materiały partnera
Zautomatyzowany proces produkcyjny można potraktować jak ciąg powiązanych ze sobą etapów: produkt jest podawany na linię, przemieszczany i pozycjonowany, kontrolowany, znakowany, pakowany, a następnie odkładany na paletę. Nad całością pracuje system sterowania i monitoringu, który pozwala śledzić parametry procesu oraz reagować na nieprawidłowości.
Nie każda linia wygląda oczywiście identycznie. Kolejność operacji może się zmieniać zależnie od produktu i branży, ale właśnie taki schemat dobrze pokazuje, jak poszczególne elementy automatyki mogą współpracować w jednym procesie.
Automatyzacja zaczyna się od powtarzalnego dostarczenia produktu do pierwszego stanowiska. Może on trafiać na przenośnik, podajnik lub bezpośrednio do urządzenia obsługiwanego przez robota.
Na tym etapie liczy się nie tylko sama prędkość podawania. Produkt musi znaleźć się w odpowiednim miejscu i pozycji, ponieważ kolejne operacje będą zależeć od jego prawidłowego ustawienia.
Jeżeli na jednej linii występuje kilka wariantów produktu, system powinien również uwzględniać ich różnice. To właśnie tutaj zaczyna się projektowanie całego przepływu materiału, a nie tylko pojedynczego stanowiska.
Kolejnym etapem może być pick&place, czyli pobranie produktu przez robota i odłożenie go w określonym miejscu. Robot może na przykład odbierać elementy z transportera, przekładać je na kolejne stanowisko albo układać je w określonej orientacji.
O skuteczności takiego rozwiązania decyduje nie tylko ramię robotyczne. Bardzo ważny jest również odpowiednio dobrany chwytak, sposób podawania produktów oraz synchronizacja robota z pozostałymi urządzeniami.
Zagadnienia związane z robotami, chwytakami i zastosowaniami pick&place są szeroko omawiane na blogu Hitmark Robotics. Wśród publikowanych tam materiałów znajdują się również teksty dotyczące projektowania stanowisk zrobotyzowanych, systemów wizyjnych oraz automatyzacji pakowania.
Kiedy produkt znajduje się już w odpowiedniej pozycji, można sprawdzić jego cechy za pomocą systemu wizyjnego. Kamera przemysłowa może być wykorzystana między innymi do wykrywania określonych cech produktu, kontroli obecności elementu czy weryfikacji poprawności wykonania operacji.
System wizyjny może również współpracować z robotem (więcej o tym na stronie firmy Hitmark). Wynik kontroli może decydować o tym, czy produkt zostanie przekazany dalej, odrzucony lub skierowany do dodatkowej operacji.
To ważna różnica względem ręcznej kontroli: decyzja może być podejmowana automatycznie i włączona bezpośrednio w przepływ produkcji.
Po kontroli przychodzi czas na oznaczenie produktu lub opakowania. W zależności od zastosowania może to być między innymi data, numer partii, kod kreskowy, kod 2D albo inna informacja potrzebna do identyfikacji produktu.
Znakowanie nie musi być osobnym, odizolowanym stanowiskiem. Drukarka może zostać zintegrowana z automatyką linii, a dane do nadruku mogą być przekazywane z systemów produkcyjnych.
Ma to znaczenie szczególnie wtedy, gdy produkowanych jest wiele wariantów wyrobów. Automatyczne przekazywanie danych ogranicza konieczność ręcznej zmiany treści nadruku i zmniejsza ryzyko przypisania niewłaściwego oznaczenia do partii.
Na blogu Hitmark można znaleźć materiały poświęcone m.in. znakowaniu jako elementowi systemu produkcyjnego, komunikacji ERP/MES z drukarkami CIJ oraz monitorowaniu urządzeń znakujących.
Po przejściu kontroli i oznakowaniu produkt może zostać skierowany do pakowania. W zależności od charakteru produkcji może ono obejmować formowanie opakowania, wkładanie produktów, zamykanie kartonów albo tworzenie opakowań zbiorczych.
Robotyzacja pakowania jest szczególnie przydatna tam, gdzie występują powtarzalne czynności wykonywane w dużej liczbie cykli. Robot może pobierać produkty, układać je według określonego schematu i współpracować z maszynami pakującymi.
Istotna jest przy tym synchronizacja. Jeżeli urządzenie pakujące pracuje szybciej niż poprzedni etap, powstaje bufor. Jeżeli pracuje wolniej, może stać się wąskim gardłem całej linii.
Po zapakowaniu produktów następuje zwykle ich grupowanie i układanie na palecie. To etap, na którym robotyzacja może zastąpić wiele powtarzalnych czynności wykonywanych ręcznie.
Robot paletyzujący pobiera kolejne opakowania i umieszcza je w określonych miejscach. Wzór ułożenia może zależeć od wymiarów kartonu, liczby produktów, rodzaju palety czy wymagań logistycznych.
Automatyczna paletyzacja opisana szerzej tutaj » https://hitmarkrobotics.com/rozwiazania/paletyzacja/ nie jest jednak wyłącznie kwestią ustawienia robota przy końcu przenośnika. Trzeba uwzględnić sposób doprowadzenia produktów, wymianę pełnych palet, bezpieczeństwo stanowiska oraz komunikację z pozostałą częścią linii.
Dlatego paletyzator powinien być projektowany jako element całego procesu, a nie niezależne urządzenie.
Ostatnim elementem jest monitoring. Automatyzacja pozwala zbierać informacje o pracy poszczególnych urządzeń i całej linii: liczbie wykonanych cykli, przestojach, odrzutach, czasie pracy czy innych parametrach istotnych dla danego procesu.
Dane mogą pomóc odpowiedzieć na praktyczne pytania: gdzie powstają przestoje, który etap ogranicza przepustowość, ile produktów zostało odrzuconych i kiedy pojawiają się problemy.
W przypadku stanowisk zrobotyzowanych monitoring może być również podstawą do dalszej optymalizacji. Hitmark Robotics publikuje materiały dotyczące tego, jakie dane warto zbierać ze stanowisk zrobotyzowanych, natomiast Hitmark rozwija temat monitorowania urządzeń znakujących i ich wpływu na proces produkcyjny.
Najważniejsza zasada jest prosta: automatyzacja powinna obejmować przepływ produktu i informacji, a nie tylko pojedyncze czynności.
Przykładowy ciąg może wyglądać tak:
podanie produktu → pick&place → kontrola wizyjna → znakowanie → pakowanie → paletyzacja → monitoring
Każdy etap powinien przekazywać odpowiednie informacje do kolejnego. Wynik kontroli może wpływać na decyzję robota, dane o partii mogą zostać przekazane do drukarki, a informacja o zakończeniu pakowania może uruchamiać kolejną operację paletyzacji.
Takie powiązanie ogranicza liczbę ręcznych operacji i ułatwia znalezienie miejsca, w którym proces traci wydajność.
Przed rozpoczęciem projektu warto przeanalizować cały przepływ, a nie tylko stanowisko, które ma zostać zrobotyzowane. Szczególnej uwagi wymagają:
Dzięki temu można uniknąć sytuacji, w której pojedyncze urządzenie pracuje bardzo szybko, ale cała linia nadal nie osiąga oczekiwanej wydajności.
Od produktu do palety liczy się cały przepływ
Zautomatyzowana produkcja jest najbardziej spójna wtedy, gdy kolejne operacje są projektowane jako części jednego systemu. Robot odpowiada za manipulację produktem, system wizyjny za kontrolę, drukarka za identyfikację, automatyka pakująca za przygotowanie wyrobu do transportu, a paletyzator za końcowe ułożenie produktów.
Dopiero połączenie tych elementów z monitoringiem pozwala spojrzeć na linię jako całość. Wtedy automatyzacja nie sprowadza się do zastąpienia pojedynczej pracy ręcznej, lecz staje się sposobem na uporządkowanie całego przepływu produktu – od pierwszego podania aż do gotowej palety.
