PLC i informatizirano vođenje ručnih montažnih procesa u proizvodnji

21.03.2019

U okviru ručnih montažnih procesa u proizvodnji, gdje radna snaga od mnogo sastavnih dijelova sastavlja konačni proizvod, radnik se susreće s mnogim različitim, a na prvi pogled sličnim sastavnim dijelovima. Tijekom procesa sastavljanja može doći do grešaka, čiji uzrok leži u različitim čimbenicima, a posljedice mogu nastati u obliku neodgovarajućih konačnih proizvoda, potrebe za servisom i reklamacije proizvoda.

Uzroci mogu biti u neodgovarajućem materijalu sastavnih dijelova, neodgovarajućoj izradi sastavnih dijelova (npr. kod lijevanja sastavnih dijelova), nepravilnom izboru sastavnih dijelova od strane radnika, neodgovarajućem planiranju konačnog proizvoda, ili radi drugih čimbenika – primjerice monotonosti procesa sastavljanja ili zbog žurbe za postizanjem vremenske norme. Kod nekih uzroka u pitanju je ljudska pogreška, a kod drugih u pitanju je niz nepredvidljivih okolnosti. U ovom članku bit će opisano rješenje, koje s pomoću PLC upravljanog ručnog procesa sastavljanja i vođenja s pomoću terminala, radnika vodi kroz proces sastavljanja. Ovako rješenje teži uklanjanju rizika ljudske pogreške.

Problematika
Svaka proizvodnja teži minimiziranju grešaka i maksimiranju produktivnosti pa je potrebno potencijalne uzroke grešaka ukloniti. Kod ručnog sastavljanja, gdje radnik od više, međusobno različitih, sastavnih dijelova sastavlja konačni proizvod, uzrok za grešku nalazi se u mogućnosti pogrešne selekcije sastavnih dijelova. Pri sastavljanju konačnog proizvoda, radnik mora pratiti upute i sastavnicu, tražiti sastavne dijelove, brojati ih, a na posljetku ih i sastavljati. Pored toga, za kontinuiran i gladak proces sastavljanja, radnik treba kontrolirati razinu zalihe sastavnih dijelova. Kod proizvoda, koji su sastavljeni od manjeg broja dijelova i proizvedeni u velikim količinama, postoji manji rizik da će radnik sastavne dijelove zamijeniti međusobno, odnosno pogrešno ih odabrati za potrebu sastavljanja. S manjim brojem sastavnih dijelova se dakle smanjuje rizik za pogrešan izbor dijelova u procesu montaže. Rizik za pogrešni izbor dijelova se povećava u slučaju kada je broj međusobno različitih sastavnih dijelova velik, a sastavni dijelovi se međusobno teže razlikuju (obzirom na oblik, izgled, boju i ostale značajke). Pored nabrojanih čimbenika, tvrtka koja se bavi proizvodnjom susreće se i sa sljedećim čimbenicima – fluktuacijom radnika, njihovim uvođenjem u proces sastavljanja te s uvođenjem novih proizvoda i njihovih inačica u proizvodnju. U nastavku opisano rješenje temelji se na terminalima (proizvođača Anywire), koji radnika usmjeravaju i vode kroz proces ručne montaže, te kontrolnom procesu, koji se temelji na PLC kontrolerima proizvođača Mitsubishi Electric. Svrha ovog rješenja je potpuno isključenje mogućih uzroka pogreške radnika kod biranja sastavnih dijelova i sekventnom sastavljanju. U našem slučaju radno mjesto za ručno sastavljanje konačnog produkta „defniramo“ kao veći broj kutija sa sastavnim dijelovima te radnikom koji sastavne dijelove bira iz kutija s obzirom na određeni redoslijed. Uslov za implementaciju rješenja opisanog u nastavku su kutije složene u konstrukciju na koju se pomoću pripadajućih obujmica (ili vijaka) instalira terminale.

Terminali Anywire za usmjeravanje radnika, njihovo djelovanje i PLC vođenje procesa
Terminali Anywire za usmjeravanje procesa sastavljanja imaju dvije glavne funkcionalnosti. Prva funkcionalnost je, da terminali s pomoću kombinacija LED signalizacije, otvarajućih vratašca ili 7-segmentnog pokazivača (koji može prikazivati binarne brojeve odnosno broj zahtjevanih dijelova za ugradnju) radnika usmjeravaju na sljedeći korak pri sastavljanju. Djelovanje navedenih funkcija radniku prikazuje sljedeći sastavni dio za ugradnju (uključivanjem LED signalizacije i otvaranjem vratašca ispred spremnika sa sastavnim dijelovima) te broj dijelova za ugradnju (7-segmentni pokazivač).

Druga funkcionalnost terminala je prepoznavanje pokreta radnika. S pomoću polužnog prekidača, tipke ili fotoelektričnog senzora, terminal prepoznaje pokret radnika u kutiju sa sastavnim dijelima. Radnik dodirom poluge, tipke ili prekidom senzora terminalu i kontrolnom sustavu javlja da je obavio određeni korak u sastavljanju. Terminali sa prepoznavanjem pokreta i usmjeravanjem prema sljedećem koraku radnika vode kroz proces ručne montaže. No, takvo rješenje svakako nije namijenjeno sprječavanju namjernih sabotaža u procesu montaže. Primjer toga je, ukoliko radnik posegne u spremnik (čime prekine senzor), a namjerno ne uzme sastavni dio iz spremnika, ili u slučaju kada uzme dio, a ne ugradi ga u konačni proizvod. U proces sastavljanja je pored terminala moguće dodati i kameru za provjeru kvalitete proizvoda, čitače kodova i odvijač. Odvijačem se može provjeriti je li komad ispravno pričvršćen ili ne.

Za implementaciju terminala u proces montaže uvijek se ugrađuje terminal koji omogućuje obje prethodno navedene funkcionalnosti. Na raspolaganju je veći broj mogućih kombinacija obje vrste funkcija terminala, a odabir kombinacije zavisan je od značajnosti specifčnog koraka ručne montaže (na mjestu gde će terminal biti ugrađen). U slučaju gdje radnik mora u nekom koraku montaže iz kutije uzeti npr. 3 vijka (i negdje ih ugraditi) poželjno je odabrati terminal sa kombinacijom LED signalizacije, pokazivačem binarne brojke i prekidnom polugom. Radniku je ovom kombinacijom signaliziran sljedeći sastavni dio za ugradnju (uključivanje LED signalizacije), i brojem zahtjevanih vijaka za ugradnju (prikaz na 7-segmentnom pokazivaču). Prepoznavanje broja pokreta radnika u kutiju provedeno je sa dodirom poluge.

Drugi dio rješenja predstavlja upravljanje procesom monta- že, koji se u našem slučaju temelji na kontrolerima proizvođača Mitsubishi Electric. Ugrađeni terminali su s kontrolerima povezani žičano preko ASLink protokola te napajani s 24 V istosmjernim naponom. Obzirom na veličinu sustava i broja stanica za sastavljanje, moguće je izabrati kompaktni kontroler iQ-F ili modularne kontrolere serije L i iQ-R. Osnovnoj PLC jedinici dodan je »Master« modul za ASLink. Konfguraciju primijenjenih terminala moguće je uspostaviti u konačnom rješenju s pomoću grafčkog alata u sofveru GXWorks za programiranje PLC kontrolera. S pomoću funkcije »AutoRefresh« moguće je signale terminala mapirati u memoriju kontrolera, a u programskom alatu je moguća dijagnostika i prikaz statusa svih povezanih terminala. Sustav terminala za vođeni ručni proces je proširiv do 100 distribuiranih stanica za sastavljanje. Na osnovnoj razini je s kontrolerom iQ-F na jednoj stanici za sastavljanje moguće kontrolirati do 128 terminala, a najveći stupanj proširenja s pomoću središnjeg upravljanja s iQ-R kontrolerom omogućuje kontrolu do 100 distribuiranih stanica za sastavljanje. U drugom primjeru komunikacija omogućuje do 100 metara udaljenosti između stanica te se temelji na CC-Link IE 1 Gigabitnoj komunikaciji. Najnaprednija rješenja vođenih montažnih procesa dopunjena su sa alatima za monitoring i analizu ručnih radnih mjesta u tvornici pomoću MAPS SCADA kontrolnog sustava. Takva rješenja mogu uključivati integraciju s MES kontrolom proizvodnje i različitim bazama podataka. Kontroleri iQ-R sa CPU modulom već sami omogućuju internu bazu podataka te neposredno povezivanje s Excel i Access alatima.

Rješenje vođenja ručnih procesa montaže može biti nadopunjeno s potpunom informatizacijom ručnog sastavljanja u proizvodnji, što upravljačkoj razini tvrtke omogućuje informacije o efkasnosti ručne montaže na razini proizvodnje. Implementacijom ovog rješenja pored smanjenja ljudskih pogreška i povećanja produktivnosti, moguće je postići i lakšu alokaciju privremenih radnika u proizvodnji, povećanje radne raspoloživosti radnika, povećani kvalitet proizvoda, kraće vrijeme uvođenja radnika kod sastavljanja novog proizvoda i kraće vođeno vrijeme montaže produkta. Dugoročno, ovo rješenje tvrtki posredno donosi i fnancijski dobit.