W przypadku modernizacji każdego procesu produkcyjnego, nie tylko w postaci automatyzacji spawania za pomocą robotów, firmy przemysłowe powinny najpierw odpowiedzieć sobie na pytanie, jakie są cele wprowadzania tych zmian.
Jeśli ludzie zaczną coś robić, nie wiedząc, w jakim celu właściwie to robią, to takie działanie może być bardzo kosztowne, stwierdził Will Healy III, menedżer ds. strategii przemysłowych w firmie Baluff, podczas swojej prezentacji ?Pięć etapów stworzenia doskonałości operacyjnej w robotycznej automatyzacji procesów spawania?[1] podczas wystawy Fabtech Expo, zorganizowanej w centrum kongresowym McCormick Place w Chicago.
Firmy zamierzające dokonać poważnej inwestycji w roboty spawalnicze powinny najpierw uzyskać odpowiedzi na swoje pytania, dotyczące możliwych do uzyskania korzyści, takich jak:
- Poprawa wykorzystania zasobów oraz dyspozycyjności maszyn.
- Skrócenie planowanych przestojów oraz prac związanych z regulacją i przezbrajaniem maszyn.
- Wyeliminowanie ciągłego rozwiązywania problemów oraz gorączkowo wykonywanych na ostatnią chwilę napraw.
- Redukcja nieplanowanych przestojów oraz krótkich zatrzymań maszyn.
Przestoje w spawaniu robotycznym nas zabijają nas, powiedział Will Healy. Zacytował kilka źródeł, które podają, że w przemyśle samochodowym koszty przestojów mogą wynosić od 17 000 USD za jeden przypadek do 22 000 USD za minutę. Will Healy podkreślił to, wymieniając pewnego producenta samochodów, u którego nowy pojazd zjeżdża z linii montażowej co 50 sekund. Przeliczając to na jedną godzinę, otrzymamy, że firma ta w przypadku awarii jakiegoś systemu w fabryce może stracić ponad milion dolarów.
Częste problemy ze zautomatyzowanym spawaniem oraz najlepsze praktyki w tej dziedzinie
Will Healy wymienił wiele źródeł problemów w spawaniu robotycznym. Przyczynami problemów mogą być: rozpryski spawów, obciążenie udarowe, uszkodzenie jakiegoś czujnika, nieprawidłowe wykrywanie położenie cylindra, uszkodzenie układu wykrywania nakrętek do spawania lub bezkontaktowego skanera kontroli spawu. Każdy z tych defektów, jeśli nie zostanie wykryty, może spowodować poważne uszkodzenie maszyny, w której zostanie zamontowany spawany element, a to może wiązać się z długim przestojem.
Wymagana jest duża wiedza i świadomość w zakresie konserwacji, ponieważ spawanie robotyczne jest bardzo trudną dziedziną w przemyśle. Zużycie sprzętu jest tu rzeczą oczywistą.
Przemysł produkcyjny uczynił wiele kroków naprzód, zarówno w dziedzinie dostępnych technologii, jak i materiałów. Nie wykorzystuje się już czystych metali, tylko różne stopy, które są lżejsze i wytrzymalsze. Są też bardziej odporne na zużycie. Za przykładem materiałów poszła technologia czujników ? obecnie produkowane potrafią wykrywać obiekty na większe odległości. Nie muszą znajdować się dokładnie na szczycie maszyny, co mogłoby uszkodzić i czujnik i maszynę z powodu rozprysku spoiny czy przepalenia przewodu.
Operatorzy także mają do dyspozycji więcej informacji ? dzięki technologii Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) oraz układom we/wy o takich architekturach jak IO-Link, którą Will Healy porównał do USB w automatyce przemysłowej. Szybsza i niezawodna komunikacja sieciowa jest koniecznością w każdym zakładzie przemysłowym, który produkuje z większą wydajnością niż przedtem. Jeśli chcemy utrzymać przestoje na minimalnym poziomie, to ja chcę, aby moje układy diagnostyczne zawsze się komunikowały ze mną, stwierdził Will Healy.
Wykorzystywanie tych danych może pomóc w ulepszeniu konserwacji prognozowanej oraz monitorowaniu stanu technicznego maszyn i urządzeń, ponieważ operatorzy otrzymują z góry wymagane informacje. Jeśli operatorzy wiedzą, co może się zdarzyć lub prawdopodobnie się zdarzy, szczególnie w zakładach przemysłowych posiadających znacznie zużyty sprzęt, to mogą utrzymać płynność produkcji. Will Healy wymienił także wizję maszynową oraz identyfikowalność, szczególnie za pomocą fal radiowych (RFID), jako sposoby bezprzewodowego przesyłania informacji oraz zapewnienia, że właściwa informacja dotrze do właściwej osoby.
Pięć etapów tworzenia doskonałości operacyjnej
W spawaniu robotycznym istnieje wiele problemów oraz ich rozwiązań, jednak zdobycie informacji, kiedy i jak rozpocząć działania związane z modernizacją, należy do największych wyzwań. Co prawda może to być zniechęcające, jednak Will Healy zaproponował firmom przemysłowym, które zamierzają ulepszyć swoje systemy automatyki i strategie działań w hali fabrycznej, przejście następujących pięciu etapów:
ETAP 1. Rozpoczęcie przygotowań już teraz. Jak stwierdził Will Healy, najlepiej jest zacząć działania od czegoś małego. Zidentyfikować gniazdo produkcyjne sprawiające największe kłopoty i dokonać jego audytu. Zorientować się, który obszar wykazuje najwięcej przestojów, problemów z jakością produktów oraz wymianą części. Po zidentyfikowaniu tego obszaru należy porozmawiać z operatorami maszyn oraz pracownikami utrzymania ruchu, aby uzyskać od nich jak najwięcej informacji.
Te dane nie muszą być perfekcyjne. Wystarczy, że uzyskamy ogólne pojęcie o tym, co złego dzieje się w danym gnieździe produkcyjnym. Dane dostarczają odpowiedzi na temat przyczyn problemów oraz ich potencjalnych rozwiązań, mówi Will Healy.
ETAP 2. Przeprowadzenie kontroli poszczególnych czujników. Po wybraniu gniazda roboczego i zebraniu podstawowych informacji o nim przychodzi czas na przyjrzenie się poszczególnym czujnikom i dowiedzenie się, co w nich działa, a co nie. Will Healy nazwał to procesem czteroetapowym:
- Identyfikacja właściwego czujnika. Jest to metoda prób i błędów, a nawet najbardziej zaawansowane technologicznie czujniki mogą wymagać przetestowania, zanim ustali się ten właściwy. Użytkownicy mogą zawęzić poszukiwania poprzez spytanie operatorów, jak często dany czujnik jest wykorzystywany, jakie jest jego środowisko pracy oraz dlaczego obecna instalacja się ciągle psuje.
- Weryfikacja stopnia ochrony czujnika. Najlepsze akcesorium dla konkretnej aplikacji może wymagać adaptacji w celu otrzymania najlepszych wyników. Użytkownicy powinni się dowiedzieć, jaki stopień ochrony jest wymagany i czy czujnik jest uszkadzany fizycznie. Powinni również określić dostępną przestrzeń oraz warunki otoczenia, na jakie jest narażony czujnik.
- Zabezpieczenia mechaniczne czujnika. Prawidłowe zabezpieczenie czujnika może wielokrotnie wydłużyć jego żywotność. Zabezpieczeniem tym może być odpowiednia powłoka (osłona) ochronna lub uszczelnienie. Uzyskanie informacji o tym, czy czujnik jest uszkadzany na skutek zainstalowania w miejscu o zbyt wysokiej temperaturze lub kontaktu z innymi elementami maszyny, jest tu sprawą kluczową.
- Wykorzystywanie uzyskiwanych informacji do ciągłego powiększania swojej wiedzy. Jak mówi Will Healy, jest to najważniejszy i jednocześnie najtrudniejszy etap. Uzyskiwanie wiedzy praktycznej na podstawie ustaleń przyczyn awarii oraz wykorzystywanie jej w innych aspektach nie jest czymś oczywistym. Czasami takie lekcje są specyficzne, a czasami uniwersalne i mogą być wykorzystane w wielu różnych okolicznościach.
ETAP 3. Wykonanie działań korygujących w dziedzinie pośredniego zapotrzebowania w produkcji w zakładzie (MRO, maintenance, repair, operation) oraz metod przechowywania narzędzi. Wykonanie standaryzacji zapasów magazynowych i zmniejszenie bałaganu poprzez uproszczenie procesów zakupu oraz zmniejszenie nadmiernych stanów magazynowych. Jest to kolejny proces przeprowadzany metodą prób i błędów. Wiele działów utrzymania ruchu zakładów przemysłowych nie jest niestety wzorem porządku i czystości, jednak uzyskanie praktycznego pojęcia o tym, czym się dysponuje, oraz zmniejszenie niepotrzebnych zapasów mogą zredukować problemy oraz dać lepsze pojęcie na temat całkowitego kosztu posiadania (TCO) oraz zwrotu z inwestycji (ROI).
ETAP 4. Stworzenie u pracowników poczucia odpowiedzialności. Will Healy przyznaje, że to może być najtrudniejsza część całego procesu. Opisywanie problemów oraz podawanie zaleceń to jedno, ale wdrażanie zmian i utrzymywanie ich to drugie. Kultura pracowników, szczególnie inżynierów i techników, polega na konsekwencji. Wiele ustanowionych praktyk stało się zakorzenionych. Zmiany tego nie dokona się w jeden dzień.
Może w tym pomóc dokumentowanie w szczegółach zwrotu z inwestycji. Jednym daje to konkretne pojęcie, jak poważny jest problem, a innych przekonuje o wartości zmian procedur. Jeśli istnieje ogólna zgoda na temat dokonania tych zmian w kulturze pracowników, to ciągłe szkolenia podnoszące umiejętności pracowników mogą pomóc firmom produkcyjnym w rozwiązywaniu problemów poprzez uzyskiwanie odpowiedzi na takie pytania jak:
- Jakie są częste awarie i uzgodnione rozwiązania tych problemów?
- Jakie są najlepsze technologie dla konkretnych procesów w fabryce?
- Jak instalować i wymieniać czujnik w przypadku jego awarii?
- Co wykonuje się w zakładzie, aby uniknąć powtarzających się awarii?
Dla producentów będzie lepiej, jeśli zrozumieją i wykonają te etapy działań, stwierdził Will Healy.
ETAP 5. Ustalenia na przyszłość. Sprawienie, aby pracownicy rozumieli specyfikacje nowego sprzętu. Jeśli użytkownicy nie zmieniają specyfikacji swojej maszyny, to następna zainstalowana maszyna będzie znowu miała te same problemy. Na szczęście wielu producentów maszyn podaje ich dokładne specyfikacje aż do poziomu metodologii, dlatego wszystko jest sprecyzowane, chociaż sprawienie, aby wszyscy mówili tym samym językiem, może być wyzwaniem. Will Healy powiedział, że firmy muszą jasno określić swoje oczekiwania i w razie potrzeby je korygować. Znać wielkość TCO i zapewniać stosowanie najlepszych praktyk w stosunku do swojego sprzętu.
Uzyskanie doskonałości operacyjnej oraz kultury pracy
Doskonałość operacyjna przybiera wiele form i ma wiele aspektów, jednak firmy mogą rozpocząć działania zmierzające do uzyskania tej doskonałości poprzez znalezienie odpowiedzi na pytania: jak redukować koszty, zwiększać wydajność produkcji oraz nawiązywać długotrwałe relacje partnerskie. Sprawy te dla wielu firm są już najważniejsze, ale obecnie mają jeszcze większy priorytet.
Ulepszanie systemów automatyki i zwiększanie wydajności dzięki takim koncepcjom jak IIoT oraz zarządzanie zasobami nie są już dłużej kwestią ?chcę posiadać? (ang. want-to-have). Z powodu pandemii COVID-19 nowym, zmienionym wzorcem dla firm produkcyjnych staje się ?muszę posiadać? (?must-have?).
Will Healy tak powiedział na temat tej zmiany priorytetów: Uważam, że nie spowodowała tego tylko sama pandemia COVID-19. Myślę, że braki siły roboczej oraz wiele innych problemów dotykających firmy produkcyjne miały w tym swój udział. Wiele osób, które uczestniczyło w naszym evencie, zdaje sobie sprawę z tego, że muszą zrobić coś innego. Nie mogą ciągle robić tego samego. Początki mogą być zniechęcające, ale, jak powiedział, chodzi głównie o zrozumienie, że nic już nie będzie takie samo jak przedtem, i rozpoczęcie od tego działania.
Weźcie na warsztat to, co widzieliście wczoraj, od czego potraficie zacząć. Wszystko polega na wykonaniu pierwszego kroku.
Chris Vavra, menedżer ds. treści online, Control Engineering, CFE Media and Technology.
[1] 5 Steps to Creating Operational Excellence in Robotic Welding Automation.
