Lézeres automatizálás lemezmetallogyártó üzemek számára: Hol csökkenti a munkaerő- és beállítási időt

Lézeres automatizálás lemezmetallogyártó üzemek számára: Hol csökkenti a munkaerő- és beállítási időt

A lemezgyártásban minden perc, amelyet kézi betáplálásra, darabolási terv készítésre és feladatváltásra fordítanak, hatással van a szállítási határidőkre, a költségekre és a projektirányításra. A lézeres automatizálás segít a projektmenedzsereknek csökkenteni a munkaerő-függőséget, rövidíteni a beállítási időt, és előrejelezhetőbbé tenni a gyártási ütemterveket. Ez a cikk azt vizsgálja, hol érhető el a legnagyobb hatékonyságnövekedés a lézeres vágási folyamatokban, és hogyan növelhetik a gyártási kapacitást a lemezgyártó üzemek minőség és rugalmasság megőrzése mellett.

A projektmenedzserek gyakorlati kérdése ritkán az, hogy az automatizálás ellenálló-e a termelőhelyen. Sokkal inkább az, hogy megszünteti-e azokat a konkrét szűk keresztmetszeteket, amelyek miatt a feladatok nem tudnak időben haladni. Sok lemezgyártó üzemben a lézer vágási sebessége már nem a fő korlátozó tényező. A valódi veszteségek a lézer bekapcsolása előtt és után keletkeznek: az operátorra való várakozás, a lemezek targoncán történő betöltése, a kevert alkatrészek szétválogatása, kis sorozatok közötti programváltás vagy a maradványok eltávolítása, hogy a következő feladat elindulhasson.

Ezért a lézeres automatizálásra nem technológiai trendként, hanem működési eszközként kell figyelmet fordítani. Projektalapú környezetben az érték abból származik, hogy a folyamatot stabilizálja, csökkenti az ütemterv kockázatát, és kevésbé teszi függővé a kimenetet néhány tapasztalt operátortól.

Hol igazán munkaerőt használnak fel a lézeres vágásnál

Sok gyártócsapat alábecsüli, mennyi közvetlen és közvetett munkaerő szükséges egy lézeres vágócella körül. A gép üzemidejére összpontosítanak, de a projektkésések gyakran a támogató feladatokból erednek, amelyeket nehezebb észrevenni az OEE-felügyeleti irányítópultokon.

Gyakori munkaerő-terheléseket okozó tényezők:

• kézi lemezbetáplálás és igazítás;
• több feladathoz szükséges anyag előkészítése;
• program kiválasztása és beállítás-ellenőrzése;
• alkatrészek kézi kivétele és szortírozása;
• maradványanyag és hulladék eltávolítása;
• hibás alkatrészkeveredés vagy helytelen anyagfelhasználás miatti javítási munka;
• rövid sorozatú megrendelések közötti gép állóideje.

Magas változatosságú, alacsony–közepes térfogatú gyártóüzemekben ezek a problémák gyorsan fokozódnak. Egy lézergép technikailag elérhető lehet, mégis alulműködik a tervezés szempontjából, mert minden átállás az operátor beavatkozásától függ. A vágás, hajlítás, hegesztés és összeszerelés területein határidőkkel küzdő projektvezetők számára ez instabil alsóbb szintű átadásokat eredményez.

A lézeres automatizálás akkor fejti ki a legerősebb hatását, amikor ezeket a nem vágási veszteségeket célozza meg. Éppen itt rejtőznek általában a munkaórák és a beállítási idő.

Automatikus betöltés és kirakodás: a leggyorsabb út a manuális függőség csökkentéséhez

Az összes automatizálási réteg közül az automatikus betöltés és kirakodás szokás szerint a legvilágosabb működési előnyt nyújtja. Csökkenti a targonca-használatot, javítja a biztonságot a lemezkezelés környékén, és lehetővé teszi, hogy a gép kevesebb megszakítással folyamatosan üzemeljen.

A projektmenedzserek számára az érték nem csupán a munkaerő-megtakarítás a létszám szempontjából. Az is fontos, hogy megszűnik az várakozási idő. Egy olyan gép, amely képes automatikusan felvenni, elhelyezni és kirakodni az anyagot, kevésbé marad tétlen a darabok közötti átállások idején – különösen a második műszakban, az éjszakai időszakban vagy munkaerőhiány esetén.

Ez még inkább fontos, ahol az rendelési minták egyenetlenek. A légtechnikai berendezéseket, burkolatokat, mezőgazdasági gépeket, elektromos szekrényeket vagy szerződéses gyártást szolgáló műhelyek gyakran különféle sürgős kis megrendelések és ütemezett gyártási folyamatok keverékével néznek szembe. Az automatikus betáplálás segít ennek a változékonyságnak a felszívásában, mert a feladatokat egyenletesebben lehet sorba állítani, és közöttük kevesebb kézi beavatkozásra van szükség.

Ugyanakkor nem minden műhely éri el ugyanazt az eredményt. A nyereség a felhasznált anyagok összetételétől és a feladatok szerkezetétől függ. Ha a műhely nagyon változó méretű lemezeket, érzékeny felületeket vagy gyakori maradékokat dolgoz fel, akkor az automatizált rendszernek jól kell kezelnie ezt a bonyolultságot. Ellenkező esetben a gép továbbra is túl sok operátori beavatkozást igényelhet ahhoz, hogy elérje a várt munkaerő-megtakarítást.

A gyors átállás fontosabb, mint a főcímbe kerülő vágási sebesség

A projektcsapatok gyakran a maximális vágási sebességre alapozott berendezésösszehasonlítások felé hajlanak. Valójában sok lemezfeldolgozási művelet esetén a beállítási és átállási idő nagyobb hatással van a heti kimenetre, mint a csúcsvágási teljesítmény.

A lézeres automatizálás többféleképpen javítja ezt:

• programvezérelt anyagkezelés csökkenti a kézi előkészítést a feladatok között;
• integrált feladatsorok rövidítik a szüneteket a darabcsoportok között;
• automatikus fúvóka- vagy paraméterkezelés csökkentheti a beállítási hibákat egyes rendszerekben;
• digitális feladatkövetés megkönnyíti a kevert termelési sorozatok zavartalan ütemezését;
• a darabkezelés automatizálása csökkenti a gép leállításának szükségességét az ürítéshez.

A projektmenedzserek számára a kulcselőny a határidők összehúzása. Ha egy gyártóüzem sok rövid feladatot futtat, akkor néhány perc levágása minden beállításból több termelőképes kapacitást szabadít fel, mint a vágási sebesség peremterületén elérhető kisebb javulások üldözése. Ez különösen fontos, ha a lézer a nyomóhajlítás vagy az hegesztőcellák által korlátozott műveletek előtt áll a folyamatban. Egy megbízhatóbb vágócella azt jelenti, hogy az utólagos folyamatlépcsők (pl. a nyomóhajlítás vagy az hegesztés) egyenletesebb tempóban kapják meg a munkát, így csökken a teljes projekt körül kialakuló „tűzoltó tevékenység”.

Ez a megbízhatóság gyakran értékesebb, mint a gép bruttó kihasználtsága, mert javítja a határidők betartásának teljesítményét.

A darabolási automatizálás segít – de csak akkor, ha összekapcsolódik a gyártási valósággal.

A darabolási szoftvert gyakran anyagmegtakarítási eszközként emlegetik, de a projektvégrehajtás szempontjából a munkaerő- és beállítási hatása ugyanolyan fontos lehet. A jobb darabolás csökkenti a lemezcsere-számot, javítja a feladatcsoportosítást, és támogathatja a felügyelet nélküli vagy minimális felügyelet melletti gyártási időszakokat.

Azonban itt követnek el tervezési hibát sok szerviz: optimalizálják a darabolási mintát, de nem a körülötte zajló munkafolyamatot.

Egy papíron nagyon hatékony darabolási minta problémákat okozhat, ha sürgős és nem sürgős alkatrészeket kever össze, bonyolulttá teszi a rendezést, vagy helytelen sorrendben küldi az alkatrészeket a következő folyamatlépésre. Egyes esetekben egy enyhén kevésbé anyaghatékony darabolási minta jobb projekt eredményeket eredményez, mert egyszerűbbé teszi az alkatrészek azonosítását, csökkenti az átadási időt, és támogatja a tényleges gyártási ütemtervet.

A lézer automatizálás akkor működik a legjobban, ha a darabolási minta integrálva van az MES-be, az ERP-be, vagy legalább egy szigorúan szabályozott termeléstervezési rendszerbe. Enélkül a kapcsolat nélkül az automatizálás a rossz prioritásokat gyorsíthatja fel. A projektmenedzserek számára ez egy döntő különbség. A cél nem maga az automatizált mozgás. A cél a szállítási kötelezettségekkel összhangban álló, ellenőrzött folyamat.

Az alkatrészek rendezése gyakran a láthatatlan szűk keresztmetszet a vágás után

Sok üzlet javítja a lemez betáplálását, de még mindig időt veszít a kiszerelésnél és a darabok szétválogatásánál. Ez gyakori nagy változatosságú környezetekben, ahol a metszési sablonok több darabszámot, különböző ügyfeleket vagy összeszereléshez előkészített készleteket tartalmaznak.

Ha a munkavállalóknak túl sok időt kell fordítaniuk a vágott alkatrészek azonosítására, szétválogatására és áthelyezésére, akkor egy része az automatizált betáplálásból származó munkaerő-előnynek elvész. Ezért a darabok szétválogatása több figyelmet érdemel az automatizálási tervezés során.

A termelés méretétől függően a megfelelő megoldás egyszerű szállítószalagos eltávolítástól kezdve haladhat a fejlettebb robotos begyűjtésig és rakodásig. A szükséges technológiai szint a darabok méretétől, vastagságtartományától, a vágási minőségi követelményektől, valamint attól függ, hogy a darabok vázmentesek vagy mikro-füles kivitelűek. A kis, bonyolult alkatrészek tisztább automatizálása nehezebb, mint a nagy, ismétlődő daraboké, így a gazdasági megbérlettőség alkalmanként eltérő.

A projektvezetők számára a kérdés egyszerű kell legyen: hol várja leghosszabb ideig a kivágott anyag a következő értékteremtő lépést? Ha a válasz „a lézeren vagy annak közelében”, akkor az anyag eltávolítása és rendezése valószínűleg jobban korlátozza a teljesítményt, mint maga a vágási sebesség.

Milyen automatizálási változások érintik a személyzetet és a gyártóüzemi kockázatokat

Kísértés, ha a lézeres automatizálást közvetlen munkaerő-megtakarítási eszközként értelmezzük. A gyakorlatban azonban realisztikusabb előnye a munkaerő újraelosztása és a kockázat csökkentése.

A legtöbb lemezgyártó üzemnek továbbra is szakértő személyzetre van szüksége az automatizált rendszerek körül. A különbség abban rejlik, hogy az időjük a monoton anyagmozgatásról a felügyeletre, kivételes helyzetek kezelésére, minőségellenőrzésre és ütemezési koordinációra tolódik el. Ez fontos egy olyan munkaerőpiacon, ahol a tapasztalt gépkezelők beszerzése és megtartása nehéz feladat.

A projektmenedzserek számára ez a változás több végrehajtási kockázatot csökkent:

• kisebb függőség egyetlen kezelőtől a lézer hatékony üzemeltetéséhez;
• kevesebb késés a távollét vagy a műszakváltások miatt;
• stabilisabb kimenet túlórák vagy műszakon kívüli termelés során;
• alacsonyabb valószínűsége a kézi lemezmozgatásból eredő kezelési károknak;
• jobb konzisztencia a feladatsorozatok ütemezésében.

Az automatizálás azonban új vezetési igényeket is bevezet. A karbantartási fegyelem fontosabbá válik. Az anyag-előkészítés pontosabbnak kell lennie. A programadat-hibák rövidebb idő alatt nagyobb mennyiségű kimenetet érinthetnek. Ha a gyár nem rendelkezik folyamatszabályozással, az automatizálás inkább felerősítheti a szervezeti gyengeségeket, mintsem megoldaná őket.

Ahol a lézeres automatizálás legvalószínűbben megtérül

Nem minden gyártóüzemnek kell ugyanolyan mértékben automatizálnia műveleteit. A legnagyobb hozamok általában olyan környezetekben jelennek meg, ahol a következő feltételek kombinációja áll fenn:

• gyakori műszakváltáskor fellépő munkaerő-ingadozás;
• magas gépidő a feladatok között;
• növekvő rendelésmennyiség a megfelelő munkaerőhiány mellett;
• ismétlődő anyagmozgatás szabványos lemezformátumok körül;
• a fény nélküli vagy félig felügyelt termelés iránti nyomás;
• a vágócella torlódása miatt ismétlődő szállítási problémák;
• több lefelé irányuló folyamat vár a lézer kimenetére.

Ellenkező esetben az érv gyengébb lehet, ha a feladatok rendkívül egyediak, az anyagáramlás rosszul szervezett, vagy a lefelé irányuló szűk keresztmetszetek határozzák meg az összes vezetési időt. Ha a hajlító kapacitás, a hegesztési sorok vagy az ellenőrzési késések jelentik a valódi korlátozó tényezőket, akkor a lézer automatizálása egyedül nem javíthatja annyira a teljes projekt áteresztését, mint amennyire azt várnák.

Ez egy gyakori tőkeberendezési hiba. A csapatok a legláthatóbb felső folyamatban működő technológiába fektetnek be anélkül, hogy ellenőriznék, vajon ez valóban a tényleges ütemezési veszteség forrása-e.

A projekt sikeres megvalósítását befolyásoló problémák

A projekt végrehajtás szempontjából a lézer-automatizálás telepítése nem csupán egy gépbeszerzés. Ez egy munkafolyamat-átalakítás. A rendszer műszaki illeszkedése fontos, de ugyanolyan fontos a helyszín elrendezése, az anyaglogisztika, a szoftverintegráció és a képzés.

A továbbhaladás előtt a projektmenedzserek általában egyes működési kérdésekre világos válaszokat igényelnek:

• Támogatja-e az aktuális padlóelrendezés az automatizált lemezraktározást, a betáplálási útvonalakat és a kiszerelési zónákat?
• Képes-e a rendszer kezelni a gyár valós lemezméret-, vastagság- és anyagkeverékét?
• Hogyan kezelik a maradékokat manuális melléktevékenység nélkül?
• Milyen mértékű integráció érhető el a tervezőszoftverekkel és a gyártási állapot nyomon követésével?
• Mi történik, ha egy alkatrész felbillen, egy lemez duplán kerül betáplálásra, vagy egy sorrend-prioritás megváltozik a műszak közben?
• Elérhető-e helyi karbantartási támogatás, és elfogadhatóak-e a pótalkatrészek szállítási ideje?

Ezek a kérdések gyakran döntőbbek, mint a brosúrákban szereplő műszaki adatok. Azok a gyártóüzemek, amelyek sikeresen vezetik be az automatizálást, általában a gép köré építik fel a folyamatot. Azok az üzemek, amelyek nehézségekbe ütköznek, gyakran azt várják el a berendezéstől, hogy kompenzálja a gyenge tervezési diszciplínát.

Gyakorlati módszer az automatizálás értékelésére anélkül, hogy túlzottan hangsúlyoznák a megtérülési ráta (ROI) előnyeit

A projektmenedzserek számára a legmegbízhatóbb értékelési módszer az időveszteség térképezése egy teljes gyártási cikluson keresztül, nem pedig a munkaerő megtakarításának becslése csupán. Nézzük meg, hogy valójában hány percet töltöttek anyagvárakozással, betöltéssel, feladatváltással, alkatrészek kirakodásával, hulladék eltávolításával és ütemezési hibák kijavításával. Ezután azonosítsuk, melyik ezek közül az időveszteségek küszöböződnek ki folyamatosan az automatizálással.

Egy valóságos üzleti esetnek tartalmaznia kell:

• a gépek jelenlegi tétlenségi idejét a sablonok között;
• az operátorok által kezelésre, nem vágásra fordított órákat;
• a második műszak vagy a figyelés nélküli termelés képességének ütemezésre gyakorolt hatását;
• a stabilabb alkatrészáramból származó további előnyöket a folyamat következő szakaszaiban;
• a karbantartási és képzési igényeket;
• a termékpaletta változása esetén az alulhasználat kockázatát.

Ez a megközelítés jobb döntéseket eredményez, mint a széles körű állítások az okos gyártásról. A lemezfémmegmunkálásban a lézeres automatizálás akkor hozza a legnagyobb értéket, amikor megszünteti az ismétlődő megszakításokat, és biztosítja az ütemterv megbízhatóságát. Ez különösen fontos projektalapú műveletek esetén, ahol egy késleltetett vágósortól a beszerzésen, a megmunkáláson, az összeszerelésen át a szállításig is hatással lehet a lánc.

A legjobb eredményeket elérő műhelyek nem feltétlenül azok, amelyek a legfejlettebb automatizálással rendelkeznek. Általában azok a műhelyek érik el a legjobb eredményeket, amelyek az automatizálás szintjét összehangolják a feladatok összetételével, a munkaerői adottságokkal és a projektszállítási nyomással. Ebben a kontextusban a lézeres automatizálás kevésbé az emberek helyettesítéséről, hanem inkább egy olyan vágófolyamat kialakításáról szól, amely valós termelési körülmények között előrejelezhető módon működik.