Manuel materialehåndtering er slitsom og langsom: Hvordan kan fremstillingsvirksomheder opgradere til lav omkostning?

I produktionsværksteder stammer mange effektivitetsproblemer ikke fra selve bearbejdningsegnene. De opstår ofte i et nemt at overse område: materialestrømmen.

Komponenter flyttes fra lageret til arbejdsstationer, fra montering til inspektion og derefter fra inspektion til afsendelse. Det kan virke som en simpel sag at flytte genstande fra ét sted til et andet, men når frekvensen er høj, afstanden er lang og belastningen er tung, bliver materialehåndtering en skjult hindring for produktionsrytmen.

Manuel håndtering optager ikke kun medarbejdernes tid, men afbryder også det arbejde, de allerede udfører. Dette gælder især tunge paller, materielkasser og halvfabrikater. Når disse opgaver kræver manuelle vogne, bæring og længe ventetid, opstår der sandsynligvis tre problemer:

For det første bliver produktionsrytmen ustabil.

Når materialerne ankommer, afhænger ofte af personaleplanlægning og hvor hurtigt stedet reagerer.

For det andet stiger arbejdsmængden for medarbejderne.
Gentagen håndtering, langdistancegang, bøjning, løftning og placering af materialer øger alle træthed og kan også påvirke sikkerheden på stedet.

Tredje: Stedets ledelse bliver mindre gennemsigtig.
Hvor materialerne befinder sig, om behandlingen er afsluttet og om de kan gå videre til næste proces, er alle spørgsmål, der kræver klare optegnelser. Uden systematisk sporing kan ventetid, akkumulering og gentagne bekræftelser nemt opstå.

Derfor handler optimering af materialstrømmen ikke blot om at erstatte mennesker med udstyr. Det handler om at ændre produktionsprocessen fra 'mennesker, der leder efter materialer, og materialer, der venter på mennesker' til 'materialer, der bevæger sig i takt, og udstyr, der proaktivt forbinder processer.'

1. Lavomkostningsautomatisering betyder ikke lavt niveau af automatisering

Når mange virksomheder hører ordet automatisering, er deres første reaktion ofte høje investeringer, lange implementeringscykluser og svær ombygning.

I den faktiske produktion kræver dog ikke alle processer en kompleks og dyr fuldlinjetransformation. Materialetransport, workstation-docking, bufferlager for materialekasser og cirkulation af halvfabrikata er især velegnede til en lavomkostningsautomatiseringsmetode.

Kernen i lavomkostningsautomatisering er ikke at gøre systemet så kompliceret som muligt. I stedet skal problemer, der kan løses med mekaniske konstruktioner, løses med mekaniske konstruktioner, mens spørgsmål, der kræver koordination via et styresystem, skal håndteres af sensorer, software og dispatching-systemer.

For eksempel kan rullebaner, skrå strukturer, positionsbestemmelsesmekanismer og modulære workstations bruges til transport og bufferlager af materialekasser, så materialerne delvis bevæger sig ved hjælp af tyngdekraften. Dette reducerer behovet for komplekse aktuatorer såsom motorer og cylindre og formindsker også vedligeholdelsesomkostningerne senere.

Men billig automatisering betyder ikke, at der slet ikke bruges elektriske systemer. Når systemet skal afgøre, om en arbejdsstation er fuldt belastet, om materialer har gennemgået den krævede lagringstid eller om en AGV/AMR kan køre ind på dokkeringspunktet, er sensorer og digitale systemer nødvendige.
En virkelig effektiv løsning er ofte en kombination af mekaniske konstruktioner, gravitationsbaseret transport, mobile robotter og informationssystemer.

2. Fra manuel håndtering til automatisk strøm – nøglen er at forbinde arbejdsstationer

I traditionelle fabrikker bevæger materialer sig normalt i adskilte faser.

Lageret administreres af én gruppe medarbejdere, monteringen af en anden, inspektionen af en tredje og afsendelsen af endnu et område. Hver proces kan fungere normalt for sig selv, men sammenhængen mellem processerne afhænger ofte stadig af manuel håndtering.

Resultatet er, at hver enkelt arbejdsstation måske ser rimeligt effektiv ud, men hele processen kører stadig ikke smidigt.

Værdien af automatiseret materialestrøm ligger i at forbinde disse isolerede punkter.

En komplet løsning for materialestrøm omfatter normalt flere dele:

Et lager til opbevaring og bufferlager af materialer.
Automatiserede arbejdsstationer til levering, midlertidig opbevaring og returnering af materialer.
Rullebaner eller transportstrukturer til lavmodstandsbevægelse af materielle kasser og paller.
AMR’er eller AGV’er til automatisk transport mellem forskellige områder.
Sensorer og dispatchsystemer til identificering af arbejdsstationens status, tildeling af transportopgaver og registrering af materialeinformation.

På denne måde er materialer ikke længere afhængige af, at nogen midlertidigt flytter dem manuelt. I stedet kommer de automatisk ind i den næste proces i henhold til den designede arbejdsgang.

For eksempel kan materialer hentes fra lageret af en mobil robot og leveres til monteringsarbejdsstationen. Når monteringen er afsluttet, flyttes transportøren til næste proces. Efter inspektion eller udrigning returneres den til lageret eller går ind i afsendelsområdet.
Under denne proces bruger medarbejdere ikke længere store mængder tid på materialehåndtering. De kan i stedet fokusere på montage, inspektion, fejlfinding og andet arbejde, der virkelig skaber værdi.

3. Modulære aluminiumsprofiler er en vigtig grundlag for lavprisautomatisering

I denne type materialestrømsløsning spiller aluminiumsprofilkonstruktioner ofte en meget vigtig rolle.

Årsagen er simpel: Lavprisautomatisering er ikke et engangsfast projekt. Den skal kontinuerligt justeres i henhold til det faktiske produktionssted.

I dag kan arbejdspladsens højde være 750 mm. I morgen kan den vejledende konstruktion måske skulle justeres, hvis en anden materielleboks anvendes.
I øjeblikket kan der foretages manuel tilførsel. Senere, hvis AMR-docking tilføjes, skal der reserveres plads til positionering og indkørsel.
Hvis den nuværende produktionshastighed ikke er høj, kan en simpel buffer være tilstrækkelig. Når kapaciteten øges senere, kan der være behov for flere rullebaner, stopmekanismer og beskyttelseskonstruktioner.

Hvis alt bygges med svejste stålrammer, bliver senere ændringer dyre.
Industrielle aluminiumsprofiler har imidlertid klare fordele: let vægtkonstruktion, høj styrke, hurtig montering og nem justering. De kan også bruges sammen med hjørnebeslag, forbindelsesdele, løbehjul, dørpaneler, beskyttelser, rullebaner og andre tilbehørsdele til hurtig opbygning af arbejdsstationer, materialestativer, vogne, bufferstativer og rammer til automatiseringsudstyr.

I et materialestrømssystem bruges aluminiumsprofiler ikke kun til at bygge en ramme. De udgør en del af hele automatiseringsgrænsefladen.

De skal kunne bære varenes vægt samtidig med, at de sikrer præcis docking.
De skal tilpasse sig placeringen på stedet, samtidig med at de forbliver nemme at vedligeholde senere.
De skal fungere sammen med mekaniske konstruktioner og samtidig reservere pladser til sensorer, grænseapparater, stopklodser, dørpaneler, beskyttelse og andre funktioner.

Derfor afprøver selv en tilsyneladende simpel materialestativ eller arbejdsstation faktisk den samlede forståelse af konstruktionsdesign, stedets rytme og anvendelsesscenarier.

4. Reel effektivitetsforbedring opnås ved mindre ventetid, mindre håndtering og færre afbrydelser

Når mange virksomheder implementerer automatisering, fokuserer de ofte udelukkende på udstyret selv: om kurven kører hurtigt nok, om robotarmen er dyr, eller om transportbåndet er langt nok.

I den reelle produktion er det dog mere afgørende, om processen er kontinuerlig.

En god løsning for materialestrøm bør opnå følgende:

Materialer hober ikke op.
Arbejdsstationer står ikke tomme og venter.
Medarbejdere forlader ikke gentagne gange deres arbejdsplads for at flytte materialer.
Systemet kender den aktuelle status for hver transportenhed.
Udstyr kan dokke stabil med andet udstyr i stedet for at skulle justeres manuelt hver gang.

Når disse problemer er løst, bliver ændringerne på produktionsstedet meget tydelige:

Medarbejdere bruger mindre fysisk energi og arbejder mere konstant.
Materialestrømmen bliver tydeligere, og lokalstyringen bliver nemmere.
Produktionsrytmen bliver mere kontrollerbar, og ventetiden reduceres.
Fremtidig udvidelse bliver nemmere, uden at alt skal bygges fra bunden hver gang.

Dette er også den mest værdifulde del af lavomkostningsautomatisering. Den sigter ikke mod at opbygge en high-end, fuldt automatiseret værkstedsområde på én gang. I stedet starter den med de mest smertefulde, hyppigste og mest spildende processer.

Start med én materialestativ, én arbejdsplads, et stykke rullebane eller én håndteringsrute.
Når materialestrømmen bliver glat, vil effektiviteten på produktionsstedet gradvist blive frigivet.

5. Fremstillingsopgraderinger behøver ikke at begynde med store projekter

For mange små og mellemstore fremstillingsvirksomheder er den mest praktiske vej mod automatisering ikke at gennemføre alt på én gang, men at gå frem trin for trin.

Trin 1: Identificer de mest almindelige håndteringsruter på stedet.
Hvilke materialer skal overføres hver dag? Hvilke arbejdsstationer venter ofte på materialer? Hvilke processer forbruger mest arbejdskraft?

Trin 2: Afgør, hvilke handlinger der kan erstattes af mekaniske konstruktioner.
For eksempel kan bufferfunktioner, skridt, vejledning, positionering og midlertidig lagring ofte opnås ved hjælp af rullebaner, aluminiumsprofilarbejdsstationer og simple mekanismer.

Trin 3: Overvej derefter, om mobile robotter eller transportsystemer er nødvendige.
Hvis tværområdeshåndtering er hyppig, afstanden er lang, og takten er relativt stabil, kan AMR’er, AGV’er eller transportbånd introduceres til forbindelse.

Trin 4: Reserver plads til fremtidig udvidelse.
Arbejdspladsens højde, materialekassens størrelse, sensorernes monteringspositioner, beskyttelsesdørenes konstruktion og vedligeholdelsesgange bør alle overvejes på forhånd for at undgå gentagne ændringer senere.

Automation handler ikke om at erstatte en bestemt person. Det handler om at gøre de lokale driftsprocesser mere stabile, frigøre medarbejdere fra gentagende håndteringstasks og gøre produktionsrytmen tydeligere.

Konklusion

I fabrikker kommer effektivitetsforbedring ofte ikke fra én dyr maskine, men fra genorganisering af processens detaljer.

Hvordan materialer ankommer, hvordan de bevæger sig, hvor de standser, hvornår de går videre til den næste proces, hvem der fastlægger deres status, og hvordan udstyret kobles til andet udstyr – disse tilsyneladende almindelige spørgsmål afgør, om produktionsområdet er rigtig effektivt.

Værdien af billig automation er at gøre materialestrømmen mere glat på en mere fleksibel, justerbar og lokaliseret måde.

For automationsudstyrsrammer, transportbånd, arbejdsstationers materialestativer, rullebanestrukturer og industrielle aluminiumsprofiler er fremtidens fokus ikke kun at bygge konstruktionen, men også at gøre konstruktionen til en aktiv del af produktionsrytmen og integrere den i det intelligente produktionssite.