Czy inwestycja w robotyzację ma sens, jeśli zakład produkuje krótkie serie wyrobów i regularnie zmienia asortyment? Choć automatyzacja kojarzy się przede wszystkim z produkcją masową, coraz większe znaczenie zyskują rozwiązania przeznaczone dla przedsiębiorstw realizujących zróżnicowane zamówienia. Automatyzacja produkcji małoseryjnej może przynosić wymierne korzyści ekonomiczne, pod warunkiem odpowiedniego doboru technologii i ograniczenia czasu potrzebnego na przezbrojenia. Jak wykorzystać roboty współpracujące, elastyczne stanowiska produkcyjne i autonomiczny transport, aby zwiększyć wydajność nawet przy niewielkich wolumenach?
Dlaczego automatyzacja produkcji małoseryjnej wymaga innego podejścia?
W przypadku produkcji wielkoseryjnej automatyzacja opiera się zazwyczaj na powtarzalnych operacjach, realizowanych przez długi czas bez istotnych zmian parametrów. Inaczej wygląda sytuacja w przedsiębiorstwach działających w modelu charakteryzującym się dużą różnorodnością produktów i niewielkimi seriami produkcyjnymi.
Głównym wyzwaniem jest tutaj częsta zmiana asortymentu, wymagająca dostosowania maszyn, narzędzi i parametrów technologicznych. W tradycyjnych, sztywnych liniach produkcyjnych przezbrojenia mogą zajmować znaczną część dostępnego czasu pracy, obniżając rzeczywistą wydajność urządzeń. Dodatkowym ograniczeniem są wysokie koszty dedykowanego oprzyrządowania oraz konieczność ponownego programowania robotów przy zmianie produktu.
Rozwiązaniem jest elastyczna automatyzacja produkcji, wykorzystująca modułowe stanowiska, uniwersalne chwytaki i systemy umożliwiające szybkie dostosowanie procesu do kolejnego zlecenia. Zamiast inwestować w rozbudowaną linię przeznaczoną do wytwarzania jednego produktu, przedsiębiorstwo może automatyzować wybrane operacje wspólne dla wielu różnych wyrobów.
Jakie technologie umożliwiają opłacalną automatyzację krótkich serii?
O rentowności automatyzacji przy niewielkich wolumenach decyduje przede wszystkim możliwość wykorzystania tych samych urządzeń do realizacji różnych zadań. Szczególne znaczenie mają rozwiązania, które ograniczają czas przezbrojenia i pozwalają szybko zmieniać konfigurację stanowisk.
Roboty współpracujące i elastyczne stanowiska zrobotyzowane
Roboty współpracujące (coboty) znajdują zastosowanie m.in. w pakowaniu, paletyzacji, obsłudze maszyn CNC oraz montażu. Możliwość programowania przez prowadzenie ramienia robota, zapisywania gotowych programów i stosowania wymiennych chwytaków ułatwia dostosowanie stanowiska do kolejnych produktów.
W produkcji małoseryjnej szczególnie istotna jest możliwość szybkiego dostosowania stanowisk zrobotyzowanych do zmieniającego się asortymentu. Modułowa konstrukcja i zastosowanie cobotów pozwala sprawnie modyfikować procesy, bez konieczności przebudowy całej linii produkcyjnej. Należy przy tym pamiętać o odpowiednim doborze zabezpieczeń, uwzględniającym specyfikę wykonywanych operacji, wykorzystywane narzędzia oraz warunki pracy.
Roboty paletyzujące i elastyczne systemy automatyzacji
Elastyczność produkcji małoseryjnej można zwiększyć również poprzez zastosowanie nowoczesnych robotów paletyzujących, które umożliwiają szybkie dostosowanie procesu do zmieniających się wymiarów opakowań i sposobów układania produktów. Przykładem są roboty kolumnowe roTeg PARO, wyróżniające się modułową konstrukcją i możliwością stosowania wielofunkcyjnych chwytaków. Ich system sterowania pozwala operatorom tworzyć i edytować schematy paletyzacji, co ułatwia przygotowanie stanowiska do obsługi kolejnych serii produkcyjnych.
Alternatywą są wieloosiowe roboty przemysłowe, które dzięki wymiennym chwytakom i programowalnym trajektoriom ruchu mogą obsługiwać produkty o różnych gabarytach i masie. W procesach wymagających układania całych warstw opakowań zastosowanie znajdują natomiast paletyzatory warstwowe, umożliwiające zapisywanie wielu schematów rozmieszczenia produktów na palecie.
Możliwość szybkiej zmiany konfiguracji stanowiska ogranicza czas przezbrojeń oraz pozwala wykorzystać te same urządzenia przy realizacji zróżnicowanych zamówień. Dzięki temu automatyzacja paletyzacji może być ekonomicznie uzasadniona również w zakładach produkujących krótkie serie.
Uzupełnieniem elastycznych stanowisk produkcyjnych mogą być autonomiczne roboty mobilne AMR, które transportują komponenty i gotowe wyroby pomiędzy poszczególnymi obszarami zakładu. Przykładowo MiR250 sprawdzi się przy przewożeniu mniejszych partii materiałów, natomiast MiR600 i MiR1350 umożliwiają obsługę cięższych ładunków. Możliwość modyfikowania tras bez instalowania stałej infrastruktury prowadzącej ułatwia dostosowanie transportu do zmieniającego się układu produkcji.
Gdzie automatyzacja małych serii przynosi największe korzyści?
W produkcji małoseryjnej szczególnie duży potencjał mają procesy, które pozostają powtarzalne niezależnie od rodzaju wytwarzanego produktu. Dotyczy to przede wszystkim automatyzacji końca linii produkcyjnej (End-of-Line), obejmującej pakowanie, paletyzację, znakowanie czy transport wewnętrzny. Są to operacje, które często wymagają znacznego zaangażowania pracowników, a jednocześnie można je stosunkowo łatwo dostosować do obsługi różnych produktów i wielkości zamówień.
Zastosowanie systemów automatyzacji pozwala ograniczyć czas potrzebny na zmianę asortymentu, usprawnić przepływ materiałów oraz zapewnić większą powtarzalność procesów. Szczególnie korzystne może być zautomatyzowanie wybranych stanowisk zamiast całej linii produkcyjnej, co pozwala ograniczyć początkowe nakłady inwestycyjne i stopniowo rozwijać system wraz z potrzebami przedsiębiorstwa. Dzięki temu nawet przy niewielkich seriach możliwe jest zwiększenie wydajności i lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów, bez rezygnowania z elastyczności produkcji.
Kiedy automatyzacja małych serii rzeczywiście się opłaca?
W produkcji małoseryjnej opłacalność automatyzacji wygląda inaczej, niż przy produkcji masowej. Nie chodzi wyłącznie o to, ile sztuk produktu przejdzie przez stanowisko, ale jak często i jak efektywnie można wykorzystać tę samą technologię do realizacji różnych zleceń. Im łatwiej system dostosować do kolejnego formatu, receptury czy wariantu produktu, tym większy potencjał do uzyskania zwrotu z inwestycji.
Największy potencjał do automatyzacji mają procesy, które pozostają powtarzalne mimo częstych zmian serii i asortymentu. Może to być paletyzacja kartonów o zmiennych wymiarach, pakowanie produktów, obsługa maszyny czy transport materiałów pomiędzy stanowiskami. W takim przypadku jedno zrobotyzowane stanowisko nie pracuje dla konkretnego wyrobu, lecz obsługuje wspólny etap procesu dla całej grupy produktów. Koszt inwestycji rozkłada się więc na wiele zleceń, nawet jeśli każde z nich obejmuje stosunkowo niewielką liczbę sztuk.
Czas przezbrojenia może być ważniejszy niż tempo pracy
Przy częstych zmianach asortymentu szczególnego znaczenia nabiera czas potrzebny na przygotowanie stanowiska do kolejnej serii. Nawet bardzo wydajny system może okazać się nieopłacalny w produkcji małoseryjnej, jeśli jego przezbrojenie jest czasochłonne i skomplikowane. Znacznie większą wartość może zapewnić elastyczne stanowisko z wymiennym chwytakiem czy automatyczną zmianą parametrów, które można w krótkim czasie przestawić na kolejny produkt.
Dlatego przy ocenie inwestycji warto analizować nie tylko wydajność wyrażoną w sztukach na godzinę, ale również dostępność stanowiska, liczbę przezbrojeń, czas ich trwania oraz udział pracy operatora. Ważne są też koszty wynikające z błędów, przestojów czy ręcznego transportu materiałów.
Uniwersalność rozwiązań, jako sposób na zwiększenie opłacalności
Największy potencjał mają rozwiązania, które można wykorzystać ponownie po zmianie asortymentu. Cobot, robot paletyzujący czy autonomiczny robot mobilny AMR nie musi być przypisany na stałe do jednego produktu. Odpowiednio zaprojektowany system może realizować kolejne zadania wraz ze zmianą planu produkcyjnego, dzięki czemu inwestycja pozostaje użyteczna również wtedy, gdy struktura zamówień zmienia się w czasie.
Przed podjęciem decyzji o automatyzacji warto przeanalizować możliwości wykorzystania danego rozwiązania w różnych procesach, czas potrzebny na przezbrojenia oraz rzeczywistą wydajność stanowiska. To właśnie elastyczność technologii i stopień jej wykorzystania mają istotny wpływ na opłacalność inwestycji w produkcji małoseryjnej.
Opłacalność automatyzacji produkcji małoseryjnej zależy nie tyle od wielkości zamówień, ile od możliwości efektywnego wykorzystania technologii przy zmieniającym się asortymencie. Odpowiednio zaprojektowane stanowiska pozwalają skrócić przezbrojenia, usprawnić przepływ materiałów i stopniowo zwiększać poziom automatyzacji. Jako Lintegra pomagamy przedsiębiorstwom wykorzystać potencjał automatyzacji, dobierając technologie do specyfiki procesów i skali produkcji. Poznaj nasze rozwiązania i sprawdź, jakie możliwości rozwoju produkcji małoseryjnej oferuje odpowiednio dobrana automatyzacja.