Sistemele robotizate de sudare: o necesitate, dar şi o mare necunoscută pentru utilizatorii din România (I)

Sudura

de Sorin Udrea

Viitorul industriei ține de robotizarea și automatizarea unui număr cât mai mare de aplicații de sudare, iar industria din România a început și ea, destul de timid însă, să introduce astfel de aplicații. Deși primele sisteme robotizate și primele automatizări au început să intre pe piața din România cu mai bine de 20 de ani în urmă, totuși ne lovim în continuare de două probleme majore care nu ne permit să ajungem la nivelul firmelor din afară: lipsa de cunoștințe tehnice atât din partea utilizatorilor finali, cât și a distribuitorilor de astfel de sisteme și numărul mic de integratori locali și slaba calitate a soluțiilor oferite de către aceștia.

Scopul principal al articolului de față este de a prezenta necesitatea automatizării aplicațiilor de sudare și de a familiariza cititorii cu principiile importante ce trebuie respectate pentru a se asigura succesul alegerii și implementării unui sistem robotizat/automatizat de sudare. 

Pentru a deveni cu adevărat competitivă pe piața internațională industria românească are din ce în ce mai multă nevoie de robotizarea proceselor de producție. În mod special aplicațiile de sudare ridică o problemă din ce în ce mai mare și anume lipsa sudorilor experimentați. Dacă în urmă cu câțiva ani persoanele de decizie din majoritatea firmelor care doreau să investească într-un sistem robotizat de sudare întrebau câți sudori poate elimina un robot, în acest moment doresc să implementeze astfel de sisteme deoarece nu mai găsesc sudori experimentați, pentru simplul motiv ca majoritatea sudorilor buni au plecat din țară.

În mod evident orice decizie de implementare a unei soluții robotizate sau automatizate de sudare trebuie luată după parcurgerea unor importante etape de analiză a procesului în sine și a investiției per ansamblu deoarece costurile inițiale de investiție sunt destul de ridicate. Astfel, înainte de a se face pasul spre automatizarea proceselor de sudare vor trebui realizate unele studii de fezabilitate și este obligatorie întocmirea unui raport ROI (Return On Investment) detaliat din care să rezulte momentul din care automatizarea devine profitabilă.

  • FOTO 1. Sistem robotizat de sudare cu doi roboți care sudeaza simultan pe aceeași piesa

În cadrul acestui raport se vor lua în considerare foarte multe variabile, printre care pot să amintesc: productivitatea și fiabilitatea sistemelor, costul acestora, costurile de mentenanță și utilizare, stocurile de consumabile și piese de schimb necesare funcționării normale a sistemului, accesoriile care pot determina creșterea productivității și reducerea costurilor de producție, componentele și loturile vizate pentru automatizare și bineînțeles calitatea solicitată de către client.

Implementarea unei soluții robotizate necesită și o analiză preliminară asupra dotărilor tehnice de care firma dispune, iar identificarea exactă a necesităților va fi definitorie pentru succesul proiectului.

Din păcate, aceste analize preliminare nu sunt făcute de către firmele de la noi tocmai din cauza celor două probleme amintite la începutul articolului. Iar în acest fel se ajunge întotdeauna într-un punct mort în care:

  • Firmele concurente în lipsa unor cunoștințe tehnice aprofundate vor oferi soluții de slabă calitate sau care nu sunt adecvate necesităților utilizatorului final, doar pentru a oferi un preț mai mic față de ceilalți competitor
  • Utilizatorii finali analizează sistemele robotizate sau automatizările doar din punctul de vedere al prețului, considerând că un robot și un aparat de sudare pot face față oricărei aplicații.

Pentru a ieși din această zonă întunecată în care ne aflăm în acest moment, avem nevoie de cunoștințe tehnice detaliate referitoare la sistemele robotizate de sudare și de asemenea de o mai mare receptivitate la nou care să ne permită să analizăm toate informațiile primite de la potențialii furnizori și să tragem concluzii clare și pertinente doar după analiza detaliată a configurației/componenței unui sistem robotizat.

Principalele motive pentru ca o firmă să decidă implementarea unei soluţii robotizate sau automatizate de sudare sunt:

  • Reducerea costurilor de producție și creșterea productivității: productivitatea unui robot este net superioară față de cea a unui sudor, iar principalul factor care determină acest lucru este capacitatea robotului de a lucra neîntrerupt chiar și în trei schimburi pe zi, cu viteză și calitate ridicate și constante.
  • Îmbunătățirea calității produselor datorită cordoanelor de sudură uniforme și cu dimensiuni geometrice constante și a unei foarte bune repetabilități.
  • Dificultatea în a găsi personal cu o înaltă calificare. Operarea unui sistem robotizat bine conceput nu necesită o mare experiență în sudare, iar calitatea îmbinărilor obținute este superioară celei obținute chiar și de către un sudor experimentat.
  • Reducerea costurilor de producție și ținerea lor sub control, deoarece toți parametrii sunt cunoscuți și rămân constanți.

Aplicațiile pentru care se dorește implementarea unui sistem robotizat de sudare trebuie să fie alese cu mare atenție, deoarece în lipsa unei alegeri corecte toate avantajele pe care un astfel de sistem ar trebui să le aducă se vor pierde și investiția va fi una eșuată.

În general utilizatorii finali tind să robotizeze suduri care sunt dificil de realizat manual având falsa impresie că robotul poate rezolva aceste probleme și doresc ca robotul să realizeze integral o piesă pentru a elimina complet intervenția sudorului  în scopul reducerii forței de muncă necesare. Atrag însă atenția asupra faptului că trebuie ținut cont de următorul detaliu foarte important: un sudor experimentat se bazează atât pe experiența pe care o are, cât și pe simțurile sale și pe posibilitatea de a se adapta la situații noi și dificile. Cu toate acestea, există multe situații în care are probleme în a realiza anumite cordoane de sudură. Este deci simplu de concluzionat faptul că respectivele cordoane vor fi imposibil de realizat de către un robot.

După această succintă prezentare a situației în care ne aflăm, voi trece mai departe prezentând pașii care ar trebui urmați de toate firmele care doresc să implementeze astfel de sisteme, pentru a identifica soluția adecvată necesităților lor:

  • Identificarea necesității implementării unui astfel de sistem - aceasta poate fi făcută de către utilizatorul final, de către un consultant al acestuia, beneficiarii produselor realizate de către utilizatorul final sau de către o firmă care integrează sau vinde sisteme robotizate de sudare și apare în una dintre următoarele situații:

- Existența unor serii mari de piese identice sau asemănătoare

- Realizarea de piese care prezintă cordoane de sudură lungi și care necesită amperaje mari sau multe treceri

- Lipsa de sudori calificați

- Necesitatea îmbunătățirii calității și productivității

- Necesitatea reducerii costurilor de producție.

  • După identificarea necesității se va trece la solicitarea de soluții și oferte din partea a minim 5 firme care furnizează astfel de sisteme de sudare. Este foarte important ca ofertele să fie însoțite de un plan detaliat al sistemului robotizat de sudare (în 2 D sau 3 D) în care să apară toate cotele importante ale sistemului și din care să se poată vedea accesibilitatea robotului la piesele de sudat și gradul de acoperire pe care acesta îl oferă.
  • De asemenea, se va realiza un raport detaliat, pe baza ofertelor primite inițial, cu privire la gradul de rentabilitate al unui astfel de sistem și din care să rezulte momentul din care o astfel de investiție va deveni profitabilă.
  • Pasul următor după primirea și analiza ofertelorva fi trimiterea de piese de către utilizatorul final către potențialii furnizori și calificarea mai departe doar a celor care sunt capabili să demonstreze pe viu că pot realiza respectivele piese în condițiile de calitate și cu productivitatea dorită.
  • După calificarea potențialilor furnizori (care au reușit să treacă testul practic) se va solicita o ofertă tehnico-financiară adecvată realizării pieselor pe care au fost realizate testele, ofertă care să conțină toate accesoriile și componentele necesare obținerii calității și productivității dorite (camera laser, sisteme de fixare, dispozitive de curățare a pistoletului, dispozitive de recalibrare automată a pistoletului, închideri de protecție, sistem de extracție noxe, etc.). Soluția tehnică va fi lăsată în seama furnizorului și nu impusă de către client. Acest lucru este foarte important deoarece furnizorii de calitate mai slabă nu vor putea să copieze soluții deja existente  și de asemenea, va permite identificarea la final a soluției optime.

FOTO 2. Sudare robotizata cu camera laser​

  • Cu ajutorul recomandărilor venite din partea potențialilor furnizori se va analiza calitatea pregătirii pieselor pe care beneficiarul o poate ob- ține în momentul de față și se va decide în ce mod aceasta poate fi îmbunătățită sau dacă necesită îmbunătățiri. Prelucrarea și toleranțele pieselor care urmează a fi sudate pe un sistem robotizat de sudare sunt foarte importante, iar în general abateri mai mari de ±0,5 mm nu sunt adecvate aplicațiilor robotizate (dacă se dorește ținerea costurilor sub control) și de asemenea, rosturile îmbinării nu trebuie să depășească 20% din grosimea tablelor care se sudează. Stadiul actual al dotărilor și capacităților tehnice pe care beneficiarul le are este foarte important deoarece acesta poate genera investiții suplimentare și cheltuieli care se vor reflecta în bugetul de investiții care va fi discutat la punctul  următor.
  • După primirea ofertei tehnico-financiare se va trece la realizarea bugetului de investiții în care va fi foarte importantă analiza detaliată a configurației și prețului soluțiilor primite. Bugetul va fi realizat doar după ce se vor lua în calcul toate accesoriile și opționalele cuprinse în oferte. Acest lucru este foarte important deoarece, datorită lipsei de experiență, în România majoritatea investitorilor în astfel de sisteme consideră că toate sistemele sunt la fel și nu iau în calcul costul diverselor accesorii.

Un exemplu în acest caz este costul unei camera laser care depășește cu mult costul echipamentului de sudare și de multe ori chiar și pe cel al robotului, ajungând la valori de 33.000,00 - 37.000,00 de euro fără TVA. Deci analiza detaliată, corectă și completă a ofertelor tehnico-financiare și a tuturor accesoriilor este foarte importantă pentru o investiție de succes. În cazul în care unul sau mai mulți potențiali furnizori ofertează accesorii opționale pe care ceilalți nu le-au ofertat se va proceda la identificarea scopului pentru care acestea au fost ofertate și în cazul în care acestea pot aduce un beneficiu real, respectivele accesorii vor fi solicitate și celorlalți potențiali furnizori.

  • Un alt punct important care trebuie discutat cu potențialii furnizori este durata de garanție a întregului sistem. Există furnizori care acordă 12 luni garanție cu limitare la numărul de ore de funcționare (circa 2000 de ore de funcționare), furnizori care acordă garanție de 24 de luni cu limitare la 3000 sau maxim 4000 de ore de funcționare, precum și furnizori care acordă 24 de luni de garanție fără limitarea numărului de ore de funcționare.Garanția este foarte importantă în cazul sistemelor robotizate deoarece sunt sisteme complexe a căror reparație poate costa de la câteva mii până la zeci de mii de euro.
  • Nu în ultimul rând se va analiza capacitatea potențialilor furnizori de a oferi servicii de formare a operatorilor și servicii de programare a pieselor pe care utilizatorul final dorește să le realizeze. La analiza costurilor acestor servicii se vor lua în calcul următoarele detalii:

- Durata formării operatorilor și programatorilor și în ce constă această formare

- Timpul alocat programării pieselor la sediul beneficiarului. Se va ține cont de faptul că în cazul pieselor sau sistemelor complexe timpul alocat programării poate fi de minim 4 - 6 săptămâni, iar în acest timp un programator de la furnizor trebuie să stea permanent la beneficiar.

Abia după efectuarea acestor analize complexe se poate trece la faza de negociere cu potențialii furnizori, la achiziție și la implementarea sistemului achiziționat.

În numerele următoare voi enumera o partedintre cele mai importante accesorii care pot echipa un sistem robotizat de sudare și de asemenea diferențele majore dintre ele și beneficiile pe care le pot aduce utilizatorilor.


SORIN UDREA este General Manager Lastechno Weld-Cut SRL