공정 가변성이 금속 제조 공장의 자동화를 방해하는 이유

Jun 18, 2023

자동화는 신뢰할 수 없는 것을 신뢰할 수 있게 만들 수 없습니다. 특히 자동화 시스템에 들어가는 부품이 일관성이 없는 경우에는 더욱 그렇습니다. 가변성은 제조 공정을 자동화하는 과정에서 가장 큰 구멍입니다. 게티 이미지

너무나 많은 제조업체들이 겉으로는 간단해 보이는 작업을 자동화하는 데 어려움을 겪고 있지만 디버깅에 몇 달을 소비하고 결국 절망에 빠지게 됩니다. 그들은 결국 자동화를 제거하고 종종 자동화 공급업체와의 일련의 분쟁을 촉발합니다. 거의 모든 경우에 실패는 부품 간 변동성 또는 프로세스 안정성 부족으로 인해 발생할 수 있으며, 둘 다 자동화 제공업체의 책임은 아닙니다.

업계의 자동화 열풍 속에서 조직은 심각한 프로세스 지연, 비용 초과, 때로는 완전한 실패를 초래하는 몇 가지 근본적인 실수를 저지르고 있습니다. 결국 부적합 부품을 생산하게 되거나 빈번한 기계 결함으로 인해 생산 처리량을 잃게 됩니다. 이러한 경우 자동화는 실제로 생산성과 비용에 순 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 더 나쁜 것은, 프로젝트별 실패로 인해 자동화가 관리에 불필요하게 나쁜 영향을 미쳐 후속 프로젝트가 거부된다는 것입니다.

제작자는 프로젝트 실패의 가장 큰 기술적 원인인 프로세스 변동성을 식별, 이해 및 줄이기 위한 조치를 취함으로써 이러한 시나리오를 피할 수 있습니다.

자동화 프로젝트에서 가장 일반적으로 간과되고 중요한 위험 요소인 부품 간 치수 변화에는 두 가지 구성 요소가 포함됩니다. 첫 번째는 프로세스 능력이다. 부품이 항상 인쇄 사양을 100% 준수합니까? 공정 능력 연구는 이 능력의 스냅샷을 제공하며 인쇄 사양과 자연적인 공정 변동성 사이의 비율을 식별하는 공정 능력 지수인 Cpk로 측정됩니다.

두 번째 구성 요소는 공정 안정성입니다. 시간이 지나도 프로세스가 상대적으로 안정적으로 유지됩니까? 모든 프로세스에는 정규 분포에 표시된 것처럼 어느 정도 자연적인 변동성이 있습니다.그림 1 . 해당 분포의 공정 중심선이 시간이 지남에 따라 이동하더라도 여전히 100% 일치하는 부품을 생산합니까? 턴키 셀이나 작업을 제공하지 않는 한 자동화 제공업체는 일반적으로 공정 안정성에 대한 책임을 제작자에게 맡깁니다.

코일 공급, 수평 조정, 길이에 맞게 절단된 블랭크를 깊게 그려서 다듬는 프로세스를 고려하십시오. 특히, 블랭크는 사전 슬릿 코일에서 내부 길이로 절단되고 적절한 윤활을 통해 2-스테이션 드로우 및 트림 프레스에 로딩될 수 있도록 배치됩니다.

첫 번째 스테이션에는 작업자에게 공급 오류를 알리고 블랭크가 제대로 장착되지 않은 경우 작동을 방지하는 다이 내부 블랭크 감지 센서가 있습니다. 두 번째 스테이션에는 트리밍 전에 성형된 부품이 제대로 장착되었는지 감지하는 다이 내부 센서가 있습니다. 여기에는 완성된 부품을 안정적으로 제거하고 출구 컨베이어에 배치할 수 있도록 트림 분할 및 배출이 포함됩니다.

프레스 작업자는 각 블랭크를 프레스에 로드하고 윤활 시스템을 작동시킨 다음 드로잉 스테이션과 트리밍 스테이션 사이에서 완성된 부품용 바스켓으로 부품을 수동으로 옮깁니다. 스크랩은 트림 다이에서 절단되어 컨베이어로 떨어집니다.

프레스 앞에는 빠른 인터록 기능을 갖춘 안전커튼이 설치되어 있습니다. 그럼에도 불구하고 회사는 생산성과 안전상의 이유로 프로세스를 자동화하기를 원합니다. 인쇄기 운영은 ​​매우 까다로운 작업이며 비즈니스가 증가하고 있습니다.

표면적으로 이는 간단한 픽 앤 플레이스 자동화 프로젝트처럼 보일 수 있습니다. 자동화된 시스템은 블랭크를 다이에 정확하게 배치하고 배출된 다이에서 그려진 부품을 이동한 다음 트림 스테이션에 배치할 수 있습니다(참조:그림 2 ). 그런 다음 완성된 부품을 트림 다이에서 꺼내어 나가는 컨베이어에 놓을 수 있습니다. 로봇 공학, 센서 및 프레스 제어 간의 적절한 인터페이스를 통해 이 프로젝트는 문제 없이 진행될 것입니다. 그렇죠?

그림 1. 안정적이고 유능한 공정은 모두 공정 사양 한계 내에서 잘 발생하는 좁은 매개변수 분포를 갖습니다.