Přiklad Implementace Industry 4.0 na výrobě slunečních clon v souladu s IATF 16 949

Zní to velice lákavě získat nové projekty a zaujmout pozici leadera v oblasti výroby slunečních clon. Jedná se o velmi prestižní interiérový pohledový díl, jehož návrh a následná výroba však vyžadují hluboké technologické znalosti z mnoha oblastí. Společnosti LUKOV Plast se podařilo zúročit dlouhodobé zkušenosti, a podle všech předpokladů úspěšně dotáhla výrobu slunečních clon na MQB platformě. Postupně se zaměřovala na optimalizaci všech výrobních fází od přípravy polotovarů až po finální montáž.

V rámci tohoto projektu se společnosti LUKOV Plast ve spolupráci s brněnskou společností UNIS podařilo velmi efektivně implementovat i jednotlivé principy Industry 4.0, a to i se zohledněním požadavků normy IATF 16 949. Jako procesní integrační nástroj byl využit Výrobní informační systém PHARIS, který svým rozsahem plně pokrývá nejen standardy MES systému (Manufacturing Execution System), ale také systému kategorie MOM (Manufacturing Operation Management). Tedy MES obohacený o oblast Údržby, Výrobní logistiky a Kapacitního plánování a rozvrhování výroby.

Klíčové atributy projektu

Zákazník		LUKOV Plast spol. s r.o.
Použité řešení		MES PHARIS - Výrobní informační systém
Dodavatel		UNIS, a.s. | Řídicí a informační systémy
ERP		SAP
Typ výroby		Diskrétní
Výrobní oblasti		Monitoring a řízení výroby, Správa kvality, Výrobní logistika
Odvětví		Automotive, Elektronika a mechatronika, Plasty a guma
Integrace		Materiály, Výrobní postupy, Kmenová data, Požadavky na výrobu, Informace o průběhu výroby, Výkonnost obsluhy, Informace o neshodné výrobě
Základní funkcionality		Řízení a monitoring výroby, Výrobní logistika, Bezpapírová výroba, Dohledatelnost výroby, Správa neshodné výroby, Výrobní kontrola kvality, Zpracování procesních dat, Sběr dat ze strojů, Výkonnostní analýzy, Vizualizace výroby
Rok realizace		2014

Hlavní oblasti podpořené MES / MOM systémem

Výroba polotovarů na vstřikovně

Společnost LUKOV Plast je aktuálně vybavena cca 40 lisy značky Engel, na kterých probíhá jednokomponentní a dvoukomponentní vstřikování. Pro sluneční clony bylo nutné kombinovat zejména technologii dvoukomponentního vstřikování s kovovými zálisky, a to s využitím vysokého stupně robotizace. Komplexní elektronické řízení výroby na vstřikovně a vyhodnocení její efektivity zde zajišťuje MES/MOM systém. A to včetně sběru technologických parametrů ze vstřikovacích lisů, elektronizace výrobní dokumentace, řízení kvality, správy nástrojů a další. MES zde také významně napomáhá i v oblasti výrobní logistiky. Jednotlivá pracoviště jsou vybavena tiskárnami štítků obalových jednotek. Práce operátorů je řízena tak, aby systém v maximální míře minimalizoval riziko záměny dílů a aktivně tak bránil riziku reklamace.

Montážní linky slunečních clon, výrobek řídí proces

Základní myšlenkou i4.0 je automatizace výrobního procesu, kterou řídí samotný výrobek. Proto na první montážní operaci je korpus každé clony opatřen jedinečným QR kódem. Po načtení tohoto QR kódu dochází k automatickému přenastavení výrobní linky dle varianty výrobku. MES zajistí nahrání předdefinovaných parametrů do jednotlivých PLC a provede automatickou přeregistraci operátora na kontextový výrobní příkaz.

Výrobek si s sebou pro operátora dále „dotáhne“ komplexní technickou přípravu výroby (TPV), která je dostupná na dotykových displejích přímo na pracovištích. MES na výrobních uzlech montážních linek řeší především následující oblasti:

• Zobrazuje aktuální schválenou výrobní dokumentaci a současně řídí proces změn v dokumentaci.  Upozorňuje obsluhy na změny a vyžaduje o nich potvrzení. Klíčové dokumenty jsou prezentovány také formou spořiče obrazovky přímo na obrazovce terminálu. Oblíbenou alternativou je výrobní dokumentace ve formě videí, která jsou jazykově nezávislá. Instruktážní video běží obvykle na sekundárním monitoru.
• MES zabraňuje registraci k výrobě obsluze bez proškolení, popř. s expirovaným proškolením.
• Neshodné kusy je možné identifikovat přímo operátorem, nebo využitím přímé komunikace MES s kontrolní stanicí.
• Práce s neshodami – při zadávání neshod systém rozlišuje neshodu na výrobku, popř. je možné zmetkovat vstupní komponenty s cílem zachytit zmetkovitost z předchozích procesů a zpřesnit spotřeby vstupních materiálů nebo polotovarů.
• Kontroly vstupů – kontrola správného typu vstupních komponent. MES v předepsaných časových intervalech nebo po určitém množství kusů vyzývá obsluhu k načtení čárového kódu vstupních komponent. V případě zjištění špatného typu vstupní komponenty systém zablokuje odvod práce nebo zašle alarmovou zprávu, popř. zastaví výrobní linku.
• Reworky slunečních clon – demontovaný díl je možné vrátit zpět do montáže, přičemž trasovatelnost je zachována díky jedinečné identifikaci.
• MES řídí pravidla provádění kontrol a sběr dat z kontrol na základě integrovaných kontrolních plánů. Na Quality wall je v MES vyžadována 100% kontrola každé clony. 
• Doplňování neúplných balení - MES kontroluje, zda jsou neúplné obalové jednotky doplňovány správným typem výrobku.
• Na finální operaci Quality wall MES zabezpečuje tisk štítků na obaly dle definice balícího předpisu na základě počtu vyrobených kusů, které jsou automaticky načítány z výrobní linky. Každý finální výrobek je v MES svázán s konkrétní obalovou jednotkou, čímž je zajištěna traceabilita nejen obalových jednotek, ale i kusů.
• Data o odvodech práce, spotřebách materiálů, obalové jednotky apod. jsou předávána zpět do SAP, kde je finalizované balení procesně dále zpracováno.
• V neposlední řadě MES automaticky sbírá a vyhodnocuje prostoje. Díky automatickému zahajování prostojů lze evidovat také mikroprostoje, které tvoří přesnější vstupní data pro vyhodnocování OEE výrobních zařízení.

Alarmový systém pro zajištění dostupnosti

Jako podpůrný nástroj pro operativní řízení výroby jsou využívány upozornění MES systému s integrací pagerové ústředny. Pagery zde porážejí „chytré“ technologie, a to zejména z důvodu jejich jednoduchosti, snadného předávání mezi operátory, dlouhé výdrži baterie a robustnosti.

Alarmový systém a zasílání zpráv na pagery jsou využívány především pro:

• Přivolávání obsluh z prostředí výrobního terminálu – kvalita, údržba, seřizovač, logistika.
• Identifikování špatného typu vstupní komponenty pro montáž.
• Upozornění na skluz ve výrobě.
• Blížící se konec zakázky.
• Upozornění na zvýšenou zmetkovitost.

Zpracování a vyhodnocení dat

Kritickými ukazateli pro vyhodnocení výroby jsou pro společnost LUKOV Plast zejména Zmetkovitost, vyhodnocení prostojů a OEE.

Úkolem MESu je poskytování nezkreslených dat pro objektivní vyhodnocení výroby a operativní strategické řízení. 

Pro rychlý náhled na výrobu a její vyhodnocení jsou využívány 3 základní nástroje MES:

• Vizualizační obrazovky umístěné přímo ve výrobě, které poskytují on-line přehled o rozpracované výrobě, kvalitě, OEE, TEEP, dostupnosti apod. Klíčoví uživatelé sami vytvářejí rozložení a druh informací na velkoplošných obrazovkách v kontextu jejich umístění.
• KPI integrované v MES – pareto prostojů, zmetkovitosti, dostupnosti apod.
• Reportovací systém MES s možností uživatelské tvorby reportů.

Naplněná očekávání

Spojením technologického know-how výrobní společnosti LUKOV Plast a možnostmi MES/MOM PHARIS se podařilo naplnit následující:

• Z finální montáže odchází hotová sluneční clona neuvěřitelně rychle - každých 7 sekund.
• Společnost je schopna efektivně řídit velmi variabilní výrobu včetně malých dávek.
• Je zajištěna 100 % traceabilita každé sluneční clony s jedinečnou identifikací.
• Maximální navýšení OEE nejen na montážích.
• Elektronizace procesu a dokumentace vyhovuje požadavkům ze strany zákaznických auditů v souladu s IATF 16 949.
• Získání on-line přehledu o rozpracované výrobě.
• Snížení mezi skladových zásob.
• Zabezpečen sběr technologických parametrů z výrobních zařízení.
• Integrace na ERP SAP s využitím technologie webových služeb.

Poznámka autora:

Článek pro zachování rozsahu nepopisuje mnohá další pracoviště společnosti LUKOV Plast, která vstupují do výrobního procesu slunečních clon. Jedná se především o formátování PVC/kůže, plně automatické pracoviště na kontrolu funkcí slunečních clon, technologie svařování ultrazvukem a vysoko-frekvenční svařování a další.

Martin Urban

Autor působí ve společnosti UNIS, a.s. na pozici Vedoucí oddělení Prodej a marketing, která je dodavatelem výrobního informačního systému MES PHARIS.