, ультразвуковым и др. Использование таких систем, с одной стороны, упростит сортировку, а с другой − позволит уменьшить число сбоев на последующих участках.
При реализации представленного алгоритма в виде компьютерной модели можно имитировать все производственные процессы − от сортировки бревен до получения готовой продукции.
Использование этой модели может помочь оптимизировать режимы работы завода в результате анализа влияния изменений исходных факторов на любом участке производства на качество и возможность выпуска продукции в необходимых объемах и в заданные сроки.
Можно смело сказать, что использование информационной модели контроля качества процессов в производстве клееных конструкций не только позволит снизить процент бракованных изделий, но и даст возможность определить участок, на котором происходит нарушение технологического процесса. Сортировка бревен с учетом их качества предотвратит выпуск бракованной продукции, а создание информационной базы на предприятии ускорит восстановление технологического потока (в случае его изменения), а также позволит повысить эффективность производства за счет оперативной информации о последствиях тех или иных изменений технологического процесса.
Александр ТАМБИ
