Laserautomaatio levytukkujen tehtaissa: missä se leikkaa työvoimakustannuksia ja asennusaikaa

Laserautomaatio levytukkujen tehtaissa: missä se leikkaa työvoimakustannuksia ja asennusaikaa

Levyjen käsittelyssä jokainen manuaaliseen lataukseen, sijoitteluun ja työnvaihtoihin kuluvan minuutin menetys vaikuttaa toimitusaikoihin, kustannuksiin ja projektien hallintaan. Laser-automaatio auttaa projektien johtajia vähentämään työvoiman riippuvuutta, lyhentämään asennusaikaa ja pitämään tuotantosuunnitelmat ennustettavammin. Tässä artikkelissa tarkastellaan, missä kohdassa laserleikkausprosesseja automaatio tuottaa suurimmat hyödyt, sekä miten levytelineet voivat parantaa läpimenoa ilman laadun tai joustavuuden heikentämistä.

Projektijohtajille käytännöllinen kysymys ei ole yleensä se, näyttääkö automaatio vaikutelmaltaan vaikuttavalta tuotantolinjalla. Kysymys on siitä, poistako se tiettyjä pullonkauloja, jotka estävät tehtävien suorittamista ajoissa. Monissa levytelineissä laserin leikkuunopeus ei enää ole päärajoitus. Todelliset tappiot syntyvät ennen ja jälkeen lasersäteen käynnistämisen: odottaminen operaattoria, levyjen lataaminen paikalle forkliftillä, sekoitettujen osien lajittelu, ohjelmien vaihto pienissä erissä tai raiteiden poistaminen, jotta seuraava tehtävä voisi alkaa.

Siksi laserautomaatio ansaitsee huomiota toimintatyökaluna pikemminkin kuin teknologiatrendinä. Projektiperäisessä ympäristössä arvo syntyy virtauksen vakauttamisesta, aikatauluriskien vähentämisestä ja tuotannon riippumattomuudesta muutamasta kokemuksestaan tunnetusta operaattorista.

Missä työvoimaa todella kuluu laserleikkauksessa

Monet tuotantotiimit aliarvioivat, kuinka paljon suoraa ja epäsuoraa työvoimaa laserleikkauskennoon liittyy. Ne keskittyvät koneen käyttöaikaan, mutta projektiviivästykset johtuvat usein tukitehtävistä, joita ei näy OEE-ohjauspaneelien tilastoissa.

Yleisiä työvoiman kuluja ovat:

• levyjen manuaalinen lataus ja kohdistus;
• muiden tehtävien materiaalin varastointi;
• ohjelman valinta ja asennuksen tarkistus;
• osien purkaminen ja lajittelu;
• raamit ja jätteet poistetaan;
• uudelleentyöskentely, joka johtuu sekoittuneista osista tai väärän materiaalin käytöstä;
• koneen odotusaika lyhyiden tuotantoerien välillä.

Korkean sekoituksen ja pien- tai keskitason tuotantovolyymin työpajoissa nämä ongelmat kumuloituvat nopeasti. Laser voi olla teknisesti käytettävissä, mutta se toimii silti huonosti suunnittelun näkökulmasta, koska jokainen vaihto vaatii operaattorin puuttumista. Projektijohtajille, jotka hallinnoivat määräaikoja leikkausta, taivutusta, hitsausta ja kokoonpanoa varten, tämä aiheuttaa epävakaita jatkokäsittelyjä.

Laserautomaation vaikutus on voimakkain, kun se kohdistuu näihin leikkaamattomiin tappioihin. Juuri siellä työtunnit ja asennusaika yleensä piiloutuvat.

Automaattinen lataus ja purku: nopein tie vähentää manuaalista riippuvuutta

Kaikkien automaatiokerrosten joukossa automaattinen lataus ja purku tuottaa yleensä selkeimmän toiminnallisen hyödyn. Se vähentää forklift-käyttöä, parantaa turvallisuutta levyjen käsittelyn yhteydessä ja mahdollistaa koneen jatkuvan käytön vähemmällä keskeytyksellä.

Projektijohtajille arvo ei rajoitu pelkästään työvoiman vähentämiseen henkilömäärän osalta. Arvo on myös odotusaikojen poistaminen. Kone, joka pystyy automaattisesti valitsemaan, sijoittamaan ja purkamaan materiaalin, on vähemmän altis seisomaan tyhjäkäynnillä ruutujen välillä, erityisesti toisella vuorolla, yöaikana tai työvoimapulassa.

Tämä on vielä tärkeämpää, kun tilausten mallit ovat epätasaisia. Ilmastointilaitteita, kotelointiratkaisuja, maatalouskoneita, sähkökaappeja tai sopimusvalmistusta palvelevat liikkeet kohtaavat usein sekä kiireellisiä pieniä tehtäviä että aikataulutettuja tuotantokierroksia. Automaattinen lataus auttaa lieventämään tätä vaihtelua, koska tehtävät voidaan jonottaa tasaisemmin ja niiden välillä tarvitaan vähemmän manuaalisia toimenpiteitä.

Silti kaikki liikkeet eivät saavuta samaa tulosta. Hyöty riippuu materiaalisekoituksesta ja tehtävästruktuurista. Jos liike käsittelee erittäin vaihtelevia levykokoja, herkkiä pintoja tai usein jäännöslevyjä, automaatiotarkastusjärjestelmän on kyettävä käsittelyyn tätä monimutkaisuutta tehokkaasti. Muussa tapauksessa kone saattaa edelleen vaatia liian paljon operaattorin korjauksia odotettujen työvoimakustannusten säästöjen saavuttamiseksi.

Vaihtoaikaan liittyvän vähentämisen merkitys on suurempi kuin pääotsikossa mainitun leikkuunopeuden

Projektiyhtyeet ovat usein vetäytyneet laitteiden vertailuun perustuen niiden maksimileikkuunopeuteen. Todellisuudessa monissa levytöissä asennus- ja vaihtoaika vaikuttaa viikottaiseen tuotantoon enemmän kuin huippuleikkauksen suorituskyky.

Laserautomaatio parantaa tätä useilla tavoilla:

• ohjelmallisesti ohjattu materiaalin käsittely vähentää manuaalista valmistelua työtehtävien välillä;
• integroidut työjonot lyhentävät taukoja ruutujen välillä;
• automaattinen suutin- tai parametrien hallinta voi vähentää asennusvirheitä joissakin järjestelmissä;
• digitaalinen työseuranta tekee sekamaisen tuotannon järjestämisestä helpompaa ilman sekaannuksia;
• osien käsittelyn automaatio vähentää tarvetta pysäyttää kone purkamista varten.

Projektijohtajille tärkein etu on aikataulun tiukentuminen. Jos työpaja suorittaa useita lyhyitä tehtäviä, muutaman minuutin vähentäminen jokaisesta asennuksesta voi vapauttaa enemmän tuottavaa kapasiteettia kuin marginaalisten saavutusten etsiminen syöttönopeudesta. Tämä tulee erityisen tärkeäksi, kun laser on rajoitettujen toimintojen, kuten puristusmuovauksen tai hitsausten, edellä. Ennakko-ohjattu leikkauskenno tarkoittaa, että alapuoliset osastot saavat työtä tasaisemmassa tahdissa, mikä vähentää koko projektin yli tapahtuvaa kriisienhallintaa.

Tämä ennakoitavuus on usein arvokkaampaa kuin pelkkä koneen hyötyaste, koska se parantaa toimitusaikojen noudattamista.

Nestausautomaatio auttaa, mutta vain silloin, kun se on kytketty tuotannon todellisuuteen

Nestausohjelmistoja käsitellään usein materiaalin säästövälineinä, mutta projektin toteuttamisen näkökulmasta sen vaikutus työvoimaan ja asennukseen voi olla yhtä tärkeä. Parempi nestaus vähentää levyvaihtojen määrää, parantaa tehtävien ryhmittelyä ja voi tukea yöllistä tai vähän valvottua tuotantoa.

Kuitenkin tässä monet työpajat tekevät suunnitteluvirheen: ne optimoivat leikkuukokoonpanon, mutta eivät sen ympärillä olevaa työnkulua.

Erittäin tehokas leikkuukokoonpano paperilla voi aiheuttaa ongelmia, jos se sekoittaa kiireellisiä ja ei-kiireellisiä osia, vaikeuttaa lajittelua tai lähettää väärän järjestyksen jälkikäsittelyvaiheisiin. Joissakin tapauksissa hieman vähemmän materiaalitehokas leikkuukokoonpano tuottaa parempia projektituloksia, koska se yksinkertaistaa osien tunnistamista, lyhentää siirtoaikaa ja tukee todellista valmistusajataulua.

Laserautomaatio toimii parhaiten, kun leikkuukokoonpano on kytketty MES-, ERP-järjestelmiin tai ainakin kurinalaisen tuotannon suunnittelujärjestelmän.

Osien lajittelu on usein piilokriittinen pullonkaula leikkauksen jälkeen

Monet kaupat parantavat levyjen latausta, mutta menettävät silti aikaa purkamisessa ja lajittelussa. Tämä on yleistä korkean sekoituksen tuotantoympäristöissä, joissa leikkausnesteissä on useita eri osanumeroita, eri asiakkaita tai kokoonpanoon tarkoitettuja vaiheittaisia sarjoja.

Jos työntekijät käyttävät liian paljon aikaa osien tunnistamiseen, erottamiseen ja siirtämiseen leikkaamisen jälkeen, osa automatisoidun latauksen työvoimaedusta katoaa. Siksi osien lajitteluun tulisi kiinnittää enemmän huomiota automaatio-suunnittelussa.

Tuotannon mittakaavan mukaan oikea ratkaisu voi vaihdella yksinkertaisesta kuljetinperusteisesta poistosta edistyneempään robottipohjaiseen noutamiseen ja pinonmuodostukseen. Vaadittava teknologian taso riippuu osien koosta, paksuusalueesta, leikkauslaatua koskevista vaatimuksista sekä siitä, ovatko osat ilman runkoa vai mikrokiinnikkeellä varustettuja. Pienet, monimutkaiset komponentit ovat vaikeampia automatisoida puhtaasti kuin suuret toistuvat osat, joten liiketoimintaperuste vaihtelee sovelluksen mukaan.

Projektijohtajille kysymys pitäisi olla yksinkertainen: missä leikattu materiaali odottaa pisimpään ennen seuraavaa arvonlisävaihetta? Jos vastaus on »laserin päällä tai sen läheisyydessä«, purkaminen ja lajittelu todennäköisesti rajoittavat tuotantokapasiteettia enemmän kuin leikkausnopeus itse.

Mitkä automaatioon liittyvät muutokset henkilöstöön ja työpaikan riskien hallintaan

On houkuttelevaa esittää laserautomaatio suorana työvoiman vähentämisen välineenä. Käytännössä realistisempi etu on kuitenkin työvoiman uudelleenjakaminen ja riskien vähentäminen.

Useimmat levytelineet tarvitsevat edelleen ammattimaisia ihmisiä automatisoitujen järjestelmien ympärillä. Erotus on siinä, että heidän aikansa siirtyy toistuvasta käsittelystä valvontaan, poikkeamien hallintaan, laadun tarkastuksiin ja aikataulujen koordinointiin. Tämä on merkityksellistä työvoimamarkkinoilla, joilla kokemuksellisia koneen käyttäjiä on vaikea rekrytoida ja pitää paikoillaan.

Projektijohtajille tämä siirtymä vähentää useita toteuttamisriskejä:

• vähemmän riippuvuutta yhdestä operaattorista laserin tehokkaan toiminnan varmistamiseksi;
• vähemmän viivästyksiä poissaolojen tai vuorojen välillä aiheutuvista aukkoista;
• vakempi tuotantotulos ylityö- tai muun työajan aikana;
• alhaisempi todennäköisyys käsittelyvaurioille manuaalisesta levyjen siirrosta;
• parempi johdonmukaisuus tehtävien järjestyksessä.

Automaatio tuo kuitenkin mukanaan myös uusia johtamisvaatimuksia. Huoltodiscipliini muuttuu tärkeämmäksi. Materiaalin varastointi täytyy olla tarkempaa. Ohjelmadatavirheet voivat vaikuttaa suurempaan tuotantomäärään lyhyemmässä ajassa. Jos tehdas ei ole toteuttanut prosessien hallintaa, automaatio saattaa pikemminkin vahvistaa organisaation heikkouksia kuin ratkaista niitä.

Missä laser-automaatio on todennäköisimmin kannattavaa

Ei jokainen valmistustehdas tarvitse samaa automaatiotasoa. Parhaat tuotot ilmenevät yleensä ympäristöissä, joissa esiintyy seuraavia ehtoja yhdessä:

• useita vaihtoehtoisia työvuoroja ja työvoiman vaihtelua vuoronvaihdossa;
• korkea koneen odotusaika tehtävien välillä;
• kasvava tilausmäärä ilman vastaavaa työvoiman saatavuutta;
• toistuva materiaalin käsittely standardikokoisten levyjen ympärillä;
• painetta ajaa valoja pois tai puoliksi valvottua tuotantoa;
• toistuvia toimitusongelmia, joita aiheuttavat leikkauskenkässä esiintyvä ruuhka;
• useita alapuolisia prosesseja odottaa laserin tuotosta.

Sen sijaan perustelu voi olla heikompi silloin, kun työt ovat erinomaisen mukautettuja, materiaalin virtaus on huonosti järjestetty tai alapuoliset pullonkaulat hallitsevat kokonaistoimitusaikaa. Jos taivutuskapasiteetti, hitsaustilat tai tarkastusviiveet ovat todellisia rajoitteita, pelkän laserin automatisointi ei välttämättä paranna kokonaishankkeen läpimenoaikaan niin paljon kuin odotettaisiin.

Tämä on yleinen pääoman suunnittelun virhe. Tiimit investoivat näkyvimpaan ylävirtaan kuuluvaan teknologiaan ilman, että tarkistetaan, ratkaiseeko se todellisen aikatauluhäviön paikan.

Toteutusongelmat, jotka vaikuttavat hankkeen onnistumiseen

Hankkeen toteutuksen näkökulmasta laser-automaation asennus ei ole pelkkä koneen ostaminen. Se on työnkulun uudelleensuunnittelu. Järjestelmän tekninen soveltuvuus on tärkeää, mutta myös tilojen suunnittelu, materiaalilogistiikka, ohjelmistointegraatio ja koulutus ovat ratkaisevia.

Ennen kuin edistytään eteenpäin, projektijohtajat tarvitsevat yleensä selkeitä vastauksia muutamaan toiminnalliseen kysymykseen:

• Kannattaako nykyinen lattiataso automatisoitua levyvarastointia, latausreittejä ja purkualueita?
• Käsitteleekö järjestelmä työpajan todellista levykokoja, paksuuksia ja materiaaleja koskevaa sekoitusta?
• Miten jäännösluokat hallitaan ilman manuaalisia sivutyöskentelyjä?
• Mikä integraatiotaso on mahdollinen suunnitteluoftwaren ja tuotantotilanteen seurannan kanssa?
• Mitä tapahtuu, kun osa kallistuu ylös, levy ladataan kahdesti tai jonon prioriteetti muuttuu työvuoron aikana?
• Onko huoltotukea saatavilla paikallisesti ja ovatko varaosien toimitusaikojen pituudet hyväksyttäviä?

Nämä kysymykset ovat usein ratkaisevampia kuin esitekuvaukset. Työpajat, jotka menestyvät automaation kanssa, valmistautuvat prosessia koneen ympärille. Työpajat, jotka kamppailevat, odottavat usein, että laitteisto korvaa heikkoa suunnittelukulttuuria.

Käytännöllinen tapa arvioida automaatiota ilman liiallista ROI:n yliarviointia

Projektijohtajille luotettavin arviointimenetelmä on aikahävikin kartoittaminen yhden täyden tuotantokierroksen aikana, ei pelkästään työvoimakustannusten säästöjen arviointi. Tarkastele todellisia odottamiseen materiaalia, lastaamiseen, työnvaihtoihin, osien purkamiseen, jätteen poistoon ja aikatauluvirheiden korjaamiseen käytettyjä minuutteja. Tämän jälkeen tunnista, mitkä näistä hävikkeistä automaatio voi poistaa johdonmukaisesti.

Realistinen liiketoimintatapaus pitäisi sisältää:

• nykyisen koneen odotusaika kokoontumisten välillä;
• käyttäjän työtunnit käsittelyyn (ei leikkaamiseen);
• toisen työvuoron tai valvomattoman tuotannon vaikutus aikatauluun;
• alapuolella olevat hyödyt tasaisemmasta osien virtauksesta;
• huoltovaatimukset ja koulutustarpeet;
• allekäytön riski, jos tuoteseos muuttuu.

Tämä lähestymistapa johtaa parempiin päätöksiin kuin laajat väitteet älykkäästä valmistuksesta. Levymetallin käsittelyssä laserautomaatio tuottaa suurimman arvon siellä, missä se poistaa toistuvia keskeytyksiä ja turvaa aikataulun luotettavuuden. Tämä on erityisen merkityksellistä projektipohjaisten toimintojen yhteydessä, jossa yhden viivästynyt leikkausjonon vaikutus voi levitä ostotoimintoon, valmistukseen, kokoonpanoon ja kuljetuksiin.

Parhaat tulokset saavuttavat tehdastilat eivät aina ole ne, joissa on edistynein automaatio. Ne ovat yleensä ne, jotka sovittavat automaation tason työsekoitukseen, työvoiman todellisuuteen ja projektien toimituspaineeseen. Tässä yhteydessä laserautomaatio ei niinkään liity ihmisten korvaamiseen vaan ennustettavan leikkausprosessin rakentamiseen todellisten tuotantoomaisuuksien alla.