Jak sobie pościelisz, tak się wyśpisz, czyli o optymalizacji produkcji w fabryce mebli

Fabryka mebli to miejsce, w którym wbrew pozorom stale zachodzą zmiany. Nowe modele mebli są magnesem przyciągającym kolejnych klientów, z punktu widzenia sprzedawcy, modyfikacje są więc koniecznością i źródłem dochodów. Od strony logistycznej jest to jednak trudne zadanie dla fabryki. Pracownicy linii często muszą uczyć się nowych schematów montażowych dla często niewiele różniących się do siebie mebli, co w konsekwencji prowadzi do popełniania błędów. Do tego dochodzi także rotacja personelu. Tego typu problemy występują niezależnie od początkowych kwalifikacji przyjmowanej na stanowisko osoby, ponieważ wynikają z częstych zmian w procesie produkcji. Dostrzegliśmy te zmagania i przygotowaliśmy innowacyjne rozwiązanie.

Wyzwania produkcyjne w fabryce mebli

Głównym wyzwaniem jest odpowiednie przekazywanie pracownikom produkcji stale zmieniających się informacji (na przykład schematu montażu konkretnego modelu mebla). Komunikacja ta musi odbywać w taki sposób, żeby nauka nie zajmowała wiele czasu. I nie prowadziła do powstania kosztownych błędów wynikającym z ludzkich pomyłek.

Poważnej trudności w optymalizacji produkcji przysparzają nieograniczone liczby referencji – indywidualnych półproduktów, które trzeba zamontować w odpowiednim miejscu, takich jak wspornik, belka lub nóżki w łóżku. Zbiór tego typu elementów stale się poszerza – wraz z ciągłym wprowadzaniem nowych modeli mebli, komponenty wymagają montażu w innych miejscach, niż dotychczas. Pracownik musi znać przeznaczenie każdego z poszczególnych elementów; wiąże się to z każdorazowym szkoleniem całej załogi przy wzbogacaniu oferty o nowe modele mebli.

System wizyjny, który współpracuje z człowiekiem

Działanie tego nowoczesnego wsparcia opiera się na kontroli i wspomaganiu przebiegu produkcji i w razie wykrycia nieprawidłowości informuje on pracownika o błędzie. System wizyjny nieustannie śledzi proces montażowy danego mebla. Elementy potrzebne do złożenia danego mebla podawane są pracownikom za pomocom transportera, nad którym zamontowane są kamery przemysłowe. Zidentyfikowane elmenety są porównywane z zapisanymi w bazie pamięci wzorcami i aktualnie wykonywaną referencjom. Na tej podstawie pracownik otrzymuje wskazówki do właściwego montażu. Przykładowo – osoba po pobraniu elementu dostaje szczegółowe informacje, gdzie i w jaki sposób ma go zamontować. Dane są przekazywane za pomocą wskaźnika laserowego umieszczonego na robocie i wskazującego światłem miejsce montażu. System najpierw rozpoznaje wybrany element i na zasadzie porównania dopasowuje go do bliźniaczego, zapisanego w bazie – ten z kolei jest przypisany do konkretnego modelu mebla w odpowiednim miejscu. Największa zaletą tego rozwiązania jest jego duża elastyczność – system jest łatwo adaptowalny do częstych zmian (nowych modeli mebli). Aktualizacja bazy danych o nowe modele mebli nie wymaga udziału wysoko wykwalifikowanych pracowników, co pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze, które musiałyby pokryć szkolenia załogi.

Co się dzieje gdy nie mamy systemu wspierającego pracownika? Wystarczy, że w kluczowym miejscu jednego mebla nie znajdzie się odpowiedni element, mający pełnić np.: funkcje supportu w łóżku – jego brak lub niepoprawny montaż może spowodować skrzypienie lub zapadanie się materaca. W efekcie klient nie będzie zadowolony z naszego produktu. Może się także zdarzyć sytuacja w której niezamontowanie danego elementu uniemożliwi montaż kolejnego na następnej stacji. To oznacza zatrzymanie produkcji i konieczność poprawy błędu pracownika, co wiąże się z dużym opóźnieniem, a co za tym idzie – również stratami finansowymi. Tego typu nieprawidłowości mogą mieć wiele przyczyn – zarówno niekompetencję lub nieuwagę pracowników spowodowaną brakiem zaangażowania, brak odpowiedniego przeszkolenia pracownika (np. z powodu nagłego wdrożenia kolejnego modelu mebla) lub po prostu błąd ludzki wynikający ze zmęczenia lub roztargnienia. System wizyjny eliminuje wszystkie te przyczyny, ponieważ nie wymaga szczególnych kompetencji pracownika ani (w przeciwieństwie do ludzi) nie bywa zmęczony czy rozkojarzony. Jest również dostosowany do wysokiego poziomu dynamiki zmian w produkcji dzięki prostemu procesowi dodawania nowych graficznych modeli mebli.

System wizyjny – łatwe użytkowanie, znakomite efekty

Zarówno korzystanie z systemu, jak i jego wprowadzenie, jest szybkie i proste. Nie wymaga ono gruntownej przebudowy linii produkcyjnej ani posiadania specjalnych kwalifikacji przez zatrudnionych pracowników. Zarówno dobór jak i integracja pozostają w gestii Laboratorium Wizyjnego Balluff. Znaczące zwiększenie dynamiki zmian w produkcji jest możliwe dzięki kompleksowej budowie systemu – umożliwia on łatwą i szybką aktualizację bazy o nowe wzorce mebli. Dodanie nowych obiektów nie wymaga żadnej wiedzy programistycznej. Do maszynowego wycinania poszczególnych elementów mebla wykorzystywane są specjalne pliki zawierające dokładne, przestrzenne rysunki wzorcowe wszystkich jego elementów składowych: aby uzupełnić bazę systemu wizyjnego o nowy model, wystarczy dodać taki plik dxf. Pozwoli on na porównanie zapisanych tam dokładnych odwzorowań graficznych do poszczególnych kształtów rozpoznanych na zdjęciach z kamer na linii produkcyjnej.

Uproszczony algorytm działania polega kolejno na czynnościach:

1. Zrób zdjęcie
2. Porównaj wzór ze zdjęcia z bazą danych
3. Określ, do którego modelu pasuje
4. Wskaż światłem lasera miejsce montażu

W przyszłości system ma umożliwić umieszczenie przez ramię robota montowanego elementu w odpowiednim miejscu, aby pracownik musiał go tylko przytwierdzić.

Korzystanie z systemu wizyjnego jest elastyczne, w zależności od poziomu szczegółowości możemy zastosować kamery o lepszych parametrach- pozwala to optymalne dopasowanie sprzętu do danej aplikacji. Duża moc obliczeniowa systemu pozwala na zapisanie dużej ilości referencji ( mogą być ich tysiące) i gwarantuje odpowiednią szybkość działania i wydajność. Działanie na określonych warunkach przebiega płynnie i zawsze umożliwia maksymalną optymalizację produkcji.

Cel: wsparcie pracownika

Wdrożony system jest dobrym przykładem uzupełniania się robota z człowiekiem. Identyfikacja wizyjna pozwala na określenie, gdzie element powinien się znaleźć i przesyła taką informację do robota, który wskazuje pracownikowi odpowiednie miejsce światłem z lasera. Człowiek, bazując na informacji pochodzącej od systemu, przymocowuje segment w wyznaczonym punkcie. Kolejny element może być zupełnie inny, ponieważ system posiada ciągły dostęp do wszystkich komponentów znajdujących się w bazie danych. Pracownik nie musi sam decydować o przeznaczeniu części, dzięki czemu nie ma możliwości pomyłki, co z kolei skutkuje wzrostem efektywności i usprawnieniem produkcji.

Oprogramowanie Halcon dla systemu wizyjnego Balluff

Halcon (produkt firmy MVTec Software GmbH) to oprogramowanie przeznaczone dla programisty z szeroką wiedzą o algorytmach i systemach wizyjnych. Zawiera zbiór bibliotek z algorytmami do analizy obrazu i narzędzie do tworzenia procedury wizyjnej (HDevelop), dzięki któremu użytkownik może zobaczyć wynik działania poszczególnego algorytmu i wyeksportować kod źródłowy do środowiska programistycznego. Dzięki aplikacjom pobierania, kalibracji i wyszukiwania, użytkownik łatwo może się połączyć z dowolną kamerą (posiada wszelkie narzędzia do obsługi większości kamer czołowych producentów), przeprowadzić kalibrację systemu, a następnie zastosować funkcję szukania na podstawie wprowadzonego wzorca graficznego. Programista, tworząc interfejs, sam zdecyduje o dostępie użytkownika do poszczególnych funkcji. Halcon to produkt, dzięki któremu można budować aplikacje wykorzystujące roboty przemysłowe oraz kontrolę z wykorzystaniem technik 3D (metoda stereowizyjna, głębia ostrości, triangulacja laserowa, cienie).

System wizyjny Balluff znakomicie nadaje się do zastosowania w każdej fabryce mebli. Eliminuje on wiele błędów, przyspiesza pracę i uelastycznia produkcję, nawet przy dużej liczbie referencji – ich mnogość powoduje jedynie zwiększenie bazy plików dxf, które są porównywane z przetwarzanym zdjęciem. Umożliwia to szybkie aktualizowanie bazy wzorców, nawet przez osobę bez kwalifikacji związanych z programowaniem i obsługą tego typu systemów. Optymalizacja produkcji w fabrykach meblowych jeszcze nigdy nie była tak skuteczna.