Spoločnosť Foxconn Slovakia, spol. s r. o., pôsobí na Slovensku od júla 2010. Jej začiatky však siahajú do roku 1996, keď jej predchodca, spoločnosť Sony Slovakia, spustil výrobu v Trnave. Je dcérskou spoločnosťou Hon Hai Technology Group (obchodné meno Foxconn), ktorá bola založená na Taiwane v roku 1974 a je najväčším výrobcom elektroniky na svete.
Foxconn Slovakia je popredným výrobcom elektrotechnických produktov rôznych svetových značiek. Aktuálne je to najmä produkcia LCD a OLED televízorov a dosiek plošných spojov technológiou SMT. Hlavným cieľom spoločnosti je kvalita vyrábaných produktov s ohľadom na neustále zvyšovanie efektivity výrobných procesov. Tento cieľ dosahuje v dynamickom konkurenčnom prostredí prostredníctvom moderných technológií a kvalitných ľudí.
Požiadavky trhu formujú automatizačné projekty
Ako už bolo spomenuté, nosným produktom spoločnosti Foxconn Slovakia sú LCD/OLED televízory. Každý rok prichádzajú na trh nové modely. Ročne sa v slovenskej fabrike vyrobí zhruba 160 modelov televízorov na 20 výrobných a montážnych linkách. „Tomuto tempu a rozmanitosti modelov sa musia prispôsobiť aj automatizačné riešenia, pretože nie je nič výnimočné, že počas jednej pracovnej zmeny sa na jednej linke vyrábajú rôzne modely. Univerzálnosť, spoľahlivosť a flexibilita nasadených automatizačných hardvérových a softvérových prostriedkov má preto kľúčový význam,“ konštatuje Jozef Minár, generálny manažér oddelenia inžinieringu.
Proces výroby TV pozostáva z troch etáp. Vstupom je neosadená doska plošných spojov (DPS), ktorá je technológiou SMT osadená súčiastkami. Po skompletizovaní prebehnú všetky potrebné funkčné testy, ktoré sa ešte donedávna realizovali manuálne. Postupne sa prechádzalo na automatizáciu testovacích procesov a zariadení na zápis softvéru. Navyše na zakladanie DPS do testovacieho zariadenia, odstraňovanie rôznych krytiek a nálepiek z DPS či depanelovanie, aby vznikli jednotlivé DPS, boli nasadené roboty. V súčasnosti sú už v prevádzke dve kompletne zautomatizované robotické hniezda na testovanie DPS. Takto pripravené dosky postupujú do ďalšej fázy, ktorá sa nazýva kompletáž a ktorej výsledkom je funkčný TV. Po skompletizovaní celého televízora sa ako posledný úkon realizuje nasadenie zadného krytu, čo tiež vykonáva robot.
Úplne prvé riešenia automatizácie sa však v slovenskom Foxconne objavili v časti balenia televízorov a ich paletizácie. Po zabalení do kartónovej škatule sa na pozícii umiestni niekoľko takýchto škatúľ a robot umiestnený na hornom pojazde nad linkou ich premiestni na pripravenú paletu (bližšie sme o tomto riešení písali v ATP Journal 3/2020, pozn. red.). Na identifikáciu palety je k dispozícii 3D kamera. Výsledok sa po zosnímaní pošle do nadradeného riadiaceho systému, ktorý vyberie vhodný typ fólie a prebehne proces zabalenia.
Zefektívnenie procesov vďaka robotike
Z hľadiska nasadzovania robotických riešení sa spolupráca prioritne začala so spoločnosťou ABB, ktorá ako jedna z mála dokázala ponúkať nielen samotné komponenty robotického pracoviska, ale prejavila aj iniciatívu podieľať sa na samotných riešeniach. Pri skladaní TV boli na základe požiadavky odberateľa nasadené roboty Mitsubishi, v skrutkovacích aplikáciách sa využívajú roboty SCARA. V rámci aktuálne prebiehajúceho pilotného projektu sa začalo s testovaním mobilnej robotickej stanice, ktorá v určitej časti výrobnej linky vykonáva skrutkovanie DPS, následne ju možno presunúť na inú pozíciu na inej linke, kde môže napr. skrutkovať reproduktory. Okrem toho boli vytvorené aj tzv. digitálne dvojčatá, keď technici dokážu v reálnom čase priamo v číselných ukazovateľoch sledovať aktuálny stav výroby na konkrétnych miestach robotických pracovísk.
Zaujímavou a diskutovanou je aj téma kolaboratívnej robotiky. Tá sa doteraz skúšala v pilotných projektoch a v súčasnosti je reálne nasadený jeden kolaboratívny robot aj s riadiacim systémom od spoločnosti Omron, a to v procese skladania kartónovej škatule, do ktorej sa vkladá kompletne zmontovaný a odskúšaný televízor. Zásadnejším problémom kolaboratívnych robotov pri výrobe, aká je aj v slovenskom Foxconne, je obmedzená rýchlosť pohybu ramena. Do budúcnosti sa však uvažuje s väčším nasadením týchto robotov. Mala by tomu predchádzať aj úprava priestorového usporiadania výrobných liniek tak, aby v ich rôznych častiach vznikol dostatočný priestor na umiestnenie robotov aj na pohyb samonavádzacích dopravných vozíkov, tzv. AGV.
„Aby sa darilo čo najväčšiu časť procesov automatizovať, je našou snahou presvedčiť zákazníka, že konštrukcia jednotlivých častí finálneho produktu by mala byť prispôsobená možnosti nasadenia automatizácie – či už pri ich výrobe, samotnej montáži, alebo testovaní,“ konštatuje J. Minár.
Nová tvár výroby vďaka Smart Factory
„Projekt Smart Factory sa začal v roku 2015, keď sme sa inšpirovali myšlienkami a nápadmi z konferencie Digitálny podnik, ktorú organizovala spoločnosť CEIT, a. s., v Žiline,“ hovorí Jozef Bodiš, riaditeľ divízie SmartFactory, do ktorej spadá rozvoj obchodných príležitostí, IT a novovzniknuté oddelenie výskumu a vývoja v spoločnosti Foxconn Slovakia, spol. s r. o. Nasledovali hodiny samoštúdia a tvorba konceptu inovácií, ktorý bol predložený vedeniu spoločnosti Foxconn na Taiwane. Po prekvapení z toho, aké vízie sa zrodili na Slovensku, a predložení investičnej náročnosti tento projekt taiwanské vedenie schválilo. „Nakoľko v ázijskom regióne v oblasti elektronického priemyslu neboli ešte vtedy takéto inovácie týkajúce sa výroby a automatizácie ľudských činností veľmi naštartované, nemali sme sa ani kde inšpirovať. O to cennejšie bolo schválenie projektu pre náš slovenský podnik,“ konštatuje J. Bodiš. Navyše aj viacerí slovenskí integrátori robotiky a automatizácie mali možnosť inšpirovať sa týmto projektom, pretože niektoré riešenia boli novinkou aj pre nich samotných. V priebehu nasledujúcich rokov sa začali postupne realizovať úlohy, ktoré zo schválenej koncepcie Smart Factory vyplynuli.
Zvýšenie konkurencieschopnosti
Už na začiatku bol stanovený základný cieľ, ktorý by mal projekt Smart Factory splniť – zvýšenie konkurencieschopnosti. Ešte v nedávanej minulosti bola výroba do veľkej miery postavená na množstve ručných procesov. To bolo často nielen neefektívne, ale vzhľadom na čoraz väčší tlak na znižovanie nákladov aj ekonomicky dlhodobo neudržateľné. Na pracovnom trhu sa navyše zvyšovali mzdy, na druhej strane sa výrazne zlepšovala návratnosť investície do automatizácie a robotiky. Preto aj vedenie spoločnosti začalo načúvať inováciám, ktoré by mohli byť riešením spomínaných výziev a navyše by posunuli Foxconn medzi lídrov v oblasti elektrotechnického a elektronického priemyslu. Nehovoriac o budovaní pozície atraktívneho zamestnávateľa, ktorý vytvára moderné a inovatívne pracovné prostredie prispievajúce k budovaniu lojality a pozitívneho vzťahu kmeňových aj potenciálnych budúcich zamestnancov k firme.
Projekt Smart Factory, ktorý vstúpil do piateho roku svojej existencie, stojí v spoločnosti Foxconn Slovakia na troch pilieroch. Prvým z nich je automatizácia a robotizácia ľudských činností vo výrobných procesoch. Druhým pilierom sú inovácie v podnikovom informačnom systéme SAP. Tretím pilierom sú výrobné informačné systémy a IT technológie, ktoré sa využívajú na riadenie výrobných operácií, zásobovania, internej logistiky, kvality a všeobecne zberu údajov. V rámci tohto piliera bolo cieľom aj prepojenie automatizačných a robotických systémov s výrobnými informačnými systémami v podobe internetu vecí (IoT), ako aj prepojenie na najvyššiu úroveň informačného systému SAP.
V rámci každého z uvedených pilierov začala spoločnosť realizovať viaceré pilotné projekty. Napríklad v rámci tretieho piliera sa spoločnosti podarilo úspešne vyvinúť a nasadiť vlastný výrobný informačný systém (MES) s názvom SkyFab. Jeho cieľom je nahradiť, prípadne čiastočne integrovať pôvodné výrobné informačné systémy a koncentrovať riadenie a informácie v rámci tohto nového systému. A, samozrejme, pridať aj novú funkcionalitu súvisiacu s nastupujúcimi technológiami, ako je napr. pokročilá analýza údajov, business intelligence (BI), internet vecí (IoT) a pod. Systém SkyFab je navyše veľmi úzko integrovaný do podnikového informačného systému SAP, z ktorého preberá potrebné údaje on-line, napríklad výrobné zákazky alebo kvalitatívne špecifikácie, naopak SkyFab posiela do SAP-u hlásenia kvality a volá transakcie na preskladňovanie materiálu v rámci procesov spotreby materiálu a odvodu hotových výrobkov do skladu.
V rámci informačných obrazoviek (dashboard) a BI, ktoré patria do modulu SkyFab OPERA, sú informácie prezentované vo forme rôznych grafov a trendov, pričom niektoré z nich, napr. kľúčové ukazovatele výkonu, sú zobrazované v reálnom čase. Informačné obrazovky alebo výstupy z BI sú rozdelené na rôzne úrovne riadenia, čo pracovníkom s príslušnou kompetenciou prináša na mieru šitý pohľad na výrobu a dianie v tej oblasti a časti podniku, za ktorú sú zodpovední.
Internet vecí
Výrazné zlepšenie procesov nastalo aj vďaka intenzívnejšiemu zberu údajov prostredníctvom internetu vecí. Ešte nedávno bolo v rámci výrobného procesu niekoľko „hluchých a slepých“ miest, ktoré o sebe nedávali žiadne informácie. Po osadení snímačmi boli k dispozícií aktuálne údaje s časovými značkami, čo umožnilo vyhodnocovať efektivitu pracovísk podľa rôznych kritérií v reálnom čase. „V tomto prípade už nejde o nejaké štatistické vyhodnocovanie na základe merania taktu stopkami, ale o konkrétnu populáciu údajov v reálnom čase,“ vysvetľuje J. Bodiš. Na zber a prenos údajov v rámci nasadeného internetu vecí sa používa štandardný komunikačný protokol MQTT (Message Queuing Telemtry Transport), ktorý je jednoduchý, ale zároveň výkonný. Tomu sa prispôsobuje aj výber ďalších automatizačných a riadiacich komponentov (napr. PLC) tak, aby boli schopné komunikovať priamo ako klient MQTT. Údaje sa v sieti internetu vecí šíria prostredníctvom správ vo formáte JSON, kde každá správa má svoj štruktúrovaný názov, tzv. Topic.
Správy šíry tzv. Broker, pričom sa možno prihlásiť na odber jednotlivých správ a ich častí. Všetky správy odoberá aplikačný IoT server a ukladá ich obsah, dáta, do NO-SQL databázy, tzv. Big Data. Na základe nich sa dokážu generovať reporty v reálnom čase alebo na pozadí. V prípade starších riadiacich systémov, kde nebolo možné priamo využiť MQTT, bol nasadený systém SCADA, ktorý však obsahoval klient MQTT. Vďaka takémuto riešeniu možno prijímať a zobrazovať rôzne správy aj na mobilných zariadeniach. Na troch výrobných linkách ALPHA v slovenskom Foxconne bol nainštalovaný systém SkyFab a jednotlivé výrobné informačné systémy medzi sebou komunikujú cez MQTT.
Zmena myslenia na všetkých úrovniach
Zaujímavosťou celého projektu SmartFactory je skutočnosť, že si ho pod svoje krídla zobrali interní pracovníci spoločnosti Foxconn Slovakia. V spolupráci so spoločnosťou CEIT, a. s., bola zorganizovaná interná prednáška na tému Priemyslu 4.0 a možností, ktoré tieto koncepcie prinášajú pre výrobné podniky. Cieľom bolo ukázať najmä vedeniu spoločnosti možné smerovanie a prínosy, ktoré by mohol slovenský Foxconn v najbližších rokoch získať. Už od začiatku projektu bolo badať nadšenie nielen zo strany tvorcov koncepcie, ale aj inžinierov, ktorí sa opäť samoštúdiom a vlastnou iniciatívou posúvali vo svojich zručnostiach a vedomostiach, čo vytvorilo dobrý základ pre štart projektu. K jeho pozitívnemu rozvoju prispeli aj vhodne zvolené pilotné projekty, pri ktorých bolo riziko zlyhania minimálne, navyše neboli náročné ani z hľadiska prácnosti. Pravidelné kontrolné stretnutia a hodnotenia progresu počas prvých dvoch rokov projektu jednoznačne potvrdili správnosť nastúpenej cesty a vynaloženého úsilia, ktoré začalo prinášať svoje prvé ovocie. To malo veľký vplyv aj na zmenu zmýšľania technických aj manažérskych pracovníkov spoločnosti. Mnohí z nich si spoluprácu s oddeleniami IT a inžinieringu pochvaľovali a videli prínosy pre svoje každodenné úlohy. To, čo bolo niekedy potrebné tri dni nahadzovať do excelu, bolo teraz dostupné na jeden klik v rámci nástrojov BI. „Po dvoch rokoch sme už nemuseli nikoho presviedčať o tom, že je to dobré, dnes už firma plnohodnotne a rutinne využíva nasadené inovácie,“ konštatuje J. Bodiš.
Minimalizácia prestojov
Údržbu vo Foxconn Slovakia má pod palcom interný systém CMMS, kde sa zhromažďujú všetky záznamy a požiadavky spojené s výkonom údržby technologických zariadení. Okrem už nasadenej koncepcie internetu vecí sa v dohľadnom čase plánuje aj nasadenie technológií RFID. V závode fungujú viaceré prístupy – reaktívna, preventívna aj prediktívna údržba, pričom technici sú vybavení tabletmi a pagermi, kde môžu online sledovať hlásenia zo systému CMMS. Preventívna údržba sa tiež podstatne zlepšila, v súčasnosti sa prestoje pohybujú na úrovni 1 minúta/deň, čo z hľadiska hodnoty predstavuje ekvivalent jedného až dvoch vyrobených TV. Súčasťou systému MES SkyFab je aj modul údržba, ktorý by mal v ďalšom období kompletne nahradiť funkcionalitu CMMS, čo pomôže zosúladiť procesy naprieč výrobou.
Informácie, ktoré nasmerujú na akciu
Podľa J. Bodiša sa podarilo nasadením moderných technológií dosiahnuť úspory nákladov na mzdových prostriedkoch a zvýšiť efektívnosť, kvalitu a bezpečnosť procesov. Podarilo sa vychovať si vlastný tím automatizérov, pričom v súčasnosti na nedávno vytvorenom oddelení inžinieringu automatizácie pracuje deväť odborníkov znalých nielen samotnej podstaty výroby, ale zorientovaných aj v moderných technológiách. „Okrem toho sme zistili, že máme k dispozícii veľa údajov, ale potrebovali sme z nich vydolovať informácie. Vďaka nástrojom BI sa nám to aj podarilo, pričom sa zásadne zmenil aj spôsob rozhodovania. Vďaka centralizácii údajov sa manažéri dokážu rozhodovať podstatne rýchlejšie a nevznikajú žiadne pochybnosti o tom, či zainteresované strany hovoria o tých istých údajoch,“ konštatuje J. Bodiš. Odbúrali sa aj niekoľkodňové prípravy na mesačné porady zodpovedných inžinierov, v súčasnosti sa reporty z BI generujú na jeden klik. Okrem zobrazovania informácií v rôznej forme trendov, Paretových grafov, histogramov, KPI a pod. sa podarilo vytvoriť aj analytické pohľady a vzájomné súvislosti medzi týmito informáciami, pričom report nasmeruje kompetentných pracovníkov na vykonanie relevantných akcií.
Jednotka v koncerne
Zavedené inovácie posunuli slovenský Foxconn o niekoľko dĺžok pred ostatné fabriky celého koncernu. „Spolu s kolegami sme navštívili niekoľko výrobných závodov Foxconn v rôznych častiach sveta a bez zveličovania a pri všetkej skromnosti môžeme povedať, že sme v inováciách najďalej a sme v rámci koncernu najlepší,“ konštatuje s hrdosťou J. Bodiš. Napriek tomu vedenie ani pracovníci jednotlivých oddelení nezaspali na vavrínoch a projekt Smart Factory každoročne podrobujú kontrole a revízii, pričom spoločnosť vždy stanovuje nové ciele pre nasledujúce obdobie 2 – 3 rokov. Víziou pre nasledujúce obdobie je spustiť pilotné projekty týkajúce sa strojového učenia a umelej inteligencie tak, aby priniesli konkrétne a merateľné prínosy z hľadiska zvýšenia zisku či zlepšenia efektívnosti pre slovenský Foxconn. Okrem toho z centrály prišlo zadanie pre slovenskú dcéru, aby sa stala lídrom pri budovaní globálneho cloudového riešenia BI, kde sa budú zhromažďovať údaje o kľúčových ukazovateľoch výkonu štyroch výrobných závodov Foxconn.
„Chceme však ísť ďalej, noví zákazníci z odvetvia automobilového priemyslu u nás nájdu špičkové služby na výrobu elektroniky z oblasti elektromobility. Aj vďaka projektu Smart Factory sme pripravení na nové obchodné príležitosti, a preto našu budúcnosť vidíme optimisticky. Presne v duchu nášho firemného sloganu: Budúcnosť tvoríme my,“ uzatvára naše stretnutie J. Bodiš.
Ďakujeme spoločnosti Foxconn Slovakia, spol. s r. o., za možnosť realizácie reportáže a Jozefovi Bodišovi a Jozefovi Minárovi za poskytnuté informácie.