Ръчното преместване на материали е изтощително и бавно: Как могат производствените предприятия да се модернизират с ниски разходи?

В производствените работилници много проблеми с ефективността не идват от самото технологично оборудване. Те често възникват в лесно пренебрегвана област: материалният поток.

Детайлите се преместват от склада към работните места, от сглобяването към контрола и след това от контрола към изпращането. Това може да изглежда като проста задача – преместване на предмети от едно място на друго, но когато честотата е висока, разстоянието е дълго, а товарът е тежък, обработката на материали става скрито препятствие в производствения ритъм.

Ръчното обработване не само отнема времето на служителите, но и прекъсва работата, която вече вършат. Това е особено вярно за тежки палети, материали в кашони и полуфабрикати. Когато тези задачи се изпълняват чрез ръчни колички, пренасяне и дълги периоди на чакане, вероятно ще възникнат три проблема:

Първо, производственият ритъм става нестабилен.

Често моментът на пристигане на материалите зависи от графикът на персонала и от скоростта, с която обектът реагира.

Второ, натоварването върху служителите се увеличава.
Повторното обработване, дългото ходене, навеждането, вдигането и поставянето на материали увеличават умората и могат да повлияят и върху безопасното провеждане на работата на място.

Трето, управлението на обекта става по-малко прозрачно.
Къде се намират материалите, дали обработката е завършена и дали могат да преминат към следващия етап — всички тези въпроси изискват ясни записи. Без системно проследяване лесно могат да възникнат чакане, натрупване и многократно потвърждаване.

Следователно, оптимизирането на материала поток не е просто въпрос на замяна на хората с оборудване. Това е въпрос на промяна на производствения процес от 'хора, търсещи материали, и материали, чакащи хората' към 'материали, движещи се в ритъм, и оборудване, свързващо процесите проактивно'.

1. Автоматизацията с ниски разходи не означава автоматизация с ниско ниво

Когато много компании чуят думата 'автоматизация', първата им реакция е високи инвестиции, дълги срокове за внедряване и трудна модернизация.

В действителност обаче не всеки процес изисква сложна и скъпа трансформация на цялата линия. Прехвърлянето на материали, съединяването на работни места, буферизирането на кутии за материали и циркулацията на полуфабрикати са особено подходящи за подхода на автоматизация с ниски разходи.

Сърцевината на автоматизацията с ниска цена не е да се направи системата възможно най-сложно. Вместо това проблемите, които могат да бъдат решени чрез механични конструкции, трябва да се решават чрез механични конструкции, докато въпросите, които изискват координация от управляваща система, трябва да се обработват чрез сензори, софтуер и системи за диспечериране.

Например при транспортирането и буферизирането на материали в кутии могат да се използват ролкови пътища, наклонени конструкции, позициониращи механизми и модулни работни станции, за да се позволи на материалите да се движат частично под действието на гравитацията. Това намалява необходимостта от сложни изпълнителни устройства като електродвигатели и цилиндри, както и по-нататъшната трудност при поддръжката.

Обаче автоматизацията с ниска цена не означава напълно да се изключат електрическите системи. Когато системата трябва да определи дали работната станция е напълно заредена, дали материалите са изминали зададения период на съхранение или дали AGV/AMR може да влезе в точката за докарване, са необходими сензори и цифрови системи.
Наистина ефективното решение често представлява комбинация от механични конструкции, транспортиране под действието на гравитацията, мобилни роботи и информационни системи.

2. От ръчно обработване до автоматичен поток – ключът е свързването на работните места

В традиционните фабрики материалите обикновено се преместват на отделни етапи.

Складът се управлява от една група хора, сборката – от друга, контролът – от трета, а изпращането – от още една отделна зона. Всеки процес може да функционира нормално самостоятелно, но връзката между процесите често все още зависи от ръчно обработване.

Резултатът е, че всяко работно място може да изглежда относително ефективно, но целият процес все още не протича гладко.

Стойността на автоматизирания материален поток се състои в свързването на тези изолирани точки.

Пълното решение за материален поток обикновено включва няколко компонента:

Склад за съхранение и буферизиране на материали.
Автоматизирани работни места за доставка, временno съхранение и връщане на материали.
Ролерни релси или транспортиращи конструкции за движение с ниско съпротивление на материали в кутии и палети.
Автономни мобилни роботи (AMR) или автоматизирани водени возила (AGV) за автоматично транспортиране между различни зони.
Сензори и диспечерски системи за идентифициране на статуса на работните места, разпределяне на транспортни задачи и записване на информацията за материала.

По този начин материалите вече не зависят от това някой временно да ги премести ръчно. Вместо това те автоматично постъпват в следващия процес според проектираната работна последователност.

Например материалите могат да бъдат взети от склада от мобилен робот и доставени до работното място за сглобяване. След завършване на сглобяването носителят се премества към следващия процес. След инспекция или отвердяване той се връща в склада или постъпва в зоната за изпращане.
По време на този процес служителите повече не прекарват големи количества време в ръчно обработване на материали. Те могат да се съсредоточат върху сглобяване, инспекция, отстраняване на дефекти и друга работа, която наистина създава стойност.

3. Модулните алуминиеви профили са важна основа за автоматизация с ниска цена

При този тип решение за материален поток алуминиевите профилни конструкции често играят много важна роля.

Причината е проста: автоматизацията с ниски разходи не е еднократен фиксиран проект. Тя трябва да се коригира непрекъснато според реалните условия на производствената площадка.

Днес височината на работното място може да е 750 мм. Утре, ако се използва различен контейнер за материали, насочващата конструкция може да се нуждае от корекция.
В момента подаването може да става ръчно. По-късно, ако се добави докинг на автономни мобилни роботи (AMR), трябва да се предвиди пространство за позициониране и насочване.
Ако текущият темп на производство не е висок, простото буфериране може да е достатъчно. Когато капацитетът по-късно се увеличи, може да се наложи допълнителни ролкови ленти, механизми за спиране и защитни конструкции.

Ако всичко се изгради със заварени стоманени рамки, по-късните модификации ще бъдат скъпи.
Промишлените алуминиеви профили обаче предлагат ясни предимства: лека конструкция, висока якост, бърза монтажна инсталация и лесна настройка. Те могат да се използват заедно с ъглови скоби, съединители, колелца, вратични панели, защитни екрани, ролкови направляващи и други аксесоари, за бързо сглобяване на работни места, стойки за материали, каруци, буферни стойки и рамки за автоматизирано оборудване.

За система за материален поток алуминиевите профили се използват не само за изграждане на рамка. Те са част от цялата автоматизирана интерфейсна система.

Те трябва да поемат теглото на стоките, като осигуряват точност при докинга.
Те трябва да се адаптират към планирането на мястото, но в същото време да останат лесни за поддръжка по-късно.
Те трябва да работят в съчетание с механични конструкции, като същевременно запазват места за сензори, ограничителни устройства, спирачки, вратични панели, защитни екрани и други функции.

Следователно дори една, изглеждаща проста стойка за материали или работно място всъщност проверява общото разбиране на структурното проектиране, ритъма на производственото място и приложните сценарии.

4. Реалното подобряване на ефективността идва от по-малко чакане, по-малко ръчно обработване и по-малко прекъсвания

Когато много компании внедряват автоматизация, те обикновено се фокусират само върху оборудването като такова: дали количката се движи достатъчно бързо, дали роботизираната ръка е скъпа или дали конвейерната линия е достатъчно дълга.

В реалното производство обаче по-важно е дали процесът е непрекъснат.

Добро решение за материалния поток трябва да постигне следното:

Материалите не се натрупват.
Работните места не остават празни в очакване.
Служителите не напускат многократно своите работни места, за да преместват материали.
Системата знае текущото състояние на всеки транспортьор.
Оборудването може стабилно да се съединява с друго оборудване, вместо да се полага ръчна настройка при всяко съединяване.

Щом тези проблеми бъдат решени, промените на производствената площадка стават много ясни:

Служителите изразходват по-малко физическа енергия и работят по-стабилно.
Материалният поток става по-ясен, а управлението на производствената площадка – по-лесно.
Производственият ритъм става по-контролируем, а времето на чакане се намалява.
Бъдещото разширение става по-лесно, без да е необходимо всяка следваща стъпка да започва от нулата.

Това е също най-ценният аспект на автоматизацията с ниски разходи. Целта не е да се изгради веднага високотехнологична безчовечна работилница, а да се започне от най-болезнените, най-често срещани и най-неефективни процеси.

Започнете с един материален рафт, една работна станция, един участък ролков път или един маршрут за транспортиране.
Щом материалният поток стане гладък, ефективността на производствената площадка постепенно ще се повиши.

5. Производствените модернизации не трябва да започват с големи проекти

За много малки и средни производствени компании най-практичният път към автоматизация не е да се извърши всичко наведнъж, а да се приложи поетапно.

Стъпка 1: Идентифицирайте най-често използваните маршрути за транспортиране на площадката.
Кои материали трябва да се прехвърлят всеки ден? На кои работни места често се чакат материали? Кой процес изисква най-много труд?

Стъпка 2: Определете кои действия могат да бъдат заменени с механични конструкции.
Например буферизирането, плъзгането, насочването, позиционирането и временото съхранение често могат да се осъществят чрез ролкови ленти, работни места от алуминиев профил и прости механизми.

Стъпка 3: След това разгледайте дали са необходими мобилни роботи или транспортни системи.
Ако прехвърлянето между зони е често, разстоянието е голямо и ритъмът е относително стабилен, могат да се въведат AMR, AGV или конвейерни линии за свързване.

Стъпка 4: Предвидете място за бъдещо разширение.
Височината на работните места, размерите на контейнерите за материали, местата за монтиране на сензори, конструкцията на защитните врати и проходите за поддръжка трябва да се предвидят още от начало, за да се избегнат повторни модификации по-късно.

Автоматизацията не се свежда до заместване на конкретен човек. Тя има за цел да направи операциите на място по-стабилни, да освободи служителите от повтаряща се ръчна работа и да направи производствения ритъм по-ясен.

Заключение

В заводите подобряването на ефективността често не идва от един скъп машинен агрегат, а от преорганизация на детайлите в процеса.

Как пристигат материалите, как се придвижват, къде спират, кога навлизат в следващия процес, кой определя статуса им и как оборудването се интегрира с другото оборудване – тези изглеждащи обикновени въпроси решават дали производствената площадка е истински ефективна.

Стойността на автоматизацията с ниски разходи е да осигури по-гладко движение на материалите по по-гъвкав, адаптивен и ориентиран към конкретната площадка начин.

За рамките на автоматизираното оборудване, конвейерните линии, стелажите за материали на работните места, конструкцията на ролковите пътища и приложенията на промишлени алуминиеви профили бъдещият фокус не е само да се изгради конструкцията, но и да се направи така, че тя действително да участва в производствения ритъм и да стане част от интелигентния производствен обект.