Od którego procesu zacząć robotyzację?
Pierwszym etapem nie powinien być zakup konkretnego urządzenia. Znacznie ważniejsze jest przeanalizowanie procesu, który ma zostać zautomatyzowany.
Warto sprawdzić między innymi:
- ile cykli wykonywanych jest podczas jednej zmiany,
- ile osób jest zaangażowanych w daną operację,
- jak długo trwa pojedynczy cykl,
- czy występują przestoje,
- jakie są wymagania dotyczące dokładności i powtarzalności,
- czy produkt ma stałe wymiary i masę,
- ile miejsca można przeznaczyć na nowe stanowisko,
- jak proces zmienia się w zależności od rodzaju produkowanego wyrobu.
Dobrym kandydatem do robotyzacji jest zazwyczaj czynność wykonywana setki lub tysiące razy w podobny sposób. Szczególnie interesujące są procesy związane z przenoszeniem ciężkich elementów, monotonną pracą manualną albo operacjami, w których nawet niewielkie różnice w sposobie wykonania wpływają na dalszy przebieg produkcji.
Nie oznacza to jednak, że każdą powtarzalną czynność należy automatyzować. Jeżeli produkty często się zmieniają, serie są bardzo krótkie, a sposób wykonywania operacji wymaga dużej elastyczności, klasyczna robotyzacja może wymagać dodatkowych rozwiązań i dokładniejszej analizy.
Paletyzacja – naturalny pierwszy krok
Paletyzacja należy do procesów, które stosunkowo łatwo przeanalizować pod kątem automatyzacji. Zadanie polega zazwyczaj na odbieraniu opakowań z transportera i układaniu ich na palecie według określonego wzoru.
Robot może wykonywać tę samą sekwencję przez wiele godzin, zachowując ustalony sposób rozmieszczenia produktów. Ma to znaczenie nie tylko dla wydajności. Odpowiedni układ warstw wpływa również na stabilność palety i bezpieczeństwo dalszego transportu.
Przy projektowaniu stanowiska trzeba uwzględnić m.in. masę i wymiary produktu, rodzaj opakowania, liczbę produktów na warstwę, wysokość palety oraz sposób jej odbierania po zakończeniu procesu.
Automatyzacja może dotyczyć wielu różnych produktów – od kartonów i skrzynek po butelki, puszki czy wiaderka. Przykładem konkretnego obszaru zastosowania jest automatyczna paletyzacja, w której robot jest częścią całego stanowiska, a nie samodzielnym urządzeniem oderwanym od reszty linii.
Depaletyzacja – kiedy warto zautomatyzować rozładunek palet?
Drugim procesem, który często można rozważyć na początku robotyzacji, jest depaletyzacja. W tym przypadku robot lub zautomatyzowany układ pobiera produkty z palety i przekazuje je na transporter albo do kolejnego etapu produkcji.
Ręczne zdejmowanie produktów z kolejnych warstw może być szczególnie obciążające, jeżeli palety są ciężkie, a proces odbywa się przez kilka zmian. Powtarzalność ruchów jest tutaj równie istotna jak sama masa przenoszonych produktów.
Przy projektowaniu depaletyzacji znaczenie ma sposób ułożenia produktów, ich orientacja, rodzaj opakowania oraz wymagane tempo podawania. W niektórych zastosowaniach potrzebne są również systemy wizyjne lub specjalnie zaprojektowane chwytaki.
Dobrze przygotowane stanowisko powinno uwzględniać nie tylko pobranie produktu, ale cały przepływ materiału – od dostarczenia palety do miejsca jej rozładunku aż po przekazanie produktów na kolejne stanowisko.
Pick & place: prosta operacja, wiele zastosowań
Pick & place oznacza pobieranie elementu z jednego miejsca i odkładanie go w innym. Z pozoru jest to prosta czynność, ale w produkcji może występować na wielu etapach procesu.
Robot może np. przenosić detale pomiędzy stanowiskami, podawać elementy do maszyny, odbierać gotowe produkty, sortować je albo umieszczać w opakowaniach.
Takie rozwiązania mogą być stosowane m.in. przy:
- obsłudze maszyn CNC,
- obsłudze wtryskarek,
- sortowaniu produktów,
- kompletacji,
- pakowaniu,
- przekazywaniu detali między operacjami.
W tym przypadku szczególnie ważna jest integracja z pozostałą częścią stanowiska. Robot musi wiedzieć, kiedy produkt jest dostępny, pobrać go w odpowiednim momencie i przekazać dalej zgodnie z wymaganiami procesu.
Dlatego sam parametr udźwigu czy zasięgu robota nie wystarczy do oceny, czy dane rozwiązanie będzie odpowiednie.
Pakowanie i kompletacja – gdzie robot może zastąpić powtarzalną pracę?
Pakowanie jest kolejnym obszarem, w którym można znaleźć czynności o wysokim stopniu powtarzalności. Robot może pobierać produkty, umieszczać je w opakowaniach, przekładać je między stanowiskami albo przygotowywać zestawy zgodnie z określonym schematem.
W przypadku kompletacji sytuacja może być bardziej złożona. Jeżeli liczba wariantów produktów jest duża, robotyzacja wymaga odpowiedniego systemu identyfikacji oraz chwytania elementów.
Dlatego przed rozpoczęciem projektu należy odpowiedzieć na pytanie, jak duża jest zmienność produkcji. Inne rozwiązanie sprawdzi się w zakładzie produkującym jeden typ produktu przez długie serie, a inne tam, gdzie przez cały dzień zmieniane są warianty.
Obsługa maszyn jako sposób na automatyzację całego cyklu
Robot może również przejąć czynności wykonywane przy maszynach produkcyjnych. Przykładowo może pobierać detal, umieszczać go w urządzeniu, odbierać po zakończeniu cyklu i przekazywać do kolejnej operacji.
Takie rozwiązanie może ograniczyć udział operatora w powtarzalnych czynnościach związanych z załadunkiem i rozładunkiem.
Ważne jest jednak dokładne określenie czasu cyklu. Robot nie powinien być ani wąskim gardłem całego procesu, ani przewymiarowanym elementem stanowiska, którego możliwości pozostają niewykorzystane.
W praktyce trzeba więc analizować nie tylko robota, ale również maszynę, transport elementów, system sterowania i sposób obsługi stanowiska.
Jak ocenić opłacalność robotyzacji?
Koszt zakupu robota jest tylko jednym z elementów inwestycji. Aby ocenić opłacalność projektu, należy porównać obecny sposób wykonywania operacji z kosztami i możliwościami planowanego stanowiska.
Analiza może uwzględniać:
- liczbę roboczogodzin przeznaczanych obecnie na daną operację,
- liczbę zmian produkcyjnych,
- wydajność obecnego stanowiska,
- koszty przestojów,
- wymagany poziom obsługi i konserwacji,
- koszty dodatkowego wyposażenia,
- przewidywany czas eksploatacji stanowiska,
- możliwość wykorzystania pracowników do innych zadań.
Warto spojrzeć na inwestycję szerzej. Jeżeli robot przejmuje ciężką i monotonną czynność, pracownik może zostać przesunięty do kontroli jakości, obsługi procesu, przezbrojeń czy innych zadań wymagających większego udziału człowieka.
Nie zawsze więc właściwym pytaniem jest „ile osób zastąpi robot?”. Często bardziej praktyczne jest pytanie: które czynności pracownik przestanie wykonywać i jakie zadania będzie mógł przejąć zamiast nich?
Robotyzacja to projekt całego stanowiska
Jednym z częstszych błędów jest traktowanie robotyzacji jako zakupu samego robota. W rzeczywistości urządzenie jest zwykle jednym z elementów większego systemu.
W zależności od zastosowania potrzebne mogą być:
- chwytaki,
- transportery,
- czujniki,
- systemy bezpieczeństwa,
- sterowniki,
- ogrodzenia lub inne zabezpieczenia,
- systemy wizyjne,
- komunikacja z maszynami,
- oprogramowanie sterujące.
Dlatego projekt powinien zaczynać się od analizy procesu, a nie od katalogu urządzeń.
W przypadku wdrożeń realizowanych przez firmy integratorskie proces może obejmować analizę potrzeb, przygotowanie koncepcji, projektowanie stanowiska, jego wykonanie, instalację i późniejsze wsparcie. Takie podejście pozwala spojrzeć na robotyzację jako na zmianę konkretnego procesu produkcyjnego, a nie tylko zakup nowej maszyny.
Co sprawdzić przed rozpoczęciem projektu?
Przed rozpoczęciem rozmów z integratorem warto zebrać podstawowe dane dotyczące procesu. Im dokładniejsze informacje są dostępne na początku, tym łatwiej ocenić możliwości automatyzacji.
Przydatne będą przede wszystkim:
- film pokazujący obecny przebieg operacji,
- czas pojedynczego cyklu,
- masa i wymiary produktów,
- liczba produktów na godzinę,
- liczba zmian,
- dostępna powierzchnia,
- informacje o istniejących maszynach i transporterach,
- wymagania dotyczące jakości,
- liczba wariantów produktu.
Tak przygotowane dane pozwalają znacznie szybciej określić, czy problem można rozwiązać za pomocą standardowej aplikacji, czy potrzebne będzie indywidualne stanowisko.
Bezpieczeństwo i integracja z istniejącą linią
Automatyzacja nie może być analizowana wyłącznie pod kątem szybkości pracy. Nowe stanowisko musi zostać odpowiednio zintegrowane z istniejącym procesem oraz wyposażone w rozwiązania zapewniające bezpieczną pracę ludzi i urządzeń.
Istotne jest określenie, gdzie operator może znaleźć się w pobliżu robota, jak odbywa się przezbrojenie, co dzieje się w przypadku zatrzymania awaryjnego i w jaki sposób można bezpiecznie przeprowadzić czynności serwisowe.
Znaczenie ma także komunikacja z pozostałymi urządzeniami. Jeżeli robot ma współpracować z transporterem, maszyną CNC czy innym urządzeniem, wszystkie elementy powinny być uwzględnione już na etapie projektowania.
Czy każdą produkcję można zrobotyzować?
Nie każda operacja będzie dobrym kandydatem do automatyzacji. Problemem może być bardzo duża zmienność produktów, brak powtarzalności, niewystarczająca przestrzeń albo zbyt mała liczba cykli, która nie uzasadnia inwestycji.
Nie oznacza to jednak, że w takim zakładzie robotyzacja jest niemożliwa. Czasami właściwym rozwiązaniem jest automatyzacja tylko jednego fragmentu procesu albo zastosowanie prostszego układu wspomagającego pracownika.
Właśnie dlatego analiza przedwdrożeniowa ma tak duże znaczenie. Pozwala sprawdzić, czy robot rzeczywiście rozwiąże konkretny problem produkcyjny i gdzie jego zastosowanie będzie miało największy sens.
Od czego zacząć robotyzację?
Najbezpieczniej zacząć od jednego, dobrze zmierzonego procesu. Paletyzacja, depaletyzacja, pick & place, pakowanie czy obsługa maszyny mogą być dobrymi punktami wyjścia, ale wybór powinien wynikać z rzeczywistych warunków danego zakładu.
Przed zakupem warto policzyć obecny koszt procesu, zmierzyć jego wydajność i określić ograniczenia techniczne. Dopiero później można dobrać robota, chwytak, transportery i pozostałe elementy stanowiska.
Dobrze zaplanowana robotyzacja zaczyna się od problemu produkcyjnego, a nie od konkretnego modelu robota. Takie podejście ułatwia ocenę inwestycji i pozwala skupić się na tym, co rzeczywiście ma zmienić się w procesie.
W przypadku firm szukających wykonawcy takiego projektu informacje o rozwiązaniach i możliwościach wdrożeniowych można znaleźć również na stronie Hitmark Robotics.
Najczęściej zadawane pytania
Od jakiego procesu najlepiej rozpocząć robotyzację?
Najczęściej analizuje się procesy powtarzalne, obciążające fizycznie i wykonywane w dużej liczbie cykli, np. paletyzację, depaletyzację, pakowanie lub obsługę maszyn.
Czy robotyzacja zawsze wymaga zakupu kompletnej nowej linii?
Nie. W wielu przypadkach można zautomatyzować pojedynczą operację i zintegrować nowe stanowisko z już istniejącymi maszynami.
Co poza robotem jest potrzebne do automatyzacji?
W zależności od aplikacji mogą być potrzebne m.in. chwytaki, transportery, czujniki, systemy bezpieczeństwa, sterowanie, komunikacja z maszynami oraz oprogramowanie.
Jak sprawdzić, czy robotyzacja będzie opłacalna?
Należy porównać obecne koszty i wydajność procesu z kosztami planowanego rozwiązania, uwzględniając również przestoje, liczbę zmian, utrzymanie oraz przewidywany okres eksploatacji.
Czy mała firma produkcyjna również może rozpocząć robotyzację?
Tak, jeżeli istnieje proces o odpowiedniej powtarzalności i skali. Nie zawsze potrzebne jest duże, wielorobotowe stanowisko – projekt można rozpocząć od jednej konkretnej operacji.
