Ruční manipulace s materiálem je únavná a pomalá: Jak mohou výrobní závody provést modernizaci za nízké náklady?

Ve výrobních dílnách mnoho problémů s efektivitou nevychází přímo ze zpracovacího zařízení. Často se objevují v oblasti, kterou lze snadno přehlédnout: v toku materiálu.

Díly se přemísťují ze skladu na pracoviště, z montáže do kontroly a poté z kontroly do expedice. Může to vypadat jako jednoduchá záležitost přesunutí položek z jednoho místa na druhé, ale pokud je frekvence vysoká, vzdálenost dlouhá a zátěž těžká, stává se manipulace s materiálem skrytou překážkou v průběhu výroby.

Ruční manipulace nejenom zabírá zaměstnancům čas, ale také narušuje práci, kterou již vykonávají. To platí zejména u těžkých palet, přepravních beden a polohotových výrobků. Pokud tyto úkoly závisí na ručních vozících, ručním nesení a dlouhém čekání, mohou nastat tři problémy:

Za prvé se nestabilizuje výrobní rytmus.

Čas příjezdu materiálů často závisí na plánování personálu a na tom, jak rychle reaguje provoz.

Za druhé se zvyšuje zátěž zaměstnanců.
Opakovaná manipulace s materiály, chůze na dlouhé vzdálenosti, sklánění se, zvedání a pokládání materiálů zvyšují únavu a mohou také negativně ovlivnit bezpečnost na pracovišti.

Za třetí se snižuje transparentnost provozního řízení.
Kde se materiály nacházejí, zda byly zpracovány a zda lze přejít k dalšímu výrobnímu kroku – to jsou otázky, které vyžadují jasné záznamy. Bez systematického sledování se snadno objevují čekání, hromadění materiálů a opakované potvrzování.

Optimalizace toku materiálu tedy není pouze záležitostí nahrazení lidí za vybavení. Jde o změnu výrobního procesu od situace, kdy 'lidé hledají materiály a materiály čekají na lidi', k situaci, kdy 'materiály se pohybují podle daného rytmu a vybavení aktivně propojuje jednotlivé procesy.'

1. Nízkonákladová automatizace neznamená automatizaci nízké úrovně

Když mnoho firem slyší slovo automatizace, jejich první reakcí je vysoká investice, dlouhá doba implementace a obtížná rekonstrukce.

Ve skutečné výrobě však není každý proces vyžadující komplexní a drahou transformaci celé linky. Přeprava materiálů, připojení pracovních stanic, dočasné ukládání materiálových boxů a oběh polohotovků jsou zvláště vhodné pro nízkonákladový přístup k automatizaci.

Jádrem nízkonákladové automatizace není vytváření co nejsložitějšího systému. Naopak problémy, které lze vyřešit pomocí mechanických konstrukcí, je třeba řešit právě mechanickými konstrukcemi, zatímco úkoly, které vyžadují koordinaci řídicím systémem, je třeba řešit pomocí senzorů, softwaru a systémů řízení toku.

Například při dopravě a dočasné skladování materiálových krabic lze použít válečkové dráhy, nakloněné konstrukce, polohovací mechanismy a modulární pracoviště, aby se materiál pohyboval částečně gravitační silou. To snižuje potřebu složitých aktuátorů, jako jsou motory a pneumatické či hydraulické válce, a také usnadňuje pozdější údržbu.

Nízkonákladová automatizace však neznamená úplné vynechání elektrických systémů. Pokud systém musí určit, zda je pracoviště plně obsazeno, zda materiály strávily požadovanou dobu skladování nebo zda AGV/AMR může vjet na dokovací místo, jsou nezbytné senzory a digitální systémy.
Skutečně efektivní řešení je často kombinací mechanických konstrukcí, dopravy pomocí gravitace, mobilních robotů a informačních systémů.

2. Od ruční manipulace k automatickému toku – klíčem je propojení pracovišť

V tradičních továrnách se materiály obvykle pohybují ve zvláštních etapách.

Sklad spravuje jedna skupina lidí, montáž jiná, kontrolu třetí a expedici opět jiná oblast. Každý proces může fungovat samostatně bez problémů, ale propojení mezi jednotlivými procesy často stále závisí na ruční manipulaci.

Výsledkem je, že každé pracoviště může vypadat poměrně efektivně, avšak celý proces stále neprobíhá hladce.

Hodnota automatizovaného materiálového toku spočívá v propojení těchto izolovaných bodů.

Kompletní řešení materiálového toku obvykle zahrnuje několik částí:

Sklad pro ukládání a dočasné uchovávání materiálů.
Automatizovaná pracoviště pro dodávku materiálů, dočasné uskladnění a jejich vrácení.
Kulové dráhy nebo dopravní konstrukce pro pohyb materiálových krabic a palet s nízkým odporem.
AMR nebo AGV pro automatickou dopravu mezi různými oblastmi.
Senzory a systémy pro řízení dopravy k identifikaci stavu pracoviště, přiřazení dopravních úkolů a zaznamenávání informací o materiálu.

Tímto způsobem materiál již není závislý na dočasném ručním přesunu osobou, ale automaticky vstupuje do dalšího procesu podle navrženého pracovního postupu.

Například materiál může být mobilním robotem vybrán ze skladu a doručen na montážní pracoviště. Po dokončení montáže je nosič přesunut do dalšího procesu. Po kontrole nebo vytvrzování se vrátí do skladu nebo vstoupí do oblasti expedice.
Během tohoto procesu zaměstnanci už nemusí trávit velké množství času manipulací s materiálem. Mohou se soustředit na montáž, kontrolu, ladění a jiné činnosti, které skutečně přinášejí hodnotu.

3. Modulární hliníkové profily jsou důležitým základem pro automatizaci za nízkých nákladů

V tomto typu řešení toku materiálu často hrají hliníkové profilové konstrukce velmi důležitou roli.

Důvod je jednoduchý: automatizace za nízkých nákladů není jednorázový pevný projekt. Musí být neustále přizpůsobována skutečné výrobní situaci na místě.

Dnes může být výška pracovního místa 750 mm. Zítra, pokud se použije jiná krabice na materiál, bude možná nutné upravit vodící konstrukci.
V současnosti může být zásobování prováděno ručně. Později, pokud bude přidáno dokování AMR, je nutné vyhradit prostor pro polohování a vedení.
Pokud je současný výrobní takt nízký, může postačit jednoduché dočasné uskladnění. Pokud se později zvýší kapacita, budou pravděpodobně vyžadovány další válečkové dopravníky, zastavovací mechanismy a ochranné konstrukce.

Pokud bude vše postaveno z svařovaných ocelových rámových konstrukcí, pozdější úpravy budou nákladné.
Průmyslové hliníkové profily však nabízejí jasné výhody: lehkou konstrukci, vysokou pevnost, rychlou montáž a snadnou úpravu. Lze je také kombinovat s rohovými spojovacími deskami, konektory, kolečky, dveřními panely, ochrannými prvky, kolejnicemi pro válečky a dalšími příslušenstvím, čímž lze rychle sestavit pracovní stanice, regály pro materiál, vozíky, vyrovnávací regály a rámy zařízení pro automatizaci.

U systému toku materiálu se hliníkové profily používají nejen k sestavení rámu, ale jsou součástí celého rozhraní pro automatizaci.

Musí nést zátěž zboží a zároveň zajišťovat přesnost dokování.
Musí se přizpůsobit uspořádání prostoru a zároveň zůstat v budoucnu snadno udržitelné.
Musí být kompatibilní s mechanickými konstrukcemi a zároveň musí poskytovat místa pro senzory, koncové spínače, narážky, dveřní panely, ochranné prvky a další funkce.

I zdánlivě jednoduchý regál pro materiál nebo pracovní stanice tedy vlastně ověřuje celkové pochopení konstrukčního návrhu, rytmu provozu na místě a konkrétních aplikačních scénářů.

4. Skutečné zlepšení efektivity vyplývá z menšího čekání, menšího manipulování a méně přerušení

Když mnoho společností zavádí automatizaci, zaměřuje se často pouze na samotné zařízení: zda je vozík dostatečně rychlý, zda je robotické rameno drahé nebo zda je dopravník dostatečně dlouhý.

Ve skutečné výrobě však daleko více záleží na tom, zda je proces nepřetržitý.

Dobré řešení toku materiálů by mělo dosáhnout následujícího:

Materiály se neskládají do hromad.
Pracovní stanice nezůstávají prázdné a čekají.
Zaměstnanci se nemusí opakovaně odcházet od svých pracovních míst, aby přemísťovali materiály.
Systém zná aktuální stav každého dopravníku.
Zařízení dokáže stabilně napojit na jiná zařízení místo toho, aby bylo pokaždé nutné ruční nastavení.

Jakmile jsou tyto problémy vyřešeny, změny na výrobním místě jsou velmi zřejmé:

Zaměstnanci spotřebují méně fyzické energie a pracují rovnoměrněji.
Tok materiálu se stává přehlednějším a řízení na výrobním místě se zjednodušuje.
Výrobní rytmus se stává lépe ovladatelným a doba čekání se snižuje.
Rozšíření do budoucna se také stává jednodušším, protože není nutné při každém rozšíření znovu vše od začátku postavit.

To je také nejcennější část nízkoúrovňové automatizace. Cílem není najedou postavit vysoce sofistikovanou neobsazenou dílnu, nýbrž začít s nejbolestivějšími, nejčastějšími a nejvíce plýtvajícími procesy.

Začněte s jedním regálem pro materiál, jedním pracovním místem, jedním úsekem válečkové dopravníků nebo jednou manipulační trasou.
Jakmile se tok materiálu stane hladkým, efektivita výrobního místa postupně vzroste.

5. Výrobní modernizace nemusí začínat velkými projekty

Pro mnoho malých a středních výrobních podniků je nejpraktičtější cestou k automatizaci ne dokončit vše najedou, ale postupovat etapově.

Krok 1: Identifikujte nejčastější manipulační trasy na místě.
Které materiály je třeba převážet každý den? U kterých pracovních stanic často dochází ke čekání na materiály? Které procesy spotřebují nejvíce pracovní síly?

Krok 2: Určete, které akce lze nahradit mechanickými konstrukcemi.
Například vyrovnávání zásob, sklouzávání, vedení, polohování a dočasné skladování lze často dosáhnout pomocí válečkových dopravníků, pracovních stanic z hliníkových profilů a jednoduchých mechanismů.

Krok 3: Poté zvažte, zda jsou potřebné mobilní roboty nebo dopravní systémy.
Pokud je časté přepravování mezi různými oblastmi, vzdálenost je velká a rytmus je relativně stabilní, lze pro propojení zavést AMR, AGV nebo dopravníky.

Krok 4: Vyhradte prostor pro budoucí rozšíření.
Výška pracovních stanic, rozměry krabic na materiál, umístění senzorů, konstrukce ochranných dveří a průchody pro údržbu je třeba promyslet předem, aby nedošlo k opakovaným úpravám v budoucnu.

Automatizace neznamená nahrazení konkrétní osoby. Spočívá v zajištění stabilnějších provozních procesů na místě, uvolnění zaměstnanců od opakujících se manipulačních úkonů a zpřehlednění rytmu výroby.

Závěr

V továrnách často nepřináší zvýšení efektivity jedno drahé zařízení, ale přeorganizace detailů procesu.

Jak materiály dorazí, jak se pohybují, kde se zastaví, kdy vstoupí do dalšího procesu, kdo určuje jejich stav a jak se zařízení propojuje s ostatními zařízeními – tyto zdánlivě obyčejné otázky rozhodují o tom, zda je výrobní místo skutečně efektivní.

Hodnota nízkoúrovňové automatizace spočívá v hladčím toku materiálů způsobem, který je flexibilnější, lépe nastavitelný a orientovaný na konkrétní provozní místo.

U rámových konstrukcí pro automatizační zařízení, dopravníky, materiálové regály pracovišť, konstrukce válečkových drah a aplikací průmyslových hliníkových profilů se budoucnost zaměřuje nejen na stavbu konstrukce, ale i na to, aby se konstrukce skutečně zapojila do výrobního rytmu a stala se součástí chytré výrobní lokality.