Połącz kilka stanowisk w jedną zautomatyzowaną linię produkcyjną

Firmy, które jeszcze nie automatyzują swoich procesów produkcyjnych, powinny to rozważyć. Dążenie do zwiększenia wydajności przy zachowaniu stabilnej i powtarzalnej jakości na każdym etapie produkcji jest przecież celem wielu przedsiębiorstw. Dla niejednej firmy priorytetem jest również sprostanie rosnącym wymaganiom klientów czy wzrost konkurencyjności na rynku.

JAK PRZEPROWADZIĆ AUTOMATYZACJĘ W BRANŻY PRODUKCYJNEJ?

Wiele osób, myśląc o automatyzacji, wyobraża sobie zmiany o dużej skali. Nie zawsze jednak musi tak być. Automatyzację można rozpocząć od zmiany części produkcji, nawet jednego stanowiska, a cały proces wdrożenia przeprowadzić w małych, dopasowanych do możliwości krokach. Korzyści wynikające z takiej zmiany będą znaczące. Dzięki automatyzacji fabryka jest w stanie zwiększyć wydajność. Menadżerowie zyskują natomiast lepszą kontrolę nad procesem.

Zmiany technologiczne pozwalają bowiem na zastosowanie nowoczesnych metod zbierania i przechowywania danych dotyczących produkcji, które można wykorzystać do lepszego dopasowania procesu do potrzeb. Automatyzacja przyczynia się w końcu również do zwiększenia gwarantowanej jakości produkcji.

Jak przebiega wdrożenie automatyzacji? Prześledźmy to na przykładzie firmy z branży motoryzacyjnej.

Producent elementów podwozi, będący dostawcą Tier 2 w łańcuchu dostaw, rozpoczął proces automatyzacji od stanowiska obróbki części metalowych, które obsługiwane było dotąd przez trzech operatorów.

Założenia dotyczące procesu automatyzacji:

➡ poprawienie jakości wytwarzanych elementów
➡ zwiększenie elastyczności, wydajności oraz skrócenie czasu przezbrojenia produkcji
➡ optymalizacja mediów używanych podczas procesu
➡ optymalizacja layoutu stanowiska produkcyjnego
➡ przystosowanie stanowiska do obsługi zautomatyzowanej, ale pozostawienie możliwości obsługi również przez operatora

Zadanie postawione przed firmą projektującą i wdrażającą automatyzację polegało na połączeniu kilku stacji roboczych. Dotychczasowy problem w procesie produkcji polegał bowiem na tym, że operator przez większość czasu pracy musiał przekładać produkowane części z jednej maszyny na drugą. Przygotowanie procesu automatyzacji powierzono firmie NOYEN.

Zaprojektowana i stworzona przez nią aplikacja obejmowała:

➡ podajnik wibracyjny, który odciąża operatora od podawania i odpowiedniego orientowania półfabrykatów
➡ prasę hydrauliczną służącą do odpowiedniego formowania detalu
➡ robota Mitsubishi Electric odpowiadającego za pobieranie elementów z prasy, manipulacje w systemie, nanoszenie powłoki oraz odkładanie detali do układu utwardzania powłoki
➡ system nanoszenia powłoki składający się z pistoletu lakierniczego z odpowiednio dobranymi dyszami oraz tzw. „kuchni farb” służącej do przygotowania oraz podawania farby
➡ system utwardzania powłoki, w którego skład wchodzi termoizolowana komora, podajnik z gniazdami na detale i układ ogrzewania z precyzyjną kontrolą temperatury

EFEKTY, CZYLI JAK BYŁO I JAK JEST?

Obsługa układu malowania była bardzo skomplikowana. Szczególnie uciążliwe było jego przezbrajanie na nowy detal. Z tego powodu w tym obszarze często były popełniane błędy. W ramach automatyzacji proces został więc uproszczony do działań związanych z modyfikacją narzędzia w prasie i wczytania odpowiedniego programu.

Całość linii po wdrożeniu automatyzacji zarządzana jest za pomocą centralnego sterownika Mitsubishi PLC z serii Q oraz dotykowego panelu HMI, do którego została stworzona nakładka umożliwiająca sterowanie robotem bez użycia teach pendanta. Po wprowadzeniu zmian robot automatycznie rozpoznaje nowe detale po dodaniu danych za pomocą panelu HMI. Pozwoliło to bardzo uprościć proces wprowadzania nowych referencji na stanowisku.

W efekcie przezbrajanie ręczne wymagane jest tylko w prasie – poprzez wymianę stempla. Pozostały układ stanowiska, dzięki zastosowaniu robota, zmiennej prędkości podajnika i zaworów proporcjonalnych sterujących pistoletem, przezbraja się automatycznie po wybraniu receptury na panelu HMI. W ten sposób czas przezbrajania każdej maszyny skrócono z trzech godzin do 15 minut.

Wdrożenie automatyzacji pozwoliło również na optymalizację zużycia farby i mediów w czasie produkcji. Zastosowanie odpowiednich dysz pistoletu, ruchów robota oraz dobranie podczas testów optymalnych parametrów procesowych pozwoliło na znaczne zmniejszenie ilości zużywanej farby.

Dzięki odpowiedniemu podejściu projektowemu zredukowano jej zużycie o około 40% oraz dwukrotnie zwiększono wydajność jednego gniazda. Wykorzystanie systemu odzysku ciepła oraz doskonałej termoizolacji komory utwardzania powłoki spowodowało natomiast, że znacząco zmniejszył się na stanowisku pobór energii elektrycznej

Zaproponowana przez NOYEN koncepcja rozłożenia elementów w linii spowodowała również znaczną redukcję zajmowanej przez urządzenia powierzchni na hali produkcyjnej. Dzięki wprowadzonym zmianom udało się ją zmniejszyć dwukrotnie. W nowym projekcie miejsce pracy operatora podzielone jest na dwie strefy: załadunkową i rozładunkową.

W miejscu załadunku operator zasypuje półfabrykat do zasobnika. A w miejscu rozładunku zabiera załadowany karton – dzięki temu możliwa jest obsługa i kontrola procesu przez jednego operatora, bez konieczności zbędnego przemieszczania się.

W procesie automatyzacji zostały użyte następujące elementy:

➡ podawanie automatyczne niespozycjonowanych detali
Co to dało?
Oszczędność czasu operatora. Zachowanie stałej, wysokiej wydajności linii – przy tak krótkich czasach cyklu operator mógłby nie zdążyć z podawaniem i pozycjonowaniem półfabrykatów.
➡ stanowisko pomiarowe średnicy zewnętrznej
Co to dało?
Detale mają niewielkie średnice, a kontrola wzrokowa jest w takich przypadkach niemożliwa. Dlatego w ramach automatyzacji zostały zainstalowane czujniki, które kontrolują 100% produkowanych części. Sprawdzając odpowiednie wymiary, możemy zweryfikować, czy stempel jest ciągle w dobrej kondycji, a cały proces przebiega w niezaburzony sposób.
➡ error-proofing po każdym procesie
Co to dało?
Zachowanie wysokiej jakości produktu końcowego przez odrzucanie produktów niezgodnych, które mogą powstać na etapie produkcji.
➡ traceability całego procesu
Co to dało?
Umożliwiło zastosowanie error-proofingu na poszczególnych etapach oraz archiwizację danych procesowych i produkcyjnych do plików, dzięki czemu historia wyprodukowania detalu dostępna jest nawet kilka lat wstecz.
➡ pakowanie gotowego wyrobu
Co to dało?
Detale z linii produkcyjnej, bez udziału operatora, trafiają do opakowań zbiorczych – oszczędność czasu operatora, powtarzalna, kontrolowana przez system liczba detali w opakowaniu zbiorczym.
➡ sczytywanie partii produkcyjnej i archiwizacja danych
Co to dało?
Historia wyprodukowania detalu dostępna jest nawet kilka lat wstecz.

PODSUMOWANIE

System produkcji musi być dokładny, wolny od błędów i niezawodny, a to zapewnia automatyzacja. Dzięki zastosowaniu robotów w procesie produkcji ryzyko popełnienia błędu spada niemalże do zera.

Żadna linia produkcyjna, w której nanoszenie powłoki odbywa się ręcznie, nie jest w stanie zapewnić takiej precyzji, efektywności i wydajności, jak zautomatyzowane rozwiązanie. Każdy proces, system lub platforma, które obejmują powtarzalne zadania lub operacje, mogą zostać zautomatyzowane. Warto więc skorzystać z możliwości, jakie dają nowoczesne technologie i dostosować ich wdrożenie do swoich potrzeb.