Automatyzacja produkcji – od czego zacząć?

Automatyzacja produkcji nie zaczyna się od zakupu robota. Najpierw trzeba znaleźć konkretny problem, zmierzyć proces i wskazać wąskie gardło. Dopiero potem można dobrać technologię, policzyć opłacalność i uruchomić pilotaż na jednym stanowisku.

Po czym poznać, że zakład potrzebuje automatyzacji?

Automatyzacja jest narzędziem do rozwiązania problemu biznesowego, a nie celem samym w sobie. Sam zakup nowoczesnego urządzenia nie poprawi wyników, jeśli przyczyna strat znajduje się gdzie indziej. Zautomatyzowanie źle zaprojektowanego procesu może jedynie utrwalić jego niedoskonałości.

Pierwszym sygnałem jest zwykle wąskie gardło, czyli stanowisko spowalniające cały ciąg technologiczny. O potrzebie zmian mogą świadczyć także:

• powtarzające się przestoje i oczekiwanie na materiał lub operatora,
• duża liczba reklamacji, braków albo błędów przy ręcznym montażu,
• trudności z obsadzeniem powtarzalnych, ciężkich lub monotonnych stanowisk,
• presja na krótszy czas realizacji zamówień przy rosnącym wolumenie produkcji.

Nie zakładaj przy tym, że problem musi dotyczyć całej linii. Czasem największy efekt daje automatyzacja pakowania, paletyzacji, podawania detali, kontroli jakości albo załadunku maszyny CNC.

Automatyzacja produkcji krok po kroku

Bezpieczne wdrożenie powinno przebiegać etapami. Taki model ogranicza ryzyko techniczne i finansowe, a także pozwala wykorzystać doświadczenia z pierwszego stanowiska przy kolejnych inwestycjach.

1. Przeprowadź audyt procesu – zmierz czas cyklu, liczbę sztuk na zmianę, przestoje, przezbrojenia, braki, liczbę operatorów i czas pracy maszyny. Sprawdź także, ile czasu zajmuje przygotowanie detalu, transport, mocowanie i oczekiwanie. Sama operacja główna często trwa krócej, niż wynikałoby to z obserwacji całej zmiany.
2. Ustal cel i wskaźniki – określ, czy chcesz zwiększyć wydajność, zmniejszyć liczbę braków, poprawić ergonomię, skrócić czas cyklu czy ograniczyć przestoje. Przed wdrożeniem zapisz wartości bazowe. Po uruchomieniu porównasz je z wynikami, zamiast opierać ocenę na wrażeniach.
3. Wybierz proces o przewidywalnym przebiegu – na początek najlepiej nadaje się czynność powtarzalna, wykonywana przez wiele godzin, obciążająca pracowników i możliwa do opisania jasnymi regułami. Dobrym kandydatem może być pakowanie, paletyzacja, przenoszenie detali lub obsługa maszyny.
4. Opracuj koncepcję stanowiska – zaplanuj przepływ materiału, miejsce operatora, podawanie i odbiór detali, oprzyrządowanie, sterowanie, serwis oraz zabezpieczenia. Sprawdź dostępną przestrzeń, media i sposób połączenia z istniejącymi urządzeniami.
5. Dobierz technologię i wykonawcę – wymagania procesu powinny określać udźwig, zasięg, dokładność, czas cyklu i sposób pracy urządzenia. Przy bardziej złożonych projektach integrator może połączyć mechanikę, automatykę, programowanie, bezpieczeństwo i uruchomienie w jeden projekt.
6. Uruchom pilotaż – zacznij od jednego stanowiska lub fragmentu procesu. Po wdrożeniu sprawdź rzeczywisty czas cyklu, liczbę przestojów, jakość, koszty utrzymania i wykorzystanie urządzenia. Dopiero po potwierdzeniu założeń planuj skalowanie.
7. Przygotuj zespół do zmiany – operatorzy powinni wiedzieć, jak zmieni się ich praca, kto będzie obsługiwał stanowisko i jak reagować na alarmy. Szkolenie nie jest dodatkiem do projektu. Bez niego nawet dobrze zaprojektowana automatyzacja może nie osiągnąć zakładanych parametrów.

W ocenie opłacalności uwzględnij nie tylko cenę maszyny. Do pełnego kosztu należą również oprzyrządowanie, sterowanie, system bezpieczeństwa, programowanie, integracja, montaż, uruchomienie, szkolenie, serwis i części eksploatacyjne. Korzyści mogą wynikać ze wzrostu produkcji, mniejszej liczby braków, ograniczenia przestojów i lepszego wykorzystania maszyn.

Na tej podstawie wylicza się ROI, czyli zwrot z inwestycji. Okres zwrotu zależy od liczby zmian, obciążenia stanowiska, kosztu pracy, skali poprawy jakości i nakładów wdrożeniowych. Nie należy przenosić orientacyjnych okresów z jednego zakładu do innego bez własnych danych.

Automatyzacja a robotyzacja – jaka jest różnica?

Automatyzacja obejmuje szerszy zakres rozwiązań. Mogą to być podajniki, pozycjonery, przenośniki, czujniki, systemy wizyjne, sterowniki PLC i układy wykonujące stałą sekwencję czynności. Robotyzacja jest jej częścią i polega na zastosowaniu programowalnego robota, zwykle wieloosiowego.

Ta różnica ma znaczenie dla budżetu i projektu. Jeśli wąskim gardłem jest transport detali albo ich prawidłowe podawanie, robot może nie być potrzebny. Prosty podajnik lub pozycjoner może rozwiązać problem mniejszym kosztem i przy krótszym czasie wdrożenia.

Jak dobrać technologię do zadania?

Wybór powinien wynikać z audytu, rodzaju produkcji, wymaganej wydajności i dostępnej przestrzeni. Najbardziej zaawansowane rozwiązanie nie zawsze będzie najbardziej opłacalne.

Cobot jest przydatny tam, gdzie liczy się elastyczność i współpraca z operatorem, ale jego zastosowanie również wymaga oceny ryzyka. Robot przemysłowy sprawdzi się przy większej prędkości, zasięgu lub udźwigu, jednak zwykle zajmuje więcej miejsca i wymaga odseparowania strefy pracy. W obu przypadkach istotne są chwytak, podawanie detali, komunikacja z maszynami i utrzymanie ruchu.

Na co uważać?

Początkujące firmy najczęściej tracą czas i budżet nie przez samą technologię, lecz przez pominięcie etapu przygotowania. Przed rozpoczęciem projektu zwróć uwagę na następujące ryzyka:

• automatyzowanie procesu, który jest niestabilny, źle zorganizowany albo nie ma ustalonego standardu pracy,
• brak dokumentacji czasów cykli, przestojów, parametrów jakości i zmian przezbrojeniowych,
• wybór urządzenia wyłącznie na podstawie ceny bez uwzględnienia integracji, serwisu i eksploatacji,
• pominięcie operatorów i utrzymania ruchu w projektowaniu, szkoleniu oraz odbiorze stanowiska.

Pracownicy znają problemy, których nie widać w dokumentacji. Ich udział pomaga poprawić ergonomię, uprościć obsługę i wcześniej wykryć ograniczenia procesu. Automatyzacja może przejąć monotonne lub obciążające czynności, a operator może zająć się kontrolą procesu, przygotowaniem produkcji albo obsługą kilku stanowisk.

Najważniejsze wnioski

Zacznij od audytu, nie od katalogu robotów. Zmierz proces, znajdź wąskie gardło, ustal KPI i wybierz jeden powtarzalny obszar do pilotażu. Następnie dobierz rozwiązanie proporcjonalne do problemu – od prostego automatu po cobota lub robota przemysłowego. Dopiero potwierdzone wyniki pierwszego wdrożenia powinny decydować o rozszerzeniu automatyzacji na kolejne stanowiska.