В своем стремлении сократить потери и повысить эффективность процессов предприятия все чаще прибегают к автоматизации и роботизации производства. Промышленные роботы с их скоростью, точностью и гибкостью предлагают привлекательную альтернативу подверженному ошибкам ручному труду. Но является ли роботизация «бережливой» по умолчанию? Как объединить подходы Lean и возможности роботов в единую систему?
Традиционно при реализации стратегий Бережливого производства роботы используются не слишком активно. Будучи основанной на принципах непрерывного совершенствования, философия делает основной упор на поиск внутренних резервов предприятий. Кроме того, чаще всего к необходимости внедрения Бережливого производства компании приходят в момент кризиса, а значит, меньше всего настроены на лишние расходы, связанные с приобретением недешевых промышленных роботов.
Тем не менее, в последние годы автоматизация и роботизация производств нарастает стремительными темпами. Промышленные роботы становятся привычным элементом производственных систем в цехах предприятий любой страны, отрасли и размера, изменяя тем самым характер производственного процесса: даже «безлюдное производство» уже давно не редкость. Общемировые тенденции находят свое отражение и в России; к примеру, Группа «Черкизово» объявила о начале строительства мясоперерабатывающего завода, где людей на производстве полностью заменят роботы. Тенденции легко объяснятся очевидными преимуществами промышленных роботов: скорость, точность, гибкость. Благодаря им автоматизация и роботизация производств становится одним из ключевых подходов по сокращению производственных издержек. Но являются ли роботизация и автоматизация безусловно «бережливыми»?
Бережливое производство – это управленческая концепция, центральная идея которой заключается в устранении семи типов производственных потерь, изначально выделенных компанией Тойота:
Автоматизация и роботизация производства может способствовать устранению потерь и поддержанию и совершенствованию бережливой производственной системы, благодаря таким значимым характеристикам, как:
Описанные характеристики доказывают, что автоматизация и роботизация производств согласуется с концепцией Бережливого производства, однако типичным является заблуждение, что покупка самых современных промышленных роботов автоматически делает предприятие «бережливым».
Несмотря на очевидные преимущества, роботы не являются гарантом «бережливости» производства по своей сути – бережливыми их делает грамотное применение в процессах, где уже была проведена работа по выявлению и устранению потерь. Если процессы на предприятии неэффективны, то роботы лишь «автоматизируют беспорядок» и в разы увеличат объемы потерь. Самый очевидный пример: перепроизводство. Если предприятие работает по системе выталкивания, не учитывая реальный спрос на продукцию, то роботизация лишь нарастит темпы производства, приведет к переполненности складов готовой продукции, росту потерь и увеличению объемов связанного капитала.
На особо крупных сборочных заводах используются сотни роботов, занятых во множестве операций, таких как перенос деталей, обслуживание станков, сварка, окончательная отделка, покраска и т.п. Их согласованная работа способна повысить точность и стабильность процессов, обеспечить высокий уровень качества, сократить время цикла, но роботизация производства не гарантирует полное отсутствие ошибок. Холостой ход робота может вызвать сбои производственного процесса, создать узкие места и привести к производственным потерям; неграмотная настройка может сказаться на качестве готовой продукции и увеличить количество брака и т.д. Простои такого дорогого оборудования могут стать одним из самых серьезных источников потерь в бюджете любой компании. Для Бережливого производства крайне важно обеспечить оптимальное время цикла роботизированных ячеек.
К наиболее распространенным проблемам, вызывающим сбои в производственных процессах, можно отнести:
Исключить эти ошибки может тщательное планирование роботизированных операций до их интеграции в систему.
Формирование бережливой производственной системы является величайшим вызовом и одной из самых сложных и амбициозных целей многих современных предприятий. Поэтому привлечение промышленных роботов при формировании и развитии производственной системы должно происходить продуманно и с обязательным учетом следующих показателей:
Неэффективность процессов как фактор неудачного использования роботов не единственный риск роботизации. Привычные производственные линии сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать максимально эффективное взаимодействие человека и машины. При этом нельзя забывать о том, что в то время как машины имеют четкие рабочие характеристики и могут быть запрограммированы на желаемые действия, у человека такой функции нет – он всегда остается динамичным и не всегда управляемым участником производственного процесса. Человеческий фактор должен быть обязательно учтен при формировании бережливых роботизированных ячеек: все операторы и сотрудники отдела технического обслуживания должны обладать необходимым уровнем квалификации, темп работы на участках взаимодействия «человек-робот» должен учитывать потребности человека в отдыхе и скорость его эффективной работы и т.д.
Есть и третий фактор, который должен быть принят во внимание, при принятии решения относительно роботизации производства. Не являясь безусловно «бережливыми», роботы также не являются и безусловно выгодными для предприятия. Решение должно базироваться на показателях ROI, а не исключительно на желании быть современным предприятием, в противном случае приобретение промышленных роботов может просто себя не окупить. Действительно, опыт как крупных, так и малых предприятий свидетельствует о том, что роботы могут значительно улучшить этот показатель (особенно в сочетании с Lean-практиками), но планирование и строгий расчет обязательны.
Итак, если указанные выше факторы учтены, предприятие решает встраивать роботов в свою бережливую производственную среду, то в каких областях и функциях применение промышленных роботов может быть максимально полезным с точки зрения Бережливого производства?
До изобретения роботов операции по погрузке-разгрузке материалов и обслуживанию станков выполнялись исключительно вручную. Операторы перемещали материалы от станка к станку, ждали, пока оборудование произведет необходимые операции, и перемещали деталь далее по производственной цепочке. Обычно для подобных операций требовалось несколько операторов. Сегодня эти трудоемкие действия зачастую выполняются роботами, особенно там, где требуется скорость и точность.
Роботы являются основой автоматизированных складов и автоматизированных складских систем; они могут активно использоваться на этапе приемки на конвейере готового продукта и его упаковки. Далее помещенные в индивидуальную упаковку продукты укладываются в ящики, после чего робот-штабелер грузит ящики на поддоны. Скорость и конфигурацию можно настроить в соответствии с запросами потребителя. Например, если разные клиенты имеют разные требования к упаковке, роботы могут обеспечить соблюдение этих требований и подготовить продукт точно в нужное время в соответствии с принципами вытягивания.
Сокращение потерь обеспечивается роботами за счет следующих преимуществ:
При внедрении роботов в бережливую производственную среду необходимо предусмотреть выполнение ими как можно большего количества операций в пределах занимаемого ими пространства. Конструкция первых промышленных роботов предусматривала один инструмент, прикрепленный к одному манипулятору, что, хотя и эффективнее ручного труда, но имеет свои ограничения, связанные с отсутствием гибкости, в результате чего использование такого типа роботов не всегда оправданно. Современные роботы имеют более сложную конструкцию и могут выполнять несколько операций параллельно или оснащаться устройством автоматической смены инструмента. Это повышает гибкость и эффективность их использования и способствует сокращению потерь в целом.
Например, в литейной промышленности робот перемещает заготовку и осуществляет чистовые операции, в автомобильной – перемещает и удерживает элемент кузова, производит сварочные операции, прокладывает уплотнительный материал и т.д.
Последние достижения в роботостроении дают инженерам необходимую гибкость для внедрения роботов в бережливые производственные системы. Они позволяют оптимизировать операции с точки зрения использования пространства, времени цикла и технологичности.
Роботы и визуальные технологии всегда были тесно связаны, но сегодня это взаимодействие вышло на новый уровень. Активное применение сегодня находят системы технического (компьютерного) зрения, позволяющие роботам «видеть» объекты – обнаруживать, распознавать и классифицировать их за счет визуальных подсказок. В прошлом операции, предусматривающие визуальное распознавание объектов и принятие решений на его основании (например, различение разных деталей, выбор из нескольких деталей, контроль качества деталей по внешним признакам) выполнялись исключительно человеком. Оснащение роботов системами технического зрения позволило выполнять те же операции с большей точностью, скоростью и минимальным количеством отклонений, расширив тем самым сферу их применения.
Роботы широко используются в процессе контроля качества, являясь частью гибких измерительных систем. Они способны собирать информацию из множества источников, что значительно сокращает количество видеокамер и приспособлений, необходимых для контроля качества продукции. Техническое зрение упрощает перемещение робота по сложным маршрутам, например, при транспортировке грузов: вместо программирования маршрута, можно настроить робота на перемещение по заранее нарисованным линиям.
Использование роботов, оснащенных системами технического зрения, позволяет значительно усовершенствовать бережливые производственные системы, в особенности в тех аспектах, где требуются подвижность, гибкость и быстрота принятия решений, ранее считавшиеся прерогативой человека.
Последней тенденцией в роботостроении, набирающей популярность в силу своей бережливости, является координация работы. В такой системе два или более роботов находятся под управлением одного контроллера. Контроллер упрощает взаимодействие между роботами и координирует их действия для совместного выполнения определенной задачи. Координация действия роботов позволяет значительно сократить временные потери в производственном процессе.
В современном автомобилестроении сборка крыши повсеместно производится следующим образом: один робот держит крышу, а друге производят сварку и установку крыши на каркас.
Автомобилестроение является не единственной отраслью, где координация работы нескольких роботов способствует внедрению принципов бережливости, сокращению потерь, улучшению времени цикла и снижению процента брака. Роботы используются для транспортировки деталей между роботизированными станциями точно в срок; роботы с разнообразными захватными устройствами позволяют сократить количество инструментов и обеспечивают гибкость при довольно высокой степени точности и грузоподъемности и т.д.
Большинство производственных операций характеризуются определенным уровнем риска для жизни и здоровья человека. Стремление повысить безопасность рабочей среды является одним из аргументов в пользу автоматизации и роботизации производств. Операции с высоким уровнем риска, такие как разгрузка деталей с быстро движущегося пресса или работа с расплавленным металлом, однозначно не должны выполняться человеком. В таких случаях роботы являются ценнейшим инструментом снижения вероятности травм или гибели.
Небезопасная рабочая среда приводит к:
Безопасная же рабочая среда, где операции с высоким уровнем риска выполняются роботами, повышает работоспособность сотрудников и снижает текучесть кадров, сокращает затраты, что непосредственно сказывается на финансовых показателях производства. Кроме того, роботы меняют саму природу некоторых операций, позволяя обойтись без присутствия человека в шумных, грязных и опасных условиях.
Выполняя операции, опасные для человека, роботы способствуют формированию безопасной рабочей среды, однако нельзя забывать, что и сами роботы могут представлять определенную опасность, как и любое другое оборудование. Если на производстве используются роботы, необходимо тщательно проанализировать среду и разработать точные протоколы поддержания безопасности на рабочем месте. Если сотрудники не будут чувствовать себя в безопасности, внедрение роботов не будет способствовать формированию Lean-среды.
Для выполнения многих операций требуется эффективное взаимодействие роботов и человека, и до недавнего времени это взаимодействие не было на 100% безопасным. Но сегодня специально разработанное программное обеспечение позволяет наладить безопасную совместную работу операторов и роботов и максимально эффективно использовать гибкость человека и точность и скорость машин для достижения целей Бережливого производства.
С течением времени возможности роботов только растут, а затраты на их приобретение продолжают падать. Растет и их функциональность; крупнейшие производители постоянно совершенствуют их, увеличивая грузоподъемность, точность, радиус охвата, скорость работы, надежность взаимодействия с внешней средой и человеком. Немногие другие производственные решения настолько эффективны в сокращении потери, как роботы при условии их грамотного включения в систему.
На основании примеров можно сделать вывод, что автоматизация и роботизация – не альтернатива Бережливому производству, а ценное дополнение. Не являясь безусловным фактором бережливости, роботы могут, тем не менее, при корректном использовании способствовать формированию эффективного производства, повышать уровень точности и стабильности процессов, снижать число отклонений и брака, что, безусловно, способствует развитию на предприятии эффективной производственной системы. Они обладают скоростью и точностью, не свойственными человеку. Кроме того, использование роботов позволяет сократить операционные затраты, а также обеспечивает гибкость, необходимую для последующих нововведений. Но при этом нельзя забывать, что если предприятие инвестирует в промышленных роботов, не устранив потери и не выстроив эффективные процессы, оно рисует лишь увеличить объем потерь, а значит, и собственные затраты.
10 преимуществ роботов в создании бережливой производственной среды:Список разработан Международной федерацией робототехники (International Federation of Robotics, IFR).
|
Текст: Ольга Гончарова
Материал подготовлен на основании данных:Ten Ways Robots Enhance Lean Manufacturing Environments, abb.us.
Статья, предложенная для вашего ознакомления, была впервые опубликована в Альманахе «Управление производством». Скачать бесплатный .PDF выпуск, узнать больше об издании и оформить подписку для получения полного доступа к уникальным материалам можно здесь: http://www.up-pro.ru/shop/almanach/