Lazerinė automatizacija lakštų metalo dirbtuvėse: kur ji sumažina darbo jėgos sąnaudas ir paruošimo laiką

Lazerinė automatizacija lakštų metalo dirbtuvėse: kur ji sumažina darbo jėgos sąnaudas ir paruošimo laiką

Lakštų metalo apdirbime kiekviena minutė, prarasta dėl rankinio įkrovimo, detalės išdėstymo (nesting) ir užduočių keitimo, veikia pristatymą, sąnaudas ir projekto valdymą. Lazerinė automatizacija padeda projektų vadovams sumažinti priklausomybę nuo darbo jėgos, sutrumpinti paruošimo laiką ir padaryti gamybos grafikus prognozuojamesnius. Šiame straipsnyje nagrinėjama, kur automatizacija suteikia didžiausius pranašumus lazerinio pjovimo darbo eigoje, ir kaip dirbtuvės gali padidinti našumą, neprarandant kokybės ar lankstumo.

Projektų vadovams praktinis klausimas dažnai nėra tas, ar automatizacija atrodo įspūdinga gamyklos ceche. Svarbiausia – ar ji pašalina konkrečius susidūrimus, dėl kurių darbai neįvykdomi laiku. Daugelyje lakštinių metalų dirbtuvių lazerio pjovimo greitis jau nebe pagrindinė kliūtis. Tikrieji nuostoliai kyla prieš ir po to, kai įsijungia spindulys: operatoriaus laukimas, lakštų krovimas keltuku, įvairių detalių rūšiavimas, programų keitimas tarp mažų serijų arba liekanų šalinimas, kad būtų galima pradėti kitą užduotį.

Todėl lazerinė automatizacija verta dėmesio ne kaip technologijų tendencija, o kaip operacinė priemonė. Projektuose grindžiamoje aplinkoje naudingumas kyla iš srauto stabilizavimo, grafiko rizikos sumažinimo ir gamybos rezultatų mažesnio priklausomumo nuo kelių patyrusių operatorių.

Kur iš tikrųjų sunaudojamas darbo jėgos resursas lazerinėje pjovimo srityje

Daugelis gamybos komandų nepakankamai įvertina, kiek tiesioginio ir netiesioginio darbo susiję su lazerinio pjovimo ląstele. Jie koncentruojasi į įrenginio veikimo laiką, tačiau projektų vėlavimai dažnai kyla dėl paramos užduočių, kurios sunkiau pastebimos OEE valdymo skydeliuose.

Dažni darbo išteklių nuostoliai apima:

• rankinį lakštų įkrovimą ir jų išlyginimą;
• medžiagos paruošimą kelioms užduotims;
• programos pasirinkimą ir nustatymų patvirtinimą;
• detalių iškrovimą ir rūšiavimą;
• pjovimo likučių ir šukų pašalinimą;
• perdaromą darbą dėl sumaišytų detalių ar neteisingos medžiagos naudojimo;
• neveikiančio įrenginio laiką tarp trumpalaikių užsakymų.

Didelės įvairovės, mažo ar vidutinio tūrio gamyklose šios problemos greitai susikaupia. Lazerinis įrenginys gali būti techniškai prieinamas, tačiau vis tiek veikti neefektyviai planavimo požiūriu, nes kiekvienas perjungimas priklauso nuo operatoriaus įsikišimo. Projektų vadovams, kurie valdo terminus pjovimo, lenkimo, suvirinimo ir surinkimo etapuose, tai sukuria nestabilius žemesniojo srauto perdavimus.

Lazerinė automatizacija stipriausią poveikį turi, kai ji sprendžia šiuos nevirškinimo nuostolius. Būtent čia paprastai slepiasi darbo valandos ir paruošimo laikas.

Automatinis krovimas ir iškrovimas: greičiausias būdas sumažinti rankinį darbą

Tarp visų automatizacijos lygių automatinis krovimas ir iškrovimas dažniausiai suteikia aiškiausią operacinę naudą. Jis sumažina vilkikų naudojimą, pagerina saugą dirbant su lakštų medžiagomis ir leidžia įrenginiui toliau veikti mažiau nutraukiamai.

Projektų vadovams vertė yra ne tik darbo jėgos sumažinimas pagal darbuotojų skaičių. Tai taip pat laukimo laiko pašalinimas. Įrenginys, kuris gali automatiškai pakelti, padėti ir iškrauti medžiagą, mažiau tikėtina, kad stovės neveikdamas tarp nestavimų, ypač antruoju pamatu, naktiniais laikotarpiais arba esant darbo jėgos trūkumui.

Tai ypač svarbu, kai užsakymų struktūra yra nestabili. Šilumos ir vėsinimo įrangos, korpusų, žemės ūkio technikos, elektros skyrių arba sutartinės gamybos įmonėse dažnai susiduriama su įvairių skubios mažos apimties užsakymų ir suplanuotų gamybos ciklų mišiniu. Automatinis įkrovimas padeda šiai kintamumui prisitaikyti, nes užsakymai gali būti įkeliama į eilę nuosekliau ir tarp jų reikia mažiau rankinio įsikišimo.

Vis dėlto ne visos įmonės pasiekia vienodą rezultatą. Nauda priklauso nuo medžiagų mišinio ir užsakymų struktūros. Jei įmonė apdoroja labai įvairaus dydžio lakštus, jautrius paviršius ar dažnai likučius, automatizavimo sistema turi gerai tvarkytis su tokia sudėtingumu. Kitu atveju įrenginys vis dar gali reikalauti per daug operatoriaus korekcijų, kad būtų pasiektos tikėtinos darbo sąnaudų taupymo naudos.

Perjungimo laiko sumažinimas yra svarbesnis nei dešimtainės pjovimo našumo reikšmės

Projektų komandos dažnai traukiamos į įrangos palyginimus, remiantis maksimaliu pjovimo greičiu. Iš tikrųjų daugelyje lakštinių metalų operacijų paruošimo ir keitimo laikas daro didesnę įtaką savaitiniam gamybos kiekiui nei maksimalus pjovimo našumas.

Lazerinė automatizacija tai pagerina keliais būdais:

• programomis valdoma medžiagų tvarkymo sistema sumažina rankinį paruošimą tarp užduočių;
• integruotos užduočių eilės sutrumpina pauzes tarp pjovimo schemų;
• automatinis srauto antgalio ar parametrų valdymas gali sumažinti paruošimo klaidas kai kuriose sistemose;
• skaitmeninis užduočių sekos stebėjimas palengvina įvairios gamybos planavimą be painiavos;
• detalių tvarkymo automatizacija sumažina reikalingumą sustabdyti įrangą iškraunant.

Projektų vadovams pagrindinis pranašumas yra terminų sutraukimas. Jei įmonė vykdo daug trumpų užduočių, kiekvieno paruošimo laiko sutrumpinimas kelias minutes gali atkurti daugiau naudingos galios nei bandymas pasiekti ribotus našumo padidėjimus dėl padidinto pjovimo greičio. Tai tampa ypač svarbu, kai lazerinis pjovimo įrenginys yra prieš ribotų operacijų, pvz., lenkimo ar suvirinimo ląstelių, grandinėje. Tikslesnės pjovimo ląstelės veiklos prognozavimas reiškia, kad žemesnių grandžių skyriai gauna darbus nuolatiniu ritmu, todėl visame projekte sumažėja krizės valdymo veikla.

Šis prognozuojamumas dažnai yra vertingesnis už tiesioginį įrenginio naudojimą, nes jis pagerina terminų laikymosi rodiklius.

Automatinis detalės išdėstymas padeda, bet tik tada, kai jis susietas su gamybos realybe

Detalių išdėstymo programinė įranga dažnai aptariama kaip medžiagų taupymo priemonė, tačiau iš projekto vykdymo perspektyvos jos poveikis darbo jėgai ir paruošimui gali būti vienodai svarbus. Geriau išdėstymas sumažina lakštų keitimo skaičių, pagerina užduočių grupavimą ir gali palaikyti nekontroliuojamą ar mažai stebimą gamybą.

Tačiau čia daugelis dirbtuvių daro planavimo klaidą: jie optimizuoja išdėstymą, bet ne darbo eigą aplink jį.

Labai efektyvus išdėstymas popieriuje gali sukurti problemų, jei jis maišo skubius ir neskubius detalių, sudėtingina rūšiavimą arba siunčia neteisingą seką tolesnėms operacijoms. Kai kuriais atvejais šiek tiek mažiau medžiagų naudingas išdėstymas duoda geriausius projekto rezultatus, nes supaprastina detalių identifikavimą, sutrumpina perdavimo laiką ir palaiko faktinį gamybos grafiką.

Lazerinė automatizacija veikia geriausiai, kai išdėstymas yra susietas su MES, ERP ar bent jau su disciplinuota gamybos planavimo sistema. Be šio ryšio automatizacija gali pagreitinti neteisingus prioritetus. Projektų vadovams tai yra esminis skirtumas. Tikslas nėra vien tik automatizuotas judėjimas. Tikslas – kontroliuojama srautų eiga, atitinkanti pristatymo įsipareigojimus.

Detalių rūšiavimas dažnai yra paslėptasis susirūšinimo taškas po pjovimo

Daugelis parduotuvių pagerina lakštų įkrovimą, tačiau vis dar praranda laiko iškraunant ir rūšiuojant. Tai dažna situacija aukšto mišriojo gamybos aplinkoje, kurioje nestai sudaryti iš kelių detalės numerių, skirtingų klientų arba surinkimo linijoms paruoštų komplektų.

Jei operatoriai per daug laiko praleidžia identifikuodami, atskirdami ir perkeldami supjaustytas detales, dalis automatizuoto įkrovimo suteikiamos darbo naudos dingsta. Todėl detalėms rūšiuoti reikia skirti daugiau dėmesio planuojant automatizaciją.

Priklausomai nuo gamybos masto, tinkamiausias sprendimas gali būti nuo paprasto konvejerinio pašalinimo iki sudėtingesnio robotizuoto paimimo ir sukrovimo. Reikalingo sudėtingumo laipsnis priklauso nuo detalių dydžio, storio diapazono, pjovimo kokybės reikalavimų bei to, ar detalės yra be skeleto ar su mikro-sujungimais. Mažos, sudėtingos detalės yra sunkiau automatizuojamos nei didelės, kartotinos detalės, todėl verslo argumentacija kiekvienam taikymui skiriasi.

Projektų vadovams klausimas turėtų būti paprastas: kur pjautinė medžiaga ilgiausiai laukia kitos vertės pridėjimo žingsnio? Jei atsakymas yra „lazerio vietoje ar šalia jo“, tada iškrovimas ir rūšiavimas, greičiausiai, riboja našumą labiau nei pati pjovimo greitis.

Kokie automatizacijos pokyčiai darbuotojų skaičiuje ir gamyklos grindų rizikoje

Tempti įprasti lazerinę automatizaciją kaip tiesioginį darbo jėgos pašalinimo įrankį. Iš tikrųjų realistiškesnė nauda – darbo jėgos perkėlimas ir rizikos sumažinimas.

Daugelis lakštų metalo dirbtuvių vis dar reikalauja kvalifikuotų specialistų automatinėse sistemose. Skirtumas tas, kad jų laikas perkeliamas nuo pakartotinio medžiagos tvarkymo į priežiūrą, išimčių valdymą, kokybės kontrolę ir grafikų koordinavimą. Tai svarbu darbo rinkoje, kur patyrusių staklių operatorių įdarbinti ir išlaikyti yra sunku.

Projektų valdytojams šis poslinkis sumažina keletą vykdymo rizikų:

• mažesnė priklausomybė nuo vieno operatoriaus, kad lazeris veiktų efektyviai;
• mažiau vėlavimų dėl nebuvimo ar pamainų tarpų;
• stabiliau išvestis per viršvalandines ar ne darbo valandas;
• mažesnė tikimybė, kad rankinis lakštų perkėlimas sukels žalos;
• geresnė nuoseklumas užduočių tvarkoje.

Tačiau automatizacija taip pat kelia naujų valdymo reikalavimų. Priežiūros disciplina tampa svarbesnė. Medžiagų paruošimas turi būti tikslingesnis. Programų duomenų klaidos gali paveikti daugiau gamybos per trumpesnį laiką. Jei įmonė neturi procesų kontrolės, automatizacija greičiau padidins organizacinius trūkumus nei juos išspręs.

Kur tikėtina, kad lazerinė automatizacija duos didžiausią naudą

Ne kiekvienai gamybos įmonei reikia automatizuoti vienodai. Didžiausias grąžinamumas dažniausiai pasireiškia aplinkoje, kur susilieja šios sąlygos:

• dažna darbuotojų kaita tarp pamainų;
• didelis mašinos neveikimo laikas tarp užduočių;
• augantis užsakymų kiekis be atitinkamo darbuotojų skaičiaus;
• kartotinis medžiagų perkėlimas su standartiniais lakštų matmenimis;
• spauda dirbti be žmonių prie įrenginių arba pusiau prižiūrimoje gamyboje;
• kartotiniai pristatymo sutrikimai, kuriuos sukelia pjovimo ląstelės perkrovimas;
• keli žemesniųjų procesų etapai laukia lazerio išėjimo duomenų.

Priešingai, atvejis gali būti silpnesnis, kai užsakymai yra labai individualizuoti, medžiagų srautas prastai organizuotas arba žemesniųjų procesų susitraukimai nulemia visą pristatymo terminą. Jei lenkimo galia, suvirinimo eilės ar patikrinimo deltos yra tikrosios apribojimo vietos, vien tik lazerio automatizavimas gali nepagerinti bendro projekto našumo tiek, kiek tikėtasi.

Tai dažna kapitalo planavimo klaida. Komandos investuoja į labiausiai matomą viršutinio proceso technologiją, neįsitikindamos, ar ji iš tikrųjų pašalina tikrąją grafiko nuostolių vietą.

Įgyvendinimo problemos, kurios veikia projekto sėkmę

Iš projekto vykdymo požiūrio, lazerio automatizavimo įdiegimas – tai ne tik įrenginio įsigijimas. Tai darbo eigos pertvarkymas. Techninis sistemos tinkamumas yra svarbus, tačiau taip pat svarbūs išdėstymas, medžiagų logistika, programinės įrangos integracija ir mokymai.

Prieš pradedant, projektų vadovams paprastai reikia aiškių atsakymų į keletą operacinės veiklos klausimų:

• Ar dabartinė gamybos patalpų išdėstymo schema leidžia automatizuotą lakštų saugyklą, pakrovimo maršrutus ir iškrovimo zonas?
• Ar sistema tvarkys dirbtuvės tikrąją lakštų dydžių, storio ir medžiagų mišrinę?
• Kaip bus tvarkomi likučiai, kad nebūtų sukurtas papildomas rankinis darbas?
• Kokio lygio integracija įmanoma su planavimo programine įranga ir gamybos būsenos stebėjimo sistemomis?
• Ką daryti, jei detalė pasisuka aukštyn, lakštas įkraunamas dvigubai arba eilės prioritetas keičiamas per pamatą?
• Ar techninės priežiūros parama yra prieinama vietiniame lygmenyje ir ar rezervinių dalių pristatymo laikotarpiai yra priimtini?

Šie klausimai dažnai lemia sėkmę labiau nei brošiūrose pateikta specifikacija. Dirbtuvės, kurios sėkmingai naudoja automatizaciją, paprastai procesą derina aplink įrangą. Dirbtuvės, kurios susiduria su sunkumais, dažnai tikisi, kad įranga kompensuos silpną planavimo discipliną.

Praktiškas būdas įvertinti automatizaciją, neperspėjant ROI

Projektų vadovams patikimiausias įvertinimo metodas yra žymėti laiko praradimą per vieną pilną gamybos ciklą, o ne vertinti sutaupymų tik iš darbo jėgos. Ieškokite faktiškai praleistų minučių laukiant medžiagos, įkrovant, keičiant darbus, iškraunant dalis, šalinant šiukšles ir taisant tvarkaraščio klaidas. Tada nustatykite, kurias iš šių praradimų automatizacija gali nuolat pašalinti.

Realus verslo atvejis turėtų apimti:

• dabartinis mašinos neveikimo laikas tarp gaminimo komplektų;
• operatoriaus valandos, praleistos tvarkant, o ne pjauti;
• tvarkaraščio poveikis, jei įmanoma antrą pamainą ar neprisegtą gamybą;
• nauda iš tolygesnio detalių srauto tolesniuose procesuose;
• techninės priežiūros ir mokymo reikalavimai;
• neišnaudojimo rizika, jei pasikeis gaminio sudėtis.

Šis požiūris lemia geresnius sprendimus nei bendros išvados apie protingą gamybą. Lakštų metalų apdirbime lazerinė automatizacija sukuria didžiausią vertę ten, kur ji pašalina pakartotinius pertraukimus ir užtikrina grafiko patikimumą. Tai ypač svarbu projektuose grindžiamose veiklose, kai viena vėluojanti pjovimo eilė gali sukelti neigiamą efektą visoje grandinėje – nuo pirkimų iki gamybos, surinkimo ir siuntimo.

Dirbtuvės, kurios pasiekia geriausius rezultatus, nėra visada tiek pažangiausiai automatizuoti. Dažniausiai tai yra dirbtuvės, kurios automatizacijos lygį derina su darbų įvairove, darbo jėgos realybėmis ir projektų pristatymo spaudimu. Šiame kontekste lazerinė automatizacija reiškia ne tiek žmonių pakeitimą, kiek pjovimo proceso sukūrimą, kuris veikia numatytai esant tikrovės gamybos sąlygoms.