Automatyzacja procesów produkcyjnych i redukcja czasu o 50%

Czas czytania artykułu: 5 minut
Adam
29.01.2021

Automatyzacja i nieustanna optymalizacja procesów produkcyjnych. Czy ma to sens? Czy istnieje granica, po przekroczeniu której warto powiedzieć sobie „zrobiono już wszystko, co było możliwe”? Zapraszam do historii, która odpowiada na powyższe pytania.

Każdy dzień pracy w obszarze produkcji aparatów ITE i serwisu jest nieodpartą pokusą doskonalenia istniejących procesów produkcyjnych, jak również procesów wspomagających, związanych na przykład z jak najszybszym przezbrojeniem maszyn do realizacji kolejnych zleceń produkcyjnych. Najważniejszym i wartym podkreślenia faktem jest to, że rzetelna argumentacja nowych pomysłów zawsze spotka się z przychylnością i pomocną dłonią ze strony osób zarządzających obszarem. Koniec końców każda odpowiednio sprawdzona i zweryfikowana na „żywym organizmie produkcyjnym” optymalizacja niesie za sobą tylko i wyłącznie pozytywne efekty. Pozwala to na skrócenie czasu przebiegu poszczególnych etapów produkcji i serwisu. Może również prowadzić do jeszcze lepszych wskaźników jakościowych, a zatem mniejszej ilości potencjalnych błędów, wad, awarii i usterek maszyn oraz urządzeń. Jeżeli wynik wprowadzonej optymalizacji jest poprawą obydwu powyższych wskaźników, to śmiało możemy mówić o zmianie, która na długo zapisze się w kartach historii danego obszaru czy nawet całej organizacji.

automatyzacja_procesow_produkcyjnych_w_tekscie1

Jednym z przykładów optymalizacji procesów produkcyjnych jest ich automatyzacja i robotyzacja. W dzisiejszych czasach każda firma, szczególnie z branży wytwórczej, która chce się liczyć na rynku i być postrzegana jako silny i stabilny konkurent, musi objąć priorytetowy kierunek, związany z możliwie jak największą automatyzacją obszaru produkcyjnego, przy wykorzystaniu możliwie jak największej ilości zasobów. Inwestycja w automatykę to przede wszystkim gwarancja zwiększenia wydajności pracy. Nowoczesne maszyny zapewniają stabilność i dokładność procesów, szczególnie przy realizacji powtarzalnych i monotonnych zadań. Roboty wspierają pracę konkretnych stanowisk, a także mogą w zupełności wiele z nich zastąpić. Umożliwiają tym samym relokację pracowników do zadań i czynności, których z różnych względów nie można zautomatyzować, a które mogą być wykonywane tylko i wyłącznie w oparciu o czynnik ludzki – czyli wiedzę, kompetencje i zdolności manualne każdego z nas - o czym również należy pamiętać. Błędne może być bowiem myślenie, że automatyzacja zabiera pracę pracownikom. Wręcz przeciwnie, w dobrze i sprawnie działającej organizacji pozwala to na rozszerzenie kwalifikacji pracowników i powierzenie w ich ręce innych, bardziej kreatywnych zadań. Kto z nas nie wolałby zamienić monotonnych operacji na rzecz realizacji zadań złożonych, wymagających niejednokrotnie głębszego spojrzenia na dany temat, podejmowania prób do momentu osiągnięcia oczekiwanego rezultatu? Uważam, że na pewno zdecydowana większość z nas wybrałaby tę drugą opcję.

W obszarze produkcji i serwisu przeprowadzono w ostatnim czasie wiele różnych optymalizacji związanych bezpośrednio z automatyzacją i robotyzacją operacji i czynności wykonywanych na różnych stanowiskach pracy. W tym artykule skupię się jednak na optymalizacji procesu obróbki powierzchni drukowanych modeli 3D. Postaram się bardziej przybliżyć to, co udało się nam osiągnąć i co zostanie wdrożone w obszarze już niedługo.

Jak większość z Was doskonale wie, wydrukowane wkładki i obudowy aparatów słuchowych są poddawane procesowi obróbki dla uzyskania najbardziej gładkiej powierzchni pod proces lakierowania. Obróbka powierzchni jest wykonywana w oparciu o wygładzarkę odśrodkową, której bęben (komorę roboczą) wypełnia się odpowiednim rodzajem materiału ściernego. Wirujące modele 3D są obrabiane przez wirujący materiał ścierny, a sam proces dodatkowo wspomagany jest przez dozowaną wodę, która daje lepszy poślizg materiałowi.

Dalsza praca i przeprowadzone testy doprowadziły do uzyskania rezultatów i skrócenia czasu procesu o prawie 50%. Dodatkowo, ilość wsadu (materiału ściernego) została zredukowana o ponad 50%, co bezpośrednio przekłada się na jego mniejsze zużycie i oszczędności. Również znacząco zredukowano ilość zużycia wody procesowej (krótszy czas procesu). Nie zwiększyliśmy szybkości wirowania, nie zwiększyliśmy ilości dozowania wody. Nie zmieniliśmy modelu maszyny ani rodzaju materiału ściernego. Jak więc udało się nam uzyskać jeszcze lepsze wyniki? Rozwiązanie było banalne.

automatyzacja_procesow_produkcyjnych_w_tekscie2

Wygładzarki odśrodkowe są specjalistycznymi maszynami procesowymi, jednak nie są stricte skonstruowane tylko i wyłącznie pod nasz proces. Są to maszyny szerszego zastosowania, gdzie według wytycznych producenta całkowita masa procesowanych detali jest ustalona na kilka kilogramów. Aby efektywnie procesować modele o masie kilku kilogramów należy wypełnić komorę roboczą odpowiednią ilością wsadu. W naszym przypadku, standardowa partia wydrukowanych modeli 3D zebranych z więcej niż jednej drukarki 3D i wrzucona w jeden i ten sam proces (do jednej maszyny) mieści się tylko w granicach kilkuset, a czasem nawet tylko kilkudziesięciu gram. Czy zatem ten fakt był na tyle istotny, aby mógł okazać się drogą do osiągnięcia założonych wyników? Otóż tak, mniejsza ilość (waga) materiału ściernego zwiększa siłę oddziaływującą na szlifowane modele przy zachowaniu tej samej, pierwotnej prędkości obrotowej wirnika maszyny. Dzięki temu modele szlifowane są lepiej, mocniej, a więc oczekiwana jakość ich powierzchni może zostać osiągnięta w krótszym czasie i bez konieczności niepotrzebnego użycia większej ilości wsadu. Dodatkowo mniejsza waga materiału ściernego wydłuża „żywotność” części eksploatacyjnych maszyny, co z kolei przekłada się na oszczędności związane z ich wymianą.

Spróbuję zobrazować to prostszym przykładem. Wyobraźmy sobie smoothie z naturalnym aromatem kawy. Jeśli do shaker’a wrzucimy 5 ziarenek kawy i zalejemy to mniejszą ilością jogurtu, to z pewnością uzyskamy spodziewany rezultat w czasie krótszym niż w sytuacji kiedy shaker wypełnimy jogurtem po samo wieczko. Prędkość ta sama, ale większa masa (ciężar) jogurtu spowolni proces zmielenia ziaren kawy.

Na tym nie skończyliśmy. Do idei automatyzacji i optymalizacji procesu nie pasował nam bowiem zakres i forma wykonywanych przez operatorów czynności związanych z prawidłową obsługą maszyny. Po każdym zakończonym procesie bęben maszyny musi zostać przepłukany co najmniej 2-litrami czystej, bieżącej wody. Ma to na celu wypłukanie resztek osadu powstałego na skutek tarcia materiału ściernego, gromadzącego się w obrębie mechanizmu wirnika maszyny. Do tej pory operatorzy przepłukiwali maszynę napełniając baniak czystą wodą i wlewając ją do uruchomionej maszyny z wcześniej usuniętym wsadem. Nie było to bardzo uciążliwe i nie uwidaczniało tak bardzo marnotrawstwa czasu w momencie kiedy mieliśmy tylko jedną maszynę. Sytuacja zmieniła się diametralnie kiedy wobec znaczącego wzrostu realizowanych zleceń, dotychczasowa ilość została zwiększona do czterech urządzeń. Teraz możemy sobie wyobrazić konieczność w pełni manualnego przepłukiwania każdej maszyny, po każdym zakończonym procesie. Z prostej kalkulacji wychodzi, że jeden operator poświęcał na to ponad 1h w ciągu swojego dnia pracy.
Dzisiaj system przepłukiwania jest praktycznie w pełni zautomatyzowany. Po zakończonym procesie operator wysypuje wsad i procesowane modele. Bęben maszyny jest pusty i jednym przyciskiem włącza automatyczne przepłukiwanie. Swoją uwagę skupia na dalszej realizacji procesu. Przepłukiwanie natomiast jest realizowane w oparciu o specjalny, zaprogramowany sterownik czasowy, w którym ilość dozowanej wody odpowiada ilości sprecyzowanej przez producenta. Nie ma zatem ryzyka, że woda będzie dozowana zbyt krótko, bądź zbyt długo - do czasu aż ktoś zauważy taki stan rzeczy.

Powyższa historia jest dobrym przykładem dla potwierdzenia słuszności dla co najmniej kilku istniejących mądrości życiowych. Czasem rozwiązanie problemu jest na wyciągnięcie ręki, jest obok nas – wymaga tylko zatrzymania się na chwilę i szerszego spojrzenia na problem. Czasem najprostsze rozwiązanie przynosi najlepsze wyniki. Wreszcie okazja dla rozwoju wiedzy i kwalifikacji poprzez aktywną komunikację z najlepszymi w branży pozwala na szybsze dostrzeganie istoty problemu i znalezienie odpowiedniego klucza do jego rozwiązania.

Podziękowania dla całego zespołu, którego wspólna praca zaowocowała osiągniętymi rezultatami.


O autorze

Adam
Adam, senior production support engineer
W Demant od 2014 roku. Najbardziej interesuje go technologia drukowania 3D , innowacyjne technologie oraz lean manufacturing. Prywatnie miłośnik piłki nożnej dobrego kina oraz książek o tematyce militarnej i sensacyjnej.