Automatyzacja produkcji AGD, FMCG i elektroniki – od czego zacząć i jak wybrać integratora robotów

Zakład produkujący AGD, kosmetyki czy podzespoły elektroniczne mierzy się z tą samą presją: rosnące koszty pracy, niedobór operatorów i wymóg skrócenia cyklu przy wyższej powtarzalności jakościowej. Automatyzacja linii produkcyjnych w tych branżach zaczyna się od analizy procesu i identyfikacji wąskich gardeł, a nie od zakupu robota. Natomiast wybór integratora robotów opiera się na kompetencjach mechaniczno-sterowniczych, doświadczeniu branżowym i sposobie prowadzenia projektu, nie na cenie samego ramienia. Artykuł pokazuje, jak ułożyć projekt robotyzacji produkcji od pierwszej analizy do przekazania linii i na jakie sygnały zwrócić uwagę przy wyborze partnera technologicznego.

Źródło: PEDROKS

Od czego zacząć automatyzację linii produkcyjnych w AGD, FMCG i elektronice?

Automatyzację zaczyna się od mapy procesu i identyfikacji wąskich gardeł, a nie od katalogu robotów. Punktem wyjścia są dane o cyklach poszczególnych operacji, wskaźnikach braków, czasach przezbrojenia i rzeczywistej obsadzie stanowisk. Dopiero na tej podstawie widać, gdzie automatyzacja przyniesie efekt, a gdzie jedynie przesunie problem na kolejny etap linii montażowej.

Drugim krokiem jest jasne zdefiniowanie celu biznesowego. Inaczej projektuje się stanowisko mające zwiększyć przepustowość w wąskim gardle, a inaczej stację ograniczającą wskaźnik braków. Hierarchia tych celów decyduje o doborze technologii, od prostego manipulatora po zintegrowaną stację z systemem wizyjnym i traceability. Trzeci element to ocena gotowości zakładu: dostępność mediów, przestrzeni, kompetencji utrzymania ruchu i zmienności asortymentowej. Bezpośrednio wpływa ona na wybór między dedykowaną stacją a rozwiązaniem modułowym.

Które procesy najlepiej poddają się automatyzacji montażu?

Automatyzacja montażu przynosi największy efekt tam, gdzie operacja jest powtarzalna, mierzalna i istotna dla jakości gotowego wyrobu. Dla AGD są to typowo:

• skręcanie z kontrolą momentu,
• montaż podzespołów z weryfikacją obecności,
• testy funkcjonalne EOL,
• pakowanie z etykietowaniem.

W FMCG dominują:

• dozowanie,
• kapslowanie,
• formowanie zestawów wielosztukowych,
• paletyzacja.

W elektronice automatyzacji podlegają:

• nakładanie pasty lutowniczej,
• montaż SMD,
• inspekcja optyczna,
• testy funkcjonalne,
• znakowanie DataMatrix.

Wspólnym mianownikiem tych zastosowań jest wysoka powtarzalność ruchu i możliwość jednoznacznego zdefiniowania kryteriów OK/NOK. Tam, gdzie ocena jakości jest subiektywna albo wymaga elastyczności ludzkiej (montaż wariantowy w krótkich seriach), lepiej sprawdza się stanowisko hybrydowe z kobotem wspierającym operatora niż pełna robotyzacja. W praktyce najskuteczniejsze wdrożenia zaczynają się od jednej stacji w wąskim gardle, a dopiero po jej stabilizacji rozszerzają się na kolejne fragmenty linii montażowej.

Jak przygotować specyfikację przed rozmową z integratorem robotów?

Rzetelna specyfikacja skraca czas przygotowania oferty i eliminuje rozjazdy interpretacyjne między klientem a wykonawcą. Powinna opisywać:

• wyrób i jego warianty,
• wymagany takt stanowiska,
• kryteria jakościowe (co uznajemy za wadę),
• wymagania odbiorcy końcowego (w automotive typowo IATF 16949 i CSR OEM),
• dostępną przestrzeń w hali,
• interfejsy do istniejących systemów, w tym MES i ERP.

Do specyfikacji warto dołączyć:

• dokumentację produktu,
• próbki fizyczne dla stacji testowych
• opis operacji, którą stanowisko ma zastąpić lub uzupełnić.

Im więcej informacji o realnym przebiegu procesu, tym mniejsze ryzyko, że po FAT okaże się, że stanowisko nie obsługuje wariantu istotnego dla klienta. Częsty błąd na tym etapie to podanie wyłącznie oczekiwanego cyklu bez opisu, co dzieje się z detalem przed stacją i po niej. Wówczas integrator projektuje „wyspę”, która nie łączy się z resztą linii, a kolejne modyfikacje przesuwają harmonogram.

Po czym poznać dobrego integratora robotów przemysłowych?

Dobrego integratora robotów poznaje się po trzech obszarach:

1. kompetencjach technicznych,
2. doświadczeniu branżowym,
3. sposobie prowadzenia projektu.

Kompetencje techniczne to własna konstrukcja mechaniczna, projektowanie sterowania PLC/HMI, integracja robotów różnych producentów, systemy wizyjne, bezpieczeństwo funkcjonalne i integracja z systemami nadrzędnymi. Firma projektująca mechanikę i pisząca oprogramowanie ma pełną kontrolę nad terminami i jakością, w odróżnieniu od pośredników składających rozwiązanie z podwykonawstwa.

Doświadczenie branżowe ma znaczenie, bo linia w elektronice, AGD i FMCG rządzi się różnymi wymaganiami. W elektronice krytyczna jest ochrona ESD i kontrola wizyjna wysokiej rozdzielczości, w FMCG higiena i szybkie przezbrojenia między wariantami opakowań, w AGD elastyczność w obsłudze wielu wariantów produktu na jednej linii.

Prowadzenie projektu: jawny harmonogram, punkty kontrolne, testy FAT przed wysyłką, testy SAT u klienta, komplet dokumentacji DTR z deklaracją zgodności UE i dostępny serwis po uruchomieniu.

Uzupełniającym kryterium jest własny park maszynowy integratora. Firma dysponująca własną obróbką CNC i zapleczem prefabrykacyjnym krócej reaguje na potrzebę modyfikacji mechanicznej i wymiany komponentu podczas budowy stanowiska.

Jak przebiega wdrożenie automatyzacji montażu krok po kroku?

Wdrożenie automatyzacji i robotyzacji przebiega zwykle w sześciu etapach:

1. analizie procesu i doborze koncepcji,
2. projekcie mechanicznym i elektrycznym,
3. programowaniu sterowania i robota,
4. budowie stanowiska w zakładzie integratora,
5. testach FAT z udziałem klienta,
6. uruchomieniu i testach SAT u klienta.

Po uruchomieniu następuje okres ramp-up, w którym optymalizuje się takty i parametry stacji.

Kluczowe znaczenie ma etap FAT. Testy w zakładzie integratora pozwalają wychwycić błędy przed transportem stanowiska i zminimalizować czas przestoju u klienta. Zespół klienta (jakość, technologia, utrzymanie ruchu) weryfikuje wtedy cycle time, powtarzalność, obsługę wariantów i procedury bezpieczeństwa. Równolegle powstaje dokumentacja:

• DTR,
• instrukcje obsługi,
• procedury LOTO,
• matryca kompetencji operatorów.

Budowa linii i maszyn zamyka się przekazaniem kompletu dokumentów i deklaracji zgodności UE. Jednak odpowiedzialność za ocenę ryzyka na stanowisku pracy po uruchomieniu spoczywa na pracodawcy, czyli użytkowniku maszyny, co warto uwzględnić w planie szkoleń i procedur BHP.

Podsumowanie

Robotyzacja produkcji w AGD, FMCG i elektronice nie zaczyna się od wyboru robota, ale od analizy procesu, celu biznesowego i realnych ograniczeń zakładu. Wybór integratora robotów to decyzja o partnerze na kilka lat: od koncepcji przez FAT i SAT po serwis i modernizacje. Dlatego rzetelna specyfikacja, jasne kryteria akceptacji i jawny harmonogram są dla powodzenia projektu ważniejsze niż porównanie cen za samą stację. Zakres i szczegóły konkretnego projektu warto omówić z zespołem PEDROKS, który prowadzi wdrożenia od analizy procesu, przez projekt mechaniczny i sterowanie, po serwis po uruchomieniu.