لسنوات عديدة، كان التلميع الآلي مرتبطًا بشكل أساسي بالمصانع الكبيرة التي تنتج آلاف الأجزاء المتطابقة. كانت الفكرة التقليدية بسيطة: إذا كان لدى الشركة المصنعة منتج مستقر، وفترة إنتاج طويلة، وحجم كافٍ، فإن الاستثمار في نظام تلميع آلي أمر منطقي. إذا تغيرت تصميمات المنتج بشكل متكرر أو كانت كميات الطلب صغيرة، بدا التلميع اليدوي أكثر عملية.
وهذا الرأي يتغير الآن.
يواجه المصنعون في صناعات مثل الأدوات الصحية، ومكونات السيارات، والأثاث المعدني، وأجهزة الأبواب، وأدوات الطهي، والفضاء، والمعدات الطبية، والأعمال المعدنية العامة بيئة إنتاج جديدة. يريد العملاء المزيد من خيارات المنتجات، وأوقات تسليم أقصر، وكميات طلبات أصغر، وتصميمات أكثر تخصيصًا. ونتيجة لذلك، يجب على المصانع معالجة العديد من الأجزاء المختلفة مع إنتاج قطع أقل من كل نموذج.
يُعرف هذا بالإنتاج عالي المزيج ومنخفض الحجم.
هل يمكن للتلميع الآلي أن يعمل بفعالية في هذه البيئة؟ الإجابة المختصرة هي نعم، ولكن فقط عندما يكون النظام مصممًا بحيث يتمتع بالمرونة.
لم تعد أنظمة التلميع الآلية الحديثة تقتصر على تكرار حركة واحدة ثابتة على منتج واحد. بفضل التحكم في القوة، وأدوات التغيير السريع، والتركيبات المرنة، ووصفات العمليات الرقمية، والبرمجة ثلاثية الأبعاد، والاستشعار الذكي، يمكن للروبوت التبديل بين الأجزاء المختلفة بشكل أسرع بكثير من ذي قبل.
ومع ذلك، فإن نجاح مثل هذا النظام يعتمد على أكثر من مجرد تركيب الروبوت. يحتاج المصنعون إلى فهم مزيج منتجاتهم ومتطلبات التلميع وتكرار التغيير واحتياجات الأدوات وأهداف الإنتاج. عندما يتم النظر في هذه العوامل بعناية، يمكن أن يصبح التلميع الآلي حلاً عمليًا حتى للدفعات الصغيرة والمنتجات المتغيرة بشكل متكرر.
فهم الإنتاج عالي المزيج ومنخفض الحجم
الإنتاج عالي المزيج ومنخفض الحجم يعني أن المصنع يقوم بتصنيع العديد من نماذج المنتجات المختلفة، ولكن كمية كل منتج صغيرة نسبيًا.
على سبيل المثال، قد تنتج الشركة المصنعة لأجهزة الحمام العشرات من أجسام الصنابير والمقابض والصمامات والملحقات. قد يتطلب طلب واحد 200 قطعة من طراز صنبور معين، بينما قد يتطلب طلب آخر 50 قطعة فقط من المقبض الخاص. قد تتغير المادة والحجم والشكل والتشطيب السطحي المطلوب من طلب إلى آخر.
قد يواجه مورد الأثاث المعدني موقفًا مماثلاً. قد تحتاج إلى تلميع أرجل الكرسي المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في الصباح، ودعامات الطاولة المصنوعة من الألومنيوم في فترة ما بعد الظهر، ومجموعة صغيرة من الأجزاء الزخرفية المخصصة في اليوم التالي.
يخلق نموذج الإنتاج هذا العديد من التحديات:
- تتغير أشكال المنتجات بشكل متكرر.
- أحجام الدفعة صغيرة.
- من الصعب التنبؤ بجداول الإنتاج.
- يجب تعديل مسارات التلميع لأجزاء مختلفة.
- قد تحتاج التركيبات والأدوات إلى التغيير في كثير من الأحيان.
- يجب أن تظل جودة السطح ثابتة.
- مطلوب مشغلين ماهرين للعديد من العمليات المختلفة.
- يمكن أن يمثل وقت الإعداد جزءًا كبيرًا من إجمالي وقت الإنتاج.
غالبًا ما تم تصميم الأتمتة التقليدية لمنتج واحد ودورة إنتاج طويلة. يمكن للخلية الروبوتية الثابتة أن توفر سرعة عالية وجودة مستقرة، ولكن تغيير النظام للتعامل مع منتج جديد قد يتطلب برمجة مكثفة وتركيبات جديدة وفترات اختبار طويلة.
بالنسبة لإنتاج المزيج العالي، فإن هذا النوع من الأتمتة غير المرنة ليس كافيًا. يجب أن يكون النظام قادرًا على تغيير المنتجات بسرعة وبشكل اقتصادي.
لماذا لا يزال التلميع اليدوي شائعًا؟
يظل التلميع اليدوي شائعًا لأن العمال البشر يتمتعون بالمرونة بشكل طبيعي. يمكن للمشغل ذو الخبرة أن ينظر إلى جزء جديد، ويفهم شكله، ويختار مادة كاشطة، ويضبط ضغط التلميع حسب الملمس.
تكون هذه القدرة مفيدة بشكل خاص عندما تكون كميات الطلب صغيرة أو تتغير أنواع المنتجات بانتظام.
ومع ذلك، فإن التلميع اليدوي يخلق أيضًا مشاكل خطيرة.
أولاً، تعتمد الجودة بشكل كبير على خبرة المشغل وحالته البدنية. قد يقوم عاملان بتلميع نفس الجزء بشكل مختلف. فحتى نفس العامل قد ينتج نتائج مختلفة في الصباح وفي نهاية نوبة عمل طويلة.
ثانيًا، يتطلب التلميع جهدًا بدنيًا. يتعرض العمال للاهتزازات والضوضاء والغبار والحرارة وحركات الذراع المتكررة. الأجزاء الثقيلة أو غير المنتظمة يمكن أن تزيد أيضًا من خطر الإصابة.
ثالثا، أصبح من الصعب توظيف عمال التلميع المهرة والاحتفاظ بهم في العديد من مناطق التصنيع. يمكن أن يستغرق تدريب المشغل الجديد شهورًا أو حتى سنوات، خاصة بالنسبة للأجزاء ذات المنحنيات المعقدة أو متطلبات المظهر الصارمة.
وأخيرا، من الصعب قياس الإنتاج اليدوي. قد تعرف المصانع عدد الأجزاء المكتملة، ولكن غالبًا ما يكون لديها معلومات محدودة حول ضغط التلميع، أو تآكل الأداة، أو وقت الدورة، أو استقرار العملية.
يمكن للتلميع الآلي معالجة العديد من هذه المشكلات. ويتمثل التحدي في منح الروبوت مرونة كافية للتعامل مع المنتجات المتغيرة.
التحدي الرئيسي: التغيير السريع للمنتج
في الإنتاج بكميات كبيرة، قد يكون قضاء عدة ساعات في إعداد برنامج آلي أمرًا مقبولاً لأن النظام سينتج آلاف الأجزاء المتطابقة بعد ذلك.
في الإنتاج المنخفض الحجم، الوضع مختلف. إذا كان المصنع يحتاج إلى تلميع 50 قطعة فقط، فإن وقت الإعداد الطويل يمكن أن يلغي القيمة الاقتصادية للأتمتة.
لهذا السبب، يعد وقت التغيير أحد أهم القياسات لنظام التلميع الآلي عالي المزيج.
قد يشمل التغيير الكامل ما يلي:
- تحميل برنامج روبوت جديد.
- استبدال أو تعديل لاعبا اساسيا.
- اختيار أداة الكشط الصحيحة.
- ضبط سرعة التلميع وضغط التلامس.
- التحقق من موقف الشغل.
- تشغيل الجزء التجريبي.
- فحص جودة السطح.
- إجراء تعديلات العملية النهائية.
وينبغي للنظام المرن أن يقلل من الوقت اللازم لكل خطوة من هذه الخطوات. من الناحية المثالية، يجب أن يكون المشغلون قادرين على تحديد وصفة المنتج المخزنة، وتثبيت التركيبات الصحيحة، وتأكيد الأداة، وبدء الإنتاج مع تعديل يدوي محدود.
كلما أصبحت عملية التغيير أسهل، قل حجم الدفعة التي يمكن أتمتتها اقتصاديًا.
الوصفات الرقمية تجعل إنتاج الكميات الصغيرة أسهل
واحدة من أكثر الميزات المفيدة للتلميع الآلي الحديث هي وصفة العملية الرقمية.
تقوم الوصفة بتخزين إعدادات الإنتاج لجزء معين. قد تشمل:
- مسارات حركة الروبوت.
- تلميع الزوايا.
- ضغط الاتصال.
- سرعة دوران الأداة.
- سرعة سفر الروبوت.
- عدد مرات التلميع.
- نوع جلخ.
- قيم التعويض.
- موضع تحميل قطعة العمل.
- متطلبات التفتيش.
بمجرد اختبار العملية والموافقة عليها، يمكن حفظ الوصفة في النظام. عندما يعود نفس المنتج بعد أسابيع أو أشهر، يمكن للمشغل إعادة تحميل الوصفة بدلاً من تطوير العملية مرة أخرى.
وهذا مهم بشكل خاص للمصنعين الذين يتلقون طلبات متكررة بكميات صغيرة.
على سبيل المثال، قد يقوم منتج الصنابير بتصنيع 300 وحدة من طراز واحد هذا الشهر ويتلقى طلبًا آخر لشراء 150 وحدة بعد ثلاثة أشهر. إذا تم تخزين وصفة التلميع بشكل صحيح، فيمكن للمصنع إعادة تشغيل الإنتاج بسرعة مع الحفاظ على جودة السطح المماثلة.
تعمل الوصفات الرقمية أيضًا على حماية المعرفة العملية. بدلاً من الاعتماد كليًا على ذاكرة العامل ذي الخبرة، يمكن للمصنع تخزين معلمات الإنتاج المهمة في الآلة.
لا يتم إزالة معرفة العامل من العملية. يتم تحويله إلى طريقة إنتاج قابلة للتكرار ويمكن التحكم فيها.
يعد التحكم في القوة أمرًا ضروريًا للتلميع المرن
يختلف التلميع عن أتمتة الانتقاء والمكان البسيطة. يجب أن يظل الروبوت على اتصال بقطعة العمل أثناء ممارسة الضغط المناسب.
إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، فقد لا تقوم الأداة بإزالة ما يكفي من المواد. إذا كان الضغط مرتفعًا للغاية، فقد يؤدي النظام إلى إتلاف السطح، أو إنشاء علامات تلميع، أو تغيير هندسة الجزء، أو تآكل المادة الكاشطة بسرعة كبيرة.
يصبح هذا أكثر صعوبة عند معالجة الأجزاء ذات المنحنيات أو الحواف أو اختلافات الصب أو طبقات اللحام أو الاختلافات الصغيرة في الأبعاد.
غالبًا ما تستخدم أنظمة التلميع الآلية الحديثة أجهزة التحكم في القوة أو الامتثال لإدارة هذه المشكلة.
يتيح التحكم في القوة للنظام الحفاظ على قوة اتصال أكثر استقرارًا حتى عندما يتغير موضع السطح قليلاً. يمكن لوحدة التلميع المتوافقة أن تمتص الاختلافات الصغيرة بين المسار المبرمج وقطعة العمل الفعلية.
يعد هذا أمرًا مهمًا في إنتاج المزيج العالي لأنه ليس كل عائلة الأجزاء لها نفس الشكل أو دقة الأبعاد.
على سبيل المثال، قد تحتوي مكونات المصبوب على اختلافات صغيرة من قطعة إلى أخرى. قد يواجه النظام الصارم تمامًا صعوبة في الحفاظ على اتصال ثابت. يمكن للنظام الذي يتم التحكم فيه بالقوة أن يتكيف بشكل أفضل مع هذه الاختلافات.
التحكم بالقوة لا يعني أن الروبوت يمكنه التعامل تلقائيًا مع أي جزء غير معروف. لا تزال البرمجة وتطوير العمليات ضرورية. ومع ذلك، فهو يجعل النظام أكثر تحملاً ويقلل الحاجة إلى تحديد موضع الأجزاء بشكل مثالي.
تركيبات مرنة تقلل من وقت الإعداد
غالبًا ما يتم التغاضي عن التركيبات عندما تقوم الشركات بتقييم التلميع الآلي. في الواقع، يمكن لتصميم التركيبات أن يحدد ما إذا كانت الأتمتة عالية المزيج ستنجح أم ستفشل.
يجب أن تثبت التركيبة الجزء بشكل آمن أثناء التلميع. كما يحتاج أيضًا إلى وضع قطعة العمل بدقة والسماح للروبوت بالوصول إلى الأسطح المطلوبة.
بالنسبة لمصنع يحتوي على العديد من المنتجات، فإن بناء تجهيزات مختلفة تمامًا لكل جزء يمكن أن يصبح مكلفًا وغير مريح. ويمكنه أيضًا إنشاء مشكلات في التخزين والتغيير.
قد تشمل استراتيجيات التثبيت المرنة ما يلي:
- نقاط تثبيت قابلة للتعديل.
- لوحات تركيبات وحدات.
- كتل تحديد موقع قابلة للتبديل.
- قواعد التركيب المشتركة.
- آليات القفل السريع.
- المشابك الهوائية أو الهيدروليكية.
- تصاميم تركيبات عائلة المنتج.
- تحديد لاعبا اساسيا التلقائي.
بدلاً من إنشاء أداة واحدة لكل منتج على حدة، يمكن للمصنعين في بعض الأحيان تجميع أجزاء مماثلة في عائلات المنتجات.
على سبيل المثال، قد يكون للعديد من أجسام الصنابير تصميمات خارجية مختلفة ولكنها تشترك في نفس موضع الاتصال أو نقطة التثبيت الداخلية. يمكن لمنصة التثبيت المشتركة الاحتفاظ بها جميعًا عن طريق تغيير مكون تحديد موقع صغير فقط.
يمكن للتركيبات المصممة جيدًا أن تقلل من وقت التغيير، وتحسن دقة تحديد المواقع، وتجعل عمل المشغل أسهل بكثير.
أدوات التغيير السريع تزيد من المرونة
تتطلب مهام التلميع المختلفة أدوات مختلفة.
قد يحتاج جزء واحد إلى حزام جلخ خشن للطحن الأولي، يليه حزام ناعم وعجلة تلميع. قد يحتاج جزء آخر إلى تشطيب سطحي خفيف فقط. قد تتطلب المكونات المعقدة أحجامًا متعددة للعجلات للوصول إلى مناطق مختلفة.
قد تستخدم الخلية الروبوتية المرنة محطات تلميع متعددة أو نظامًا تلقائيًا لتغيير الأدوات.
اعتمادًا على التطبيق، يمكن للروبوت نقل قطعة العمل بين الأدوات المختلفة. وفي الأنظمة الأخرى، يحمل الروبوت أداة التلميع ويغير معدات نهاية الذراع تلقائيًا.
تساعد تقنية التغيير السريع على تقليل التدخل اليدوي وتسهل معالجة المنتجات المختلفة في نفس الخلية.
إدارة الأدوات لا تقل أهمية. يجب أن يعرف النظام الأداة التي تم تثبيتها، ومدة استخدامها، وما إذا كانت بحاجة إلى الاستبدال.
لا تعمل المادة الكاشطة البالية مثل المادة الكاشطة الجديدة. إذا ظلت معلمات العملية دون تغيير، فقد تصبح جودة السطح وزمن الدورة غير مستقرين. يمكن أن يساعد تعويض تآكل الأدوات الروبوت على ضبط حركته عندما تصبح عجلة التلميع أصغر أو يفقد الحزام الكاشطة أداء القطع.
بالنسبة لإنتاج المزيج العالي، يجب تضمين هذه المعلومات في وصفة المنتج كلما أمكن ذلك.
البرمجة دون الاتصال بالإنترنت يمكن أن تقلل من وقت التحضير
غالبًا ما تتطلب برمجة الروبوت التقليدية مهندسًا لتحريك الروبوت نقطة تلو الأخرى داخل خلية الإنتاج. يمكن أن تكون هذه الطريقة فعالة، ولكنها قد تستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة للأجزاء المعقدة.
وهذا يعني أيضًا أن الجهاز قد يحتاج إلى التوقف أثناء برمجة منتج جديد.
تقدم البرمجة دون اتصال بالإنترنت نهجًا آخر.
باستخدام نموذج ثلاثي الأبعاد للجزء والتركيب والروبوت ومعدات التلميع، يمكن للمهندسين إنشاء واختبار مسارات الروبوت على جهاز الكمبيوتر. يمكنهم التحقق من إمكانية الوصول ووضعية الروبوت والاصطدامات المحتملة ووقت الدورة المقدر قبل نقل البرنامج إلى النظام الحقيقي.
يوفر هذا العديد من المزايا لإنتاج المزيج العالي:
- يمكن إعداد برامج جديدة بينما يستمر الروبوت في الإنتاج.
- يمكن تطوير المسارات المعقدة بشكل أكثر كفاءة.
- يمكن تحديد مخاطر الاصطدام في وقت سابق.
- يمكن تقدير أوقات الدورة قبل الاختبار البدني.
- يمكن نسخ برامج مماثلة وتعديلها للمنتجات ذات الصلة.
- يصبح تخطيط الإنتاج أسهل.
البرمجة دون اتصال بالإنترنت لا تلغي تمامًا الحاجة إلى الاختبار الواقعي. تعتمد نتائج التلميع الفعلية على الضغط وحالة الكشط وخصائص المواد وتنوع الأجزاء. عادةً ما تكون التعديلات النهائية مطلوبة على الجهاز.
ومع ذلك، يمكن أن يقلل بشكل كبير مقدار الوقت المستغرق في تطوير مسار الروبوت الأساسي.
إن جودة المعلومات الرقمية للعميل مهمة أيضًا. تعمل النماذج ثلاثية الأبعاد الدقيقة والرسومات ثنائية الأبعاد وتفاصيل المواد ومتطلبات السطح والصور الفوتوغرافية الواضحة للمنتج على تسهيل إعداد مفهوم أولي للتلميع.
يمكن أن تساعد أنظمة الرؤية في تغيير الأجزاء
أصبحت أنظمة الرؤية أكثر شيوعًا في تصنيع الروبوتات. يمكن أن تساعد الكاميرات وأجهزة الاستشعار ثلاثية الأبعاد في تحديد موقع الأجزاء وتحديد نماذج المنتج واكتشاف الاختلافات في موضع قطعة العمل.
في بعض التطبيقات، يمكن لنظام الرؤية التحقق من كيفية وضع أحد المكونات وضبط مسار الروبوت وفقًا لذلك. وهذا يمكن أن يقلل الحاجة إلى التحميل اليدوي الدقيق للغاية.
قد تساعد الرؤية أيضًا في تحديد المنتج الذي دخل إلى الخلية الآلية. ويمكن للنظام بعد ذلك تحميل وصفة التلميع الصحيحة تلقائيًا.
قد تقوم أنظمة الفحص الأكثر تقدمًا بفحص السطح قبل أو بعد التلميع. ومع ذلك، فحص الأسطح المعدنية المصقولة ليس بالأمر السهل. يمكن أن تؤدي الانعكاسات وظروف الإضاءة المختلفة والخدوش الدقيقة وزوايا السطح المتغيرة إلى صعوبة الفحص التلقائي.
بالنسبة للعديد من المصانع، يجب تقديم الرؤية خطوة بخطوة. قد يوفر تحديد الأجزاء الأساسية وتصحيح موضعها قيمة فورية أكثر من محاولة أتمتة كل جانب من جوانب فحص الجودة مرة واحدة.
تجميع المنتجات في العائلات
من الأخطاء الشائعة التعامل مع كل منتج على أنه مشروع أتمتة منفصل تمامًا.
في العديد من المصانع، يمكن تجميع المنتجات في عائلات بناءً على المادة أو الشكل أو الحجم أو طريقة الإمساك أو تشطيب السطح أو عملية التلميع.
على سبيل المثال، قد يقوم مصنع الأدوات الصحية بإنشاء مجموعات مثل:
- أجسام الصنبور النحاسية.
- مقابض الصنبور.
- أجسام الصمامات.
- اكسسوارات الحمام.
- تجهيزات الفولاذ المقاوم للصدأ.
قد تستخدم المنتجات الموجودة ضمن نفس العائلة تركيبات ومواد كاشطة وضغوط تلميع وحركات روبوتية مماثلة. غالبًا ما يمكن إنشاء نموذج جديد عن طريق نسخ برنامج موجود وتعديل نقاط مسار معينة.
وهذا يقلل من الوقت الهندسي ويجعل إدارة النظام أسهل.
قبل شراء نظام تلميع آلي، يجب على الشركات المصنعة دراسة طلباتها التاريخية وإنشاء مصفوفة المنتج. يمكن أن تظهر المصفوفة:
- اسم المنتج والنموذج.
- مادة.
- الأبعاد والوزن.
- الكمية السنوية أو الشهرية.
- حجم الدفعة.
- وقت التلميع اليدوي الحالي.
- نوعية السطح المطلوبة.
- العيب الحالي أو معدل إعادة العمل.
- الأدوات والمواد الكاشطة المطلوبة.
- عائلات المنتجات المماثلة.
- الطلب المستقبلي المتوقع.
يساعد هذا التحليل في تحديد المنتجات التي يجب تشغيلها آليًا أولاً.
أفضل المنتجات الأولية ليست دائمًا المنتجات ذات الحجم الأكبر. قد يكون المرشح الجيد أيضًا جزءًا صعبًا أو خطيرًا أو متكررًا أو يعتمد بشكل كبير على العمالة الماهرة.
هل يستطيع روبوت واحد التعامل مع كل منتج؟
من الناحية الفنية، يمكن برمجة الروبوت للعديد من الأجزاء المختلفة. ومن الناحية العملية، فإن توقع قيام نظام واحد بالتعامل مع كل منتج في المصنع قد يؤدي إلى تعقيد غير ضروري.
قد تشتمل مجموعة المنتجات الكبيرة جدًا على مواد وأحجام ومعايير تلميع وتسلسلات عمليات مختلفة. قد تتطلب بعض الأجزاء طحن الحزام، بينما تتطلب الأجزاء الأخرى التلميع أو إزالة الأزيز أو التشطيب الساتان أو تلميع المرآة.
إن محاولة دمج كل هذه العمليات في خلية واحدة يمكن أن تزيد من تكلفة المعدات وتجعل البرمجة والأدوات وجمع الغبار والصيانة أكثر صعوبة.
غالبًا ما تكون الإستراتيجية الأفضل هي تحديد نطاق تشغيل واقعي.
على سبيل المثال، قد يتم تصميم خلية روبوتية لمعالجة أجزاء يتراوح وزنها بين 0.5 و15 كيلوجرامًا، ضمن نطاق حجم معين، وتنتمي إلى ثلاث عائلات من المنتجات ذات الصلة. قد يقوم النظام بمرحلتين للطحن ومرحلة تلميع واحدة.
يمكن الاستمرار في معالجة المنتجات خارج هذا النطاق يدويًا أو تعيينها لجهاز آخر.
غالبًا ما يكون النظام المركز أكثر إنتاجية وأسهل في التشغيل من النظام المصمم للتعامل مع كل المواقف المحتملة.
ما هو حجم الدفعة المناسب للتلميع الآلي؟
لا يوجد حد أدنى واحد لحجم الدفعة ينطبق على كل مصنع.
الكمية المناسبة تعتمد على عدة عوامل:
- وقت برمجة المنتج.
- وقت تبديل التركيبات.
- وقت تغيير الأداة.
- مدة دورة التلميع اليدوية.
- زمن دورة تلميع الروبوت.
- تكلفة العمالة.
- متطلبات جودة السطح.
- معدلات إعادة العمل والرفض.
- تكرار الأوامر المتكررة.
- قيمة تحسين السلامة.
- عدد التحولات في اليوم الواحد.
إذا كان الجزء الجديد يتطلب ثماني ساعات من البرمجة ولن يتم إنتاجه مرة أخرى، فقد لا يكون التلميع الآلي اقتصاديًا.
إذا كانت الدفعة تحتوي على 50 قطعة فقط ولكن يتم إرجاع نفس الطلب كل شهر، فقد تظل الأتمتة منطقية لأنه يمكن إعادة استخدام البرنامج المعتمد.
وبالمثل، إذا كان كل جزء يتطلب 30 دقيقة من الطحن اليدوي الصعب، فحتى دفعة صغيرة نسبيًا قد تمثل ساعات طويلة من العمل. يمكن أن توفر أتمتة العملية عائدًا مفيدًا.
ولذلك يجب على المصانع تقييم إجمالي الطلب السنوي وتكرار التكرار، وليس فقط كمية الطلب الواحد.
دور المشغلين البشريين يتغير
التلميع الآلي لا يلغي حاجة الناس. يغير نوع العمل الذي يؤديه الناس.
بدلاً من تثبيت جزء ثقيل على عجلة التلميع طوال نوبة العمل، يمكن للمشغل تحميل وتفريغ التركيبات واختيار الوصفات وفحص الأجزاء النهائية واستبدال المواد الكاشطة ومراقبة الإنتاج.
يظل عمال التلميع ذوو الخبرة ذوو قيمة خاصة أثناء تطوير العملية. إنهم يفهمون المناطق التي تتطلب المزيد من الضغط، والأسطح الحساسة، وكيف تتفاعل المواد المختلفة مع المواد الكاشطة.
يمكن أن تساعد خبرتهم المهندسين في إنشاء مسارات روبوتية وإعدادات عملية أفضل.
في مشروع الأتمتة الناجح، تعمل المعرفة الإنتاجية والتكنولوجيا الروبوتية معًا. الهدف هو التقاط تجربة العملية البشرية وتحويلها إلى وصفة إنتاج قابلة للتكرار.
يجب أن يغطي التدريب الأساسي للمشغل ما يلي:
- التشغيل الآمن للآلة.
- اختيار وصفة المنتج.
- تغيير تركيبات.
- أداة واستبدال جلخ.
- فحص الجودة.
- التعامل مع الإنذار المشترك.
- تعديل المعلمة الأساسية.
- الصيانة والتنظيف اليومي.
يجب أن تكون واجهة المستخدم بسيطة بما يكفي ليتمكن موظفو الإنتاج من العمل دون الحاجة إلى معرفة متقدمة ببرمجة الروبوت.
مراقبة الجودة في الإنتاج عالي المزيج
يعد الحفاظ على الجودة المتسقة للعديد من المنتجات أحد أقوى الأسباب التي تدفعك إلى التفكير في التلميع الآلي.
بمجرد تطوير العملية بشكل صحيح، يمكن للروبوت تكرار نفس المسار والسرعة والزاوية والضغط وعدد التمريرات. وهذا يقلل من التباين الناجم عن التعب أو الاختلافات بين العمال.
ومع ذلك، فإن التكرار الآلي وحده لا يضمن الجودة الجيدة. إذا اختلفت الأجزاء الواردة بشكل كبير أو تم تآكل المادة الكاشطة، فقد يكرر الروبوت العملية الخاطئة باستمرار.
يجب أن تتضمن استراتيجية الجودة الكاملة ما يلي:
- الشيكات الجزء الوارد.
- التحقق من موقف لاعبا اساسيا.
- مراقبة حالة الأداة.
- فحص القطعة الأولى بعد التغيير.
- معايير جودة السطح واضحة.
- فحص العينة العادية.
- التحكم في إصدار الوصفة.
- سجلات الصيانة.
- بيانات الإنتاج التي يمكن تتبعها.
فحص القطعة الأولى مهم بشكل خاص. بعد تحميل وصفة جديدة أو تغيير أحد التركيبات، يجب على المشغل فحص الجزء الأول المكتمل قبل تحرير الدفعة للإنتاج الكامل.
إذا كانت هناك حاجة إلى تعديلات صغيرة، فيجب حفظها بشكل صحيح بحيث يتم استخدام أحدث وصفة معتمدة في المرة القادمة.
حساب العائد على الاستثمار
لا ينبغي قياس قيمة التلميع الآلي فقط من خلال مقارنة وقت دورة الروبوت مع وقت دورة العامل.
يجب أن يأخذ الحساب أيضًا في الاعتبار:
- توفير العمالة.
- انخفاض تكاليف إعادة العمل والرفض.
- تقليل الإصابات في مكان العمل.
- تحسين اتساق الإنتاج.
- ساعات تشغيل أطول.
- موثوقية تسليم أفضل.
- تقليل الاعتماد على العمالة الماهرة النادرة.
- انخفاض متطلبات التدريب.
- تحسين بيانات الإنتاج.
- استغلال أفضل لمساحة المصنع.
- إعداد أسرع لتكرار الطلب.
بالنسبة لإنتاج المزيج العالي، يجب أيضًا تضمين تكاليف الهندسة والتغيير.
قد يقوم النظام بصقل كل جزء بسرعة، ولكن إذا قضى المشغلون الكثير من الوقت في إعداد كل دفعة، فإن معدل الاستخدام الحقيقي سيظل منخفضًا.
يجب على الشركات المصنعة حساب مقدار الوقت الذي سيقضيه الروبوت في إنتاج الأجزاء المعتمدة مقارنة بالبرمجة والاختبار وتغيير التركيبات واستبدال الأدوات وانتظار المواد.
الهدف ليس بالضرورة تحقيق استخدام الروبوت بنسبة 100%. في بيئة إنتاج مرنة، من المتوقع أن يستغرق بعض الوقت للتحضير. الهدف هو التأكد من أن النظام الإجمالي يوفر أداء أفضل من حيث التكلفة والجودة والسلامة والتسليم مقارنة بالطريقة الحالية.
طريقة عملية للبدء
لا تحتاج المصانع إلى أتمتة مجموعة منتجاتها بالكامل على الفور.
النهج الأقل خطورة هو البدء بمجموعة مختارة من المنتجات التمثيلية. يجب أن توفر هذه الأجزاء تنوعًا كافيًا لاختبار مرونة النظام مع الاستمرار في مشاركة بعض الميزات المشتركة.
قد تشمل عملية التنفيذ العملي المراحل التالية:
1. جمع معلومات المنتج
إعداد الرسومات ثنائية الأبعاد والنماذج ثلاثية الأبعاد والصور الفوتوغرافية والمواد والأبعاد والأوزان وكميات الإنتاج وأوقات المعالجة اليدوية ومتطلبات جودة السطح.
2. تصنيف المنتجات
قم بتجميع الأجزاء وفقًا للشكل والمواد والعملية وطريقة التثبيت والتشطيب المطلوب.
3. حدد الأجزاء التجريبية
اختر العديد من المنتجات التمثيلية، بما في ذلك الجزء البسيط والجزء النموذجي والجزء الأكثر صعوبة.
4. تطوير مفهوم أولي
تحديد حجم الروبوت، ومحطات التلميع، واستراتيجية التثبيت، وطريقة التحميل، وطريقة التحكم في القوة، ونظام السلامة، ومتطلبات جمع الغبار.
5. إجراء اختبار العملية
عادة ما تكون هناك حاجة لاختبار العينة المادية قبل الموافقة على العملية النهائية. إنه يؤكد اختيار المواد الكاشطة، ووقت الدورة، والجودة القابلة للتحقيق، وعمر الأداة، وتصميم التركيبات.
6. بناء وتخزين الوصفات
قم بإنشاء وصفة رقمية معتمدة لكل منتج ووضع قواعد واضحة للتسمية والتحكم في الإصدار.
7. مشغلي القطارات
قم بتعليم الموظفين كيفية تغيير المنتجات واختيار الوصفات وفحص الجودة والتعامل مع الصيانة الروتينية.
8. قم بالتوسع تدريجيًا
بعد استقرار عائلة المنتجات الأولى، قم بإضافة المزيد من المنتجات بناءً على احتياجات الإنتاج الفعلية.
يسمح هذا النهج المرحلي للمصنع بالتعلم من الإنتاج الحقيقي دون تعقيد المشروع الأولي بشكل غير ضروري.
عندما لا يكون التلميع الآلي هو الخيار الأفضل
على الرغم من أن التلميع الآلي أصبح أكثر مرونة، إلا أنه غير مناسب لكل التطبيقات ذات الخلطات العالية والمنخفضة الحجم.
قد يظل التلميع اليدوي أكثر عملية عندما:
- كل جزء فريد من نوعه.
- معلومات المنتج الرقمي غير متوفرة.
- تتغير منطقة التلميع المطلوبة بشكل غير متوقع.
- كميات الإنتاج صغيرة للغاية.
- لا يمكن الاحتفاظ بالأجزاء بشكل آمن أو ثابت.
- تعتمد متطلبات السطح بشكل أساسي على الحكم الفني الذاتي.
- يتغير تصميم المنتج قبل إعادة استخدام البرنامج.
- تكلفة التركيبات والبرمجة أعلى من الفائدة المحتملة.
في بعض الحالات، قد يكون الحل شبه التلقائي خطوة أولى أفضل. يمكن للمصنع استخدام آلة طحن متوافقة، أو آلة تلميع قابلة للبرمجة، أو روبوت لمرحلة العملية الأكثر تكرارًا فقط.
لا تحتاج الأتمتة إلى تغطية العملية بأكملها لإنشاء القيمة.
على سبيل المثال، قد يقوم الروبوت بإجراء طحن أولي ثقيل بينما يقوم العمال المهرة بإكمال التلميع التجميلي النهائي. وهذا يقلل من العمل البدني مع الحفاظ على المرونة البشرية حيث يكون ذلك مفيدًا للغاية.
مستقبل التلميع الآلي المرن
سوف تستمر تكنولوجيا التلميع الروبوتية في أن تصبح أسهل في البرمجة وأكثر قدرة على التكيف.
ومن المتوقع أن تؤدي التحسينات في الرؤية ثلاثية الأبعاد، وتوليد المسار التلقائي، واستشعار القوة، وفحص السطح، والمحاكاة، والذكاء الاصطناعي إلى تقليل وقت الإعداد بشكل أكبر.
قد تكون الأنظمة المستقبلية قادرة على استيراد نموذج ثلاثي الأبعاد، وتحديد الأسطح التي تحتاج إلى تلميع، والتوصية بأنواع الأدوات، وإنشاء مسار روبوت أولي، وضبط معلمات العملية بناءً على تعليقات المستشعر.
سيستمر المهندسون البشريون في تحديد أهداف الجودة والموافقة على العملية، لكن الكثير من أعمال البرمجة المتكررة قد تصبح أسرع.
وهذا التطور مهم لأن التصنيع يتجه نحو تنوع أكبر في المنتجات. تحتاج الشركات إلى الأتمتة التي يمكنها الاستجابة للتغيرات في طلب العملاء بدلاً من الأتمتة التي تعمل فقط عندما تظل المنتجات دون تغيير لسنوات.
وبالتالي فإن أنظمة التلميع الآلية الأكثر نجاحًا هي تلك المصممة كمنصات إنتاج مرنة.
خاتمة
يمكن للتلميع الآلي أن يتعامل مع إنتاج عالي الحجم ومنخفض الحجم، ولكن يجب دمج المرونة في النظام الكامل.
الروبوت نفسه ليس سوى جزء واحد من الحل. إن التغيير السريع للمنتج، والوصفات الرقمية، والتحكم في القوة، والتركيبات المعيارية، والأدوات المناسبة، والبرمجة غير المتصلة بالإنترنت، والمشغلين المدربين، والتصنيف الواضح للمنتج لا تقل أهمية.
ولا ينبغي للمصنعين أن يبدأوا بالتساؤل عما إذا كان من الممكن أتمتة كل منتج. والسؤال الأكثر فائدة هو: ما هي مجموعات المنتجات التي يمكنها مشاركة عملية روبوتية مشتركة، وما مدى سرعة تغيير النظام من واحدة إلى أخرى؟
عندما يتم اختيار مجموعات المنتجات بعناية ويتم توحيد عملية التلميع، يمكن حتى للدفعات الصغيرة نسبيًا أن تصبح مناسبة للأتمتة. يمكن إعادة تشغيل الطلبات المتكررة بسرعة، ويمكن أن تصبح جودة السطح أكثر اتساقًا، ويمكن للمصنع تقليل اعتماده على العمل اليدوي الصعب.
ولم يعد التلميع الآلي مقتصراً على المصانع التي تنتج موديلاً واحداً بكميات كبيرة جداً. لقد أصبحت بشكل متزايد أداة تصنيع مرنة للشركات التي تحتاج إلى إنتاج المزيد من الأصناف، والاستجابة بشكل أسرع لطلبات العملاء، والحفاظ على جودة مستقرة في السوق المتغيرة.
بالنسبة لمصنعي الخلطات العالية والكميات المنخفضة، لم يعد السؤال مجرد ما إذا كان التلميع الآلي ممكنًا. والسؤال الحقيقي هو كيفية تصميم النظام والتركيبات والأدوات وبيانات الإنتاج بحيث تصبح المرونة جزءًا من التشغيل اليومي للمصنع.
