Η χειροκίνητη μεταφορά υλικών είναι κουραστική και αργή: Πώς μπορούν οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις να πραγματοποιήσουν αναβάθμιση με χαμηλό κόστος;

Στα εργαστήρια κατασκευής, πολλά προβλήματα απόδοσης δεν προέρχονται από τον εξοπλισμό επεξεργασίας ίδιο καθεαυτός. Συχνά εμφανίζονται σε μια εύκολα παραβλεπόμενη περιοχή: τη ροή των υλικών.

Τα εξαρτήματα μετακινούνται από το απόθεμα στους σταθμούς εργασίας, από τη συναρμολόγηση στον έλεγχο και στη συνέχεια από τον έλεγχο στην αποστολή. Μπορεί να φαίνεται ότι πρόκειται απλώς για τη μετακίνηση αντικειμένων από ένα σημείο σε άλλο, αλλά όταν η συχνότητα είναι υψηλή, η απόσταση μεγάλη και το φορτίο βαρύ, ο χειρισμός υλικών μετατρέπεται σε ένα κρυφό εμπόδιο στον ρυθμό παραγωγής.

Η χειροκίνητη μεταφορά δεν καταναλώνει μόνο τον χρόνο των εργαζομένων, αλλά διακόπτει επίσης την εργασία που ήδη εκτελούν. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για βαριά παλέτες, κιβώτια υλικών και ημικατεργασμένα εξαρτήματα. Όταν αυτές οι εργασίες εξαρτώνται από χειροκίνητα καροτσάκια, ανθρώπινη μεταφορά και μακροχρόνιες περιόδους αναμονής, πιθανόν να προκύψουν τρία προβλήματα:

Πρώτον, ο ρυθμός παραγωγής γίνεται ασταθής.

Η παράδοση των υλικών εξαρτάται συχνά από την προγραμματισμένη ανάθεση προσωπικού και από την ταχύτητα με την οποία αντιδρά η εγκατάσταση.

Δεύτερον, αυξάνεται το φορτίο εργασίας των εργαζομένων.
Η επαναλαμβανόμενη μεταφορά, η περίπατος μεγάλων αποστάσεων, η κάμψη, η ανύψωση και η τοποθέτηση υλικών αυξάνουν όλα την κόπωση και μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ασφάλεια επί τόπου.

Τρίτον, η διαχείριση επί τόπου γίνεται λιγότερο διαφανής.
Η τοποθεσία των υλικών, εάν έχει ολοκληρωθεί η επεξεργασία τους και εάν μπορούν να προχωρήσουν στην επόμενη φάση είναι ερωτήματα που απαιτούν σαφή καταγραφή. Χωρίς συστηματική παρακολούθηση, μπορεί εύκολα να προκύψουν περίοδοι αναμονής, συσσώρευση υλικών και επαναλαμβανόμενες επιβεβαιώσεις.

Επομένως, η βελτιστοποίηση της ροής υλικών δεν αφορά απλώς την αντικατάσταση ανθρώπινου δυναμικού με εξοπλισμό. Αφορά τη μετατροπή της διαδικασίας παραγωγής από «ανθρώπους που αναζητούν υλικά και υλικά που περιμένουν τους ανθρώπους» σε «υλικά που κινούνται σύμφωνα με τον ρυθμό και εξοπλισμό που συνδέει διαδικασίες προληπτικά».

1. Η χαμηλού κόστους αυτοματοποίηση δεν σημαίνει αυτοματοποίηση χαμηλού επιπέδου

Όταν πολλές εταιρείες ακούν τη λέξη «αυτοματοποίηση», η πρώτη τους αντίδραση είναι ότι απαιτεί μεγάλη επένδυση, μακροχρόνιους κύκλους εφαρμογής και δύσκολη αναβάθμιση.

Στην πραγματική παραγωγή, ωστόσο, δεν κάθε διαδικασία απαιτεί μια πολύπλοκη και ακριβή μετατροπή ολόκληρης της γραμμής. Η μεταφορά υλικών, η σύνδεση εργασιακών σταθμών, η προσωρινή αποθήκευση κιβωτίων υλικών και η κυκλοφορία ημιτελών προϊόντων είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για μια προσέγγιση χαμηλού κόστους αυτοματοποίησης.

Το κεντρικό σημείο της αυτοματοποίησης χαμηλού κόστους δεν είναι να καθιστά το σύστημα όσο το δυνατόν πιο περίπλοκο. Αντίθετα, τα προβλήματα που μπορούν να επιλυθούν με μηχανικές δομές πρέπει να επιλύονται με μηχανικές δομές, ενώ τα ζητήματα που απαιτούν συντονισμό από σύστημα ελέγχου πρέπει να αντιμετωπίζονται με αισθητήρες, λογισμικό και συστήματα διαχείρισης.

Για παράδειγμα, στη μεταφορά και την προσωρινή αποθήκευση κιβωτίων υλικών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τροχιές με ρολό, κεκλιμένες δομές, μηχανισμοί εντοπισμού θέσης και επιτραπέζια εργαστηριακά σταθμά για να επιτρέψουν τη μερική μετακίνηση των υλικών με τη βοήθεια της βαρύτητας. Αυτό μειώνει την ανάγκη για περίπλοκους ενεργοποιητές, όπως κινητήρες και κυλίνδρους, και μειώνει επίσης τη δυσκολία της μεταγενέστερης συντήρησης.

Ωστόσο, η αυτοματοποίηση χαμηλού κόστους δεν σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιούνται καθόλου ηλεκτρικά συστήματα. Όταν το σύστημα χρειάζεται να καθορίσει εάν ένας εργαστηριακός σταθμός είναι πλήρως φορτωμένος, εάν τα υλικά έχουν ολοκληρώσει την απαιτούμενη περίοδο αποθήκευσης ή εάν ένα AGV/AMR μπορεί να εισέλθει στο σημείο σύζευξης, απαιτούνται αισθητήρες και ψηφιακά συστήματα.
Μια πραγματικά αποτελεσματική λύση είναι συχνά ένας συνδυασμός μηχανικών δομών, μεταφοράς με βαρύτητα, κινητών ρομπότ και πληροφοριακών συστημάτων.

2. Από την ανθρώπινη χειροκίνητη χειριστική εργασία στην αυτόματη ροή, το κλειδί είναι η σύνδεση των σταθμών εργασίας

Στις παραδοσιακές εργοστασιακές εγκαταστάσεις, τα υλικά συνήθως μετακινούνται σε ξεχωριστά στάδια.

Το απόθεμα διαχειρίζεται από μία ομάδα ανθρώπων, η συναρμολόγηση από μία άλλη, ο έλεγχος από μία άλλη και η αποστολή από μία ακόμη περιοχή. Καθένα από αυτά τα στάδια μπορεί να λειτουργεί κανονικά μόνο του, αλλά η σύνδεση μεταξύ των σταδίων εξακολουθεί συχνά να εξαρτάται από χειροκίνητη χειριστική εργασία.

Το αποτέλεσμα είναι ότι κάθε σταθμός εργασίας μπορεί να φαίνεται λογικά αποτελεσματικός, αλλά ολόκληρη η διαδικασία δεν λειτουργεί ακόμη ομαλά.

Η αξία της αυτοματοποιημένης ροής υλικών έγκειται στη σύνδεση αυτών των απομονωμένων σημείων.

Μια ολοκληρωμένη λύση ροής υλικών περιλαμβάνει συνήθως διάφορα τμήματα:

Ένα απόθεμα για την αποθήκευση και την προσωρινή αποθήκευση υλικών.
Αυτοματοποιημένους σταθμούς εργασίας για την παράδοση υλικών, την προσωρινή αποθήκευση και την επιστροφή τους.
Ράουλερ ή διατάξεις μεταφοράς για την κίνηση κουτιών υλικών και παλετών με χαμηλή αντίσταση.
Αυτόνομα Ρομπότ Μεταφοράς (AMRs) ή Αυτόματα Οχήματα Μεταφοράς (AGVs) για αυτόματη μεταφορά μεταξύ διαφορετικών περιοχών.
Αισθητήρες και συστήματα διεκπεραίωσης για την αναγνώριση της κατάστασης των σταθμών εργασίας, την ανάθεση εργασιών μεταφοράς και την καταγραφή πληροφοριών σχετικά με τα υλικά.

Με αυτόν τον τρόπο, τα υλικά δεν εξαρτώνται πλέον από την προσωρινή χειροκίνητη μεταφορά τους από κάποιον. Αντίθετα, εισέρχονται αυτόματα στην επόμενη διαδικασία σύμφωνα με την προκαθορισμένη ροή εργασιών.

Για παράδειγμα, τα υλικά μπορούν να μεταφερθούν από το αποθηκευτικό χώρο με ένα κινητό ρομπότ και να παραδοθούν στον σταθμό συναρμολόγησης. Μετά την ολοκλήρωση της συναρμολόγησης, ο φορέας μετακινείται στην επόμενη διαδικασία. Μετά την επιθεώρηση ή την ξήρανση, επιστρέφει στο αποθηκευτικό χώρο ή εισέρχεται στη ζώνη αποστολής.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι εργαζόμενοι δεν δαπανούν πλέον μεγάλες χρονικές περιόδους σε εργασίες χειρισμού υλικών. Μπορούν να επικεντρωθούν σε εργασίες όπως η συναρμολόγηση, η επιθεώρηση, η επίλυση προβλημάτων και άλλες δραστηριότητες που δημιουργούν πραγματική αξία.

3. Τα μοντάρισματα αλουμινίου με μοντέλο είναι μια σημαντική βάση για την αυτοματοποίηση χαμηλού κόστους

Σε αυτόν τον τύπο λύσης ροής υλικών, οι δομές από προφίλ αλουμινίου διαδραματίζουν συχνά πολύ σημαντικό ρόλο.

Ο λόγος είναι απλός: η οικονομική αυτοματοποίηση δεν είναι ένα μοναδικό, σταθερό έργο. Πρέπει να προσαρμόζεται συνεχώς σύμφωνα με την πραγματική παραγωγική εγκατάσταση.

Σήμερα, το ύψος του σταθμού εργασίας μπορεί να είναι 750 mm. Αύριο, εάν χρησιμοποιηθεί διαφορετικό κιβώτιο υλικού, ίσως χρειαστεί να προσαρμοστεί η κατευθυντική δομή.
Προς το παρόν, η τροφοδοσία μπορεί να γίνεται χειροκίνητα. Αργότερα, εάν προστεθεί διασύνδεση με AMR, πρέπει να προβλεφθούν χώροι για ακριβή θέση και εισαγωγή.
Εάν ο τρέχων ρυθμός παραγωγής δεν είναι υψηλός, απλή προσωρινή αποθήκευση μπορεί να είναι επαρκής. Όταν αργότερα αυξηθεί η χωρητικότητα, ενδέχεται να απαιτηθούν περισσότερες τροχαλίες, μηχανισμοί σταματήματος και δομές προστασίας.

Εάν όλα κατασκευαστούν με συγκολλημένα πλαίσια από χάλυβα, οι μεταγενέστερες τροποποιήσεις θα είναι δαπανηρές.
Ωστόσο, τα βιομηχανικά αλουμινένια προφίλ προσφέρουν σαφή πλεονεκτήματα: ελαφριά κατασκευή, υψηλή αντοχή, γρήγορη εγκατάσταση και εύκολη ρύθμιση. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με γωνιακές βάσεις, συνδέσμους, τροχούς, πόρτες, προστατευτικά πλαίσια, οδηγούς ρολών και άλλα εξαρτήματα για τη γρήγορη κατασκευή εργαστηριακών σταθμών, ραφιών υλικών, καροτσιών, ραφιών αποθήκευσης προσωρινής αποθήκευσης (buffer racks) και πλαισίων εξοπλισμού αυτοματοποίησης.

Για ένα σύστημα ροής υλικών, τα αλουμινένια προφίλ δεν χρησιμοποιούνται απλώς για την κατασκευή ενός πλαισίου. Αποτελούν μέρος ολόκληρης της διεπαφής αυτοματοποίησης.

Πρέπει να φέρουν το βάρος των εμπορευμάτων ενώ διασφαλίζουν την ακρίβεια σύζευξης.
Πρέπει να προσαρμόζονται στη διάταξη του χώρου ενώ παραμένουν εύκολα συντηρήσιμα στο μέλλον.
Πρέπει να λειτουργούν με μηχανικές κατασκευές ενώ ταυτόχρονα διατηρούν θέσεις για αισθητήρες, όρια λειτουργίας, σταμπίλες, πόρτες, προστατευτικά πλαίσια και άλλες λειτουργίες.

Συνεπώς, ακόμη και ένα φαινομενικά απλό ράφι υλικών ή εργαστηριακός σταθμός ελέγχει στην πραγματικότητα την ολοκληρωμένη κατανόηση του σχεδιασμού κατασκευών, του ρυθμού του χώρου και των συγκεκριμένων εφαρμογών.

4. Η πραγματική βελτίωση της απόδοσης προέρχεται από λιγότερη αναμονή, λιγότερη χειριστική επέμβαση και λιγότερες διακοπές

Όταν πολλές εταιρείες εφαρμόζουν αυτοματοποίηση, συνήθως επικεντρώνονται αποκλειστικά στον εξοπλισμό: αν το αυτόματο αμαξίδιο κινείται αρκετά γρήγορα, αν η ρομποτική βραχίονας είναι ακριβής ή αν η ταινία μεταφοράς είναι αρκετά μακρά.

Στην πραγματική παραγωγή, ωστόσο, το καθοριστικό είναι κατά πόσο η διαδικασία είναι συνεχής.

Μια καλή λύση ροής υλικών πρέπει να επιτυγχάνει τα ακόλουθα:

Τα υλικά δεν σωρεύονται.
Οι θέσεις εργασίας δεν παραμένουν άδειες σε αναμονή.
Οι εργαζόμενοι δεν εγκαταλείπουν επανειλημμένα τις θέσεις τους για να μετακινούν υλικά.
Το σύστημα γνωρίζει την τρέχουσα κατάσταση κάθε φορέα.
Ο εξοπλισμός μπορεί να συνδέεται σταθερά με άλλο εξοπλισμό, αντί να εξαρτάται από χειροκίνητη ρύθμιση κάθε φορά.

Μόλις επιλυθούν αυτά τα προβλήματα, οι αλλαγές στον χώρο παραγωγής γίνονται πολύ εμφανείς:

Οι εργαζόμενοι καταναλώνουν λιγότερη φυσική ενέργεια και εργάζονται πιο σταθερά.
Η ροή των υλικών γίνεται πιο σαφής και η διαχείριση επιτόπου ευκολότερη.
Ο ρυθμός παραγωγής γίνεται πιο ελεγχόμενος και ο χρόνος αναμονής μειώνεται.
Η μελλοντική επέκταση γίνεται ευκολότερη, χωρίς να χρειάζεται να ξαναχτιστεί από την αρχή κάθε φορά.

Αυτό είναι επίσης το πιο αξιόλογο στοιχείο της αυτοματοποίησης χαμηλού κόστους. Δεν στοχεύει στη δημιουργία ενός προηγμένου ανθρώπινου εργοστασίου σε μία φάση. Αντίθετα, ξεκινά από τις πιο επώδυνες, πιο συχνές και πιο σπαταλητικές διαδικασίες.

Ξεκινήστε με ένα ράφι υλικών, έναν σταθμό εργασίας, ένα τμήμα τροχιάς με ρολέρ ή μία διαδρομή μεταφοράς.
Μόλις η ροή των υλικών γίνει ομαλή, η απόδοση του παραγωγικού χώρου θα απελευθερωθεί σταδιακά.

5. Οι βελτιώσεις στην παραγωγή δεν χρειάζεται να ξεκινούν με μεγάλα έργα

Για πολλές μικρές και μεσαίες βιομηχανικές επιχειρήσεις, η πιο πρακτική προσέγγιση προς την αυτοματοποίηση δεν είναι να ολοκληρωθεί όλο το σύστημα μονομιάς, αλλά να προχωρήσει σε στάδια.

Βήμα 1: Εντοπίστε τις πιο συχνές διαδρομές μεταφοράς επιτόπου.
Ποια υλικά πρέπει να μεταφέρονται καθημερινά; Σε ποιους σταθμούς εργασίας περιμένουν συχνά τα υλικά; Ποιες διαδικασίες καταναλώνουν τη μεγαλύτερη εργατική δύναμη;

Βήμα 2: Καθορίστε ποιες ενέργειες μπορούν να αντικατασταθούν από μηχανικές δομές.
Για παράδειγμα, η προσωρινή αποθήκευση, η ολίσθηση, η καθοδήγηση, η εξυπηρέτηση και η προσωρινή αποθήκευση μπορούν συχνά να επιτευχθούν μέσω διαδρόμων με ρολάρια, σταθμών εργασίας από αλουμινίου προφίλ και απλών μηχανισμών.

Βήμα 3: Στη συνέχεια, εξετάστε αν είναι απαραίτητοι κινητοί ρομπότ ή συστήματα μεταφοράς.
Εάν η μεταφορά μεταξύ διαφορετικών περιοχών είναι συχνή, η απόσταση μεγάλη και ο ρυθμός σχετικά σταθερός, μπορούν να εισαχθούν AMR, AGV ή γραμμές μεταφοράς για τη σύνδεση.

Βήμα 4: Διατηρήστε χώρο για μελλοντική επέκταση.
Το ύψος των σταθμών εργασίας, το μέγεθος των δοχείων υλικών, οι θέσεις εγκατάστασης των αισθητήρων, οι δομές προστατευτικών πορτών και οι διάδρομοι συντήρησης πρέπει όλοι να ληφθούν υπόψη εκ των προτέρων, προκειμένου να αποφευχθούν επαναλαμβανόμενες τροποποιήσεις αργότερα.

Η αυτοματοποίηση δεν αφορά την αντικατάσταση ενός συγκεκριμένου ατόμου. Αφορά την εξασφάλιση μεγαλύτερης σταθερότητας στις εργασίες επιτόπου, την απελευθέρωση των εργαζομένων από επαναλαμβανόμενες εργασίες χειρισμού και την εξασφάλιση πιο σαφούς ρυθμού παραγωγής.

Συμπέρασμα

Στα εργοστάσια, η βελτίωση της απόδοσης συχνά δεν προέρχεται από μία ακριβή μηχανή, αλλά από την επαναοργάνωση των λεπτομερειών της διαδικασίας.

Πώς φτάνουν τα υλικά, πώς μετακινούνται, πού σταματούν, πότε εισέρχονται στην επόμενη διαδικασία, ποιος καθορίζει την κατάστασή τους και πώς συνδέεται ο εξοπλισμός με άλλο εξοπλισμό — αυτές οι φαινομενικά απλές ερωτήσεις καθορίζουν εάν ο χώρος παραγωγής είναι πραγματικά αποδοτικός.

Η αξία της χαμηλού κόστους αυτοματοποίησης είναι να καθιστά τη ροή των υλικών πιο ομαλή, με έναν πιο ευέλικτο, ρυθμιζόμενο και προσανατολισμένο προς τον χώρο τρόπο.

Για τα πλαίσια εξοπλισμού αυτοματισμού, τις γραμμές μεταφοράς, τους ράφια υλικών των σταθμών εργασίας, τις δομές των ρολών μεταφοράς και τις εφαρμογές προφίλ αλουμινίου για βιομηχανική χρήση, η μελλοντική εστίαση δεν είναι μόνο η κατασκευή της δομής, αλλά και η πραγματική συμμετοχή της δομής στο ρυθμό παραγωγής, καθιστώντάς την τμήμα του έξυπνου βιομηχανικού χώρου.