Robotyzacja procesów produkcyjnych w MŚP – korzyści, zastosowania i kiedy się opłaca

Wstęp

Roboty przemysłowe coraz częściej pojawiają się nie tylko w dużych fabrykach, ale również w małych i średnich zakładach produkcyjnych. Nie oznacza to jednak, że każda powtarzalna operacja powinna zostać od razu zrobotyzowana.

Dobre wdrożenie zaczyna się od konkretnego problemu. Może nim być brak pracowników, niestabilne tempo pracy, duża liczba błędów, przeciążenie operatorów albo stanowisko ograniczające wydajność całej produkcji. Dopiero po rozpoznaniu takiej potrzeby warto zastanowić się nad technologią.

Robotyzacja produkcji może poprawić wydajność, jakość i bezpieczeństwo pracy, ale największy efekt daje wtedy, gdy robot zostanie dopasowany do stabilnego procesu i rzeczywistych warunków zakładu.

Na czym polega robotyzacja procesu produkcyjnego?

Robotyzacja polega na wykorzystaniu robota przemysłowego lub współpracującego do wykonywania określonej operacji. Sam zakup robota nie oznacza jednak, że proces został zrobotyzowany.

Kompletne stanowisko może obejmować również:

• chwytak lub inne oprzyrządowanie,
• system podawania i odbioru detali,
• czujniki oraz system wizyjny,
• wygrodzenia i układy bezpieczeństwa,
• komunikację z maszynami,
• sterowanie PLC i panel operatorski,
• przenośniki, bufory lub urządzenia pomocnicze.

Robot jest więc tylko jednym z elementów większego systemu. O skuteczności wdrożenia często decydują właśnie detale: sposób podania produktu, jego pozycjonowanie, zmienność wymiarów, organizacja odbioru oraz możliwość szybkiego usunięcia zakłócenia.

Warto też pamiętać, że automatyzacja produkcji nie zawsze wymaga robota. W niektórych procesach wystarczy podajnik, przenośnik, czujnik albo stanowisko półautomatyczne. Robot ma sens wtedy, gdy jego elastyczność i zakres ruchu rzeczywiście są potrzebne.

Jakie korzyści może dać robotyzacja w MŚP?

Najbardziej widoczną korzyścią jest zwykle stabilizacja procesu. Robot wykonuje zaprogramowaną operację w taki sam sposób podczas każdego cyklu. Nie przyspiesza pod koniec zmiany, nie zmienia sposobu odkładania detalu i nie pomija czynności z powodu zmęczenia.

W praktyce może to oznaczać:

• bardziej przewidywalny czas cyklu,
• większą powtarzalność jakości,
• mniejszą liczbę błędów i poprawek,
• lepsze wykorzystanie maszyny,
• ograniczenie przestojów wynikających z braku operatora.

Nie każde wdrożenie musi prowadzić do zmniejszenia zatrudnienia. W wielu zakładach robot przejmuje monotonną lub obciążającą część pracy, a operator nadal odpowiada za przygotowanie materiału, kontrolę procesu, przezbrojenia i reagowanie na zakłócenia.

Robotyzacja może też poprawić ergonomię. Dotyczy to szczególnie ręcznego przenoszenia ciężkich elementów, pracy w wymuszonej pozycji, kontaktu z gorącymi detalami albo powtarzania tych samych ruchów przez wiele godzin.

Gdzie roboty najczęściej sprawdzają się w mniejszych zakładach?

Najlepszymi kandydatami są zwykle procesy powtarzalne, dobrze opisane i mające jasno określony początek oraz koniec cyklu.

Obsługa maszyn

Robot może załadować detal do obrabiarki, prasy lub innej maszyny, uruchomić cykl, a następnie odebrać gotowy element. Taka aplikacja ogranicza czas, w którym maszyna czeka na operatora, i pozwala utrzymać bardziej regularny rytm pracy.

Trzeba jednak przeanalizować nie tylko sam załadunek. Znaczenie mają również orientacja detalu, sposób otwierania drzwi, kontrola mocowania, usuwanie wiórów, pomiar oraz miejsce odkładania gotowych części.

Odbiór elementów z wtryskarek

Roboty do wtryskarek mogą odbierać wypraski, separować je od wlewków, odkładać do pojemników albo przekazywać do dalszego etapu procesu.

W takich aplikacjach robot pomaga utrzymać stały cykl maszyny i ogranicza ręczny kontakt z detalem. Ma to znaczenie szczególnie przy elementach podatnych na uszkodzenia, zabrudzenia lub deformację.

Paletyzacja i pakowanie

Układanie kartonów, worków, pojemników lub produktów na palecie jest czynnością powtarzalną i fizycznie obciążającą. Robot może przejąć tę operację, zachowując ustalony wzór paletyzacji i regularne tempo.

Podobnie wygląda pakowanie. Robot może odkładać produkty do opakowań, grupować je, przekładać warstwami lub współpracować z przenośnikiem i urządzeniami zamykającymi opakowania.

Montaż i manipulacja

Roboty i coboty wykorzystuje się również przy wkręcaniu, wciskaniu, podawaniu komponentów, znakowaniu i prostych operacjach montażowych.

W tym przypadku szczególnie ważna jest zmienność produktów. Jeżeli firma produkuje krótkie serie i często zmienia detale, stanowisko musi być łatwe do przezbrojenia. Przed wyborem rozwiązania warto więc porównać, czy lepszy będzie cobot czy robot przemysłowy.

Kiedy robotyzacja jest najbardziej opłacalna?

Robotyzacja nie staje się opłacalna wyłącznie dlatego, że dana czynność jest wykonywana ręcznie. Trzeba jeszcze ustalić, jak często proces pracuje, ile generuje strat oraz co dokładnie zmieni się po wdrożeniu.

Dobrym kandydatem jest proces, który:

• jest regularnie powtarzany,
• ma stabilny detal i sposób wykonania,
• zajmuje dużą część czasu operatora,
• ogranicza wydajność maszyny lub kolejnego etapu,
• generuje błędy albo problemy jakościowe,
• wymaga pracy w trudnych warunkach,
• jest realizowany na kilku zmianach.

Przed rozpoczęciem projektu warto zebrać dane o czasie cyklu, liczbie produktów, przestojach, brakach jakościowych, kosztach pracy i wymaganej wydajności. Bez tych informacji trudno rzetelnie określić koszt automatyzacji i ROI.

Nie chodzi wyłącznie o liczbę operatorów. W kalkulacji należy uwzględnić również wartość dodatkowej produkcji, ograniczenie braków, krótsze przestoje, możliwość pracy na kolejnej zmianie oraz koszty utrzymania stanowiska.za liczbę zdarzeń i ogranicza koszty pośrednie (absencje, przestoje).

Kiedy robot może nie być najlepszym rozwiązaniem?

Robotyzacja będzie trudniejsza, jeśli proces jest niestabilny, a sposób jego wykonywania stale się zmienia. Problemem może być także duża liczba nieprzewidywalnych wariantów, nieregularne podawanie detali lub brak miejsca na bezpieczne stanowisko.

Ostrożność jest potrzebna również wtedy, gdy robot miałby pracować tylko sporadycznie. Przy małej liczbie cykli koszt całego stanowiska może być niewspółmierny do uzyskanego efektu.

Czasem przed robotyzacją trzeba więc:

• uporządkować sposób wykonywania operacji,
• ujednolicić detale lub opakowania,
• poprawić podawanie materiału,
• usunąć wcześniejsze wąskie gardło,
• zebrać bardziej wiarygodne dane produkcyjne.

Dlatego przed wyborem urządzenia należy sprawdzić, jak przygotować proces do robotyzacji. Automatyzowanie chaosu zwykle prowadzi do skomplikowanego i trudnego w obsłudze stanowiska.

Od czego zacząć pierwsze wdrożenie?

Najbezpieczniej rozpocząć od jednego procesu, którego efekt można łatwo zmierzyć. Nie musi to być największy projekt w zakładzie. Lepszym wyborem bywa operacja dobrze poznana, powtarzalna i regularnie powodująca konkretne straty.

Następnie trzeba określić:

1. obecny sposób pracy,
2. oczekiwany rezultat,
3. wymagany czas cyklu,
4. liczbę wariantów produktu,
5. sposób podawania i odbioru,
6. wymagania dotyczące bezpieczeństwa,
7. warunki odbioru stanowiska.

Uporządkowany proces wdrożenia automatyzacji pozwala wcześniej wykryć problemy, które w przeciwnym razie pojawiłyby się dopiero podczas budowy lub uruchomienia systemu.

Rola integratora

Dobry integrator automatyki przemysłowej nie powinien zaczynać rozmowy od wyboru marki robota. Najpierw musi zrozumieć proces, oczekiwany efekt, ograniczenia przestrzenne i sposób organizacji produkcji.

Dopiero później można dobrać robota, chwytak, urządzenia pomocnicze oraz system bezpieczeństwa. Czasem analiza pokaże, że robot jest właściwym rozwiązaniem. W innym przypadku większy efekt przyniesie prostsza automatyzacja lub modernizacja istniejącej maszyny.

Podsumowanie

Robotyzacja procesów produkcyjnych w MŚP może zwiększyć wydajność, poprawić jakość i odciążyć pracowników, ale nie powinna zaczynać się od samego zakupu robota.

Najpierw trzeba znaleźć proces, w którym występuje mierzalny problem, zebrać dane i sprawdzić warunki techniczne. Największe szanse powodzenia mają operacje powtarzalne, stabilne i realizowane dostatecznie często, aby inwestycja była rzeczywiście wykorzystywana.

Dobrze dobrane pierwsze wdrożenie nie musi obejmować całej linii. Powinno przede wszystkim rozwiązać konkretny problem i stworzyć podstawę do dalszego rozwoju robotyzacji w zakładzie.

Skontaktuj się z nami

Rozważasz robotyzację wybranego procesu, ale nie masz pewności, czy inwestycja będzie uzasadniona? Skontaktuj się z nami.

Przeanalizujemy stanowisko, określimy możliwy zakres wdrożenia i pomożemy dobrać rozwiązanie dopasowane do warunków produkcji.