Wie man den ROI der Automatisierung von robotergestützten Schleif- und Polierprozessen bewertet
Für Hersteller von Wasserhähnen, Türgriffen, Automobilkomponenten und anderen Metallprodukten ist Automatisierung nicht mehr nur eine Frage der Fähigkeit von Robotern, eine Aufgabe auszuführen.
Die wichtigere Frage lautet:
Wird die Investition einen messbaren Ertrag bringen?
Ein robotergestütztes Schleif- oder Poliersystem erfordert eine Anfangsinvestition in Roboter, Bearbeitungsmaschinen, Vorrichtungen, Sicherheitssysteme, Programmierung und Prozessentwicklung. Für Hersteller, die erstmals eine Automatisierung in Betracht ziehen, kann diese Investition beträchtlich erscheinen.
Allerdings kann die alleinige Betrachtung des Kaufpreises ein irreführendes Bild vermitteln.
Der eigentliche Wert der robotergestützten Oberflächenbearbeitung ergibt sich aus dem gesamten Produktionsprozess.
Bei der Bewertung der Rentabilität einer Investition müssen alle Faktoren berücksichtigt werden: Arbeitsaufwand, Produktivität, Qualitätskonstanz, Nacharbeit, Verbrauch von Schleifmitteln, Produktionsstabilität und zukünftige Produktionskapazität.
Beginnen Sie mit dem aktuellen Produktionsprozess
Bevor Hersteller den ROI der Automatisierung berechnen, sollten sie zunächst die tatsächlichen Kosten ihrer bestehenden manuellen Prozesse ermitteln.
Bei einem typischen Schleif- oder Poliervorgang beschränken sich die Kosten nicht allein auf das Gehalt des Arbeiters.
Dies kann Folgendes umfassen:
- Direkte Arbeitskosten
- Im Laufe der Zeit
- Ausbildung
- Qualitätsprüfung
- Überarbeitung
- Schrott
- Produktionsausfall
- Abrasiver Verbrauch
- Arbeitsschutzmaßnahmen
- Schwierigkeiten bei der Rekrutierung von Fachkräften
Einige dieser Kosten lassen sich leicht berechnen.
Andere sind im Produktionsprozess verborgen.
Wenn ein Arbeiter beispielsweise zusätzliche Zeit für die Beseitigung eines Oberflächenfehlers vor dem Polieren aufwendet, erscheinen die zusätzlichen Arbeitskosten möglicherweise nicht als separate Kosten. Sie verringern aber dennoch die Produktionseffizienz.
Automatisierung kann Mehrwert schaffen, indem sie mehrere dieser Kosten gleichzeitig angeht.
Die Arbeitskosten sind nur ein Teil der Gleichung.
Arbeitsersparnis ist oft der erste Vorteil, den Hersteller in Betracht ziehen.
Eine robotergestützte Schleifzelle kann den Anteil an sich wiederholenden manuellen Arbeiten in der Produktion reduzieren.
Ein sinnvollerer Ansatz zur Betrachtung der Automatisierung ist jedoch nicht einfach:
„Wie viele Arbeiter kann der Roboter ersetzen?“
Stattdessen sollten Sie Folgendes bedenken:
„Welche Produktionskapazität kann das Werk mit der gleichen Belegschaft erreichen?“
Diese Unterscheidung ist wichtig.
Erfahrene Mitarbeiter sind wertvoll, weil sie Produkte, Qualitätsanforderungen, Fehlerbehebung und Produktionsprozesse verstehen.
Durch die Verlagerung von sich wiederholenden Schleif- und Poliervorgängen auf automatisierte Anlagen können sich die Arbeiter auf höherwertige Tätigkeiten wie Prozessoptimierung, Qualitätskontrolle, Anlagenüberwachung und Produktionsmanagement konzentrieren.
Ziel ist es, menschliches Fachwissen effektiver zu nutzen, anstatt es einfach zu eliminieren.
Die Produktionskapazität kann die Berechnung verändern.
Bei geringem Produktionsvolumen kann ein manueller Prozess ausreichend sein.
Doch mit steigenden Bestellungen könnten die Hersteller vor einer schwierigen Entscheidung stehen:
Stellen Sie mehr Arbeitskräfte ein oder erhöhen Sie die Automatisierung.
Die Einstellung zusätzlicher Arbeitskräfte erhöht die laufenden Lohnkosten und kann zudem Herausforderungen bei Schulung und Management mit sich bringen.
Die Automatisierung verfolgt einen anderen Ansatz.
Sobald die Roboterzelle ordnungsgemäß entwickelt und in Betrieb genommen wurde, kann sie zusätzliche Produktionskapazität bereitstellen, ohne dass ein proportionaler Anstieg des Personals erforderlich ist.
Dies erweist sich insbesondere für Hersteller, die internationale Märkte beliefern, als wertvoll, da sich die Produktionsmengen von einer Auftragsperiode zur nächsten erheblich verändern können.
Qualität hat einen finanziellen Wert
Die gleichbleibende Qualität ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der ROI-Berechnung.
Schleifen und Polieren sind gut sichtbare Prozesse bei dekorativen Metallprodukten.
Ein Wasserhahn, ein Türgriff oder ein Automobilbauteil kann die Maßprüfung bestehen, aber dennoch aus folgenden Gründen abgelehnt werden:
- Ungleichmäßige Schleifspuren
- Sichtbare Kratzer
- Uneinheitlicher Glanz
- übermäßige Materialentfernung
- Oberflächenfehler
Diese Probleme können zu Nacharbeit oder Ablehnung führen.
Bei der manuellen Fertigung hängt die Qualität oft stark von der Erfahrung des Bedieners ab.
Robotersysteme können dazu beitragen, Verarbeitungsparameter wie Werkzeugweg, Kontaktbedingungen, Bearbeitungszeit und Bewegungsgeschwindigkeit zu standardisieren.
Untersuchungen zur robotergestützten Politur gekrümmter Oberflächen haben gezeigt, dass die Kontrolle der Polierkraft die Gleichmäßigkeit des Materialabtrags und die Oberflächenqualität verbessern kann.
Für Hersteller bedeutet dies, dass Qualitätsverbesserungen in die ROI-Berechnung der Automatisierung einbezogen werden sollten.
Die Reduzierung eines geringen Prozentsatzes an Nacharbeit kann bei hohen Produktionsmengen erhebliche finanzielle Auswirkungen haben.
Den gesamten Schleif- und Polierprozess berücksichtigen
Ein weiterer häufiger Fehler ist die Beurteilung einer Roboterschleifmaschine als isoliertes Gerät.
Der eigentliche Nutzen ergibt sich aus dem gesamten Prozess.
Nehmen wir beispielsweise einen Armaturenhersteller.
Die Produktionsabfolge kann Folgendes umfassen:
Wenn der Schleifprozess gleichmäßiger wird, kann auch der Polierprozess stabiler werden.
Eine besser vorbereitete Oberfläche kann den erforderlichen Korrekturpolieraufwand reduzieren.
Das gleiche Prinzip gilt auch für Türgriffe und Fahrzeugkomponenten.
Der Wert der Automatisierung sollte daher im gesamten Fertigungsablauf und nicht nur an einem einzelnen Arbeitsplatz bewertet werden.
Der Produktmix ist wichtig
Nicht jeder Hersteller benötigt die gleiche Art von Automatisierung.
Eine Fabrik, die ein einziges Produkt in extrem großen Mengen herstellt, kann von einer hochgradig spezialisierten automatisierten Produktionslinie profitieren.
Eine Fabrik, die Dutzende von Produktmodellen herstellt, benötigt möglicherweise eine flexiblere Roboterzelle.
Dies ist insbesondere für Hersteller von Armaturen und architektonischen Beschlägen relevant.
Verschiedene Produkte können unterschiedliche Eigenschaften haben:
- Abmessungen
- Krümmungen
- Oberflächen
- Schleifanforderungen
- Oberflächenspezifikationen
Ein flexibles Robotersystem kann daher langfristig einen größeren Nutzen bieten als eine hochspezialisierte Maschine, die nur für ein einziges Produkt konzipiert ist.
Bei der Bewertung des ROI sollten Hersteller nicht nur die heutigen Produkte berücksichtigen, sondern auch die Produkte, die sie in den nächsten Jahren herstellen wollen.
Die Zykluszeit ist eine wichtige Kennzahl
Eine der nützlichsten Messgrößen in einem Automatisierungsprojekt ist die Zykluszeit.
Angenommen, ein manueller Vorgang erfordert eine bestimmte Bearbeitungszeit pro Komponente.
Ein Robotersystem könnte denselben Vorgang mit einer stabileren Zykluszeit durchführen.
Der korrekte Vergleich lautet jedoch nicht einfach:
Manuelle Zeit vs. Roboterzeit.
Der Hersteller sollte außerdem Folgendes berücksichtigen:
- Be- und Entladen
- Änderungen der Einrichtungsgegenstände
- Werkzeugwechsel
- Inspektion
- Produktionsunterbrechungen
- Roboternutzung
- Anzahl der benötigten Bediener
Ein gut konzipiertes Automatisierungsprojekt sollte den gesamten Zyklus und nicht nur eine einzelne Bewegung bewerten.
Vergessen Sie nicht den Verbrauch von Schleifmitteln und Werkzeugen.
Verbrauchsmaterialien für Schleif- und Polierarbeiten können einen erheblichen, wiederkehrenden Kostenfaktor darstellen.
Schleifbänder, Schleifscheiben, Polierscheiben und andere Werkzeuge verschleißen während der Produktion allmählich.
Schlecht kontrollierte manuelle Arbeitsgänge können mitunter zu einer uneinheitlichen Werkzeugnutzung führen.
Robotersysteme bieten die Möglichkeit, Verarbeitungsparameter zu standardisieren und besser vorhersagbare Werkzeugwechselpläne zu erstellen.
Dies bedeutet nicht, dass bei der Automatisierung automatisch weniger Schleifmittel verwendet werden.
Das tatsächliche Ergebnis hängt vom Material, der Wahl des Schleifmittels, dem Schleifdruck, der Geschwindigkeit, der Produktgeometrie und der Prozessgestaltung ab.
Der entscheidende Punkt ist, dass die automatisierte Produktion es einfacher macht, diese Parameter zu messen und zu optimieren.
Sicherheit und Arbeitsumfeld haben ebenfalls einen Wert
Schleifen und Polieren bringen Staub, Lärm, Vibrationen, Funken und sich wiederholende körperliche Bewegungen mit sich.
Die Verlagerung sich wiederholender Endbearbeitungsvorgänge in eine automatisierte Zelle kann die direkte Exposition der Arbeiter gegenüber diesen Bedingungen verringern.
Eine Roboterzelle kann auch mit geeigneten Schutz- und Staubabsaugungssystemen entsprechend der Produktionsumgebung und den geltenden Sicherheitsanforderungen konstruiert werden.
Diese Verbesserungen lassen sich zwar schwer in einer einfachen Zahl ausdrücken, können aber dennoch langfristig für die Hersteller von Wert sein.
Ein sichereres und komfortableres Produktionsumfeld kann es auch erleichtern, Arbeitskräfte für technische und leitende Positionen zu gewinnen und zu halten.
Die besten Automatisierungsprojekte werden um das Produkt herum konzipiert.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse beim robotergestützten Schleifen ist, dass der Roboter nicht zuerst ausgewählt und der Fertigungsprozess erst danach entworfen werden sollte.
Der richtige Ansatz ist in der Regel das Gegenteil.
Beginnen wir mit dem Produkt.
Verstehen:
- Material
- Geometrie
- Oberflächenfehler
- Erforderliche Oberflächenbehandlung
- Produktionsvolumen
- Zykluszeit
- Produktvarianten
Anschließend wird das geeignete Schleif- und Polierverfahren bestimmt.
Erst danach sollte das Automatisierungssystem auf die Anforderungen zugeschnitten werden.
Dies ist insbesondere für gebogene Produkte wichtig.
Akademische Untersuchungen haben gezeigt, dass das robotergestützte Polieren komplexer gekrümmter Oberflächen eine koordinierte Berücksichtigung von Werkzeugwegen, Kraftregelung, Werkzeugausrichtung und Prozessparametern erfordert.
Mit anderen Worten: Erfolgreiche Automatisierung ist nicht einfach ein Robotikprojekt.
es ist ein Verfahrenstechnikprojekt mit Unterstützung durch RobotikDie
Was sollten Hersteller einen Automatisierungslieferanten fragen?
Vor der Investition in ein robotergestütztes Schleif- oder Poliersystem sollten Hersteller einige praktische Fragen stellen:
Eine Demonstration an einem einfachen Beispiel beweist nicht unbedingt, dass das System auch mit dem schwierigsten Produkt des Kunden umgehen kann.
Die geforderte Oberflächenbeschaffenheit sollte klar definiert und geprüft werden.
Der gesamte Produktionszyklus sollte berücksichtigt werden.
Die Hersteller sollten verstehen, wie einfach neue Produktmodelle eingeführt werden können.
Werkzeugwechsel und -wartung sollten Teil der Prozessgestaltung sein.
Ein System, das technisch automatisch funktioniert, aber ständige manuelle Anpassungen erfordert, liefert möglicherweise nicht den erwarteten Nutzen.
Programmierung, Wartung, Ersatzteile und technischer Support können einen großen Einfluss auf die langfristige Leistungsfähigkeit haben.
Gebäudeautomation für langfristigen Wert
Bei Xiamen Dingzhu Intelligent Equipment Co., Ltd. entwickeln wir kundenspezifische Roboter-Schleif- und Polierlösungen für Hersteller von Armaturen, Badaccessoires, Türgriffen, Automobilkomponenten und anderen Metallprodukten.
Unsere Systeme können Industrieroboter von FANUC und ABB mit kundenspezifischen Schleif-, Polier-, Vorrichtungs- und Automatisierungsanlagen integrieren.
Ziel ist es nicht einfach, einen Roboter bereitzustellen.
Ziel ist es, eine Komplettlösung für die Oberflächenveredelung zu entwickeln, die auf die Produkte, das Produktionsvolumen, die Qualitätsanforderungen und die zukünftigen Automatisierungspläne des Kunden abgestimmt ist.
Für Hersteller, die eine Automatisierung in Betracht ziehen, ist die wichtigste Frage nicht:
„Wie viel kostet der Roboter?“
Es ist:
„Welchen Wert kann der vollständig automatisierte Prozess über seine gesamte Betriebsdauer generieren?“
Wenn Arbeitsaufwand, Produktivität, Qualität, Nacharbeit, Verbrauchsmaterialien, Flexibilität und zukünftige Kapazität gemeinsam bewertet werden, kann das robotergestützte Schleifen und Polieren mehr als nur eine Investition in Ausrüstung werden.
Daraus kann eine langfristige Fertigungsstrategie entstehen.