Nowy robot stoi na końcu linii, a przez sporą część zmiany czeka, bo stanowisko przed nim nie nadąża z podawaniem detali. Taki obraz zna wiele zakładów, które zaczęły od zakupu maszyny zamiast od analizy. Automatyzacja procesów produkcyjnych daje efekt dopiero wtedy, gdy firma najpierw zmierzy, gdzie naprawdę traci czas, a potem dobierze technologię. Pierwszym krokiem jest wskazanie operacji, które hamują całą linię, powtarzają się setki razy na jednej zmianie albo obciążają ludzi fizycznie.
Które operacje warto zautomatyzować w pierwszej kolejności?
Najlepszymi kandydatami są czynności powtarzalne, o stałym cyklu i przewidywalnym detalu: paletyzacja, pakowanie, podawanie i odbiór detali z maszyn, skręcanie, klejenie czy kontrola wymiarów. Maszyna utrzymuje przy nich ten sam rytm na każdej zmianie, a odchyłek jakościowych jest mniej, bo znika zmęczenie operatora. Drugą grupę tworzą stanowiska uciążliwe, czyli praca z ciężkimi elementami, w hałasie, w wysokiej temperaturze lub przy substancjach szkodliwych. Tam automat poprawia przede wszystkim warunki pracy i zmniejsza ryzyko urazów.
Dobrze zaplanowana automatyzacja produkcji zaczyna się od mapy całej linii. Trzeba prześledzić przepływ materiału i znaleźć wąskie gardło, które dyktuje tempo pozostałym etapom, bo robot ustawiony w innym miejscu po prostu będzie czekał. Przydają się dane z hali: czasy cykli, przestoje, liczba braków i przezbrojeń na zmianę. Jeśli zakład ich nie zbiera, kilka tygodni pomiarów przed projektem daje rzetelny punkt odniesienia do późniejszej oceny efektów.
Jak to wygląda na przykładzie paletyzacji?
Na końcu linii pakującej pracownicy zdejmują kartony z przenośnika i ręcznie układają je na paletach. Praca jest ciężka, a przy każdej zmianie formatu kartonu trzeba pamiętać inny układ warstw. Po automatyzacji kartony układa robot paletyzujący, schematy warstw są zapisane w sterowniku, a operator wybiera właściwy na panelu. Ludzie z tego stanowiska zajmują się wymianą palet, kontrolą etykiet i nadzorem nad kilkoma maszynami jednocześnie.
Jakie technologie stosuje się w automatyzacji procesów produkcyjnych?
Większość stanowisk buduje się z podobnych elementów, a różni je dobór i skala:
- sterownik PLC zarządza napędami, czujnikami i elementami wykonawczymi według zaprogramowanej logiki,
- panel HMI to ekran, na którym operator uruchamia maszynę, wybiera recepturę i widzi alarmy,
- system SCADA nadzoruje wiele urządzeń, archiwizuje dane i pokazuje stan całej linii w jednym miejscu,
- roboty przemysłowe przenoszą i obrabiają detale, a coboty pracują tuż obok ludzi,
- systemy wizyjne sprawdzają obecność elementów, czytają kody i wychwytują wady powierzchni,
- systemy MES i ERP przekazują dane o zleceniach między halą a planowaniem bez ręcznego przepisywania.
O doborze decyduje zmienność produkcji. Długie serie jednego wyrobu uzasadniają sztywną, bardzo wydajną linię dedykowaną. Przy wielu krótkich zleceniach ważniejsze są szybkie przezbrojenia, chwytaki wymieniane bez narzędzi i receptury zapisane w sterowniku. Przy prostym procesie często wystarcza sterownik z panelem HMI, bez rozbudowanej warstwy SCADA.
Jak wygląda wdrożenie automatyki na linii produkcyjnej?
Projekt pojedynczej celi zrobotyzowanej i całej linii przechodzi zwykle przez te same etapy:
audyt procesu i pomiary na hali,koncepcja stanowiska z modelem 3D, symulacją cyklu i wstępną oceną ryzyka,projekt mechaniczny, elektryczny i oprogramowanie sterowników,budowa i testy odbiorcze u dostawcy (FAT),montaż, uruchomienie i testy w zakładzie klienta (SAT),szkolenie załogi, dokumentacja i przekazanie do eksploatacji.
Symulacja pokazuje, czy zakładana wydajność jest osiągalna, zanim powstanie pierwsza część maszyny. Testy FAT wychwytują błędy jeszcze w warsztacie dostawcy, a testy SAT potwierdzają współpracę z resztą linii. Szkolenie operatorów i działu utrzymania ruchu decyduje o tym, jak szybko linia wróci do pracy po drobnej usterce.
Osobną sprawą są formalności bezpieczeństwa. Kompletne stanowisko lub linia przekazywana do eksploatacji wymaga oceny ryzyka, deklaracji zgodności i oznakowania CE. Sam robot jest zwykle maszyną nieukończoną z deklaracją włączenia, a za zgodność całej celi odpowiada integrator. Punktem odniesienia jest seria norm PN-EN ISO 10218, której najnowsze wydanie obejmuje także aplikacje współpracujące, wcześniej opisane w specyfikacji ISO/TS 15066.
Czym kierować się przy wyborze partnera do automatyzacji?
Przy wyborze integratora, któremu zakład powierza automatyzację procesów produkcyjnych, pierwszym kryterium są projekty zrealizowane przy podobnych procesach. Warto też ustalić, kto odpowiada za mechanikę, elektrykę i oprogramowanie, i czy wszystkie te etapy prowadzi jeden zespół. Podział odpowiedzialności między kilku podwykonawców często wydłuża uruchomienie, bo każdy problem trzeba najpierw przypisać właściwej stronie. Znaczenie mają też dostęp do kodu źródłowego programu, kompletna dokumentacja i czas reakcji serwisu po zakończeniu projektu.
Zakłady, które chcą mieć jednego partnera od analizy procesu po uruchomienie, wybierają zwykle integratora z doświadczeniem w automatyce przemysłowej. Projekty tego typu realizuje Ideaton, firma zajmująca się automatyzacją produkcji, która dobiera rozwiązania do procesu konkretnego zakładu. Rozmowa z integratorem na wczesnym etapie pomaga ustalić, które pomysły realizować od razu, a które zaplanować jako kolejny etap rozwoju. Pozwala też sprawdzić, czy założenia dotyczące wydajności są realne przy istniejącym układzie hali.
O co pytają zakłady przed pierwszym projektem?
Czy automatyzacja ma sens w małym zakładzie produkcyjnym?
Tak, jeśli dotyczy operacji wykonywanej regularnie i w dużej liczbie powtórzeń. Mniejsze firmy zaczynają często od jednego stanowiska, na przykład cobota przy pakowaniu lub obsłudze maszyny. Taki robot zajmuje niewiele miejsca i po ponownej ocenie ryzyka można go przestawić do innego zadania.
Czy automatyzacja oznacza zwolnienia pracowników?
Zwykle zmienia zakres obowiązków. Osoby, które dotąd wykonywały monotonne czynności, przechodzą do nadzoru nad linią, kontroli jakości lub utrzymania ruchu. W zakładach, które mają trudność z obsadzeniem zmian, automat przejmuje stanowiska, na które brakuje chętnych.
Czym różni się klasyczny robot przemysłowy od cobota?
Klasyczny robot pracuje szybko i z dużym udźwigiem, dlatego jego strefę zabezpiecza się wygrodzeniem albo kurtynami świetlnymi i skanerami laserowymi. Cobot ma funkcje ograniczania siły i mocy, wykrywa kontakt z człowiekiem i zatrzymuje ruch. Przy odpowiedniej ocenie ryzyka całej aplikacji, łącznie z chwytakiem i detalem, może pracować obok ludzi bez wygrodzenia.
Artykuł sponsorowany