Ручна транспортування матеріалів втомлює та уповільнює роботу: як виробничі підприємства можуть модернізуватися за низької вартості?

У виробничих майстернях багато проблем з ефективністю виникають не через обладнання для обробки, а в легко не помітному напрямку — матеріальні потоки.

Деталі переміщуються зі складу до робочих місць, зі зборки до контролю якості, а потім — з контролю якості до відправки. Це може здаватися простим процесом переміщення предметів з одного місця в інше, але при високій частоті, великій відстані та важких вантажах транспортування матеріалів стає прихованою перешкодою в ритмі виробництва.

Ручна обробка не лише забирає час співробітників, а й перериває виконання ними поточних завдань. Це особливо стосується важких палет, коробок з матеріалами та напівфабрикатів. Коли такі завдання виконуються за допомогою ручних візків, перенесенням вантажів і тривалим очікуванням, найчастіше виникають три проблеми:

По-перше, темп виробництва стає нестабільним.

Час прибуття матеріалів часто залежить від графіку працівників та швидкості реакції на місці.

По-друге, навантаження на співробітників зростає.
Багаторазова обробка, ходьба на великі відстані, нахилення, піднімання та розміщення матеріалів усі разом збільшують стомленість і можуть також негативно впливати на безпеку на робочому місці.

По-третє, управління на місці стає менш прозорим.
Місце розташування матеріалів, чи завершено їх обробку та чи можна переходити до наступного етапу — це всі запитання, на які потрібно мати чіткі записи. За відсутності системного відстеження легко виникають затримки, накопичення та багаторазове підтвердження.

Тому оптимізація матеріального потоку — це не просто заміна людей обладнанням. Це означає зміну виробничого процесу: від «людей, що шукують матеріали, і матеріалів, що чекають на людей» до «матеріалів, які рухаються в такт, та обладнання, що проактивно з’єднує процеси».

1. Автоматизація з низькими витратами не означає автоматизацію низького рівня

Коли багато компаній чують слово «автоматизація», їхньою першою реакцією є високі інвестиції, тривалі терміни впровадження та складна модернізація.

Насправді в умовах виробництва не кожен процес потребує складної й дорогого повної трансформації лінії. Переміщення матеріалів, стиковка робочих місць, буферизація матеріальних коробок та обіг напівфабрикатів особливо підходять для застосування автоматизації з низькими витратами.

Суть автоматизації з низькою вартістю полягає не в тому, щоб зробити систему максимально складною. Натомість проблеми, які можна вирішити за допомогою механічних конструкцій, слід вирішувати саме за допомогою механічних конструкцій, тоді як завдання, що вимагають координації з боку системи керування, мають вирішуватися за допомогою датчиків, програмного забезпечення та систем диспетчеризації.

Наприклад, під час транспортування та буферизації матеріалів у контейнерах можна використовувати роликові конвеєри, похилі конструкції, механізми позиціювання та модульні робочі станції, щоб частково забезпечити рух матеріалів за рахунок сили тяжіння. Це зменшує потребу в складних виконавчих пристроях, таких як електродвигуни та пневмоциліндри, а також спрощує подальше технічне обслуговування.

Проте автоматизація з низькою вартістю не означає повного відмовлення від електричних систем. Коли система повинна визначити, чи повністю завантажена робоча станція, чи завершився необхідний термін зберігання матеріалів або чи може АГВ/АМР увійти в точку стикування, потрібні датчики та цифрові системи.
Справді ефективним рішенням часто є поєднання механічних конструкцій, транспортування за рахунок сили тяжіння, мобільних роботів та інформаційних систем.

2. Від ручної обробки до автоматизованого потоку: ключовим є з’єднання робочих станцій

У традиційних заводських цехах матеріали, як правило, переміщуються окремими етапами.

Складом керує одна група працівників, збіркою — інша, контролем якості — третя, а відправленням товару — ще одна окрема зона. Кожен процес може функціонувати нормально самостійно, але зв’язок між процесами часто досі залежить від ручної обробки.

У результаті кожна робоча станція може здаватися достатньо ефективною, проте весь процес усе ще не працює плавно.

Цінність автоматизованого матеріального потоку полягає у з’єднанні цих ізольованих точок.

Повне рішення щодо матеріального потоку зазвичай включає кілька компонентів:

Склад для зберігання матеріалів та буферизації.
Автоматизовані робочі станції для доставки матеріалів, тимчасового зберігання та повернення.
Роликові треки або транспортні конструкції для переміщення матеріальних коробок і палет із низьким опором.
AMR або AGV для автоматичного транспортування між різними зонами.
Датчики та системи диспетчеризації для визначення стану робочих місць, призначення завдань щодо транспортування та реєстрації інформації про матеріали.

Таким чином, матеріали більше не залежать від того, що хтось тимчасово переміщує їх вручну. Натомість вони автоматично переходять до наступного етапу відповідно до запроектованого робочого процесу.

Наприклад, матеріали можна забрати зі складу за допомогою мобільного робота й доставити до робочого місця збірки. Після завершення збірки носій переміщується до наступного етапу. Після перевірки або затвердіння він повертається на склад або надходить у зону відгрузки.
У ході цього процесу співробітники більше не витрачають велику кількість часу на переміщення матеріалів. Вони можуть зосередитися на збірці, контролі, налагодженні та інших завданнях, які справді створюють додану вартість.

3. Модульні алюмінієві профілі є важливою основою для автоматизації з низькою собівартістю

У цьому типі рішення для потоку матеріалів алюмінієві профільні конструкції часто відіграють дуже важливу роль.

Причина проста: автоматизація з низькою собівартістю — це не одноразовий фіксований проект. Її необхідно постійно коригувати з урахуванням реальних умов виробництва.

Сьогодні висота робочого місця може становити 750 мм. Завтра, якщо буде використовуватися інший контейнер для матеріалів, може знадобитися коригування направляючої конструкції.
Наразі подача матеріалів може здійснюватися вручну. У майбутньому, якщо буде додано стикування з автономними мобільними роботами (AMR), слід передбачити місце для точного позиціонування та плавного введення.
Якщо поточний темп виробництва невисокий, достатньо простого буферування. Коли потужність виробництва зросте, може знадобитися більше роликових конвеєрів, пристроїв зупинки та захисних конструкцій.

Якщо все виконано зі зварних сталевих рам, подальші модифікації обійдуться дуже дорого.
Промислові алюмінієві профілі, однак, мають очевидні переваги: легка конструкція, висока міцність, швидка установка та простота регулювання. Їх також можна використовувати разом із кутовими кріпленнями, з’єднувачами, колісними опорами, панелями дверей, огорожами, направляючими для роликів та іншими аксесуарами для швидкого створення робочих місць, стелажів для матеріалів, візків, буферних стелажів та каркасів обладнання для автоматизації.

У системі матеріального потоку алюмінієві профілі використовуються не лише для побудови каркаса. Вони є частиною повного інтерфейсу автоматизації.

Вони повинні витримувати вагу товарів, забезпечуючи при цьому точність стикування.
Вони повинні адаптуватися до планування ділянки, залишаючись при цьому простими у технічному обслуговуванні на подальшому етапі.
Вони повинні поєднуватися з механічними конструкціями, а також передбачати місця для датчиків, кінцевих вимикачів, упорів, панелей дверей, огорож та інших функцій.

Тому навіть здаються простий стелаж для матеріалів або робоче місце насправді перевіряє загальне розуміння конструкторського проектування, ритму роботи ділянки та сценаріїв застосування.

4. Справжнє підвищення ефективності досягається за рахунок скорочення часу очікування, зменшення кількості маніпуляцій і меншої кількості перерв

Коли багато компаній впроваджують автоматизацію, вони, як правило, зосереджуються лише на обладнанні: чи достатньо швидко рухається візок, чи є роботизована рука надто дорога чи чи достатньо довга конвеєрна лінія.

У реальному виробництві, однак, важливішим є безперервність процесу.

Добре рішення для матеріального потоку має забезпечувати наступне:

Матеріали не накопичуються.
Робочі місця не залишаються порожніми у очікуванні.
Працівники не вимушені багаторазово залишати свої робочі місця для переміщення матеріалів.
Система знає поточний стан кожного транспортувального засобу.
Обладнання може стабільно з’єднуватися з іншим обладнанням замість того, щоб щоразу вимагати ручної настройки.

Як тільки ці проблеми вирішені, зміни на виробничому майданчику стають дуже помітними:

Працівники витрачають менше фізичної енергії й працюють більш рівномірно.
Потік матеріалів стає зрозумілішим, а управління на виробничому місці — простішим.
Виробничий ритм стає краще контрольованим, а час очікування — скорочується.
Майбутнє розширення стає простішим: немає потреби щоразу заново будувати все з нуля.

Це також найцінніша частина автоматизації з низькими витратами. Її мета — не створення високотехнологічного безлюдного цеху за один крок. Натомість вона починається з найбільш болісних, найчастіших і найбільш ресурсозатратних процесів.

Почніть з одного стелажа для матеріалів, одного робочого місця, одного відрізка роликового конвеєра або одного маршруту транспортування.
Як тільки потік матеріалів стане плавним, ефективність виробничого місця поступово зростатиме.

5. Виробниче оновлення не обов’язково має починатися з масштабних проектів

Для багатьох невеликих і середніх виробничих компаній найбільш практичним шляхом до автоматизації є не повне завершення всього за один раз, а поетапне впровадження.

Крок 1: Визначте найчастіші маршрути транспортування на виробничому місці.
Які матеріали потрібно переміщати щодня? На яких робочих місцях часто виникає очікування матеріалів? Які процеси споживають найбільше праці?

Крок 2: Визначте, які дії можна замінити механічними конструкціями.
Наприклад, буферизацію, ковзання, направляння, позиціонування та тимчасове зберігання часто можна забезпечити за допомогою роликових доріжок, робочих місць із алюмінієвих профілів та простих механізмів.

Крок 3: Потім розгляньте, чи потрібні мобільні роботи або транспортні системи.
Якщо міжзонне переміщення відбувається часто, відстань велика, а ритм порівняно стабільний, для з’єднання можна ввести АМР, АГВ або конвеєрні лінії.

Крок 4: Залиште місце для майбутнього розширення.
Висоту робочого місця, розміри коробок для матеріалів, положення кріплення сенсорів, конструкцію захисних дверей та проходи для обслуговування слід передбачити заздалегідь, щоб уникнути повторних модифікацій у майбутньому.

Автоматизація — це не заміна певної особи. Це стабілізація роботи на місці, звільнення працівників від повторюваних операцій і чітке визначення ритму виробництва.

Висновок

У фабриках підвищення ефективності часто досягається не за рахунок одного дорогого обладнання, а завдяки переорганізації деталей процесу.

Як надходять матеріали, як вони переміщуються, де зупиняються, коли переходять до наступного етапу, хто визначає їхній стан та як обладнання взаємодіє з іншим обладнанням — ці, здавалося б, звичайні питання визначають, чи є виробниче місце справді ефективним.

Цінність недорогої автоматизації полягає в забезпеченні більш плавного руху матеріалів гнучким, регульованим і орієнтованим на конкретне місце способом.

Щодо рам для автоматизованого обладнання, конвеєрних ліній, стаціонарних стелажів для матеріалів, конструкцій роликових доріжок та застосування промислових алюмінієвих профілів — майбутній фокус полягає не лише у створенні конструкції, а й у тому, щоб конструкція справді брала участь у виробничому ритмі й ставала частиною інтелектуального виробничого майданчика.