הרובוט בשירות האדם – מגן-אקו-אנרג’י מייעל את קווי הייצור

מפעל מגן-אקו-אנרג’י הפועל 40 שנה מקיבוץ מגן שבאזור עוטף עזה, מתמחה בפיתוח, ייצור ושיווק של פתרונות אקולוגיים חוסכי אנרגיה של קולטי שמש פלסטיים לחימום בריכות שחיה, מי צריכה ומחליפי חום פלאסטיים לתעשיה. הפתרונות המיוצרים במפעל מבוססים על טכנולוגיית הזרקת-על המאפשרת ייצור ללא חיבורים מכאניים, קווי תפר או אזורי כשל, שיטה המעניקה למוצרים עמידות גבוהה בלחצים ובתנאי מזג אוויר משתנים. תהליכי העבודה במפעל הגיעו לאחרונה לשלב התפתחותי של צורך בקו ייצור חדש שיחליף קו ייצור קודם שפעל ב-20 השנים האחרונות. החידוש נדרש עבור ייצור סעפות לקולטי שמש לחימום מי בריכות שחיה המיוצרים במפעל ומשווקים בעולם. אילן שלייפר, מהנדס מערכות מוותיקי צוות הפיתוח וההנדסה של המפעל, אשר ליווה את קו הייצור הרובוטי החדש משלב האפיון הראשוני ועד לשלב ההרצה שהסתיים לאחרונה, מספר על תהליכי תכנון ופיתוח של קו ייצור רובוטי, על האופן בו בוחרים פתרון עבור צרכים משתנים של מפעלים ועל המסקנות מתהליכי תכנון, פיתוח וייצור חדשניים כאלה.

תהליכי הגדרת צרכים ומטרות כל מפעל מעוניין בהתייעלות. ההיבטים השונים של התייעלות בעולמות הייצור והתעשייה הם: קיצור זמני ייצור, פיתוח מוצרים טובים ואמינים, הקלה על הגורם האנושי שנמצא על פס הייצור, גמישות שמאפשרת שינויים תוך כדי תהליך וכמובן, הוזלת עלויות ייצור. כל זה, כשצורכי הלקוח הם אלה שמגדירים את התהליך. כדי לבצע זאת נכון, מתכנס צוות רב-מערכתי שכולל: אנשי הנדסה, אנשי ייצור, אנשי תפעול ואפילו עובדים מקו הייצור ממש. על התכנון לכלול הגדרות ברורות מה שואפים לקבל מקו הייצור בשורה התחתונה. כדאי להבין כבר בשלב הזה, על מנת לא להיות מופתעים בהמשך, מה המגבלות הספציפיות מבחינת מקום עבודה ושטח רצפה, עלויות, זמני ייצור ועוד.

הגורם האנושי
עובדת שלנו שהופיעה במפעל עם תחבושת על היד עוררה את סקרנותי. כששאלתי אותה על זה סיפרה שנוצרה לה דלקת חמורה ביד כתוצאה מהרמה אינטנסיבית של קולטי שמש ששוקלים כ-10 ק”ג כל אחד והעברתם מהרתכת אל הארגז לשליחת הקולטים לחו”ל. המקרה הזה עורר אצלי את המחשבה על הצורך לשפר את ההליך הזה דרך ביצוע פעולה זו באופן ממוכן. האפשרות להקלה על עובדי פס הייצור היוותה חלק משמעותי ביותר מתוך תכנון הפתרון. עובדי פס הייצור היו ויישארו כנראה תמיד החלק החשוב בתהליך שכמעט ואין לו תחליף. הפתרון המוכן אמור, בסופו של יום, לשרת את המוצר, אך גם לשרת את העובד האנושי המעורב ביצירתו.

כניסתו של הרובוט
מנהלי מפעל מגן-אקו-אנרג’י הגדירו מטרה פשוטה אך מאתגרת – פתרון חדש לייצור קולטי שמש לחימום בריכות שחיה, שיהיה טוב מזה הקיים ואפילו זול ממנו. המטרות שלנו היו להגביר את קצב הייצור, לייצר מוצרים ברמה גבוהה של אמינות, לאפשר לנו טווח רחב של גמישות ביצירת שינויים תוך כדי תהליך הייצור, לקצר זמנים של חלקי התהליך השונים, לשפר את הגמישות – המנעות ממצב בו שינוי גורם אחד בשלב מוקדם של התהליך יוצר כשל עבור גורם אחר בשלב מאוחר יותר של התהליך והיכולת להימנע מפגיעה בהיבטים מסוימים עקב שיפור של אחרים, להקל באופן משמעותי על העובדים לאורך פס הייצור ואם אפשר, גם לצמצם עלויות עבור המפעל. הגענו להבנה כי יש צורך בפתרון חדש לחלוטין, כשבעבר, קווי הייצור השונים היו די דומים זה לזה. המחשבה על חדשנות המשולבת בגמישות, הביאה אותנו לפתרון הרובוטי. הקו הישן יצר מגבלות שונות על תהליך הייצור : חלקי חילוף שנוצר קושי להשיגם ומגבלות שונות שהקשו על הייצור השוטף והעלו את הצורך להתחדש. נדרשנו ליצור קו ייצור חדש שייתן מענה ל-20 השנים הבאות.

השותף ההנדסי
מפעלים רבים השואפים לשינוי תהליכי הייצור, נזקקים להכנסתן של מכונות חדשות ובלתי מוכרות. לכל מפעל יהיו הצרכים המאוד מיוחדים שלו, עליהם אותן מכונות חייבות לתת מענה. לשם כך, יש צורך, ברוב המקרים, בשותף הנדסי מנוסה ומקצועי אשר יידע לתת פתרון מדוייק לצורך.
בשלב הזה, היה צורך לאתר חברות שמסוגלות לספק לנו קו ייצור רובוטי כזה. רצינו חברה בעלת ניסיון עם רובוטים ומכונות הזרקה והיכולת לאינטגרציה ביניהם. פנינו אל 10 חברות המובילות בארץ בתחום הזה ובחרנו את אימדיקול – חברת הנדסה שמייצרת מכונות לפי צרכים ספציפיים של מפעלי ייצור – שנתנה לנו את המענה הטוב ביותר. אימדיקול נבחרה בגלל ניסיון רב שנים שלה בייצור מכונות המשלבות רובוטים בפתרונות הזרקה
IML – In Mold Labeling Systems – מערכות להזנת תוויות למכונות הזרקה ובזכות אינטגרציה שהיא מבצעת עם רובוטים של חברת יאסקווה אירופה טכנולוגיות (YASKAWA EUROPE TECHNOLOGY), שהיא מובילה עולמית בתחום הרובוטים התעשייתיים (Industrial Robotic solutions).
תכנון, אפיון והגדרת עבודת הרובוט יצירת lay out אופטימאלי, נכון ויעיל של תצורת רכיבי פס הייצור, היווה את אחד השלבים המורכבים בתהליך. הכנו 7 אפשרויות להעמדת קו הייצור, שכללו את כל אפשרויות ההעמדה של הרכיבים: מכונת ההזרקה, מכונת ההלחמה, המערכת לבדיקת אטימות, ארגז הקולטים המוכנים ושני רובוטים הנעים בין כל אלה. בחרנו את האפשרות הטובה ביותר בעינינו, איתה ניגשנו אל אימדיקול ואל תכנון המכונות. תכנון קפדני ומסמך הגדרות מפורט ככל שניתן, הם שלבים בסיסיים וחיוניים בדרך לתוצאה איכותית. תוצאה איכותית תתבסס תמיד על תקשורת טובה בין המפעל לבין השותף ההנדסי שאמור לספק מענה ממוכן. תקשורת כזו היא פועל יוצא של תכנון חכם ואיכותי של הצרכים והגדרת המצב הקיים, המגבלות והמטרות במסגרת של תכנית עבודה מפורטת.
מסמך שהכנו עבור אימדיקול, פירט את שלל הצרכים והשאיפות שלנו מעבודתה של המערכת הרובוטית: בניית מערך שיחובר אל מכונת ההזרקה החשמלית; השימושים השונים שלו; היחידות השונות אותן עליו לכלול – רובוטים, מניפולטורים, עמדות עגינה, עמדות יציאה, עמדות קירור ובדיקת אטימות, קצב העבודה הרצוי של המערכת; יכולות ידניות ואוטומאטיות מוגדרות; מצבים של בקרת איכות; פעולת לוחות בקרה ניידים; פעולתם של הבוררים והלחצנים השונים; ממשקים חיצוניים למערכת; אמצעי בטיחות והגנה על עובדי פס הייצור; תגובות המערכת בזמן תקלה; תפעול המערכת בהתאם למוצרים השונים שעל גבי פס הייצור ועוד.

עבודתם של שני רובוטים
בחירת הרכיב הרובוטי היה חייב לתת לנו מענה הולם עבור כל הפרמטרים שעל קו הייצור. הגעה של רובוט מעגלה שמכילה כמה מאות מחצלות אל האוכפים הנכנסים בתורות אל מכונות ההזרקה. על הרובוט הראשון לשבת פיזית בין שתי הנקודות הללו. כשעל הרובוט השני לשבת במשולש שבין האוכפים, הרתכת וארגז הקולטים המוכנים.
כתוצאה מהגדרת הצרכים קבלנו מערך רובוטי המבוסס על עבודתן של שתי מכונות הפועלות במקביל: הרובוט הראשון “לוקח” את המחצלות ממתקן המכיל כ- 200 מחצלות ואשר התקבל ישירות מקו הייצור של המחצלות ; מזין אותן לתוך מערכת הכוללת שני אוכפים שבכל אחד מהם מצוי גריפר לתפיסת קצה הצינוריות והזנה מסודרת לתוך התבנית, ללא צורך בהתערבות עובד הייצור; בכל רגע נתון נמצא אוכף אחד עם מחצלת בתוך מכונת ההזרקה (להזרקת סעפת בקצה המחצלת); בסיום הזרקת צד ראשון, הופך הרובוט את המחצלת כדי להזריק סעפת בצדה השני; בסיום הזרקות של שתי סעפות, מוסר הרובוט את המודול המוכן לרובוט השני. הרובוט השני מניח את המודול המוכן (מחצלת עם שני מניפולדים) במתקן קירור המכיל 4 עמדות ; משם הוא מעביר אותו למתקן בדיקת אטימות שבודק כל מודול בנפרד; על מודול שעבר את בדיקת האטימות מתבצע חיתוך האנגוסים בשני צידיו (במודול דולף לא מתבצע חיתוך); לאחר מכן מעביר הרובוט את המודול למדף שמעל מכונת ההלחמה; עובד ייצור מחבר את 4 המודולים ויוצר קולט חדש; בסיום שלב זה מעביר הרובוט את הקולט לתוך ארגז.

השורה התחתונה
סופו של תהליך הוא תמיד שלב לבקרה וסיכום : האם השגנו את המטרה לשמה יצאנו לתהליך הייצור החדש? האם אכן הוזלנו עלויות בסופו של דבר? האם הבאנו הקלה לעובדי פס הייצור? האם התכנון היה מספיק איכותי ומפורט? האם חשבנו מראש על כל הפרמטרים שיש לקחת בחשבון? האם התמודדנו בצורה טובה עם כל הכשלים הקיימים? כל סוף של תהליך – הוא שלב בקרת איכות עבור התהליך הבא.
בפועל, קבלנו קו ייצור משוכלל שהוא אפילו זול יותר מקו הייצור הקודם שלנו שלא היה רובוטי. הצלחנו להשיג קיצור משמעותי של 30% בזמן מחזור הייצור, הגדלנו את מגוון המוצרים איתם מסוגל קו הייצור להתמודד בו זמנית
(Sunstar, Heliocol, eco-SPARK), הגדלו את מגוון אורכי המודולים המיוצרים (מדוגמאות באורך 34 ס”מ עד מודולים באורך 3760 ס”מ), הצלחנו לקצר משמעותית את זמני ה-Set-Up (מ-3 שעות לחצי שעה) ו…. כן, בסופו של דבר גם הקלנו הקלה משמעותית על הגורם האנושי – העובד בקו הייצור.
טיפים בדרך לתהליך ייצור רובוטי:
צרו הגדרה מדויקת ומפורטת של צרכים ומטרות.
גבשו צוות רב-מערכתי הכולל את כל גורמי העבודה הרלוונטיים – מנהלים, מהנדסים, אנשי שיווק, תפעול וכיוב’.
בחרו בקפידה את השותף ההנדסי אשר עונה בצורה האופטימלית על הצרכים שלכם.
גבשו מסמך עבודה מפורט עבור השותף ההנדסי בו יפורטו כל הדרישות שלכם מהפתרון.
תנו את הדעת ל-lay out אופטימלי – הנחת כל המרכיבים של פס הייצור על שטח העבודה.
קחו בחשבון את השיפור המבוקש עבור המוצר כמו גם עבור הגורם האנושי – עובד הייצור.
חשוב להתייחס לצורכי גמישות ולתכנן את הפתרון כך שיאפשר שינויים לאורך הדרך.