Zásobníky boli rozdelené podľa piatich rôznych typov balení: jedno-balenie, troj-balenie, štvor-balenie, šesť-balenie a deväť-balenie. Výrobná linka dosahovala rýchlosť 150 bpm (bars per minutes/tyčiniek za minútu).
Najväčšou výzvou na linke bola vysoká rýchlosť posunu a veľké množstvo produktov hlavne v zásobníku pre jedno-balenie. Pracovníci museli stáť bez pohybu so sklonenými hlavami nad dopravníkovým pásom a produkty ukladať do vybraných zásobníkov. Tvar a šírka dopravníkového pásu v praxi nútila pracovníkov ukladať produkty vysokou rýchlosťou. Táto ťažká práca mala aj svoje obmedzenia. Pracovníci mohli zostať na tejto pozícii iba 15 minút a potom sa museli presunúť na inú, či museli odísť na prestávku, na ktorej si museli natiahnuť svaly a chrbát (hlavne kvôli strnulosti).
Riešenie
JMP na základe svojich odborných skúseností navrhlo kontinuálne vysokorýchlostné „pick-and-place“ robotické riešenie využívajúce tri potravinárske roboty. Súčasťou robotov bol aj proprietárny softvérový balík od dodávateľa, ktorý obsahoval algoritmus na vysokorýchlostný zber a možnosť sledovania produktov v reálnom čase. Na základe výsledkov zo simulácie linky JMP navrhol riešenie, ktoré by pracovali pri 99% OEE. Robotická bunka by teda mala správne spracovať 99 nanukov zo sto.
Systém postavili a uvideli do prevádzky v priestoroch JMP. Zákazník najprv dodal vzorky výrobkov, aby zabezpečili vhodný výber robotických uchopovačov a zabezpečili nepretržitú prevádzku robotov. Po otestovaní bol systém považovaný za funkčný a pripravený na inštaláciu.
Nečakané výzvy
No po dodaní a nainštalovaní robotickej bunky priamo vo výrobných priestoroch musel projektový tím čeliť mnohým otázkam, ktoré boli buď nepredvídateľné, alebo sa museli riešiť priamo na mieste. Základnou úlohou v tomto projekte bolo správne nadefinovanie rýchlosti výrobku v spojení s variabilitou produktov. Najviac boli ovplyvnené roboty na dvoj-baleniach a jedno-baleniach, kde sa dopravníkový pás pohyboval rýchlosťou 80 centimetrov za sekundu. Pri štvor-baleniach boli roboty obmedzené na zber produktov z dvoch pásov a nie z troch.
Keďže roboty zberali iba dva produkty súčasne, väčšiu časť svojho času venovali pohybu od vstupného bodu ku výstupnému a tak znižovali svoju účinnosť. Robotom spôsobovala veľké problémy variabilita produktového toku (spôsobená zle zabalenými produktami), miera oneskorenia alebo nekonzistentný tok. Medzery medzi produktmi mali vplyv na zmenu okamžitej rýchlosti. Produkty, ktoré boli o niekoľko centimetrom bližšie ako mali byť, spôsobovali okamžité zvýšenie rýchlosti na 180 kusov za minútu.
Naopak, veľké medzery medzi výrobkami vyústili do momentálneho poklesu produkcie na 100 kusov za minútu. Aby bol proces funkčný, roboty museli byť schopné spracovávať tieto okamžité výkyvy a vyplniť čas tak, aby bol na výstupe stále rovnaký počet produktov.
V simuláciách sa s variabilitou nepočítalo, čo malo za následok buď poloprázdne škatule s výrobkami alebo roboty nestihli zodvihnúť požadovaný produkt.
Projektový tím čelil aj druhej veľkej výzve, a to bola presnosť ukladania jedno-balenia. Rýchlosť dopravníkového pásu v spojení s obmedzením rýchlosti skenovania robotov spôsobili nekonzistentný výkon robotov. Doba snímania robota bola približne 12 milisekúnd, rýchlosť dopravníka 1 milisekundu, čo sa rovnako približne 1mm posunu dopravníkového pásu. Poloha produktu sa preto mohla líšiť približne o 12 mm, čo vyústilo do čiastočného alebo celkovo nesprávneho detegovania polohy a uchopenia robotom.
Vyššie uvedené problémy spôsobovali oveľa nižší výkon robotickej bunky, než bol plánovaný. Na výrobnej ploche u zákazníka už boli robotické bunky nainštalované, čo znamenalo, že pracovníci vo výrobe museli „dobehnúť“ pokles výkonu. Projektový tím JMP zatiaľ pracoval na vyriešení problému. Vytvorilo sa náročné prostredie, kde projektový tím potreboval spolupracovať s pracovníkmi obsluhujúcimi robotické bunky.
Úspechu projektu bránilo zopár prekážok, no JMP posunulo projekt vďaka integrite a oddanosti ďalej. Tím riešil problémy metodicky a zároveň rozvíjal dobré vzťahy s výrobnými pracovníkmi, s ktorými pracovali dennodenne.
JMP nahradil pásové dopravníky unikátnym dopravníkovým systémom s tzv. bufferom, aby sa vyrovnala variabilita produktového toku. Ukladanie do buffera pozostávalo z radu nezávislých pohonov, ktoré prepravovali produkty rôznymi rýchlosťami na rôznych úsekoch dopravníka. Toto riešenie spomalilo produkty, odstránilo nežiadúce medzery a zároveň ich zarovnávalo podľa potreby. Následne dopravník smerom ku robotom zrýchľoval až vytvoril jednotný konzistentný pás produktov bez medzier. Roboty teda mohli fungovať v kontinuálnom stave pri žiadanej rýchlosti bez akýchkoľvek nárastov alebo poklesov pri toku produktov.
Produktový tím JMP následne nastavil procesy pre všetky typy balení na plnú rýchlosť a manipulácia s produktmi pri balení pritom nevykazovala žiadne chyby.
Po implementácii si užívali úspech z vyriešenia vyššie uvedených problémov, no otázka nepresnosti pri jedno-baleniach stále ohrozovala celkový úspech projektu. Do systému uchopovačov robota pridali dedikovaný systém riadenia pohybu. JMP spolupracoval s dodávateľom robotov tak, aby bolo riadenie uchopovača v súlade so softvérom a zvyškom systému. Skenovací čas dedikovaného systému bol približne 100-krát rýchlejší než u robota a presnosť manipulácie sa zlepšila aj u robota samotného. Projektový tím takto odstránil aj poslednú prekážku. Po implementácii nového systému riadenia pohybu a odstránení posledného problému projekt fungoval bezchybne a spĺňal všetky požadované výkonnostné ciele.
Ponaučenie
Skutočné ponaučenie z tohto projektu je jednoduché – je potrebné zabezpečiť testovacie prostredie a vzorky z výroby tak, aby zodpovedali skutočnému stavu priamo u zákazníka. Testovanie v priestoroch JMP prebiehalo v malých dávkach a výsledky konzistentné boli. JMP po tomto projekte ešte realizovalo ďalšiu aplikáciu zameranú na manipuláciu s potravinami na dopravníkových pásoch a základným opatrením bola simulácia toku materiálu, ktorý reprezentoval skutočný stav priamo vo výrobnom procese. Vo výsledku sú prvotné náklady o trochu vyššie, pretože je potrebné presne nasimulovať vybavenie (v tomto prípade buffer), navrhnúť stratégiu nepretržitého toku materiálu (zodpovedajúceho skutočnému toku v procese) a často je potrebné systém aj chladiť, aby sa vyhli nežiadanému rozmrazovaniu potravín (často veľká výzva pri spracovaní potravín v letných mesiacoch).