Pokayoke w praktyce

Michał SobczykNasze realizacje

Tytułem wstępu wyjaśnienie, co to jest pokayoke. Pokayoke to określenie z języka japońskiego, oznaczające zapobieganie pomyłkom. W praktyce przejawia się to takim projektowaniem części, urządzeń, maszyn, aby maksymalnie zredukować możliwość popełnienia błędu przez człowieka.

W życiu codziennym można takie rozwiązania spotkać np. w umywalce, gdzie znajduje się dodatkowy odpływ przelewowy, karta SIM do telefonu ma ścięty jeden róg, pistolet do dystrybucji paliwa typu diesel ma większą średnicę niż do benzyny. Wszystko to zapobiega błędom, jakie mogą się przytrafić w chwili roztargnienia.

A teraz przechodzimy do zastosowania pokayoke w przemyśle. Na liniach produkcyjnych, szczególnie tam, gdzie większość prac jest wykonywana ręcznie przez wielu operatorów, łatwo o zaistnienie pomyłki. Może to być użycie nieprawidłowego detalu lub pominięcie jakiegoś kroku w toku produkcji. Naprzeciw tym problemom wychodzi Mitsubishi ze swoim systemem pokayoke. Oferta w tej materii jest bardzo ciekawa i rozbudowana.

Moim zadaniem stało się zaimplementowanie tego systemu na nowo powstałej linii produkcyjnej. Przez implementację rozumiem dobór terminali, montaż na stanowiskach, oprogramowanie logiki sterującej całym systemem.

Cel

Zastosowanie systemu pokayoke na linii produkcyjnej ma na celu ułatwienie pracy operatorowi podczas operacji ręcznych, zapewnienie kontroli użytych komponentów, a także stałą sekwencję operacji na danym stanowisku montażowym. System z założenia ma być pomocą dla pracownika, prowadzić go „za rękę”, nie ma natomiast „karać” w przypadku omijania przez operatora założonej w systemie sekwencji pracy na stanowisku. PY jest szczególnym ułatwieniem dla nowych pracowników, którzy uczą się pracy na danym stanowisku, gdyż nie muszą ciągle mieć przed sobą instrukcji pracy, system „podpowiada” operatorowi, jaką czynność powinien aktualnie wykonać.



Sprzęt

Pokayoke od Mitsubishi opiera się na terminalach, które łączy się przy pomocy płaskiego przewodu 4-żyłowego, co jest bardzo wygodne przy montażu na stanowiskach w linii. Dodatkowa zaleta do dowolność w rozgałęzianiu systemu. Nie ma problemu, gdy stanowisko ma skomplikowany kształt lub po czasie trzeba coś dodać.

Terminale albo inaczej „lampki” również mają przemyślany sposób montażu, a mianowicie uchwyt dedykowany do systemów rurowych, np. rexroth, item o średnicy 28 mm. Jednostką sterującą jest PLC Mitsubishi FX5 wraz z modułem komunikacji FX5-ASL-M. Dodatkowo w skład wchodzi panel HMI serii GOT2000. Kontrola wizyjna odbywa się przy pomocy Keyence IV 150-MA.

Stanowiska produkcyjne

To konstrukcje z profili aluminiowych systemu rexroth 45×45 oraz D28 z dedykowanymi półkami na komponenty. Każde ze stanowisk zajmuje jeden operator, jego zadaniem jest wykonanie montażu kilku drobnych elementów i przekazanie produktu na kolejne stanowisko. Aby nie pominąć żadnej operacji i detalu, nad kuwetami z komponentami umieszczone są terminale, które sygnalizują przy pomocy zielonego światła konieczność pobrania danej rzeczy. Użyte terminale posiadają czujnik, który wykrywa włożenie ręki do kuwety. Po pobraniu dany terminal gaśnie, a zapala się kolejny, który sugeruje pobranie kolejnego detalu potrzebnego do poprawnego złożenia produktu. Jako że produkcja jest gniazdowa, każde stanowisko posiada swoją własną, niezależną od pozostałych sekwencję pobrań i czynności, która jest zgodna z instrukcją papierową również obecną na stanowisku.

Manualnych stanowisk jest w linii 10, każde z niezależną sekwencją. Ogólnie na linii są 44 użyte terminale. W większości są to terminale wyposażone w zieloną diodę do sygnalizacji konieczności pobrania oraz czujnik odbiciowy potwierdzający pobranie. Jednak jest też parę terminali w formie rozproszonych wejść/wyjść, wykorzystywanych do połączenia np. z wkrętarką, która zwraca do systemu sygnał, że jej program skręcania wykonał się poprawnie i sekwencja na stanowisku może przebiegać dalej.

Na jednym spośród 10 stanowisk umieszczony jest wyżej wspomniany panel operatorski. Przy jego pomocy podczas uruchamiania produkcji lub przy zmianie wersji produktu wybiera się odpowiedni symbol, jako że kluczowy jest wybór konkretnego produktu. Po pierwsze, żaden terminal nie uruchomi się, gdy produkt nie jest wybrany, po drugie, dla niektórych produktów sekwencja pracy na stanowisku przebiega nieco inaczej. I jeszcze po trzecie, kontrola wizyjna, która musi „wiedzieć”, jakiego produktu się spodziewać.



Zastosowanie systemu pokayoke na linii produkcyjnej ma
na celu ułatwienie pracy operatorowi podczas operacji ręcznych, zapewnienie kontroli użytych komponentów, a także stałą sekwencję operacji na danym stanowisku montażowym.
Sprawdzian!

Kontrola wizyjna stała się konieczna na jednym ze stanowisk, ponieważ detale w tym etapie montażu są na pierwszy rzut oka bardzo podobne, a poleganie jedynie na uwadze operatora kłóci się z założeniami systemu pokayoke. Działa to w taki sposób, że po pobraniu detalu z kuwety na stanowisku następnym krokiem jest umieszczenie go pod kamerą Keyence, która kontroluje detal i odpowiednim komunikatem na panelu HMI informuje operatora, czy detal jest prawidłowy do wybranej wcześniej referencji. Zastosowanie niepoprawnego detalu nie przepuści sekwencji do kolejnego etapu, przejście dalej możliwe jest tylko z poprawnym detalem.

Wdrożenie zostało wykonane w firmie BMZ Poland Sp. z o.o. w Gliwicach. Grupa BMZ to wiodący na świecie dostawca inteligentnych systemów zasilania i magazynowania energii opartych o technologię litowo-jonową. Znaczącą rolę w grupie pełni BMZ Poland z Gliwic. Polska filia rozwija się dynamicznie od 2010 roku i obecnie zatrudnia ponad 800 pracowników. Firma dostarcza baterie do elektronarzędzi, narzędzi ogrodniczych, autobusów elektrycznych, rowerów oraz skuterów elektrycznych, aplikacji medycznych i wielu innych produktów. BMZ Poland nie tylko produkuje baterie, ale również je projektuje i rozwija w Dziale Badań i Rozwoju. BMZ Poland zajmuje się także popularyzacją zastosowań technologii litowo-jonowej jako organizator międzynarodowej konferencji pt. Battery Experts Forum.

Grupa BMZ ma zakłady na całym świecie. Posiada biura i fabryki w Niemczech, Chinach, USA, we Francji, w Polsce oraz w Japonii. Dzięki wykorzystaniu najnowszych, innowacyjnych technologii współpracuje z wiodącymi światowymi markami. Fabryki baterii w Gliwicach oraz w Karlstein są jednymi z najbardziej nowoczesnych w Europie.



Możliwości

Obecnie PY tylko prowadzi operatorów za rękę, jednak możliwości są o wiele większe, bo ten sam system może kontrolować dostawy komponentów, zliczać je i wcześniej informować o stanie minimalnym i potrzebie dostarczenia nowej porcji komponentów produkcyjnych. Możliwe jest też wyciąganie informacji o wydajności pracy na konkretnych stanowiskach, analiza, co trwa najdłużej itp. Rozbudowa systemu czy też modyfikacje nie są dużym wyzwaniem, dodatkowy terminal można dodać w każdej chwili i miejscu. Złączka, zaciskarka, nadanie adresu nowemu terminalowi, lekka zmiana w sofcie i gotowe! Ograniczenia co do rodzaju sprzętu, jaki można „skomunikować”, w zasadzie nie istnieją.

Programowanie

Od strony programowania systemu mogę powiedzieć, że w środowisku GXWorks3 oraz GT Designer3 pracowało mi się przyjemnie i efektywnie. Logikę sterującą napisałem sam, przy czym firma Mitsubishi Electric może dostarczyć gotowe bloczki funkcyjne do stosowania przy programowaniu, dzięki temu sprawa sterowania robi się bajecznie prosta i ogranicza się do odpowiedniego zaadresowania wejść i wyjść bloczków funkcyjnych. Adres terminalowi nadać można ręcznie specjalnym pilotem lub automatycznie z poziomu PLC. Zaletą posiadania pilota jest dostęp do zaawansowanych ustawień terminali, jak np. czułość barier optycznych, których już z poziomu PLC nie zmienimy. Jednak pierwsze uruchomienie takiej instalacji damy radę przeprowadzić bez tego dodatku.

Kwestia programowania takiego systemu to ciekawy temat na osobny poradnik.



Podsumowanie

Pracy nad instalacją było sporo, zarówno na warstwie fizycznej, jak montaż, przygotowanie stanowisk, sterowania, szafy, jak i oprogramowania, ale z efektu jestem zadowolony i finalnie cieszę się, że mogłem brać udział w tym projekcie. Jest to pierwsza tego typu instalacja w firmie, więc jest to swego rodzaju pokazowy projekt, co tym bardziej cieszy. Sporo się przy nim nauczyłem i poszerzyłem wiedzę na temat możliwości środowiska GXWorks i GT Designer od Mitsubishi Electric. System spełnia swoje zadanie, przy czym jest stosunkowo świeży, więc na feedback wypada jeszcze trochę poczekać.



About the Author

Michał Sobczyk