Automatyzacja linii produkcyjnej – jak połączyć robotyzację, znakowanie i kontrolę jakości w jeden proces?

Automatyzacja linii produkcyjnej nie kończy się na zastosowaniu robota. Żeby rzeczywiście usprawnić cały proces, trzeba połączyć kolejne operacje: podawanie produktu, transport, pakowanie, znakowanie, kontrolę jakości, odkładanie oraz paletyzację. Dopiero wtedy poszczególne urządzenia zaczynają pracować jako jeden system, a dane z produkcji mogą służyć do oceny jego efektywności.

W tradycyjnie organizowanej produkcji poszczególne stanowiska często funkcjonują stosunkowo niezależnie. Robot wykonuje swoją operację, drukarka nanosi oznaczenie, a kontrola jakości sprawdza gotowy produkt. Problem pojawia się wtedy, gdy informacje między tymi etapami nie są odpowiednio powiązane.

Przykładowo, zmiana partii produkcyjnej może wymagać jednoczesnej zmiany parametrów znakowania, programu robota oraz kryteriów kontroli. Jeśli operator musi ręcznie ustawiać każde urządzenie osobno, rośnie ryzyko pomyłki i wydłuża się przezbrojenie.

Dlatego projektując automatyzację, warto zacząć nie od pytania „jakiego robota kupić?”, lecz od analizy całego przepływu produktu.

Typowy zautomatyzowany proces można zbudować jako ciąg powiązanych ze sobą operacji.

Robot może pobierać produkt z przenośnika, orientować go i przekazywać do kolejnego etapu. W zależności od zastosowania może również obsługiwać maszynę, kompletować produkty albo układać opakowania.

Następnie produkt trafia do procesu pakowania. W tym miejscu szczególnie ważna staje się synchronizacja urządzeń. Znakowanie musi odbywać się na właściwym produkcie i w odpowiednim momencie.

Na opakowaniu mogą znaleźć się między innymi data produkcji, numer partii, kod kreskowy, kod 2D czy inne informacje wymagane w danym procesie. Sama drukarka nie powinna jednak być traktowana jako niezależne urządzenie. W dobrze zaprojektowanej linii jej praca może być powiązana z informacjami pochodzącymi z systemu produkcyjnego.

Właśnie dlatego przy projektowaniu procesu warto korzystać również z materiałów dotyczących znakowania przemysłowego dostępnych na blogu Hitmark.

Jednym z częstszych błędów jest pozostawienie znakowania na końcowym etapie projektu. Tymczasem sposób nanoszenia informacji zależy od wielu czynników: rodzaju powierzchni, prędkości linii, miejsca instalacji urządzenia, wymaganej treści oraz sposobu późniejszej kontroli nadruku.

Jeżeli drukarka ma komunikować się z systemem ERP lub MES, trzeba uwzględnić to już na etapie projektowania automatyki. Pozwala to ograniczyć ręczne przepisywanie danych i lepiej powiązać oznaczenie z konkretną partią produkcyjną.

To szczególnie istotne tam, gdzie identyfikowalność produktu ma znaczenie nie tylko podczas produkcji, ale również w magazynie i dalszym łańcuchu dostaw.

Samo naniesienie kodu nie oznacza jeszcze, że proces znakowania zakończył się prawidłowo. Kod może być nieczytelny, niepełny albo przypisany do niewłaściwej partii.

Dlatego w zautomatyzowanej linii warto rozważyć kontrolę wizyjną. Kamera może sprawdzać obecność oznaczenia, jego położenie czy czytelność, a wynik kontroli może być wykorzystany do podjęcia kolejnej decyzji przez automatykę.

Schemat może wyglądać następująco:

• robot przekazuje produkt do kolejnej operacji,
• produkt zostaje zapakowany,
• drukarka nanosi oznaczenie,
• system wizyjny sprawdza jego obecność lub jakość,
• nieprawidłowy produkt zostaje odrzucony,
• poprawny produkt trafia dalej,
• dane procesu są rejestrowane.

Takie podejście ogranicza sytuacje, w których wadliwy produkt przechodzi przez kilka kolejnych etapów, zanim problem zostanie zauważony.

Ostatni etap procesu również powinien być uwzględniony podczas projektowania całej linii. Po kontroli gotowe produkty mogą trafiać do opakowań zbiorczych, a następnie na paletę.

Robotyzacja paletyzacji pozwala połączyć końcówkę linii z wcześniejszymi operacjami. Robot może odbierać kolejne opakowania, układać je według określonego wzoru i przygotowywać paletę do dalszego transportu.

Przy planowaniu takiego stanowiska trzeba uwzględnić m.in. masę produktów, ich format, sposób podawania, oczekiwaną wydajność oraz zmienność asortymentu. Więcej praktycznych zagadnień związanych z robotyzacją produkcji można znaleźć na blogu Hitmark Robotics.

Robot, drukarka i system wizyjny mogą wykonywać swoje zadania poprawnie, ale to jeszcze nie oznacza, że cała linia jest efektywna.

Dlatego warto zbierać informacje dotyczące przestojów, liczby wyprodukowanych sztuk, odrzuceń, czasu cyklu czy przyczyn zatrzymań. Takie dane pozwalają spojrzeć na proces całościowo.

Wskaźnik OEE może być jednym ze sposobów oceny dostępności, wydajności i jakości procesu. Ważne jest jednak nie samo wyliczenie jednej wartości, ale znalezienie przyczyn strat. Jeżeli linia często zatrzymuje się na kontroli, problem może leżeć w jakości nadruku, ustawieniu produktu albo komunikacji pomiędzy urządzeniami.

Najbezpieczniej rozpocząć od mapy procesu, a nie od wyboru konkretnego urządzenia. Należy przeanalizować:

1. jaki produkt trafia na linię i w jakich wariantach,
2. jakie operacje mają zostać zautomatyzowane,
3. jakie informacje trzeba nanosić na produkt lub opakowanie,
4. w jaki sposób będzie sprawdzana jakość,
5. jakie dane powinny być rejestrowane,
6. gdzie mogą powstawać przestoje i wąskie gardła.

Dopiero na tej podstawie można dobrać robota, drukarkę, system wizyjny, transportery oraz sposób komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami.

Automatyzacja działa najlepiej wtedy, gdy urządzenia współpracują

Największą wartością zautomatyzowanej linii nie jest pojedynczy robot ani sama drukarka. Istotne jest ich połączenie w logiczny proces: produkt zostaje pobrany, przetworzony, oznakowany, sprawdzony, odrzucony lub zaakceptowany, a następnie przekazany do kolejnego etapu.

Tak zaprojektowana linia daje również lepszą podstawę do zbierania danych i późniejszej optymalizacji. Zamiast automatyzować pojedyncze czynności, przedsiębiorstwo automatyzuje przepływ produktu i informacji. To właśnie ten sposób myślenia pozwala wykorzystać robotyzację, znakowanie i kontrolę jakości jako elementy jednego systemu produkcyjnego.