Manuell materialehåndtering er slitsom og langsom: Hvordan kan industriverksteder oppgradere til lav kostnad?

I produksjonsverksteder stammer mange effektivitetsproblemer ikke fra selve prosessutstyret. De oppstår ofte i et lett oversett område: materialeflyten.

Delene beveger seg fra lageret til arbeidsstasjonene, fra montering til inspeksjon og deretter fra inspeksjon til forsendelse. Det kan virke som en enkel sak å flytte gjenstander fra ett sted til et annet, men når frekvensen er høy, avstanden lang og lasten tung, blir materialehåndtering en skjult hindring for produksjonsrytmen.

Manuell håndtering tar ikke bare opp ansattes tid, men avbryter også arbeidet de allerede utfører. Dette gjelder spesielt tunge paller, materiabokser og halvferdige arbeidsstykker. Når disse oppgavene avhenger av manuelle vogner, bæring og lange ventetider, oppstår sannsynligvis tre problemer:

For det første blir produksjonsrytmen ustabil.

Når materialene ankommer, avhenger ofte av personellplanlegging og hvor raskt stedet reagerer.

For det andre øker arbeidsmengden for ansatte.
Gjentatt håndtering, langdistanseløping, bøyning, løfting og plassering av materialer øker alle utmattelse og kan også påvirke sikkerheten på stedet.

Tredje, blir stedets ledelse mindre gjennomsiktig.
Hvor materialene befinner seg, om behandlingen er fullført og om de kan gå videre til neste prosess, er alle spørsmål som krever klare registreringer. Uten systematisk sporing kan venting, opphoping og gjentatt bekreftelse lett oppstå.

Derfor handler optimalisering av materialstrømmen ikke bare om å erstatte mennesker med utstyr. Det handler om å endre produksjonsprosessen fra «mennesker som leter etter materialer og materialer som venter på mennesker» til «materialer som beveger seg i takt og utstyr som proaktivt kobler sammen prosesser.»

1. Lavkostnadsautomatisering betyr ikke lavnivåautomatisering

Når mange bedrifter hører ordet automatisering, er deres første reaksjon høye investeringer, lange implementeringsperioder og vanskelige ombygginger.

I faktisk produksjon krever imidlertid ikke alle prosesser en kompleks og kostbar hel-linje-transformasjon. Materialetransport, stasjonsdokking, bufferlagring av materiellbokser og sirkulasjon av halvferdige produkter er spesielt egnet for en lavkostnadsautomatiseringsløsning.

Kjernen i lavkostnadsautomatisering er ikke å gjøre systemet så komplisert som mulig. Istedenfor bør problemer som kan løses med mekaniske strukturer løses med mekaniske strukturer, mens oppgaver som må koordineres av et kontrollsystem håndteres av sensorer, programvare og dispatch-systemer.

For eksempel kan rullebaner, skråstrukturer, posisjoneringssystemer og modulære arbeidsstasjoner brukes ved transport og bufferlagring av materiellbokser, slik at materialene beveger seg delvis ved hjelp av tyngdekraften. Dette reduserer behovet for komplekse aktuatorer som motorer og sylindere, og senker også vedlikeholdsbehovet senere.

Men billig automatisering betyr ikke at man ikke bruker elektriske systemer i det hele tatt. Når systemet må avgjøre om en arbeidsstasjon er fullt belastet, om materialer har gjennomgått den nødvendige lagringstiden eller om en AGV/AMR kan komme inn på dokkingspunktet, trengs sensorer og digitale systemer.
En virkelig effektiv løsning er ofte en kombinasjon av mekaniske strukturer, gravitasjonsbasert transport, mobile roboter og informasjonssystemer.

2. Fra manuell håndtering til automatisk flyt – nøkkelen er å koble sammen arbeidsstasjoner

I tradisjonelle fabrikker beveger materialer seg vanligvis i separate faser.

Lageret styres av én gruppe personer, montering av en annen, inspeksjon av en tredje og frakt av enda en avdeling. Hver prosess kan fungere normalt for seg selv, men koblingen mellom prosessene avhenger ofte fortsatt av manuell håndtering.

Resultatet er at hver arbeidsstasjon kan virke rimelig effektiv, men hele prosessen fungerer fortsatt ikke smidig.

Verdien av automatisert materialeflyt ligger i å koble sammen disse isolerte punktene.

En komplett løsning for materialeflyt inkluderer vanligvis flere deler:

Et lager for lagring og bufferlagring av materialer.
Automatiserte arbeidsstasjoner for levering, midlertidig lagring og returnering av materialer.
Rullebaner eller transportsystemer for lavmotstandsflytting av materiellbokser og paller.
AMR-er eller AGV-er for automatisk transport mellom ulike områder.
Sensorer og dispatchsystemer for identifisering av arbeidsstasjonstatus, tildeling av transportoppdrag og registrering av materiellinformasjon.

På denne måten er materialer ikke lenger avhengige av at noen midlertidig flytter dem manuelt. I stedet går de automatisk inn i neste prosess i henhold til den utformede arbeidsflyten.

For eksempel kan materialer tas fra lageret av en mobil robot og leveres til monteringsstasjonen. Etter at montering er fullført, flyttes bærenheten til neste prosess. Etter inspeksjon eller herding returneres den til lageret eller går inn i fraktområdet.
Under denne prosessen bruker ansatte ikke lenger mye tid på materialehåndtering. De kan i stedet fokusere på montering, inspeksjon, feilsøking og andre oppgaver som virkelig skaper verdi.

3. Modulære aluminiumsprofiler er en viktig grunnstein for lavkostnadsautomatisering

I denne typen løsning for materialeflyt spiller aluminiumsprofilkonstruksjoner ofte en svært viktig rolle.

Årsaken er enkel: Lavkostnadsautomatisering er ikke et engangsprosjekt med faste løsninger. Den må justeres kontinuerlig i henhold til de faktiske forholdene på produksjonsstedet.

I dag kan arbeidsstasjonens høyde være 750 mm. I morgen kan det være nødvendig å justere veiledningsstrukturen hvis en annen type materiellboks brukes.
For øyeblikket kan matning gjøres manuelt. Senere, hvis AMR-docking legges til, må det reserveres plass for posisjonering og innføring.
Hvis den nåværende produksjonsrytmen ikke er høy, kan en enkel buffer være tilstrekkelig. Når kapasiteten øker senere, kan flere rullebaner, stoppemekanismer og beskyttelsesstrukturer være nødvendige.

Hvis alt bygges med sveiste stålrutrammer, vil senere modifikasjoner bli kostbare.
Industrielle aluminiumsprofiler har imidlertid klare fordeler: lett struktur, høy styrke, rask montering og enkel justering. De kan også brukes sammen med hjørnebeslag, koblingsdeler, bevegelige hjul, dørpaneler, beskyttelsesplater, rullebaner og andre tilbehør for å raskt bygge arbeidsstasjoner, materiellstativer, vogner, bufferstativer og rammer for automatiseringsutstyr.

I et materialestrømssystem brukes aluminiumsprofiler ikke bare til å bygge en ramme. De utgjør en del av hele automatiseringsgrensesnittet.

De må bære vekten av godene samtidig som de sikrer nøyaktig docking.
De må tilpasses nettstedets oppsett, samtidig som de forblir enkle å vedlikeholde senere.
De må fungere sammen med mekaniske strukturer og samtidig reservere plasser for sensorer, begrensningssystemer, stopper, dørpaneler, beskyttelse og andre funksjoner.

Derfor tester selv en tilsynelatende enkel materiellager eller arbeidsstasjon faktisk den totale forståelsen av strukturell design, nettstedets rytmikk og anvendelsesscenarier.

4. Virkelig effektivitetsforbedring kommer fra mindre venting, mindre håndtering og færre avbrytelser

Når mange bedrifter implementerer automatisering, fokuserer de ofte kun på utstyret i seg selv: om bilen kjører rask nok, om robotarmen er dyr, eller om transportbandet er langt nok.

I virkelig produksjon er imidlertid det viktigste om prosessen er kontinuerlig.

En god løsning for materialeflyt bør oppnå følgende:

Materialer stables ikke opp.
Arbeidsstasjoner står ikke tomme og venter.
Ansatte forlater ikke gjentatte ganger sine arbeidsplasser for å flytte materialer.
Systemet kjenner til gjeldende status for hver transportør.
Utstyr kan dokkes med annet utstyr stabilt, i stedet for å være avhengig av manuell justering hver gang.

Når disse problemene er løst, blir endringene på produksjonsstedet meget tydelige:

Ansatte bruker mindre fysisk energi og arbeider mer jevnt.
Materialeflyten blir tydeligere, og lokal stedsstyring blir enklere.
Produksjonsrytmen blir mer kontrollerbar, og ventetiden reduseres.
Fremtidig utvidelse blir enklere, uten at alt må bygges på nytt fra bunnen hver gang.

Dette er også den mest verdifulle delen av lavkostnadsautomatisering. Målet er ikke å bygge et high-end, mannløst verksted på én gang. I stedet starter man med de prosessene som er mest smertefulle, mest hyppige og mest spildfylte.

Start med ett materialestativ, én arbeidsplass, ett avsnitt rullebane eller én håndteringsrute.
Når materialeflyten blir jevn, vil effektiviteten på produksjonsstedet gradvis øke.

5. Produksjonsoppgraderinger trenger ikke å starte med store prosjekter

For mange små og mellomstore produksjonsbedrifter er den mest praktiske veien til automatisering ikke å gjøre alt på én gang, men å gå frem i trinn.

Trinn 1: Identifiser de mest brukte håndteringsrutene på stedet.
Hvilke materialer må overføres hver dag? Hvilke arbeidsstasjoner venter ofte på materialer? Hvilke prosesser forbruker mest arbeidskraft?

Trinn 2: Avgjør hvilke handlinger som kan erstattes av mekaniske strukturer.
For eksempel kan buffering, gliding, veiledning, posisjonering og midlertidig lagring ofte oppnås ved hjelp av rullebaner, aluminiumsprofilarbeidsstasjoner og enkle mekanismer.

Trinn 3: Vurder deretter om mobile roboter eller transportsystemer er nødvendige.
Hvis håndtering på tvers av områder skjer hyppig, avstanden er lang og rytmene er relativt stabile, kan AMR-er, AGV-er eller transportbånd innføres for å koble sammen områdene.

Trinn 4: Reserver rom for fremtidig utvidelse.
Arbeidsstasjonens høyde, størrelsen på materiellboksen, plasseringen av sensorer, strukturen til beskyttelsesdører og vedlikeholdsveier bør alle vurderes i god tid for å unngå gjentatte endringer senere.

Automatisering handler ikke om å erstatte en bestemt person. Det handler om å gjøre arbeidsstedets operasjoner mer stabile, frigjøre ansatte fra gjentagende håndteringsarbeid og gjøre produksjonsrytmen tydeligere.

Konklusjon

I fabrikker kommer effektivitetsforbedring ofte ikke fra én dyr enhet, men fra omorganisering av detaljene i prosessen.

Hvordan materialer ankommer, hvordan de beveger seg, hvor de stopper, når de går inn i neste prosess, hvem som bestemmer deres status og hvordan utstyr kobles til annet utstyr – disse tilsynelatende enkle spørsmålene avgjør om produksjonsområdet virkelig er effektivt.

Verdien av lavkostnadsautomatisering er å gjøre materiellflyten smidigere på en mer fleksibel, justerbar og stedsorientert måte.

For rammer til automatiseringsutstyr, transportbånd, materiellstativer ved arbeidsstasjoner, rullebanestrukturer og applikasjoner med industriell aluminiumprofil er fremtidens fokus ikke bare å bygge strukturen, men også å gjøre strukturen til en aktiv del av produksjonsrytmen og integrere den i den intelligente fabrikken.