«Фруктонад Групп» и ГК «Магнезит»: масштабная роботизация производства огнеупоров
Отечественный интегратор «Фруктонад Групп» модернизировал российское предприятие мирового лидера по производству огнеупоров компании «Магнезит». Это одно из старейших российских предприятий по производству огнеупорного кирпича: его история уходит корнями в 1901 г. Именно тогда началась добыча первых огнеупоров в Челябинской области.
Комбинат находится в городе Сатка и обеспечивает полный цикл работ — от добычи сырья до отгрузки продукции конечным потребителям, среди которых более 700 отечественных и зарубежных предприятий.
Как признанный гранд отрасли, предприятие использует любую возможность для совершенствования своей деятельности, следит за современными тенденциями, улучшающими производительность труда. Для этого на предприятиях группы ведется системная работа по улучшению качества выпускаемой продукции.
Для того чтобы в полной мере соответствовать званию лидера отрасли, в компании решили отказаться от тяжелого и монотонного ручного труда, а также увеличить производительность продукции при ее стабильно высоком качестве.
Поиск способов достижения таких целей привел руководство «Магнезит» к рассмотрению робототехнического решения. Ведь именно этот вариант позволяет достичь всех перечисленных целей с наименьшими затратами.
Выбор пал на отечественного интегратора, известного крупными проектами, — компанию «Фруктонад Групп».
Учитывая смелые ожидания от проекта, интегратор предложил решить текущие задачи с помощью самого крупного (в линейке производителя) промышленного робота IRB 8700 от компании ABB.
В ходе модернизации старой технологии сушки периклазоуглеродистых изделий заказчик принял решение внедрить современные роботизированные технологии для операций палетирования (рис. 1). Задача робота состояла в том, чтобы целиком вынимать металлические палеты с огнеупорным кирпичом из стеллажей после сушки и перекладывать на линию сортировки всего за 45 с.
Специфика этой работы не подразумевала использования стандартных решений, тем более — человеческой силы: каждая палета весит около 800 кг. Кроме того, огнеупорный кирпич производится из спрессованных сыпучих материалов, поэтому на линии палетирования содержание в воздухе вредной для человека пыли крайне велико. Поэтому автоматизированное решение на базе робота ABB IRB 8700 обеспечивает безопасность и надежность производства.
IRB 8700 (рис. 2) — высокопроизводительный робот с полезной нагрузкой до 1000 кг (с опущенной вниз кистью) и радиусом действия до 3,5 м. Это самый большой промышленный робот в модельной линейке ABB. Его вес превышает 4,5 т. Он обеспечивает на 25% более высокую скорость работы, чем любой другой робот в своем классе, и очень высокую надежность. IRB 8700 имеет класс защиты Foundry Plus 2, гарантирующий бесперебойную работу даже в самых жестких условиях вредного (в данном случае чрезвычайно пыльного) производства.
Еще одна важная характеристика робота IRB 8700 — увеличенный межсервисный интервал. Проводить обслуживание робота можно раз в шесть лет (а не раз в два-три года), что позволяет сократить расходы на эксплуатацию. Для работы на комбинате «Магнезит» робот ABB был запрограммирован с помощью специализированного ПО ABB RobotStudio.
Проект стал одним из самых ярких, но в то же время и трудоемких в портфолио «Фруктонад Групп». Сергей Шевелев, генеральный директор компании-интегратора «Фруктонад Групп», отметил: «Этот проект во многом уникален. Впервые крупнейший робот ABB был поставлен в Россию через интегратора. Впервые было найдено решение, объединяющее работу специально созданной конвейерной линии для металлических палет и тяжеловесного робота. Заказчик получил технологии, сделавшие производственный процесс предприятия по-настоящему эффективным».
Планируется, что в ближайшее время производство компании «Магнезит» выйдет на расчетную мощность и намеченные показатели. Но уже сегодня можно похвастаться бережным отношением к персоналу, который заменен роботами в рамках вредного цеха. Все это стало возможным благодаря автоматизации производства с помощью робота ABB и интегратора «Фруктонад Групп».
Модернизация как способ роста
Стоит отметить, что параллельно с новым проектом специалисты «Фруктонад Групп» провели глубокую модернизацию ранее установленной группы промышленных роботов (рис. 3). Эти роботы (модель IRB 6700, грузоподъемностью до 300 кг) были установлены интегратором на комбинате «Магнезит» в 2015 г. и отлично справлялись со своими задачами. Они обеспечивали перекладку продукции: каждый из них брал кирпич и перекладывал его на полку стеллажа глубиной 1,3 м. Аналогов такой системе в России еще нет.
Однако модернизация производства — непрекращающийся процесс. В 2019 г. ГК «Магнезит» приобрела новое оборудование — современную автоматическую печь, позволяющую нарастить объемы выпускаемой продукции и поднять производительность на новый уровень. Использование нового оборудования изменило и процесс изготовления продукции. Теперь вся технологическая цепочка, а также схема укладки огнеупорных кирпичей подверглись существенной коррекции.
Обновленный процесс производства теперь выглядит так: пресс формирует кирпичи и выкладывает их на специальный выгружной стол, где они в автоматическом режиме маркируются с помощью промышленного принтера (также установленного компанией «Фруктонад Групп»). Затем робот забирает заготовки с помощью присосок и расставляет их на шестиуровневые стеллажи согласно заданному порядку. После этого будущие кирпичи поступают в печь для дальнейшего обжига.
Понятно, что изменения повлекли за собой модернизацию и ранее установленных роботизированных ячеек. Все три автоматизированные линии на базе промышленных роботов были существенно усовершенствованы. Изменение технологического процесса изготовления продукции повлекло за собой конструктивные изменения в самом роботе: модернизации подвергся захват.
Конструкторы «Фруктонад Групп» оперативно спроектировали и выпустили новый захват, который полностью отвечал возросшим потребностям проекта. Для этих роботов были заменены захваты с пневматических (механических) на вакуумные. Они позволяют захватывать и укладывать кирпич на палеты гораздо быстрее, что способствует значительному повышению производительности (рис. 4). Кроме того, графитовая пыль от кирпича может забивать механизмы пневматических захватов — они требуют постоянной скрупулезной чистки, с вакуумными захватами эта проблема отпадает полностью, ведь в присоске установлен специальный фильтр, препятствующий засорению системы. И в целом они менее подвержены засорам, долговечны, просты в обслуживании.
Конструкторы «Фруктонад Групп» предложили также дополнительный способ избавиться от графитовой пыли на поверхности кирпича. В вакуумный захват вмонтированы клапаны, через которые поступает сжатый воздух. Перед тем как взять кирпич, его поверхность продувается сжатым воздухом и освобождается от пыли. Таким образом, захват работает в стандартном режиме, без высоких нагрузок и загрязнений.
Сама конструкция захвата применена в современной промышленности впервые. Это полностью авторская разработка конструкторского бюро компании «Фруктонад Групп». Создавая захват, конструкторы компании предусмотрели также его возможную дальнейшую модернизацию. Потенциал спроектированного захвата робота позволяет при необходимости в будущем расширить его функционал дополнительными функциями.
На всех этапах осуществления проекта (от проектирования до испытаний) техники компании внимательно следили за корректностью работы всего комплекса. На производстве компании «Фруктонад Групп» (в г. Долгопрудный) перед поставкой оборудования заказчику были смоделированы условия, максимально повторяющие цех «Магнезит» (вплоть до витающей в воздухе графитовой пыли, которую распыляли с помощью промышленного вентилятора).
Были проведены многоэтапные испытания, в ходе которых подтвердились высокие показатели, заложенные на этапе проектирования захватов, и их корректная работа. Все ошибки и недочеты были оперативно устранены. Специалисты стремились к безупречной работе всего комплекса, что и было достигнуто в итоге. Это явилось залогом простого монтажа и быстрой пуско-наладки на месте.
А в планах на 2021 г. уже стоит интересный проект по цеховой автоматизации, привлекающий внимание нестандартными задачами и еще более нестандартными путями их решения. Этому будет предшествовать значительная модернизация существующих производственных мощностей.
Взгляд в будущее
Сотрудничество между компаниями продолжается, несмотря на события, которые потрясли в последнее время не только нашу страну, но и весь мир. Хотя, безусловно, коронавирус внес свои коррективы. Кстати, именно пандемия показала всю хрупкость человека и все его несовершенства в условиях цеха и производства.
Именно пандемия открыто и без прикрас продемонстрировала, что современный человек вчистую проигрывает роботу на производстве. Когда многие страны мира, и в том числе Россия, ушли на своеобразный карантин, производства, где задействованы роботы, продолжали успешно функционировать. А предприятия увеличили свою долю рынка за счет остановившихся компаний, где основной рабочей силой были люди.
По сравнению с человеком робот имеет преимущество и в том, что может работать не прерываясь на еду, сон и перекуры — без выходных, праздников и обеденных перерывов. В точности выполнения операций ему также нет равных: в укладке, палетировании, сборе заказов, покраске, сварке и подобных операциях человек роботу не конкурент.
Ошибки, так серьезно осложняющие жизнь, например, на логистических складах, в крупных продуктовых распределительных центрах, почтовых службах и других предприятиях, связанных со сбором заказов или комплектациями, просто сходят на нет при использовании робота. Страшное слово «пересортица» теперь не будет ночным кошмаром для начальников складов и логистов. С роботом эта проблема исчезает полностью.
Проблема воровства на различных производствах и сегодня довольно актуальна даже при использовании, казалось бы, современных средств наблюдения. Преимущества промышленных роботов здесь очевидны.
Все эти аргументы давно склоняли управленцев разных уровней к интеграции промышленных роботов, пандемия коронавируса стала последней каплей в этом.
Именно пандемия коронавируса натолкнула управленцев многих компаний на мысль о незаменимости промышленного робота и его удобстве. Ведь именно интеграция робота на сегодня — замечательная альтернатива ручному труду, способ повысить производительность выпускаемой продукции, снизить издержки производства, себестоимость продукции, а также способ вырваться вперед в конкурентной борьбе на рынке.
А ведь это далеко не все преимущества роботов — они крайне редко ломаются, а при соответствующем подходе и обслуживании могут работать довольно продолжительное время без ремонта и сбоев. К тому же промышленные роботы — это актив, который не дешевеет и не подвержен инфляции, иными словами, в наше неспокойное время очень выгодно инвестировать не в валюту или золото, а в собственное производство.
Более того, промышленный робот универсален. Программными средствами его можно перенастроить на другую продукцию в рамках прежней операции, а при небольшой модернизации — и на выполнение других операций.
Иными словами, уже сегодня понятно, что будущее за промышленными роботами. И чем быстрее отечественные компании поймут это, тем раньше
Для нашего кирпичного завода нужен робот для укладки кирпича со снижается на поддон.