Lean production w zrobotyzowanej paletyzacji wiaderek z farbą w Fabryce Farb i Lakierów Śnieżka S.A.

Pierwsza z aplikacji poddana analizie to paletyzacja, najpopularniejsze zastosowanie robotów przemysłowych. Roboty Kawasaki ZD250S o udźwigu 250kg zostały zainstalowane na linii produkcyjnej farby emulsyjnej i fasadowej. Fabryka Farb i Lakierów Śnieżka S.A. jest jednym z czołowych producentów farb i lakierów w Polsce. To nowoczesny zakład, zatrudniający ponad 500 osób i wytwarzający rocznie około 70 mln litrów różnego rodzaju wyrobów chemii budowlanej na rynek krajowy oraz rynki zagraniczne. Czy ta inwestycja była zbieżna z koncepcją „odchudzania produkcji”?

Zadanie polegało na modernizacji linii technologicznej do produkcji białej farby emulsyjnej i fasadowej. Projekt zakładał m.in. uruchomienie wydajnego, zrobotyzowanego stanowiska do paletyzacji wiaderek o pojemnościach 3, 5, 10 i 15 litrów z dwóch linii rozlewniczych. Uzyskanie zakładanej wydajności wymagało zastosowania dwóch robotów Kawasaki ZD250 z oferty firmy ASTOR.

Zwiększenie wydajności i niezawodności całego ciągu produkcyjnego to tylko jeden z efektów modernizacji. Zapewnienie wysokiej jakości i powtarzalności ułożenia produktu na paletach to kolejne, wymierne korzyści. Podstawowym atutem tej instalacji jest również odciążenie pracowników od ręcznego układania wiaderek (wiaderko 15 l waży 22 kg), co wpływa na poprawienie warunków pracy. Szeroki asortyment produktów oraz wysokie wymagania jakościowe Śnieżki spowodowały, iż zrobotyzowane stanowisko paletyzujące zostało wyposażone w szereg ciekawych i nowoczesnych rozwiązań, pozwalających m.in. na pozycjonowanie wiaderka tak, aby logo firmy było zawsze widoczne. Zastosowanie chwytaka mechanicznego zapewnia bezpieczny transport wiaderek na paletę, chroniąc je przed niekontrolowanym upadkiem, co z kolei wpływa na wyeliminowanie przestojów z tym związanych oraz na zachowanie czystości na stanowisku. Łatwą obsługę stanowiska zapewnia panel operatorski z oprogramowaniem Wonderware InTouch, pozwalający na wybór aktualnie produkowanego asortymentu, sposobu ułożenia wiader czy przekładek.

Ręczna paletyzacja często jest wąskim gardłem całej linii produkcyjnej. Zastosowanie robota pozwala przyspieszyć paletyzację oraz zapewnić stałą wydajność. Również w tym przypadku robotyzacja zapewniała stałą i wysoką wydajność paletyzacji co pozwala łatwo i precyzyjne określić termin realizacji zamówień. Pełna robotyzacja procesu paletyzacji pozwoliła ograniczyć ilość zbędnych działań lub działań nie wnoszących wartości do procesu produkcyjnego. Robot automatycznie i bezzwłocznie pobiera produkty i je paletyzuje oraz pobiera i umieszcza na paletach przekładki. Pełne palety wyjeżdżają z linii i są gotowe do załadunku na ciężarówki. Eliminacja wąskiego gardła w postaci ręcznej paletyzacji pozwoliła wykryć kolejne miejsca ograniczające zdolności produkcyjne zakładu. Inwestycja w robota była zapoczątkowała szereg działań, których wspólnym celem było usprawnienie produkcji.

Zrobotyzowane znakowanie i kontrola jakości

W drugiej z analizowanych aplikacji małe robot Kawasaki FS003N (3 kg udźwigu) zostały „zatrudnione” na linii produkcyjnej papieru do badania zgryzu. Firma Dr. Jean Bausch przy budowie nowej linii produkcyjnej zdecydowała się na robotyzację finalnego etapy produkcji (znakowanie, pakowanie i kontrola jakości).

W pełni zautomatyzowany proces produkcyjny kończy się znakowaniem, pakowaniem i kontrolą jakości. Są to zadania wymagające manipulacji gotowym produktem pomiędzy maszynami znakującymi a stacją kontroli jakości. W wariancie manualnym zadanie to było trudne do nadzoru. Zaangażowanie wielu pracowników do realizacji monotonnej pracy na kolejnych stanowiskach nie pozwalało na zachowanie stałych czasów realizacji poszczególnych zadań co skutkowało dużymi wahaniami wydajności. Proces ten zdecydowano się w pełni zrobotyzować.

Po wyprodukowaniu papier do badania zgryzu jest pakowany do plastikowych pojemników. Taśmociąg doprowadza opakowania do maszyny etykietującej. Coraz częściej producenci chcąc zapewnić najlepszą jakość swoich produktów wprowadzają dokładne śledzenie produkcji, tak aby móc zidentyfikować każdy produkt i jego ścieżkę w zakładzie.

Robot Kawasaki FS003N pobiera z taśmociągu kolejne pojemniki i przenosi do drukarki, która nanosi kod Data Matrix na etykietę dzięki czemu każde pudełko gotowego produktu jest identyfikowane. W bazie danych do tego kodu przypisane są parametry produkcji oraz pochodzenie składników. O obustronne, kompletne opisanie pojemnika dba drukarka tamponowa, która kończy etap znakowania opakowań. Załadunkiem pudełek do drukarki zajmuje się kolejny robot Kawasaki FS003N. Po zakończeniu pracy drukarki robot odbiera opakowania i przenosi na transporter na którym są one suszone. Pojemniki przemieszczają się na taśmie suszącej do linii pakującej. Losowo wybrane opakowanie zostaje przeniesione przez robota Kawasaki na transporter prowadzący do działu kontroli jakości reszta trafia do pakowania. Na tym etapie kontrolowana jest jakość oznakowania. Roboty pakujące pobierają pojemniki z taśmy i układają je dokładnie w kartonach. W każdym kartonie układane są trzy warstwy Po skompletowaniu każdej warstwy robot układa przekładkę. Podczas pakowania roboty pobierają po jednym opakowaniu próbnym z każdej warstwy, które zostaje zwrócone do szczegółowej kontroli jakości. Roboty pakujące zsynchronizowane są z prędkością taśmy suszącej. Umożliwia to ciągłą produkcję bez czasu oczekiwania. Wszystkie korekty pozycji i zmiany w trakcie dokonywane są również za pomocą panelu sterującego.

Zastosowanie robotów naturalnie wprowadziło takt na tym etapie produkcji. Zadania realizowane są precyzyjnie i powtarzalnie z zachowaniem czasu cyklu na poszczególnych stanowiskach i stałej wydajności całej linii produkcyjnej. Ważnym aspektem jest zastosowanie robotów jednego modelu Kawasaki FS003N dzięki czemu ograniczono magazyn części zamiennych oraz wprowadzono standaryzację części i procedur serwisowych. Dzięki zaangażowaniu robotów do realizacji tego zadania wyeliminowano przestoje. Linia pracuje płynnie, a zadania realizowane są bez pomyłek. Zwiększyło to wydajność, zmniejszając jednocześnie ilość braków i zwrotów co pozytywnie wpłynęło nie tylko na wynik finansowy firmy, ale również na wizerunek w oczach odbiorców produktów.

Roboty Epson odchudzają proces montażu

W trzeciej aplikacji roboty marki Epson realizują montaż elementów uszczelnienia. Są to roboty typu SCARA o wysokiej dynamice ruchów – idealne do procesu montażu.

Prosty montaż elementów uszczelniających może wydawać się idealnym zadaniem dla zwinnych dłoni człowieka. Szeroki wachlarz elementów o różnych wymiarach dobieranych losowo, również wydaje się przemawiać za wyższością manualnego montażu w krajach o niskich kosztach pracy nad robotyzacją

Firmy Hauff-Technik, posiadająca trzy zakłady w Europie, jest jednym z wiodących producentów systemów uszczelniających do kabli, rur i przewodów. Nazwa Hauff jest synonimem jakości. To także jeden z powodów, dla których faworyzuje się produkcję w Europie. W walce o konkurencyjność na rynkach światowych pojawił się dylemat: manualny montaż na Dalekim Wschodzie kontra automatyzacja produkcji w Europie. Przyjrzenie się produktom do montażu dawało przewagę pracy ręcznej w krajach o niskich kosztach pracy. Praca przedstawiała się raczej prosto: elementy gięte ze stali nierdzewnej należało luźno wkręcić w elastyczny element gumowy. Trzeba buło uwzględnić mnogość wariantów oraz małe rozmiary elementów. W jednym z analizowanych przypadków do montażu było 48 typów elementów uszczelniających, montowanych w setkach sztuk. To czynnik, który faworyzuje montaż ręczny. W tej aplikacji zdecydowano się na robotyzację. Kluczowymi czynnikami skłaniającymi do tego wyboru była konieczność zapewnienia wysokiej jakości montowanych produktów oraz wysokiej wydajności dla szerokiego wachlarza wariantów. Tajemnica linii polega na jej elastyczności, którą zapewniają: pomysłowy system zaopatrywania, konsekwentne wprowadzanie robotów i uniwersalny magazyn narzędzi. Wszelkie komponenty, w tym komponenty kluczowe: element gumowy i gięte elementy stalowe, jak również elementy złączne, takie jak: śruby, nakrętki, podkładki itp., składowane są w licznych magazynkach i pojemnikach, które albo są dokowane bezpośrednio do linii montażowej albo zgrupowane w modułach wzdłuż niej. Jak inteligentnie pomyślana jest koncepcja urządzenia, można się przekonać już przy pierwszej stacji. Mamy tutaj robota Epson SCARA serii G10 z zasięgiem ramienia 850 mm. Stacja jest uformowana w półkole wokół robota z pięcioma magazynkami do przechowywania różnych elementów ze stali szlachetnej. Zadaniem robota jest pobranie właściwego elementu giętego z magazynka i ustawienie go w odpowiedniej pozycji na przenośniku.

Równocześnie drugi robot odpowiedzialny jest za pobranie montowanych elementów uszczelniających z magazynków i umieszczenie w odpowiedniej pozycji na transporterze. Robot Epson SCARA na trzecim stanowisku musi się zmierzyć z niełatwym zadaniem: precyzyjnym umieszczeniem odpowiednich śrub wraz z podkładkami w przewidzianych do tego otworach w gumowym elemencie. Epson G10 poradził sobie z zadaniem pewnie i szybko. Ostatnie zadanie montażowe (luźne skręcenie śrub) jest zadaniem czwartego robota.

Dzięki zaangażowaniu robotów przemysłowych Epson udało się stworzyć koncepcję pionierskiej linii montażowej, która pod względem kosztów może śmiało konkurować z manualnymi rozwiązaniami taniego montażu, oferując przy tym wiele istotnych zalet. Jest to bardzo elastyczne rozwiązanie, dzięki któremu można ekonomicznie montować małe, zróżnicowane pod względem wielkości, elementy. W krótkim czasie można zrealizować zamówienia, unikając kosztów magazynowania produktów, gwarantując przy tym termin realizacji zamówienia. Bardzo istotnym argumentem przemawiającym za robotyzacją tego zadania jest możliwość elastycznego reagowania na wahania rynku, łatwej modyfikacji wydajności lub zmiany asortymentu bez ponoszenia dodatkowych kosztów.

To, że roboty Epson przejęły wszystkie zadania na czterech stacjach, nie jest dziełem przypadku. Oczywiście podczas planowania linii montażowej zastanawiano się również nad alternatywami, np. systemem liniowym, jednak potrzeba maksymalnej elastyczności przy jednocześnie najkrótszych taktach szybko zweryfikowała ten pomysł i najlepszym rozwiązaniem okazały się roboty Epson.

Dzisiaj cztery roboty Epson Scara, model G10 z zasięgiem ramienia 650 i 850 mm wykonują całe niezbędne spektrum zadań. Dzięki robotyzacji proces jest uporządkowany i stabilny oraz łatwy do monitorowania. Daje to możliwość bardzo dobrego i łatwego planowania dostaw komponentów i półproduktów oraz pewność dotrzymania terminów realizacji zamówień na produkty końcowe.

Lean i robotyzacja – uporządkowany i ekonomiczny proces produkcyjny

Robotyzacja wspiera koncepcję lean production choć nie zawsze jest tak postrzegana. Niezależnie czy motywem do robotyzacji jest chęć „odchudzenia produkcji”, czy wprowadzanie lean production skłania do robotyzacji, efekt jest taki sam. Robotyzacja i lean production wspierają się wzajemnie i pozwalają uzyskać optymalny i stabilny proces produkcyjny, eliminując zbędne czynności i stabilizując czasy cykli. Istotny aspektem robotyzacji jest też fakt że pozwala na łatwe zbieranie kompletnej informacji o czynnościach realizowanych na stanowisku oraz o ich czasie trwania co może prowadzić do dalszych usprawnień i ciągłej poprawy procesu produkcyjnego. Poza zyskami czysto ekonomicznymi za robotyzacją i lean production przemawia również łatwiejsza organizacja produkcji oraz logistyka. Wprowadzenie do zakładu produkcyjnego koncepcji lean lub robotyzacji pozwala na dalszy rozwój i ciągłe usprawnianie procesu co pozwala nadążyć na trendami rynku i pozostać konkurencyjnym na globalnym rynku.

Paweł Handzlik,
Menadżer ds. Robotyzacji
ASTOR Sp. Z o.o.