Automatiseringsnatie:verminder instellingen en repetitief stresswerk in de productie

Op zoek naar nieuwe manieren om de productie-output van uw winkel een schop onder de kont te geven? Automatisering kan een krachtvermenigvuldiger zijn. Het kan ook de tijd van uw meest ervaren en ambitieuze machinisten vrijmaken voor mentorschap, het leren van nieuwe systemen en het verbeteren van machineprogrammeervaardigheden. En het kan helpen om de verzekeringspremies te verlagen.

De use case voor het automatiseren van veel functies in een jobshop is heel anders dan in een grote autofabriek of een andere grootschalige productiefaciliteit. Maar automatisering kan positieve en productieve resultaten opleveren die herhaalbare en tijdrovende taken voor winkels van elke omvang helpen vereenvoudigen.

Wat zijn de juiste toepassingen van robots en cobots? Welke technologieën kunnen kwaliteitscontroles dichter bij het proces brengen? Waar moeten winkeleigenaren en productiemanagers zich op richten?

We onderzoeken enkele manieren waarop fabrikanten tegenwoordig succes hebben met automatisering en wat u moet weten bij het plannen van veranderingen.

Automatisering in productie geeft werknemers weer tijd en helpt winkels concurrerend te blijven

De talentcrisis in de maakindustrie is reëel. De vraag naar productiecapaciteit van vandaag is groter dan het arbeidsaanbod en zal naar verwachting toenemen. Uit een onderzoek van Deloitte and Manufacturing Institute uit 2018 blijkt dat de vaardigheidskloof tot 2028 naar schatting 2,4 miljoen vacatures onvervuld kan laten, met een potentiële economische impact van $2,5 biljoen.

"Het wordt er niet beter op", legt John Hicks, eigenaar van Kilgore Manufacturing, uit over de vaardighedendelta die zijn bedrijf heeft gezien in een artikel.

Werkwinkels kunnen het moeilijk vinden om te concurreren met grotere machinewerkplaatsen voor meer ervaren en duurder talent. Maar automatisering kan in theorie de impact van een tekort aan vaardigheden verminderen door de meest routinematige, handmatige taken te verminderen - en waar mogelijk de machine-tot-persoon-verhouding te vergroten.

Een robot kan vaak meerdere machines bedienen. In sommige gevallen kan een enkele operator meerdere robots bedienen en kan elke robot meerdere machines tegelijk bedienen.

"Dat maakt operators vrij om secundaire bewerkingen uit te voeren, zoals het ontbramen van onderdelen, assembleren of meer tijd besteden aan kwaliteitscontroles", legt Steve Alexander, vice-president operations bij Acieta, een automatiseringsintegrator, uit in het MKB-artikel "Automating Job Shops? Je Wedt!”

Video:bekijk hoe Augustine Die &Mold automatisering gebruikt om zijn processen te verbeteren en een vaardighedendelta te helpen beheren.

De beste use-case voor automatisering in jobshops:omschakelingen

Er is geen toverstaf om geautomatiseerd te worden. Er zijn ook andere en nieuwe vaardigheden in het beheren van automatiseringssystemen, waaronder andere software, sensoren en veiligheid. Vaak is het meest effectieve gebruik van automatisering gericht op pre-part en post-part omschakeling en setup-activiteiten.

“Automatisering die het meest geschikt is voor de behoeften van een jobshop, zal niet alleen de nadruk leggen op snelle en gemakkelijke instellingen en de omwisseltijden van taken verminderen tot 15 minuten of minder, maar ook kunnen worden aangepast voor gebruik van het ene type machine naar het andere, vooral voor omschakelingstaken ”, schrijft Chris Felix, hoofdredacteur van Production Machining, in het artikel “Job Shop Automation:Fast, Simple and Agile.”

Ervaren machinisten vinden het misschien prettig om minder tijd te besteden aan omschakelingen en het laden van losse onderdelen, en meer tijd te besteden aan het voltooien van grote klussen en het oplossen van precisieproductieproblemen.

In 2018 gebruikte Hicks van Kilgore Manufacturing een geautomatiseerde productiecel die acht uur per dag onbeheerd draaide en hielp om elke week 3.500 eenheden van een flensonderdeel te verzenden, maar het was slechts voor één onderdeel. Om meer geautomatiseerd te worden en tijd vrij te maken voor meer ervaren machinisten, heeft Hicks een laadhulpmachine toegevoegd.

Het laadsysteem verbindt een robotarm met een draaitafel voor het stapelen van werkstukken in een enkele werklaadeenheid die naast en verplaatst kan worden naar elke CNC-draaibank of freesmachine.

Hicks schetst hoe de toegenomen automatisering een impact heeft gehad, waaronder:

• Meer werk halen uit het bestaande klantenbestand van Kilgore.
• Belangrijke ruimte besparen op een krappe winkelvloer.
• Een toename van de kwaliteit van onderdelen zien omdat machinisten meer tijd hadden om aan kwaliteitscontroles te besteden.

De mogelijkheid om meer omzet te halen uit concurrerende biedingen, afgewezen door een meer voorspelbare machineplanning.

Hoe automatisering in de productie te benaderen:onderdeelvolume is belangrijk

Zal automatisering werken in een omgeving waar het deelvolume enorm varieert? Het kan, stelt Ed Sinkora van SME.

Stelt u zich een omgevingsscenario voor met een gemiddeld volume voor het maken van onderdelen waarin omschakelingen een paar keer per week plaatsvinden. "Met een goede planning kan een cel worden gewisseld in de bemande ploeg, waardoor een mooie hoeveelheid onbeheerde productie in de volgende ploeg mogelijk is", legt John Lucier, automatiseringsmanager voor Methods Machine Tools, uit in een MKB-artikel.

SME zegt dat de vereiste snelheid van de robot zou afhangen "van de bewerkingscyclustijd van de geproduceerde onderdelen. Hoe korter de cyclustijd, hoe sneller de robot moet zijn en hoe kleiner de kans dat één robot meerdere machines kan ondersteunen.”

Maar winkels met lagere volumes kunnen ook goede kandidaten zijn voor automatisering, legt Lucier uit.

“De belangrijkste overweging is het verkorten van de omsteltijd of zelfs het volledig elimineren van de insteltijd. Mensen raken verstrikt in cyclustijd en laad- en lostijd, maar als je volumes zo laag zijn dat de helft van je tijd wordt besteed aan het omschakelen, kan het zinvol zijn om de omsteltijd aan te pakken, zelfs ten koste van de cyclustijd”, zegt Lucier. .

Setup kan in wezen worden geëlimineerd door automatisering. Robots kunnen worden geprogrammeerd om zowel hun eigen end-of-arm tooling als het werkstuk in de machine of laadpallets te veranderen vanuit een carrousel "ongeacht het onderdeel dat wordt geproduceerd, waardoor de noodzaak om robottooling te veranderen of om verschillende laad- en losbewegingen te programmeren, wordt geëlimineerd voor verschillende onderdelen.”

Er zijn ook tal van andere belangrijke gebieden met betrekking tot gereedschap, opspanning en onderdeelstabiliteit om te evalueren, waaronder werkstukopspanning, ijking, cyclustijden, gereedschap aan het uiteinde van de arm, onbeheerde processen en machinale bewerkingen zonder licht.

Automatisering en werkhouding

"Als het werkstuk in de spankop of opspanning moet worden gepositioneerd of in de secundaire bewerking moet worden uitgelijnd op basis van functies die tijdens de eerste bewerking zijn gecreëerd, zijn mogelijk vision-systemen of schakelende tasters nodig om de taak te voltooien", schrijft Felix. "Werkopspanoplossingen moeten ook zo worden ontworpen dat er voldoende ruimte is tussen het gereedschap aan het uiteinde van de arm en de klemmen bij het laden en lossen."

Automatisering en Gaging

"Als een niet-geautomatiseerd proces vereist dat de operator het werkstuk tijdens of na de bewerking meet, moet worden overwogen om het meetproces te automatiseren", legt Felix uit. "Er zijn verschillende in-process of post-process opties beschikbaar, waaronder tastsondes, periodieke artefactkalibratie of zelfs het gebruik van een post-process kaliber of coördinatenmeetmachine."

Automatisering en cyclustijden

Bij het overwegen van het automatiseren van een proces, "bepalen de cyclustijden de capaciteit/grootte van de wachtrijtabellen en invoer-/uitvoerbanden voor afgewerkte werkstukken", schrijft Felix.

Cyclustijden moeten worden gesequenced bij de coördinatie van taken "die nodig zijn voor de robot/automatisering, zoals het laden naar kalibers, het coördineren van meetmachines, wasstations of omkeerstations" of bij het beheren van pallets.

Automatisering gebruiken om de veiligheid op de werkplek en de gezondheid van werknemers te verbeteren

De gezondheid van de werknemers en de veiligheid op de werkvloer zijn niet de belangrijkste redenen waarom fabrikanten in automatisering investeren, maar ze zijn er wel van gediend. Carpaal tunnel syndroom is niet ongewoon in productie banen.

“Zoiets eenvoudigs als het laden van een onderdeel in een klauwplaat kan snel leiden tot herhaalde stressverwondingen voor een operator wanneer dat proces honderden keren per dag wordt herhaald. Tussen verloren tijd en claims, kosten deze verwondingen bedrijven elk jaar miljarden dollars”, legt Alexander uit.

Er zijn een paar gebieden in productiewerk waar automatisering gevaarlijk werk heeft verbeterd of geëlimineerd en heeft bijgedragen aan het verminderen van onveilige omgevingen. Een daarvan is het tillen en verplaatsen van zware voorwerpen. De andere wordt blootgesteld aan chemicaliën, deeltjes en extreme temperaturen, legt Jim Vinoski, senior productieleider en voormalig fabriekssupervisor en systeemingenieur bij Seagrams en General Mills, uit in een artikel voor Forbes.

“Rugblessures zijn een van de meest voorkomende bij productiewerk, en dit soort activiteiten leveren een belangrijke bijdrage. Geautomatiseerde oplossingen omvatten gerobotiseerde pick-and-place-systemen, geautomatiseerde palletiseermachines, vacuümhijssystemen en dergelijke”, schrijft Vinoski.

"Vandaag de dag is het ongebruikelijk dat werknemers meer dan 50 kilo tillen, en voor repetitief tillen wordt zelfs dat steeds zeldzamer."

In welke mate is uw winkel geautomatiseerd? Praat erover in de metaalbewerkingsforum .

Automatiseringspeiling

Welke obstakels zijn er om automatisering in uw voordeel te gebruiken?