Ročno premikanje materialov je utrujajoče in počasno: kako lahko proizvodna podjetja izvedejo nadgradnjo z nizkimi stroški?

V proizvodnih delavnah se številne težave z učinkovitostjo ne pojavijo pri sami obrabni opremi. Pogosto nastopijo na mestih, ki jih je preprosto mogoče prezreti: pri pretoku materialov.

Delovni kosovi se premikajo iz skladišča do delovnih mest, iz sestavljalnih postaj do nadzornih postaj in nato od nadzornih postaj do pošiljanja. Morda izgleda kot preprosto premikanje predmetov z enega mesta na drugo, a kadar je pogostost visoka, razdalja dolga in obremenitev težka, postane ročno premikanje materialov skrit ovirek v proizvodnem ritmu.

Ročno rokovanje ne le zasede delovni čas zaposlenih, temveč tudi prekine delo, ki ga že opravljajo. To velja še posebej za težke palete, materialne škatle in polizdelke. Ko ta opravila temeljijo na ročnih vozičkih, nosilnem delu in dolgotrajnem čakanju, se najpogosteje pojavijo trije problemi:

Prvič, proizvodni ritem postane nestabilen.

Čas prihoda materialov pogosto odvisen od razporeda osebja in hitrosti reakcije na mestu.

Drugič, obremenitev zaposlenih se poveča.
Ponavljajoče se rokovanje z materiali, hod na dolge razdalje, upogibanje, dvigovanje in postavljanje materialov vse skupaj povečujejo utrujenost in lahko vplivajo tudi na varnost na mestu.

Tretjič, upravljanje na mestu postane manj pregledno.
Kje so materiali, ali je obdelava že končana in ali se lahko premaknejo v naslednji proces – to so vsa vprašanja, ki zahtevajo jasne zapise. Brez sistematičnega sledenja se lahko preprosto pojavi čakanje, nakopičanje in ponovno potrjevanje.

Zato optimizacija materialnega pretoka ni preprosto zamenjava ljudi z opremo. Gre za spremembo proizvodnega procesa iz »ljudi, ki iščejo materiale, in materialov, ki čakajo na ljudi« v »materiale, ki se premikajo v skladu z ritem, in opremo, ki aktivno povezuje postopke«.

1. Avtomatizacija z nizkimi stroški ne pomeni avtomatizacije nizke stopnje.

Ko mnoge podjetja slišijo besedo avtomatizacija, je njihova prva reakcija visoka investicija, dolgi čas uvedbe in težava pri obnovi.

V dejanskem proizvodnem procesu pa ni vsak postopek potreben za zapleteno in drago transformacijo celotne proizvodne linije. Prevoz materialov, povezovanje delovnih mest, medprostorsko shranjevanje materialnih škatel ter cirkulacija polizdelkov so posebno primerni za pristop k avtomatizaciji z nizkimi stroški.

Jedro avtomatizacije po nizkih stroških ni, da bi sistem naredili čim bolj zapleten. Namesto tega naj bi se težave, ki jih je mogoče rešiti z mehanskimi strukturami, reševale z mehanskimi strukturami, medtem ko naj bi težave, ki zahtevajo usklajevanje s strani krmilnega sistema, reševali senzorji, programska oprema in sistemi za dodeljevanje nalog.

Na primer pri prenašanju in začasni shranitvi materialnih škatel je mogoče uporabiti valjčne tirnice, nagnjene konstrukcije, pozicionirne mehanizme in modularne delovne postaje, da se materiali premikajo delno s pomočjo gravitacije. To zmanjša potrebo po zapletenih izvajalnih elementih, kot so motorji in valji, ter zniža tudi zahtevnost kasnejšega vzdrževanja.

Vendar avtomatizacija po nizkih stroških ne pomeni popolnega izključitve električnih sistemov. Ko sistem mora ugotoviti, ali je delovna postaja popolnoma naložena, ali so materiali izpolnili zahtevano obdobje shranitve ali pa ali lahko AGV/AMR vstopi na točko za dokajanje, so potrebni senzorji in digitalni sistemi.
Resnično učinkovito rešitev je pogosto kombinacija mehanskih struktur, transporta s pomočjo gravitacije, mobilnih robotov in informacijskih sistemov.

2. Od ročnega obratovanja do avtomatskega pretoka – ključ je povezava delovnih mest

V tradicionalnih tovarnah se materiali običajno premikajo v ločenih fazah.

Skladišče upravlja ena skupina ljudi, sestava druga, pregled tretja in pošiljanje še eno ločeno območje. Vsak proces lahko sam po sebi teče normalno, vendar povezava med procesi še vedno pogosto temelji na ročnem obratovanju.

Rezultat je, da vsako delovno mesto izgleda razumno učinkovito, celoten proces pa še vedno ne teče gladko.

Vrednost avtomatiziranega materialnega pretoka je v povezovanju teh izoliranih točk.

Popolna rešitev za materialni pretok običajno vključuje več delov:

Skladišče za shranjevanje in začasno zadrževanje materiala.
Avtomatizirana delovna mesta za dostavo materiala, začasno shranjevanje in vračilo.
Vodilne tirnice ali transportni sistemi za gibanje materialnih škatel in palet z nizko odpornostjo.
Samostojni mobilni roboti (AMR) ali avtomatski vodiči brez voznika (AGV) za samodejni prevoz med različnimi območji.
Senzorji in sistemi za dodelitev nalog za prepoznavanje stanja delovnih mest, dodelitev transportnih nalog in beleženje informacij o materialih.

Na ta način materiali več ne potrebujejo ročnega premikanja s strani osebe, temveč se avtomatsko prestavijo v naslednji proces glede na zasnovan delovni tok.

Na primer material lahko mobilni robot vzame iz skladišča in ga dostavi na sestavljeno delovno mesto. Po končani sestavi nosilec napreduje v naslednji proces. Po pregledu ali utrjevanju se vrne v skladišče ali v območje za odpremo.
Med tem procesom zaposleni ne porabljajo več veliko časa za ročno obravnavo materialov, temveč se lahko osredotočijo na sestavo, pregled, odpravljanje napak in druge dejavnosti, ki resnično ustvarjajo vrednost.

3. Modularni aluminijasti profili so pomembna osnova za avtomatizacijo po nizkih stroških

Pri tem tipu rešitve pretoka materiala aluminijaste profili pogosto igrajo zelo pomembno vlogo.

Razlog je preprost: avtomatizacija po nizkih stroških ni enkratni, fiksni projekt. Njena nastavitev se mora neprekinjeno prilagajati dejanskemu proizvodnemu mestu.

Danes višina delovne postaje morda znaša 750 mm. Jutri, če se uporabi drugačna posoda za material, se morda bo treba prilagoditi vodilno konstrukcijo.
Trenutno oskrbo z materialom morda opravljajo ročno. Kasneje, če se doda povezava z AMR-ji (avtonomnimi mobilnimi roboti), je treba zagotoviti prostor za pozicioniranje in vodenje.
Če trenutni proizvodni ritem ni visok, je preprosto predhrambno shranjevanje morda dovolj. Ko se kasneje poveča zmogljivost, bodo morda potrebne dodatne valjčne tirnice, mehanizmi za ustavljanje in varnostne konstrukcije.

Če se vse izvede z varjenimi jeklenimi okvirji, bodo kasnejše spremembe dragocenega.
Industrijski aluminijasti profili pa ponujajo jasne prednosti: lahka konstrukcija, visoka trdnost, hitra montaža in enostavna prilagoditev. Z njimi je mogoče uporabljati tudi vogalne spojke, povezovalne elemente, kolesca, vrata, zaščitne plošče, valjne tirnice ter druge dodatke za hitro gradnjo delovnih mest, nosilcev materialov, vozičkov, medsebojnih nosilcev in okvirjev za avtomatizirano opremo.

Za sistem pretoka materialov aluminijasti profili niso uporabljeni le za izdelavo okvirja. So sestavni del celotnega vmesnika za avtomatizacijo.

Mora prenašati težo blaga in hkrati zagotavljati natančnost dokajanja.
Mora prilagoditi načrt prostora in hkrati ostati enostavna za vzdrževanje v poznejšem času.
Mora delovati skupaj z mehanskimi konstrukcijami in hkrati zagotavljati prostor za senzorje, omejitvene naprave, ustavne elemente, vrata, zaščitne plošče ter druge funkcije.

Zato celo navidez preprost nosilec materialov ali delovno mesto dejansko preverja splošno razumevanje konstrukcijskega načrtovanja, ritma na lokaciji in uporabnih scenarijev.

4. Pravo izboljšanje učinkovitosti izhaja iz manj čakanja, manj ročnega obravnavanja in manj prekinitev

Ko mnoge podjetja vpeljejo avtomatizacijo, se pogosto osredotočijo le na opremo sama: ali voziček dovolj hitro vozi, ali je robotska roka predraga ali ali je transportna trakova linija dovolj dolga.

V dejanski proizvodnji pa je pomembnejše, ali je proces neprekinjen.

Dobra rešitev za pretok materialov naj bi dosežla naslednje:

Materiali se ne nabirajo.
Delovna mesta ne ostanejo prazna.
Zaposleni ne zapuščajo svojih delovnih mest večkrat, da bi premikali materiale.
Sistem pozna trenutno stanje vsakega nosilca.
Oprema se lahko stabilno priklopi na drugo opremo namesto, da bi vsakič zahtevala ročno nastavitev.

Ko so ti problemi rešeni, so spremembe na proizvodnem mestu zelo očitne:

Zaposleni porabijo manj fizične energije in delajo bolj enakomerno.
Materialni tok postane jasnejši in upravljanje na mestu lažje.
Proizvodni ritem postane bolj nadzorljiv in čas čakanja se zmanjša.
Prihodnje razširitve postanejo lažje, saj ni treba vsakič znova graditi vsega od začetka.

To je tudi najcenovnejši del nizko stroškovne avtomatizacije. Njena ciljna vrednost ni gradnja visokokakovostnega brezpilotnega obrata v enem koraku. Namesto tega se začne pri najbolj bolečih, najpogostejših in najbolj izgubnih procesih.

Začnite z enim materialnim stojalom, eno delovno mesto, enim odsekom valjčne proge ali eno potjo za premikanje materiala.
Ko se materialni tok izravna, se učinkovitost proizvodnega mesta postopoma poveča.

5. Proizvodne nadgradnje ne morajo začeti z velikimi projekti

Za mnoge majhne in srednje velike proizvodne podjetja je najbolj praktična pot k avtomatizaciji ne izvedba vsega naenkrat, temveč postopna izvedba.

Korak 1: Določite najpogostejše poti za premikanje materiala na mestu.
Kateri materiali se morajo prenašati vsak dan? Pri katerih delovnih mestih se pogosto čaka na materiale? Kateri procesi porabijo največ ročnega dela?

Korak 2: Določite, katere dejavnosti lahko nadomestijo mehanske strukture.
Na primer medpomnjenje, drsenje, vodjenje, pozicioniranje in začasno shranjevanje se pogosto izvedejo z valjčnimi tirnicami, delovnimi mesti iz aluminijastih profilov in enostavnimi mehanizmi.

Korak 3: Nato preučite, ali so potrebni mobilni roboti ali transportni sistemi.
Če je prenašanje med območji pogosto, razdalja dolga in ritem relativno stabilen, se za povezavo lahko uvedejo AMR-ji, AGV-ji ali transportne linije.

Korak 4: Predvidite prostor za prihodnjo razširitev.
Višina delovnega mesta, velikost škatel za materiale, položaji namestitve senzorjev, konstrukcije zaščitnih vrat in dostopne poti za vzdrževanje je treba vnaprej upoštevati, da se izognejo ponovnim spremembam kasneje.

Avtomacija ni povezana z nadomestitvijo določene osebe. Gre za stabilizacijo operacij na mestu, sprostitev zaposlenih od ponavljajočega se ročnega dela in razčiščevanje ritma proizvodnje.

Zaključek

V tovarnah izboljšava učinkovitosti pogosto ne izhaja iz enega dragega opreme, temveč iz ponovne organizacije podrobnosti procesa.

Kako materiali prihajajo, kako se premikajo, kje se ustavijo, kdaj vstopijo v naslednji proces, kdo določa njihovo stanje in kako se oprema poveže z drugo opremo – ti na videz običajni vprašanji določajo, ali je proizvodno mesto res učinkovito.

Vrednost nizko stroškovne avtomatizacije je, da materialni tok poteka gladko na bolj fleksibelen, prilagodljiv in usmerjen na mesto način.

Pri okvirjih za avtomatizacijsko opremo, transportnih linijah, materialnih policah na delovnih mestih, strukturah valjčnih tirnic in uporabi industrijskih aluminijastih profilov se bodo v prihodnje osredotočili ne le na gradnjo strukture, temveč tudi na to, da struktura dejansko sodeluje v proizvodnem ritemu in postane del inteligentnega proizvodnega prostora.