Automatyzacja, która się opłaciła

Na taśmociąg wjeżdżają ramy załadowane elementami do urządzenia czyszczącego. (Copyright: YASKAWA Europe GmbH)

Po czyszczeniu regały automatycznie przemieszczają się do odpowiedniego miejsca pobrania. (Copyright: YASKAWA Europe GmbH)

Osiem robotów Motoman GP12 pobiera elementy i umieszcza je w KLT. (Copyright: YASKAWA Europe GmbH)

Próba kamery podczas pobierania zapewnia, że elementy są następnie poprawnie umieszczone w KLT. (Copyright: YASKAWA Europe GmbH)

Wypełnione KLT-y poruszają się po linii transportowej FMS od MiniTec do regału magazynowego, puste pudełka są ponownie udostępniane robotom. (Copyright: YASKAWA Europe GmbH)

Aby lepiej reagować na zmienne wolumeny zamówień, specjalista HMT zdecydował się na większą automatyzację systemu czyszczenia części przemysłowych od MiniTec – z wyraźnym sukcesem.

"Nie tylko czysto, ale całkowicie czysto" – tak brzmiało kiedyś hasło znanej reklamy środka piorącego. Podobne wymagania ma również HMT – Häseler Metalltechnik GmbH z St. Georgen, jeśli chodzi o czyszczenie elementów technicznych. Firma założona w 1983 roku specjalizuje się w technice tłoczenia i formowania oraz w czyszczeniu elementów przy bardzo wysokich wymaganiach dotyczących czystości technicznej. Klienci głównie działają w sektorze motoryzacyjnym. W zakładach najczęściej produkuje się elementy tłoczone, które mają kontakt z komponentami elektrycznymi i płytami obwodów drukowanych.

Joachim Hölzl, dyrektor techniczny firmy, mówi o rozwiązaniu typu all-in-one, które oferuje HMT: „Mamy cały proces tłoczenia i czyszczenia na powierzchni 12 500 m² pod jednym dachem. Nasz zakres usług obejmuje tłoczenie, formowanie, głębokie tłoczenie oraz czyszczenie części – w tym analizę pozostałości brudu w własnym laboratorium. Jesteśmy w stanie spełnić niemal każde życzenie klienta. Podstawą tego są własne narzędziownie, nowoczesny park maszynowy i zaangażowani pracownicy z solidną wiedzą szczegółową. Nasze procesy i metody odpowiadają najwyższym standardom przemysłu motoryzacyjnego.”

Zmienne zamówienia jako wyzwanie

W HMT działają dwie linie czyszczące. Pracuje się na nich w systemie dwuzmianowym przy normalnym obciążeniu, co umożliwia przepustowość około 40 milionów elementów rocznie. Wcześniej wiele czynności w procesie czyszczenia wykonywali pracownicy. Jednak ogólny brak siły roboczej coraz bardziej dawał się we znaki. Również współpraca z agencjami pracy nie przynosiła satysfakcjonujących rozwiązań. Powodem były zmienne co tydzień ilości zamówień, wyjaśnia Joachim Hölzl: „To utrudniało rozsądną planowanie zasobów – a także szybkie reagowanie na nowe sytuacje. W jednym tygodniu zapotrzebowanie rośnie, a zanim zdążymy dostosować do tego moce personalne, tydzień już się kończy.”

Na przyszłość Hölzl chciałby móc planować i sterować tym znacznie bardziej niezawodnie oraz elastyczniej reagować na wahania mocy. Celem jest zwiększenie automatyzacji – w szczególności skupiając się na załadunku transporterów z częściami do procesu czyszczenia i późniejszym wyładunku.

Automatyzacja dla większej elastyczności

Na początku zespół własnych specjalistów wewnątrz firmy, pod kierownictwem Tobiasa Seemanna, lidera działu automatyzacji, przeprowadził analizę ABC części i omówił możliwe rozwiązania. Hölzl wyjaśnia: „Stworzyliśmy własne laboratorium i rozpoczęliśmy pierwsze testy z robotem szkoleniowym. Wyniki były bardzo imponujące. Następnie skontaktowaliśmy się z Yaskawą, która udostępniła nam jednego ze swoich robotów do dalszych kroków. Gdy byliśmy pewni wykonalności, spotkaliśmy się z MiniTec jako systemowym integratorem. Przedstawiliśmy wizje automatyzacji ekspertowi od automatyki Peterowi Müllerowi i omówiliśmy, jak mogłaby wyglądać ta linia, na podstawie naszego dokumentu wymagań i oczekiwań. On następnie opracował koncepcję realizacji rozwiązania i rozpoczęła się implementacja.”

Ostatecznie powstała wysoce skomplikowana linia, w której automatycznie odbywa się wyładunek oczyszczonych elementów oraz ich załadunek i rozładunek. Konstrukcja z dwoma identycznymi stanowiskami wyładunkowymi zapewnia odpowiednią pojemność. W sumie osiem robotów Motoman GP12 zajmuje się rozkładaniem transporterów z częściami. Roboty serii GP charakteryzują się wysokimi prędkościami, przyspieszeniami i powtarzalnością. Całość jest połączona z w pełni zautomatyzowanym systemem magazynowym. Cała instalacja ma rozmiar 20 m x 10 m i imponujące wymiary.

Obecny przebieg procesu

Części klientów przeznaczone do czyszczenia trafiają do HMT w różnych opakowaniach (kosze siatkowe, skrzynki drewniane, kartony itp.). Na stanowisku przyjęcia są one – jeszcze ręcznie – wyjmowane z opakowań i mocowane na stanowiskach czyszczących.

Następnie system pobiera stojaki z magazynu buforowego. Przechodzą one wzdłuż 60-metrowej linii czyszczenia przez różne strefy, korzystając z zawieszonego toru. Z tamtąd trafiają do suszarni, potem do chłodni, a na końcu do strefy czystej. W zależności od specyfikacji technicznej części, stojak pozostaje na miejscu do wyjęcia lub przechodzi do strefy czystej, gdzie znajdują się stanowiska odbioru z robotami.

Ze względu na to, że części podczas procesu czyszczenia mogą się jeszcze poruszać, robot może mieć trudności z precyzyjnym złapaniem elementu. Dlatego tutaj przeprowadzana jest kontrola kamerowa, która ustala współrzędne, aby poprawnie umieścić części w KLT. Dzięki temu zapewnione jest, że podczas przekazywania do innych działów porządek tych elementów nie zostanie zachwiany.

Przemyślana kontrola

Podczas załadunku informacje o rodzaju części i miejscu wyładunku przekazywane są do systemu za pomocą kodu kreskowego na stojaku. Na stanowisku odbioru dane specyficzne dla artykułu są przesyłane przez interfejs między systemem czyszczenia a robotami. Joachim Hölzl wyjaśnia: „Dzięki temu robot dokładnie wie, jaki element ma odebrać, w jakiej ilości. I wie też, że musi odebrać tę ilość. Jeśli jakiś element zaginie, robot odlicza 1 od planowanej liczby. W ten sposób zawsze mamy poprawną liczbę pobranych sztuk.”

Automatyczna technika transportowa MiniTec

Każdy robot ma przed sobą stojak KLT. Pobiera z niego elementy z kosza czyszczącego i wkłada je do odpowiedniego pudełka. Gdy osiągnie wymaganą ilość, KLT automatycznie wyjeżdża, a robot otrzymuje pusty stojak.

Wypełniony KLT automatycznie przemieszcza się po taśmie do regału magazynowego. System transportowy to FMS od MiniTec – system transferowy, w którym pudełka są przemieszczane po zakrętach lub obrotowych stołach. Ciekawostką w wersji HMT jest to, że nie używa się typowych palet, lecz KLT-y napędzane bezpośrednio od taśm rolkowych.

Załadunek i rozładunek za pomocą shuttle

Przy regale magazynowym znajduje się urządzenie do obsługi magazynu (shuttle), również opracowane przez MiniTec. Zajmuje się ono automatycznym załadunkiem KLT-ów i porusza się tam i z powrotem. Transportuje też części do kontroli wizualnej. Ten obszar ma stanowisko kontrolne, na którym pracownicy mogą zobaczyć, jakie elementy znajdują się w systemie magazynowym. Części do kontroli można zamówić przez panel operatorski. W efekcie shuttle rozpoczyna rozładunek i umieszcza KLT-y na taśmie do kontroli wizualnej. Tam elementy są oceniane według katalogów błędów klientów. Jeśli są zgodne, pakowane są w opakowania dostosowane do klienta.

Znaczne zwiększenie elastyczności

Już po pierwszym uruchomieniu Joachim Hölzl odczuwa korzyści płynące z instalacji: „Największą zaletą jest elastyczność. Dziś mamy tu kluczową przewagę, że możemy w każdej chwili zwiększyć moce produkcyjne.”

Jednak także przebieg projektu cieszy Hölzla: „Współpraca w tym trójmiejskim zespole MiniTec, Yaskawa i HMT działała bardzo dobrze i ostatecznie doprowadziła do znakomitego rezultatu. Yaskawa, jak wspomniano, wspierała nas, udostępniając robota. Ale także MiniTec jako systemowy integrator mocno nam pomagał. Symulacje, czas cyklu, takie tematy. To była naprawdę dobra współpraca, szczególnie z Peterem Müllerem. Jego doświadczenie w projektach i wiedza techniczna miały ogromną wartość, także dla HMT. Połączenie Tobiasza Seemanna i Petera Müllera było świetne. Komunikacja, opracowanie projektu i doświadczenie MiniTec – wszystko to bardzo doceniam. W trakcie projektu pojawiały się nowe pomysły na ulepszenia, które szybko wdrażaliśmy. Również Marcel Therré i Phillip von Ehr świetnie się zaangażowali, byli prawdziwymi zespołowymi graczami.”

Kolejne rozszerzenie automatyzacji jako cel

Ogólnie szef HMT jest bardzo otwarty na temat automatyzacji. Już rozważa, aby również załadunek stanowisk czyszczących z ręcznego na robotyczny. Kolejnym tematem jest wyładunek części w strefie czystej. „Mamy tu wiele pomysłów, nie tylko w produkcji. Również w administracji istnieje wiele możliwości automatyzacji, z których już skorzystaliśmy. Chcemy w przyszłości analizować wszystkie obszary i procesy, które można zautomatyzować, aby zminimalizować błędy popełniane przez ludzi.” W związku z tym dział automatyzacji powiększył się już do czterech osób.

I również Yaskawa i MiniTec, ze względu na pozytywne doświadczenia, będą w przyszłości ponownie zaangażowane.