Giải pháp lắp ráp bán tự động

Khi một nhà sản xuất mô-đun điều khiển điện tử cần tăng sản lượng từ 5.000 đơn vị mỗi tháng lên 20.000 đơn vị mỗi tháng, đội ngũ kỹ sư của họ đã phải đối mặt với một tình huống khó xử. Một dây chuyền lắp ráp hoàn toàn tự động sẽ quá tốn kém cũng như thiếu linh hoạt, do sản phẩm thay đổi sau mỗi sáu tháng. Mặt khác, một dây chuyền lắp ráp hoàn toàn thủ công sẽ không đảm bảo chất lượng hàn đồng nhất cũng như đáp ứng yêu cầu kiểm tra chức năng 100% của khách hàng. Công ty đã chọn một giải pháp thứ ba: một dây chuyền lắp ráp thủ công hoàn toàn. lắp ráp bán tự động Trong dây chuyền này, các công nhân sẽ đặt các bảng mạch in (PCB) vào một giá đỡ lắp ráp, sau đó máy sẽ sử dụng giá đỡ này để thực hiện hàn chính xác. Sau khi hàn, hệ thống sẽ tự động kiểm tra quang học các mối hàn. Sau đó, công nhân sẽ lấy bảng mạch ra khỏi giá đỡ lắp ráp và đặt lên giá đỡ. Dây chuyền lắp ráp bán tự động này có chi phí thấp hơn nhiều so với dây chuyền hoàn toàn tự động, đáp ứng được năng suất yêu cầu và có thể được lập trình lại để sản xuất sản phẩm tiếp theo trong vòng một giờ. Giải pháp thực tiễn này, không hoàn toàn thủ công cũng không hoàn toàn tự động, là câu trả lời đúng đắn cho hàng ngàn nhà sản xuất. Nó tự động hóa các bước sản xuất vốn đòi hỏi độ chính xác và tính lặp lại, đồng thời vẫn giữ được sự linh hoạt và chi phí thấp khi thao tác thủ công đối với những bước có quá nhiều biến số để có thể tự động hóa.

Quy trình lắp ráp bán tự động là gì?

Trong hệ thống sản xuất này, một số thiết bị thực hiện phần lớn công việc và được vận hành bởi con người, những người thực hiện việc nạp và dỡ máy móc hoặc di chuyển các bộ phận từ quy trình này sang quy trình khác. Máy thực hiện một thao tác (ví dụ: hàn), và khi kết thúc một chu kỳ, sẽ ghi lại kết quả. Người vận hành nạp một bộ phận lên máy và bắt đầu chu kỳ máy bằng cách sử dụng bộ điều khiển chống kẹt hai tay hoặc bàn đạp chân. Không giống như dây chuyền hoàn toàn tự động, các bộ phận được chuyển giữa các quy trình bằng tay người ngoài máy móc. Không giống như quy trình thủ công, các chu kỳ máy được lặp lại mà không cần sự trợ giúp của con người; do đó, tất cả các sai lệch đều được loại bỏ khỏi việc thực hiện các thao tác và độ chính xác của quy trình được đảm bảo khi tính lặp lại là quan trọng.

Để hiểu sâu hơn về toàn bộ phạm vi tự động hóa sản xuất, hãy xem tổng quan của chúng tôi về... Tự động hóa là gì? Cung cấp bối cảnh rộng hơn mà các hệ thống bán tự động phù hợp.

Giải pháp bán tự động cải thiện hiệu suất sản xuất như thế nào?

Có rất nhiều lợi ích có thể đo lường được để chứng minh sự cần thiết của việc đầu tư vào một cơ sở sản xuất bán tự động. Nhiều lợi ích đạt được từ một cơ sở sản xuất bán tự động có thể tạo ra đủ lợi nhuận đầu tư trong vòng 12 đến 24 tháng đầu tiên. Trong một nghiên cứu gần đây do McKinsey & Company thực hiện, người ta đã chỉ ra rằng việc đầu tư vào 20% các bước, chiếm 80% sự biến đổi về chất lượng, sẽ mang lại phần lớn lợi ích thu được từ các cơ sở sản xuất hoàn toàn tự động, và thường chỉ cần một phần nhỏ (tức là ít hơn 1/10) chi phí so với các cơ sở sản xuất hoàn toàn tự động.

• Tính lặp lại của quy trình. Máy vặn vít bán tự động có thể siết chặt từng con vít đến mô-men xoắn mong muốn, đồng thời ghi lại chính xác lượng mô-men xoắn đã siết. Người vận hành bằng tay dựa vào kinh nghiệm (cảm nhận về độ chặt) để siết, vì vậy sẽ không có ghi chép nào về quá trình này. Trong một cụm lắp ráp liên quan đến an toàn (như cầu dao điện hoặc đầu nối túi khí ô tô), việc có hay không có ghi chép sẽ tạo ra sự khác biệt đáng kể giữa việc có thể xuất xưởng sản phẩm và không thể chứng nhận sản phẩm đó.
• Chất lượng ổn định. Đầu hàn điện trở bán tự động tạo ra đường hàn đồng nhất trên tất cả các điểm tiếp xúc. Bàn thử nghiệm bán tự động thực hiện một chuỗi các thử nghiệm điện nhất quán trên tất cả các thiết bị được thử nghiệm. Máy tiếp tục thực hiện cùng một chức năng trong bất kỳ khoảng thời gian nào và không cần nghỉ ngơi, không bị phân tâm bởi các nguồn bên ngoài và không yêu cầu người vận hành máy phải đào tạo lại ngay lập tức khi đổi ca.
• Năng suất được đảm bảo với chi phí nhân công được kiểm soát. Vì thời gian chu kỳ của một dây chuyền bán tự động được điều khiển bởi máy móc thay vì người vận hành, nên dây chuyền bán tự động sẽ sản xuất nhiều sản phẩm hơn mỗi giờ so với dây chuyền thủ công. Người vận hành có thể giám sát dây chuyền thứ hai trong khi dây chuyền đầu tiên đang hoạt động, do đó làm tăng năng suất.
• Tính linh hoạt cho các biến thể sản phẩm. Do tốc độ thay đổi thiết bị nhanh chóng, các dây chuyền bán tự động mang lại lợi thế cho cả các nhà sản xuất theo hợp đồng và các công ty sản xuất nhiều dòng sản phẩm khác nhau. Tính linh hoạt của dây chuyền bán tự động cho phép thay đổi quy trình làm việc thông qua việc lựa chọn công thức và thay thế thiết bị cố định, thường chỉ trong vài phút. Nhìn chung, điều này cung cấp một giải pháp tiết kiệm chi phí cho các công ty cần một phương pháp sản xuất hiệu quả nhiều loại sản phẩm.

Nơi mà lắp ráp bán tự động mang lại hiệu quả cao nhất

Phương pháp lắp ráp bán tự động có thể mang lại lợi ích cho bất kỳ tổ chức nào sử dụng chúng vì chúng có các yêu cầu khác nhau về chất lượng và năng suất trong nhiều ngành công nghiệp.

Các thiết bị bảo vệ điện (MCB, MCCB, công tắc tơ)

Trong sản xuất cầu dao thu nhỏ và cầu dao vỏ đúc, các bước hiệu chuẩn và kiểm tra là quan trọng nhất về mặt pháp lý và chức năng. Một cầu dao không ngắt mạch trong phạm vi đường cong thời gian-dòng điện đã công bố là một mối nguy hiểm về an toàn. Các bàn hiệu chuẩn và kiểm tra bán tự động — như những bàn do Benlong Automation chế tạo — cho phép người vận hành lắp đặt cầu dao, sau đó máy sẽ cấp dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch, đo thời gian ngắt mạch, điều chỉnh vít hiệu chuẩn và quyết định đạt hay không đạt yêu cầu. Người vận hành xử lý linh kiện; máy móc thực hiện phép đo. Điều này đảm bảo rằng mọi cầu dao đều đáp ứng tiêu chuẩn chứng nhận mà không cần dây chuyền hoàn toàn tự động. Benlong bàn hiệu chuẩn nhiệt bán tự động Và bàn thử nghiệm kích hoạt từ tính là những ví dụ về cách tiếp cận này. Đối với việc lắp ráp cơ cấu ngắt mạch, một máy lắp ráp bán tự động Có thể tự động hóa việc ghép nối, tán đinh hoặc bắt vít các bộ phận bên trong, với người vận hành chỉ cần nạp vỏ, tiếp điểm và cuộn dây vào các đồ gá và máy sẽ hoàn thành công việc gia công cơ khí chính xác.

Linh kiện ô tô và xe điện

Các dây chuyền bán tự động thường được sử dụng để sản xuất các cụm chi tiết nhỏ, chẳng hạn như kẹp dây dẫn, vỏ cảm biến và cụm đầu nối. Máy hàn siêu âm bán tự động hoặc dây chuyền phân phối linh kiện điều khiển bằng thị giác sẽ cung cấp khả năng kiểm soát quy trình cần thiết để tuân thủ quy trình phê duyệt linh kiện sản xuất (PPAP) trong ngành ô tô, đồng thời vẫn duy trì chi phí nhân công thấp so với việc nạp liệu thủ công, cho phép triển khai trên nhiều dây chuyền sản phẩm. FANUC sản xuất robot và cobot, thường là thành phần tự động hóa của các dây chuyền này, và thực hiện việc xử lý dụng cụ trong khi người vận hành giữ linh kiện.

Thiết bị y tế và chẩn đoán

Khi lắp ráp thiết bị y tế, nhìn chung bạn cần phải xác nhận quy trình và lập hồ sơ cho từng thiết bị được sản xuất trong quy trình lắp ráp đó. Một trạm liên kết ống tiêm bán tự động (hoặc quy trình phân phối thuốc thử) có thể ghi lại tất cả chi tiết của mọi thông số quy trình được thực hiện trong quá trình nạp/dỡ linh kiện so với số sê-ri của thiết bị. Điều này sẽ cung cấp cho bạn các yêu cầu xác nhận cần thiết từ các cơ quan quản lý, mà không cần đầu tư vốn lớn như đối với một dây chuyền vô trùng hoàn toàn tự động.

Điện tử tiêu dùng

Do vòng đời sản phẩm ngắn và sự đa dạng sản phẩm cao trong ngành điện tử tiêu dùng, việc tự động hóa hoàn toàn quá trình lắp ráp sản phẩm rất khó khăn. Trong sản xuất điện tử theo hợp đồng, có nhiều quy trình bán tự động bao gồm vặn vít, phân phối keo và kiểm tra chức năng. Người vận hành đặt bảng mạch in (PCB) vào máy gá, máy tự động phân phối, cố định và/hoặc kiểm tra PCB, sau đó người vận hành lấy PCB đã hoàn thiện ra khỏi máy gá. Khi một sản phẩm hiện có thay đổi, thiết bị sản xuất cho sản phẩm đó thường có thể được chuyển đổi để sản xuất sản phẩm mới trong vòng vài tuần.

Chi phí của một giải pháp lắp ráp bán tự động

Khoản đầu tư cho một lắp ráp bán tự động Việc lựa chọn trạm phụ thuộc vào quy trình, độ chính xác yêu cầu và mức độ kiểm tra tích hợp. Bảng dưới đây cung cấp các phạm vi tham khảo cho các dây chuyền sản xuất trọn gói, bao gồm máy móc, dụng cụ, hệ thống điều khiển và lập trình.

Các dòng sản phẩm này bao gồm máy móc trọn gói; dụng cụ cho các biến thể sản phẩm cụ thể, đào tạo người vận hành và vận chuyển là các chi phí bổ sung. Thời gian hoàn vốn thường đạt được thông qua sự kết hợp của việc giảm nhân công, giảm phế phẩm và tăng năng suất. Một dây chuyền sản xuất thay thế hai người vận hành mỗi ca trên hai ca làm việc, hoặc loại bỏ quy trình bảo hành tốn kém, có thể thu hồi vốn đầu tư trong vòng chưa đầy mười tám tháng.

Lựa chọn nhà tích hợp phù hợp cho giải pháp bán tự động

Khi lựa chọn đối tác thiết kế/xây dựng dây chuyền lắp ráp bán tự động, điều quan trọng là phải đánh giá nhiều yếu tố khác ngoài chi phí. Nhà tích hợp cần phải am hiểu quy trình sản xuất đang được sử dụng, các dung sai cần thiết và loại dữ liệu cần thu thập.

• Kinh nghiệm trong lĩnh vực liên quan rất quan trọng. Các công ty sản xuất thiết bị tự động hóa đa năng có thể gặp khó khăn trong việc hiệu chỉnh bộ ngắt nhiệt hoặc hàn tiếp điểm bạc. Ngược lại, bằng việc thiết kế hàng trăm trạm cho ngành điện hạ thế, Benlong Automation đã từng gặp và giải quyết những vấn đề cụ thể này trước đây.
• Kiến trúc điều khiển và dữ liệu. Thiết bị này sẽ được thiết kế sử dụng bộ điều khiển logic lập trình công nghiệp (PLC), ví dụ như của Rockwell Automation hoặc Siemens, để giao tiếp với Hệ thống Quản lý Sản xuất (MES) của nhà máy. Dữ liệu của mỗi chu kỳ sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và được giữ lại bất kể trạng thái của máy (tắt nguồn hay hoạt động khác).
• Hỗ trợ và phụ tùng thay thế. Một dây chuyền bán tự động được coi là một khoản đầu tư vốn có tuổi thọ từ 10 năm trở lên. Các phụ tùng thay thế quan trọng phải được nhà tích hợp dự trữ và phải cung cấp hỗ trợ từ xa/tại chỗ đầy đủ trong thời gian phản hồi xác định.

Câu hỏi thường gặp

Quy trình bán tự động là gì?

Bán tự động là một kiểu sản xuất mà trong đó tất cả các công đoạn chính – như hàn, phân phối, kiểm tra và lắp ráp – đều có thể được thực hiện tự động bởi máy móc công nghiệp, ngoại trừ việc nạp chi tiết, bắt đầu quy trình và dỡ sản phẩm hoàn thiện. Do đó, các quy trình cốt lõi được tự động hóa nhưng việc nạp/dỡ các chi tiết vẫn là công việc thủ công, mang lại sự linh hoạt hơn trong việc xử lý các chi tiết.

Hệ thống bán tự động là gì?

Hệ thống bán tự động là một quy trình sản xuất tự động (thông qua PLC, cảm biến, v.v.) sử dụng người vận hành để nạp/dỡ linh kiện ở mỗi chu kỳ sản xuất. Máy/dây chuyền sản xuất sẽ bao gồm các thành phần và công cụ tự động hóa khác được thiết kế riêng cho từng linh kiện thành phẩm được sản xuất tại máy/dây chuyền đó.

Sự khác biệt giữa tự động hoàn toàn và bán tự động là gì?

Hệ thống hoàn toàn tự động vận hành toàn bộ quá trình di chuyển và xử lý vật liệu mà không cần sự can thiệp của người dùng, trong khi hệ thống bán tự động chỉ tự động hóa quy trình nhưng vẫn cần người vận hành chuẩn bị và xử lý sản phẩm trước và sau mỗi chu kỳ. Sự khác biệt giữa hai loại hệ thống này nằm ở phương pháp xử lý vật liệu chứ không phải ở chất lượng của quy trình.

Các loại hệ thống lắp ráp tự động khác nhau là gì?

Có nhiều loại hệ thống lắp ráp tự động, từ dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động không cần người vận hành đến các cụm bán tự động có thể được vận hành bởi người điều khiển và các khu vực làm việc hoặc quy trình khác, nơi các bộ phận phải được lắp ráp một cách có trật tự. Chúng cũng có thể được phân loại thành bốn loại chính: tự động hóa cố định (cứng) để sản xuất một loại sản phẩm với số lượng lớn; tự động hóa lập trình cho nhiều sản phẩm theo lô; tự động hóa linh hoạt để sản xuất nhiều loại sản phẩm; và các cụm bán tự động, tự động hóa bước lắp ráp nhưng vẫn giữ nguyên thao tác thủ công với các bộ phận.

Tài liệu tham khảo

• McKinsey & Company — Sản xuất kỹ thuật số và Công nghiệp 4.0 — Nghiên cứu về tác động của tự động hóa có mục tiêu đến năng suất và chất lượng.
• Rockwell Automation — Giải pháp điều khiển và tự động hóa công nghiệp — Các nền tảng PLC, HMI và MES dành cho sản xuất bán tự động và tự động.
• Tập đoàn FANUC — Robot cộng tác và Robot công nghiệp — Các giải pháp robot thường được tích hợp vào các dây chuyền lắp ráp bán tự động.
• Thế giới Tự động hóa — Các nghiên cứu điển hình về lắp ráp bán tự động — Ấn phẩm thương mại chuyên về các triển khai bán tự động hóa thành công trong nhiều ngành công nghiệp.

A giải pháp lắp ráp bán tự động Đây không phải là sự thỏa hiệp giữa thủ công và tự động; mà là một chiến lược có chủ đích, đặt độ chính xác và khả năng ghi dữ liệu của tự động hóa vào những điểm quan trọng nhất — các bước quy trình quyết định chất lượng — đồng thời vẫn giữ nguyên yếu tố xử lý linh hoạt và ít tốn kém nhất: một người vận hành được đào tạo. Đối với các nhà sản xuất cầu dao, công tắc tơ, linh kiện ô tô, thiết bị y tế và hàng trăm sản phẩm khác, một dây chuyền bán tự động mang lại sản lượng được chứng nhận và có thể lặp lại mà các chuỗi cung ứng hiện đại yêu cầu, với chi phí và tính linh hoạt mà một dây chuyền hoàn toàn tự động không thể sánh kịp. Benlong Automation xây dựng các dây chuyền này cho ngành điện, biến việc hiệu chuẩn, thử nghiệm và lắp ráp các thiết bị bảo vệ từ một hoạt động thủ công không ổn định thành một quy trình bán tự động được kiểm soát, ghi chép và có thể lặp lại.