benlong 
راهکارهای مونتاژ نیمه خودکار
وقتی یک تولیدکننده ماژولهای کنترل الکترونیکی نیاز به افزایش تولید از ۵۰۰۰ واحد در ماه به ۲۰۰۰۰ واحد در ماه داشت، تیم مهندسی آنها با یک معضل روبرو شد. یک خط مونتاژ کاملاً خودکار به دلیل تغییرات محصول هر شش ماه، بسیار پرهزینه و همچنین بسیار غیرمنعطف بود. از سوی دیگر، یک خط مونتاژ کاملاً دستی، کیفیت لحیم تکرارپذیر را ارائه نمیداد و نیاز مشتری به آزمایش عملکردی ۱۰۰۱TP3T را برآورده نمیکرد. این شرکت گزینه سومی را انتخاب کرد: مونتاژ نیمه خودکار سلول. در این سلول، اپراتورها بردهای مدار چاپی را در یک فیکسچر مونتاژ بارگذاری میکنند که سپس توسط یک دستگاه برای انجام لحیمکاری دقیق استفاده میشود. پس از لحیمکاری، یک بازرسی نوری خودکار از اتصالات لحیمشده انجام میشود. سپس اپراتور برد را از فیکسچر مونتاژ خارج کرده و آن را روی یک قفسه قرار میدهد. این سلول مونتاژ نیمهخودکار کسری از هزینه یک خط کاملاً خودکار است، توان عملیاتی مورد نیاز را برآورده میکند و میتواند برای تولید محصول بعدی در عرض یک ساعت دوباره برنامهریزی شود. این راهحل عملی، که نه کاملاً دستی است و نه کاملاً خودکار، پاسخ صحیحی برای هزاران تولیدکننده است. این راهحل، مراحل تولید را که ذاتاً نیاز به دقت و تکرارپذیری دارند، خودکار میکند، در حالی که جابجایی دستی انعطافپذیر و ارزان را برای مراحلی که بیش از حد متغیر هستند و نمیتوان آنها را خودکار کرد، باقی میگذارد.
فرآیند مونتاژ نیمه خودکار چیست؟
در این سیستم تولیدی، برخی از تجهیزات بخش عمده کار را انجام میدهند و توسط افرادی که ماشینها را بارگیری و تخلیه میکنند یا قطعات را از یک فرآیند به فرآیند دیگر منتقل میکنند، اداره میشوند. یک ماشین عملیاتی را انجام میدهد (مثلاً جوشکاری) و در پایان یک چرخه، نتیجه را ثبت میکند. اپراتور قطعهای را روی دستگاه بارگذاری میکند و چرخه ماشین را با استفاده از یک کنترل دو دستی ضد گره خوردن یا پدال پا شروع میکند. برخلاف یک خط کاملاً خودکار، قطعات علاوه بر ماشینآلات، با استفاده از دست انسان بین فرآیندها منتقل میشوند. برخلاف یک فرآیند دستی، چرخههای ماشین بدون کمک انسان تکرار میشوند. بنابراین، تمام تغییرات از اجرای عملیات حذف میشوند و در جایی که تکرارپذیری مهم است، دقت فرآیند تضمین میشود.
برای درک عمیقتر از طیف کامل اتوماسیون تولید، مرور کلی ما از اتوماسیون چیست؟ زمینه وسیعتری را فراهم میکند که سیستمهای نیمهخودکار در آن جای میگیرند.
چگونه راهکارهای نیمهخودکار عملکرد تولید را بهبود میبخشند
مزایای قابل اندازهگیری زیادی برای توجیه سرمایهگذاری در یک مرکز تولید نیمهخودکار وجود دارد. بسیاری از مزایای حاصل از یک مرکز تولید نیمهخودکار میتواند در عرض ۱۲ تا ۲۴ ماه اول، بازگشت سرمایه کافی را ایجاد کند. در یک مطالعه اخیر که توسط مککینزی و شرکا انجام شده است، نشان داده شده است که سرمایهگذاری در ۲۰۱TP3T از مراحل، که ۸۰۱TP3T از تنوع کیفیت را تشکیل میدهند، منجر به اکثر مزایای حاصل از مراکز تولید کاملاً خودکار میشود و معمولاً تنها به کسری (یعنی کمتر از ۱/۱۰) از هزینههای مرتبط با مراکز تولید کاملاً خودکار نیاز دارد.
- تکرارپذیری فرآیند. یک پیچگوشتی نیمهخودکار میتواند هر پیچ را با گشتاور مورد نظر ببندد و همچنین مقدار صحیح گشتاور را ثبت کند. یک اپراتور دستی از حافظه عضلانی خود ("حس" برای میزان سفتی) برای بستن استفاده میکند، بنابراین هرگز سابقهای از آن اتفاق وجود نخواهد داشت. در یک مونتاژ مرتبط با ایمنی (یک مدارشکن یا یک رابط کیسه هوای خودرو)، وجود یا عدم وجود سابقه به این معنی است که بین توانایی ارسال محصول و عدم توانایی تأیید آن تفاوت قابل توجهی وجود دارد.
- کیفیت ثابت. سر جوشکاری مقاومتی نیمه خودکار، پروفیل جوش ثابتی را در تمام نقاط تماس اعمال میکند. میز آزمایش نیمه خودکار، توالی ثابتی از آزمایشهای الکتریکی را روی تمام واحدهایی که آزمایش میکند، انجام میدهد. دستگاه برای هر مدت زمانی به انجام همان عملکرد ادامه میدهد و نیازی به استراحت ندارد، تحت تأثیر عوامل خارجی قرار نمیگیرد و نیازی به آموزش مجدد اپراتور دستگاه بلافاصله پس از تغییر شیفت ندارد.
- توان عملیاتی با هزینه نیروی کار کنترلشده. از آنجا که زمان چرخه برای یک سلول نیمه خودکار توسط دستگاه به جای اپراتور کنترل میشود، یک سلول نیمه خودکار تعداد بیشتری محصول در ساعت نسبت به یک سلول دستی تولید میکند. یک اپراتور میتواند در حالی که سلول اول در حال انجام چرخه خود است، به سلول دوم رسیدگی کند و در نتیجه بهرهوری را افزایش دهد.
- انعطافپذیری برای انواع محصولات. با توجه به ماهیت سریع تغییر تجهیزات، سلولهای نیمهخودکار هم برای تولیدکنندگان قراردادی و هم برای شرکتهایی که خطوط تولید متنوعی دارند، سودمند هستند. انعطافپذیری یک سلول نیمهخودکار، امکان تغییر گردش کار را از طریق انتخاب دستور پخت و تعویض یک وسیله، معمولاً تنها در عرض چند دقیقه، فراهم میکند. در مجموع، این یک راهحل مقرونبهصرفه برای شرکتهایی است که به روشی کارآمد برای تولید انواع مختلف محصولات نیاز دارند.
جایی که مونتاژ نیمه خودکار بیشترین تأثیر را دارد
یک رویکرد مونتاژ نیمه خودکار میتواند صرف نظر از اینکه کدام سازمان از آنها استفاده میکند، مفید باشد زیرا آنها در بسیاری از صنایع، الزامات کیفی و توان عملیاتی متفاوتی دارند.
تجهیزات حفاظت الکتریکی (MCB، MCCB، کنتاکتور)
در ساخت کلیدهای مینیاتوری و کلیدهای قالبگیریشده، مراحل کالیبراسیون و آزمایش از نظر قانونی و عملکردی بسیار مهم هستند. کلیدی که در منحنی زمان-جریان منتشر شده خود قطع نکند، یک خطر ایمنی محسوب میشود. میزهای کالیبراسیون و آزمایش نیمهخودکار - مانند میزهای ساخت Benlong Automation - به اپراتور اجازه میدهند تا یک کلید را بارگیری کند، پس از آن دستگاه جریان اضافه بار یا اتصال کوتاه را اعمال میکند، زمان قطع را اندازهگیری میکند، پیچ کالیبراسیون را تنظیم میکند و واحد را تأیید یا رد میکند. اپراتور قطعه را مدیریت میکند؛ دستگاه اندازهگیری را مدیریت میکند. این امر تضمین میکند که هر کلید بدون نیاز به یک خط کاملاً خودکار، استاندارد صدور گواهینامه خود را برآورده میکند. Benlong میز کالیبراسیون حرارتی نیمه اتوماتیک و میز تست تریپ مغناطیسی نمونههایی از این رویکرد هستند. برای مونتاژ خود مکانیزم قطعکننده، یک دستگاه مونتاژ نیمه اتوماتیک میتواند اتصال، پرچ کردن یا پیچ کردن اجزای داخلی را خودکار کند، به این صورت که اپراتور محفظهها، کنتاکتها و کویلها را در فیکسچرها قرار میدهد و دستگاه کار مکانیکی دقیق را انجام میدهد.
قطعات خودرو و وسایل نقلیه الکتریکی
سلولهای نیمهخودکار معمولاً برای ساخت زیرمجموعات، مانند گیرههای سیمکشی، محفظه حسگر و مجموعههای کانکتور استفاده میشوند. یک جوشکار اولتراسونیک نیمهخودکار یا سلول توزیع هدایتشده با بینایی، نوع کنترل فرآیند مورد نیاز برای مطابقت با PPAP خودرو (فرآیند تأیید قطعه تولید) را ارائه میدهد و در عین حال هزینههای نیروی کار مرتبط با بارگیری دستی را به اندازه کافی پایین نگه میدارد تا امکان استقرار در چندین خط تولید فراهم شود. FANUC رباتها و رباتهای همکار را که اغلب جزء خودکار این سلولها هستند، تولید میکند و در حالی که اپراتور قطعه را در دست دارد، کار جابجایی ابزار را انجام میدهد.
تجهیزات پزشکی و تشخیص
هنگام مونتاژ دستگاههای پزشکی، معمولاً درست است که شما نیاز به اعتبارسنجی فرآیند و ایجاد سوابق برای هر دستگاهی که در آن فرآیند مونتاژ تولید میشود، دارید. یک ایستگاه اتصال سرنگ نیمه خودکار (یا یک فرآیند توزیع معرف) میتواند تمام جزئیات هر پارامتر فرآیندی را که در طول بارگیری/تخلیه اجزا اجرا شده است، در مقابل شماره سریال دستگاه ثبت کند. این امر الزامات اعتبارسنجی مورد نیاز سازمانهای نظارتی را بدون سرمایهگذاری مورد نیاز برای یک خط کاملاً خودکار آسپتیک در اختیار شما قرار میدهد.
لوازم الکترونیکی مصرفی
با توجه به چرخه عمر کوتاه محصول و تنوع بالای محصولات در لوازم الکترونیکی مصرفی، مونتاژ کاملاً خودکار محصول دشوار است. در تولید قراردادی لوازم الکترونیکی، فرآیندهای نیمه خودکار زیادی از جمله پیچگوشتی، توزیع چسب و آزمایش عملکردی وجود دارد. اپراتور برد مدار چاپی (PCB) را در فیکسچر قرار میدهد، دستگاه به طور خودکار PCB را توزیع، محکم و/یا آزمایش میکند و سپس اپراتور PCB تکمیل شده را از فیکسچر خارج میکند. هنگامی که یک محصول موجود تغییر میکند، تجهیزات تولید آن محصول اغلب میتوانند ظرف چند هفته برای تولید محصول جدید تغییر کنند.
هزینههای یک راهکار مونتاژ نیمهخودکار چقدر است؟
سرمایهگذاری برای یک مونتاژ نیمه خودکار ایستگاه به فرآیند، دقت مورد نیاز و میزان آزمایش داخلی بستگی دارد. جدول زیر محدودههای شاخصی را برای سلولهای آماده به کار، شامل دستگاه، ابزار، کنترلها و برنامهنویسی ارائه میدهد.
| نوع فرآیند | محدوده سرمایهگذاری معمول (USD) |
|---|---|
| سلول پیچگوشتی نیمهخودکار یا پرسکاری | ۱TP4T30,000 – ۱TP4T80,000 |
| سلول توزیع، لحیمکاری یا جوشکاری اولتراسونیک نیمهخودکار | ۱TP4T50,000 – ۱TP4T120,000 |
| میز کالیبراسیون و تست نیمه خودکار (الکتریکی یا مکانیکی) | ۱TP4T40,000 – ۱TP4T100,000 |
| سلول مونتاژ چند ایستگاهی نیمه خودکار با تست یکپارچه | ۱TP4T80,000 – ۱TP4T200,000+ |
این محدودهها شامل دستگاههای آماده به کار میشود؛ ابزارسازی برای انواع خاص محصول، آموزش اپراتور و حمل و نقل نیز از دیگر موارد هستند. بازگشت سرمایه معمولاً از طریق ترکیبی از کاهش نیروی کار، کاهش ضایعات و افزایش توان عملیاتی حاصل میشود. سلولی که در هر شیفت و در طول دو شیفت، دو اپراتور را جایگزین میکند، یا الگوی پرهزینه بازگشت گارانتی را حذف میکند، میتواند سرمایهگذاری خود را در کمتر از هجده ماه بازگرداند.
انتخاب یکپارچهساز مناسب برای یک راهکار نیمهخودکار
هنگام انتخاب شریک برای طراحی/ساخت یک سلول مونتاژ نیمه خودکار، ارزیابی مواردی غیر از هزینه مهم است. یک یکپارچهساز باید با فرآیند تولید مورد استفاده، تلرانسهای مورد نیاز و نوع دادههایی که باید جمعآوری شوند، آشنا باشد.
- تجربه در حوزه کاری اهمیت دارد. شرکتهایی که اتوماسیون عمومی تولید میکنند، احتمالاً در کالیبراسیون واحد تریپ حرارتی یا جوشکاری یک کنتاکت نقرهای با مشکلاتی مواجه خواهند شد. در مقابل، شرکت اتوماسیون بنلونگ با طراحی صدها ایستگاه برای صنعت برق ولتاژ پایین، قبلاً با این نوع مشکلات خاص مواجه شده و آنها را حل کرده است.
- معماری کنترل و دادهها. این دستگاه قرار است با استفاده از یک کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی صنعتی (PLC)، به عنوان مثال Rockwell Automations یا انواع Siemens، مهندسی شود که با سیستم اجرای تولید (MES) کارخانه ارتباط برقرار میکند. دادههای هر چرخه در یک پایگاه داده نگهداری میشوند و صرف نظر از وضعیت دستگاه (خاموش یا غیر خاموش) حفظ میشوند.
- پشتیبانی و قطعات یدکی. یک سلول نیمهخودکار، یک سرمایهگذاری ثابت محسوب میشود که طول عمری معادل ۱۰ سال یا بیشتر خواهد داشت. قطعات یدکی حیاتی باید توسط یکپارچهساز ذخیره شوند و پشتیبانی کافی از راه دور/در محل باید در یک زمان پاسخگویی تعریفشده ارائه شود.
سوالات متداول
فرآیند نیمه خودکار چیست؟
نیمهخودکار، سبکی از تولید اقلام است که در آن تمام عملیات اصلی - مانند جوشکاری، توزیع، بازرسی و بستن - میتواند به طور خودکار توسط یک ماشین صنعتی انجام شود، به استثنای بارگیری قطعه، شروع فرآیند و تخلیه کالای نهایی. بنابراین فرآیندهای اصلی خودکار هستند، اما بارگیری/تخلیه قطعات و قطعات به عنوان یک کار دستی باقی میماند که انعطافپذیری بیشتری در جابجایی قطعات ایجاد میکند.
سیستم نیمه اتوماتیک چیست؟
یک سیستم نیمهخودکار، یک عملیات تولید خودکار (از طریق PLC، حسگرها و غیره) است که شامل استفاده از یک اپراتور برای بارگیری/تخلیه قطعات در هر چرخه تولید میشود. دستگاه/سلول شامل سایر اجزا و ابزارهای اتوماسیون خواهد بود که به طور منحصر به فرد با قطعه نهایی تولید شده در دستگاه/سلول مطابقت دارند.
تفاوت بین دستگاه اتوماتیک و نیمه اتوماتیک چیست؟
یک سیستم کاملاً خودکار، تمام جابجایی و پردازش مواد را بدون هیچ گونه دخالت دستی انجام میدهد، در حالی که یک سیستم نیمه خودکار فقط فرآیند را خودکار میکند اما به یک اپراتور نیاز دارد تا قطعه را قبل و بعد از هر چرخه آماده و مدیریت کند. تفاوت بین این دو نوع سیستم در روشهای مدیریت مواد است و نه در کیفیت فرآیند.
انواع مختلف سیستمهای مونتاژ خودکار کدامند؟
انواع مختلفی از سیستمهای مونتاژ خودکار وجود دارد، از خطوط تولید کاملاً یکپارچه و خاموش گرفته تا سلولهای نیمهخودکار که ممکن است توسط یک اپراتور و سایر حوزههای کاری یا فرآیندهایی که قطعات باید به صورت منظم مونتاژ شوند، اداره شوند. این سیستمها را میتوان به چهار دسته اصلی نیز طبقهبندی کرد: اتوماسیون ثابت (سخت) برای تولید یک نوع محصول با حجم بالا؛ اتوماسیون قابل برنامهریزی برای چندین محصول دستهای؛ اتوماسیون انعطافپذیر برای تولید چندین نوع محصول؛ و سلولهای نیمهخودکار که مرحله فرآیند مونتاژ را خودکار میکنند اما جابجایی دستی قطعات را بدون تغییر باقی میگذارند.
منابع
- مککینزی و شرکا - تولید دیجیتال و صنعت ۴.۰ - تحقیق در مورد تأثیر اتوماسیون هدفمند بر بهرهوری و کیفیت.
- اتوماسیون راکول - راهکارهای کنترل و اتوماسیون صنعتی - پلتفرمهای PLC، HMI و MES برای تولید نیمهخودکار و خودکار.
- شرکت فانوک - کوبوتها و رباتهای صنعتی - راهکارهای رباتیک که اغلب در سلولهای مونتاژ نیمهخودکار ادغام میشوند.
- دنیای اتوماسیون - مطالعات موردی مونتاژ نیمه خودکار - نشریه تجاری که پیادهسازیهای نیمهخودکار موفق در صنایع مختلف را پوشش میدهد.
A راهکار مونتاژ نیمه خودکار سازشی بین دستی و اتوماتیک نیست؛ بلکه یک استراتژی آگاهانه است که دقت و ثبت دادههای اتوماسیون را در جایی که بیشترین اهمیت را دارند - در مراحل فرآیندی که کیفیت را تعیین میکنند - قرار میدهد، در حالی که سازگارترین و کمهزینهترین عنصر جابجایی را در جای خود نگه میدارد: یک اپراتور آموزشدیده. برای تولیدکنندگان قطعکنندههای مدار، کنتاکتورها، قطعات خودرو، دستگاههای پزشکی و صدها محصول دیگر، یک سلول نیمهخودکار، خروجی تأیید شده و تکرارپذیری را که زنجیرههای تأمین مدرن به آن نیاز دارند، با هزینه و انعطافپذیری ارائه میدهد که یک خط کاملاً خودکار نمیتواند با آن برابری کند. شرکت Benlong Automation این سلولها را برای صنعت برق میسازد و کالیبراسیون، آزمایش و مونتاژ دستگاههای محافظ را از یک عملیات دستی متغیر به یک فرآیند نیمهخودکار کنترلشده، مستند و تکرارپذیر تبدیل میکند.
