Полуавтоматические решения для сборки

Когда производителю электронных модулей управления потребовалось увеличить объем производства с 5000 единиц в месяц до 20 000 единиц в месяц, его инженерная команда столкнулась с дилеммой. Полностью автоматизированная сборочная линия была бы слишком дорогой и слишком негибкой из-за необходимости внесения изменений в продукцию каждые шесть месяцев. С другой стороны, полностью ручная сборочная линия не обеспечила бы повторяемости качества пайки и не соответствовала бы требованиям заказчика к функциональному тестированию 100%. Компания выбрала третий вариант: полуавтоматическая сборка В этой ячейке операторы загружают печатные платы в сборочное приспособление, которое затем используется машиной для выполнения прецизионной пайки. После пайки проводится автоматическая оптическая проверка паяных соединений. Затем оператор извлекает плату из сборочного приспособления и помещает ее на стойку. Эта полуавтоматическая сборочная ячейка стоит значительно дешевле полностью автоматизированной линии, обеспечивает необходимую производительность и может быть перепрограммирована для производства следующего продукта в течение часа. Это прагматичное решение, не являющееся ни полностью ручным, ни полностью автоматизированным, является правильным ответом для тысяч производителей. Оно автоматизирует этапы производства, которые по своей природе требуют точности и повторяемости, оставляя гибкую и недорогую ручную обработку тем этапам, которые слишком изменчивы, чтобы позволить себе автоматизацию.

Что такое полуавтоматизированный процесс сборки?

В этой производственной системе большую часть работы выполняет оборудование, которым управляют люди, загружающие и разгружающие станки или перемещающие компоненты из одного процесса в другой. Станок выполняет операцию (например, сварку) и в конце цикла регистрирует результат. Оператор загружает деталь на станок и запускает цикл работы станка, используя двухручный механизм защиты от застревания или ножную педаль. В отличие от полностью автоматизированной линии, перемещение деталей между процессами осуществляется не только с помощью оборудования, но и вручную. В отличие от ручного процесса, циклы работы станка повторяются без участия человека; следовательно, исключаются все отклонения от выполнения операций, и гарантируется точность процесса там, где важна повторяемость.

Для более глубокого понимания всего спектра автоматизации производства, ознакомьтесь с нашим обзором... Что такое автоматизация? обеспечивает более широкий контекст, в который вписываются полуавтоматические системы.

Как полуавтоматизированные решения повышают эффективность производства

Существует множество измеримых преимуществ, подтверждающих целесообразность инвестиций в полуавтоматизированное производственное предприятие. Многие из преимуществ, достигаемых полуавтоматизированным производственным предприятием, могут обеспечить достаточную окупаемость инвестиций в течение первых 12–24 месяцев. В недавнем исследовании, проведенном компанией McKinsey & Company, было показано, что инвестиции в 201 TP3T этапов, которые составляют 801 TP3T вариаций качества, обеспечивают большую часть преимуществ, получаемых от полностью автоматизированных производственных предприятий, и, как правило, требуют лишь небольшой части (т.е. менее 1/10) затрат, связанных с полностью автоматизированными производственными предприятиями.

• Повторяемость процесса. Полуавтоматическая отвертка может затянуть каждый винт с требуемым крутящим моментом, а также задокументировать правильное значение крутящего момента. Оператор, работающий вручную, использует свою мышечную память (“чувство” того, насколько сильно нужно затянуть винт), поэтому запись об этом никогда не будет зафиксирована. В случае узлов, связанных с безопасностью (автоматический выключатель или разъем автомобильной подушки безопасности), наличие или отсутствие записи означает существенную разницу между возможностью отгрузки продукции и невозможностью ее сертификации.
• Стабильное качество. Полуавтоматическая сварочная головка контактной сварки обеспечивает равномерный профиль сварного шва по всей площади контакта. Полуавтоматический испытательный стенд выполняет последовательную серию электрических испытаний всех тестируемых устройств. Машина продолжает выполнять одну и ту же функцию в течение любого промежутка времени и не требует отдыха, не подвержена отвлекающим факторам извне и не требует немедленного переобучения оператора при смене смены.
• Производительность при контролируемых затратах на рабочую силу. Поскольку время цикла в полуавтоматической ячейке контролируется машиной, а не оператором, полуавтоматическая ячейка производит больше продукции в час, чем ячейка с ручным управлением. Оператор может заниматься второй ячейкой, пока первая выполняет свой цикл, что повышает производительность.
• Гибкость в отношении вариантов продукции. Благодаря быстрой смене оборудования, полуавтоматические производственные ячейки выгодны как контрактным производителям, так и компаниям, выпускающим различные линейки продукции. Гибкость полуавтоматической ячейки позволяет изменять рабочий процесс за счет выбора рецептуры и замены приспособлений, как правило, всего за несколько минут. В целом, это обеспечивает экономически эффективное решение для компаний, которым необходим эффективный метод производства нескольких видов продукции.

Где полуавтоматическая сборка дает наибольший эффект

Полуавтоматизированный подход к сборке может быть выгоден независимо от того, какая организация его использует, поскольку требования к качеству и производительности в разных отраслях различаются.

Электрические защитные устройства (автоматические выключатели, автоматические выключатели с распределительным щитом, контакторы)

При производстве миниатюрных и корпусных автоматических выключателей этапы калибровки и тестирования являются наиболее важными с юридической и функциональной точки зрения. Выключатель, не срабатывающий в пределах заявленной кривой зависимости времени от тока, представляет опасность для безопасности. Полуавтоматические калибровочные и испытательные стенды — такие, как те, что производит компания Benlong Automation — позволяют оператору загрузить выключатель, после чего машина подает ток перегрузки или короткого замыкания, измеряет время срабатывания, регулирует калибровочный винт и либо принимает, либо отклоняет устройство. Оператор работает с деталью; машина выполняет измерение. Это гарантирует, что каждый выключатель соответствует своему сертификационному стандарту без необходимости полностью автоматизированной линии. Компания Benlong Automation полуавтоматический стенд для термокалибровки и стенд для проверки магнитных срабатываний являются примерами такого подхода. Что касается сборки самого механизма выключателя, то полуавтоматическая сборочная машина Этот станок позволяет автоматизировать соединение, клепку или завинчивание внутренних компонентов, при этом оператор загружает корпуса, контакты и катушки в зажимные приспособления, а станок выполняет точную механическую работу.

Автомобильные и электромобильные компоненты

Полуавтоматические ячейки обычно используются для изготовления узлов, таких как зажимы жгутов проводов, корпуса датчиков и соединительные узлы. Полуавтоматическая ультразвуковая сварка или ячейка дозирования с визуальным контролем обеспечивают необходимый контроль процесса для соответствия требованиям PPAP (процесс утверждения производственных деталей) в автомобильной промышленности, при этом сохраняя достаточно низкие трудозатраты, связанные с ручной загрузкой, что позволяет использовать их на нескольких производственных линиях. Компания FANUC производит роботов и коллаборативных роботов, которые часто являются автоматизированным компонентом этих ячеек и выполняют перемещение инструмента, пока оператор удерживает деталь.

Медицинские приборы и диагностическое оборудование

При сборке медицинских изделий, как правило, необходимо валидировать процесс и создавать записи для каждого изделия, произведенного в ходе этой сборки. Полуавтоматическая станция для соединения шприцев (или процесс дозирования реагентов) может регистрировать все подробные параметры процесса, которые выполнялись во время загрузки/выгрузки компонентов, сопоставляя их с серийным номером изделия. Это обеспечит выполнение требований валидации, предъявляемых регулирующими органами, без капитальных вложений, необходимых для полностью автоматизированной асептической линии.

Бытовая электроника

Из-за короткого жизненного цикла продукции и большого ассортимента потребительской электроники полная автоматизация сборки продукции представляет собой сложную задачу. В контрактном производстве электроники существует множество полуавтоматизированных процессов, включая завинчивание, дозирование клея и функциональное тестирование. Оператор загружает печатную плату (PCB) в зажимное устройство, машина автоматически подает, закрепляет и/или тестирует печатную плату, после чего оператор выгружает готовую плату из зажимного устройства. При изменении существующего продукта производственное оборудование для этого продукта часто можно перенастроить для выпуска нового продукта в течение нескольких недель.

Сколько стоит полуавтоматическое решение для сборки?

Инвестиции в полуавтоматическая сборка Характеристики станции зависят от технологического процесса, требуемой точности и степени встроенного тестирования. В таблице ниже приведены ориентировочные диапазоны для ячеек «под ключ», включая станок, оснастку, системы управления и программирование.

Эти цены включают в себя оборудование «под ключ»; оснастка для конкретных вариантов продукции, обучение операторов и доставка оплачиваются дополнительно. Окупаемость обычно достигается за счет сочетания сокращения трудозатрат, уменьшения брака и увеличения производительности. Производственный участок, в котором заменяются два оператора за смену или который исключает дорогостоящую процедуру возврата по гарантии, может окупить свои инвестиции менее чем за восемнадцать месяцев.

Выбор подходящего интегратора для полуавтоматизированного решения

При выборе партнера для проектирования/постройки полуавтоматизированной сборочной ячейки важно оценивать не только стоимость. Интегратор должен быть знаком с используемым производственным процессом, требуемыми допусками и типами собираемых данных.

• Опыт в данной области имеет значение. Компании, производящие автоматику общего назначения, скорее всего, столкнутся с трудностями при калибровке термопредохранителя или пайке серебряного контакта. В отличие от них, компания Benlong Automation, разработавшая сотни станций для низковольтной электротехнической промышленности, уже сталкивалась и решала подобные проблемы.
• Архитектура управления и данные. Устройство должно быть спроектировано с использованием промышленного программируемого логического контроллера (ПЛК), например, производства Rockwell Automations или Siemens, который будет взаимодействовать с системой управления производством (MES) завода. Данные каждого цикла будут храниться в базе данных и сохраняться независимо от состояния машины (выключена или нет).
• Техническая поддержка и запасные части. Полуавтоматизированная производственная ячейка считается капиталовложением, срок службы которого составляет 10 лет и более. Интегратор должен иметь на складе критически важные запасные части, а также обеспечить адекватную удаленную/выездную поддержку в установленные сроки.

Часто задаваемые вопросы

Что такое полуавтоматизированный процесс?

Полуавтоматизация — это стиль производства изделий, при котором все основные операции, такие как сварка, дозирование, контроль качества и крепление, могут выполняться автоматически промышленным оборудованием, за исключением загрузки детали, запуска процесса и выгрузки готового изделия. Таким образом, основные процессы автоматизированы, но загрузка/выгрузка деталей и самих деталей остается ручной задачей, что обеспечивает большую гибкость в обращении с деталями.

Что такое полуавтоматическая система?

Полуавтоматическая система — это автоматизированный (с помощью ПЛК, датчиков и т. д.) производственный процесс, в котором оператор загружает/выгружает детали на каждом этапе производственного цикла. Станок/ячейка будет состоять из других компонентов автоматизации и инструментов, которые уникальным образом соответствуют готовой детали, производимой на этом станке/ячейке.

В чём разница между автоматизированным и полуавтоматизированным процессом?

Полностью автоматизированная система осуществляет перемещение и обработку всех материалов без какого-либо ручного вмешательства, в то время как частично автоматизированная система автоматизирует только процесс, но требует от оператора подготовки и обработки детали как до, так и после каждого цикла. Разница между двумя типами систем заключается в методах обработки материалов, а не в качестве процесса.

Какие существуют типы автоматизированных сборочных систем?

Существует несколько типов автоматизированных сборочных систем, от полностью интегрированных линий без участия человека до полуавтоматических ячеек, которые могут управляться оператором, а также других рабочих зон или процессов, где детали должны собираться в упорядоченном порядке. Их также можно разделить на четыре основные категории: фиксированная (жесткая) автоматизация для производства одного типа продукции в больших объемах; программируемая автоматизация для производства нескольких партий продукции; гибкая автоматизация для производства нескольких типов продукции; и полуавтоматические ячейки, которые автоматизируют этап сборки, но сохраняют ручную обработку деталей.

Ссылки

• McKinsey & Company — Цифровое производство и Индустрия 4.0 — Исследование влияния целевой автоматизации на производительность и качество.
• Rockwell Automation — решения для промышленного управления и автоматизации — Платформы ПЛК, ЧМИ и МЭС для полуавтоматизированного и автоматизированного производства.
• Корпорация FANUC — Коботы и промышленные роботы — Роботизированные решения, которые часто интегрируются в полуавтоматизированные сборочные ячейки.
• Мир автоматизации — Примеры полуавтоматизированной сборки — Отраслевое издание, освещающее успешные примеры внедрения полуавтоматических решений в различных отраслях.

A полуавтоматическое решение для сборки Это не компромисс между ручным и автоматическим режимом; это продуманная стратегия, которая размещает точность и регистрацию данных автоматизации там, где они наиболее важны — на этапах процесса, определяющих качество, — сохраняя при этом наиболее адаптируемый и наименее затратный элемент обработки: обученного оператора. Для производителей автоматических выключателей, контакторов, автомобильных компонентов, медицинских приборов и сотни других изделий полуавтоматизированная ячейка обеспечивает сертифицированный, воспроизводимый результат, который требуется современным цепочкам поставок, по цене и с гибкостью, недоступными для полностью автоматизированной линии. Компания Benlong Automation создает такие ячейки для электротехнической промышленности, превращая калибровку, тестирование и сборку защитных устройств из переменной ручной операции в контролируемый, документированный и воспроизводимый полуавтоматизированный процесс.