Rewolucja w automatyzacji. Czas przygotowania produkcji spadł o 75%

Artykuł sponsorowany

Ukryte koszty w produkcji o dużej zmienności

Przy produkcji małoseryjnej o dużej zmienności, gdzie typowa partia liczy 50–100 sztuk, klasyczne podejście do automatyzacji nie działa. Taka automatyzacja, oparta na wyspecjalizowanym oprzyrządowaniu przypisanym do konkretnego detalu, jest zbudowana z myślą o powtarzalności: zakłada, że detal jest znany (i niezmienny), seria jest długa, a koszty oprzyrządowania rozłożą się na wystarczającą liczbę sztuk przy znanym kalendarzu projektu.

Przy małych seriach te założenia nie działają. Gdy do rachunku doliczymy koszt mocowań (fixtures), inwestycja w automatyzację często nie ma ekonomicznego uzasadnienia.

Do tego dochodzi koszt, który nie ma odzwierciedlenia w nakładach inwestycyjnych (CAPEX), a ten właśnie pojawia się później, regularnie, przy każdej zmianie detalu. Przy produkcji zmiennoseryjnej nawet około 60% czasu maszynowego to nie obróbka, lecz czas programowania, przezbrojenia i kontrola. Sama obróbka CNC jest końcowym etapem długiego procesu przygotowania. Ten koszt nie znika wraz z automatyzacją, jeśli problem mocowania technologicznego pozostaje nierozwiązany. Pojawia się niezależnie od tego, ile maszyn stoi w hali.

Każdy operator mocuje też nieco inaczej. W branżach takich jak aerospace i obronność jeden wadliwie wykonany detal to strata liczona w tysiącach złotych i potencjalny problem z certyfikacją całej partii. Powtarzalność mocowania zależy od kompetencji konkretnego pracownika, a nie właściwości systemu.

Wiele firm produkcyjnych zdaje sobie sprawę z tego kosztu, ale nie wie, jak go zaadresować w modelu, który ma sens ekonomiczny. W firmie SW Machines znamy ten problem z własnej praktyki. U jednego z naszych klientów, w produkcji obejmującej około 300 rodzin różnych części, operator przygotowywał zamocowania technologiczne (fixtures) pod jeden detal przez ok. 4 godziny. Przy takiej skali oznacza to tysiące roboczogodzin rocznie poświęconych wyłącznie na przygotowanie, a nie na produkcję. Ten problem w branży zbrojeniowej i aerospace czeka na rozwiązanie.

Klasyczna automatyzacja nie wystarcza

Rosnące zamówienia w obronności stawiają przed polskimi producentami nowe wymagania. Rozbudowa zdolności produkcyjnych przez zatrudnianie kolejnych pracowników jest coraz trudniejsza i coraz droższa. Firmy muszą inwestować w robotyzację. Pytanie nie brzmi już czy, lecz jak to zrobić gdy wymagania jakościowe i certyfikacyjne są duże, a jak pokazuje praktyka, automatyzacja nie rozwiązuje problemu setupu, jedynie go przesuwa. Systemy paletowe przenoszą część pracy poza obrabiarki, ale wymagają, żeby każdy detal miał przypisane własne mocowanie. Przy kilkuset rodzinach detali oznacza to kilkaset mocowań w magazynie, kilkaset operacji przygotowania palet rocznie i stały koszt utrzymania oprzyrządowania, który rośnie proporcjonalnie do liczby rodzajów detali.

Efektywne rozwiązanie wymaga innego podejścia do samego mocowania.

Sfix System: automatyzacja mocowań bez dedykowanego oprzyrządowania

W SW Machines zawsze patrzymy na inwestycję przez pryzmat kosztu wytworzenia jednej sztuki detalu – CPP (Cost Per Part). W tym rachunku mieszczą się: cena maszyny, liczba etatów na hali, koszty energii, a także czas przezbrojenia, przestoje, scrap i roboczogodziny przeznaczane na konfigurację zamiast na obróbkę. Obniżenie CPP jest fundamentalną zasadą, którą kierujemy się w naszych rozwiązaniach. Ta nadrzędna zasada pozwoliła nam myśleć w kategoriach produkcji adaptacyjnej i stworzyć Smart Fixturing (Sfix System), który adresuje problem mocowań u źródła.

System Sfix automatycznie buduje mocowanie z biblioteki modularnych elementów mocujących, obejmującej ponad 10 rodzin komponentów i nieograniczoną liczbę konfiguracji. Zasada działania przypomina składanie z klocków: rolę operatora przejmuje robot, który montuje mocowanie na specjalnej, opatentowanej płycie Sfix plate) według logiki konkretnego detalu. Autonomiczne programowanie opiera się na algorytmach wzorcowych, systemie wizyjnym wspomaganym przez AI i automatycznym pomiarze detalu. System widzi detal, dobiera strategię mocowania, kontroluje własną pracę i wprowadza korekty bez udziału człowieka.

Efekty są wymierne:

• Redukcja czasu setupu: czas przygotowania spada z 4 godzin do 1 godziny (o 75%).
• Eliminacja magazynu fixtures: mocowanie jest budowane na żądanie i rozkładane po zakończeniu serii.
• Powtarzalność procesowa: czynnik ludzki zostaje wyeliminowany, co bezpośrednio przekłada się na jakość i certyfikowalność produkcji.

U jednego z naszych klientów takie podejście pozwoliło 8-krotnie obniżyć koszt inwestycji w oprzyrządowanie i skróciło czas przygotowania do produkcji o 70%. Zamiast rozbudowanego magazynu mocowań i tysięcy roboczogodzin rocznie poświęconych na setup, zakład działa w oparciu o jeden system budujący mocowanie pod każdy detal na żądanie.

Strategiczna elastyczność dla sektora defence

Rozwiązania tego typu zostały już z powodzeniem zaimplementowane w przemyśle lotniczym. Ze względu na skomplikowaną geometrię części, niskie wolumeny oraz wymóg ekstremalnej precyzji, sektor lotniczy jako pierwszy odszedł od ciężkiego oprzyrządowania na rzecz systemów modułowych i rekonfigurowalnych. Właśnie te wzorce Sfix System przenosi na grunt przemysłu obronnego. System działa od serii prototypowej aż po produkcję seryjną, co zmienia też logikę oceny ROI: zamiast szacować zwrot z linii przygotowanej pod jeden detal, klient liczy koszt na detal w całym portfolio produkowanych części. W realiach kontraktów obronnych, które trwają od 10 do 20 lat, specyfikacje i wolumeny zmieniają się wielokrotnie. Tradycyjna automatyzacja w takich warunkach generuje ogromne ryzyko technologiczne. Rozwiązania modułowe, takie jak Sfix System od SW Machines, eliminują to ryzyko – zmiana detalu wymaga jedynie aktualizacji programu, a nie przebudowy całej linii.

Dla polskiego sektora obronnego to konkretne korzyści strategiczne:

• Skrócenie cyklu wdrożeniowego: możliwość natychmiastowego przejścia od fazy projektu cyfrowego do produkcji seryjnej.
• Zwiększenie zdolności remontowych: błyskawiczne wytwarzanie części zamiennych dla systemów zachodnich oraz modernizowanego sprzętu bez czekania na dostawy dedykowanych uchwytów od producentów OEM.
• Mobilizacja produkcji: zdolność do szybkiego przeniesienia i odtworzenia produkcji kluczowych komponentów w dowolnym zakładzie wyposażonym w standardowe komórki adaptacyjne odpowiedzialne za migrację projektów.

Dla firm, które dziś podpisują kontrakty obronne na kolejną dekadę, to różnica między systemem, który będzie działał przez cały okres trwania kontraktu, a takim, który wymusi kosztowną przebudowę przy pierwszej zmianie specyfikacji. W obecnej sytuacji geopolitycznej elastyczność i zdolność do natychmiastowego przestawienia produkcji to fundament bezpieczeństwa dostaw.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach SW Machines