Då de utvärderade koncepten bygger på olika tekniker på olika ställen i processen så finns det för och nackdelar med alla, se tabell 2. För att ta fram det bäst lämpade konceptet utvärderades cykeltid, ergonomi, kostnad och implementeringsmöjligheter. Nedan kommer samtliga koncept som har tagits upp i rapporten att diskuteras enskilt för att sedan kunna jämföras och lämna en helhetsbild över problemet och hur det skulle kunna lösas.
5.1 Vision
Att flytta vision ut ur svetscellerna hade idag varit en möjlighet då behovet av att verifiera positionen på varje artikel som plockas upp av roboten inte kvarstår. Det byggdes bort tillsammans med att racken uppdaterades för att en standard skulle upprättas så att man skulle kunna säkra samma resultat av robotens operationer oavsett vilket rack som användes. Detta gör att Machine visions enda funktion idag är att verifiera att det är rätt produkt som sitter i robotens lyfthjälpmedel. I och med detta så öppnade det upp för att flytta Machine vision ut till kedjetranportören utanför
svetscellerna. På så sätt försvinner problemet med svetsblänket och svårigheterna för kamerorna att ta korrekta bilder. Det ger också operatörerna gott om tid för att åtgärda eventuella fel som kan leda till produktionsstopp och de icke ergonomiska lyften som krävs för att tömma cellerna för att kitta om rätt material, till rätt modell. Det skulle också förkorta cykeltiderna inne i cellerna då samtliga delar verifieras samtidigt innan cellen. Detta öppnar för att förbättra dagens svetsprogram genom att till exempel lägga fler svetsar som kan tas från senare operationer och dra ner på hastigheterna på svetsrobotarna för att eventuellt få mindre svetsblänk som förstör fixturer och ger mycket
underhållsarbete.
5.2 Lagerförvaltningssystem
Genom att använda ett lagerförvaltningssystem som till exempel Pick To Light eller Pick To Voice skulle problemet kunna byggas bort från grunden. Det vill säga att man inte skulle behöva en hård validering för att bekräfta att rätt artiklar hamnar i rätt racket då varje artikel har blivit verifierad allt eftersom kittningen fortlöper. Det ger också verksamheten en bättre översyn av vad som till exempel behövs fyllas på i pallplatserna, vilket ger truckförarna en förvarning och kan ligga i framkant under hela dagen.
Nackdelarna som medföljer dessa system är att de ofta är väldigt dyra att köpa in till verksamheten och kan ibland vara en utmaning att installera. Binars Pick To Light-system skulle behöva 350 meter kabeldragning ute i kittningsområdet. Detta skulle bli ett mycket kostsamt arbete då kablarna inte kan komma uppifrån på grund av många traverser och skyltar, därför skulle många kablar behövas fräsas in i golven vilket skulle vara mycket kostsamt och skapa en svårighet för verksamheten att fortlöpa samtidigt. Att välja Pick To Voice-system skulle vara enklare att installera då den enda hårdvaran som används är ett headset. Det finns trots det fortfarande stora kostnader i och med att köpa in systemet. Dessa system är inte heller något som uppskattas av operatörerna då de får en känsla av att ledningen inte litar på dem, och det medför ett extra moment då de måste validera varje produkt som ska ställas i racket.
21
5.3 Smart rack
Ett smart rack kan av många anledningar vara en lösning för problemen, men lika lätt leda till fler problem för andra delar av verksamheten. En lösning med givare för varje artikel skulle kunna säkra artiklarna. För att ett rack med hjälp av givare ska kunna känna av alla specifika artiklar så skulle det behövas upp emot 80 givare, med det kommer stora risker. Dessa givare skulle behöva fungera felfritt varje gång vilket medför mycket tid och pengar för förberedande underhåll och skulle kräva att hanteringen av racken sker med stor försiktighet så att inga givare blir stötta och går sönder eller tappar sitt kalibrerade arbetsområde. Idag används dessa rack ganska ”hårt” när de lyfts med truckar, körs runt i fabriken och delar plockas med hjälp av robotarmar.
Givare är inte det enda sättet man skulle kunna göra racken ”smarta”. Idag finns det redan
märkningar med mindre textremsor som berättar vilket sorts del som ska placeras på varje dedikerad plats. Men det saknas vilken storlek av den sortens artikel som ska kittas. Hade man ritat upp en mall för varje modell och enskilda artiklar så hade operatören sett att till exempel alla ”röda” streck är uppfyllda för modell 36/28, förutom knäplåtarna som fyller de ”gröna” sträcker som i detta fall hör till modell 46/48. På så sätt skulle operatören kunna kontrollera sitt eget arbete utan större
inventeringar eller förändringar i flödet. Detta skulle dock ge ett spektrum av färger som kan förvirra mer än att hjälpa då det är 21 olika ramar där vissa använder sig av samma delar. Dessa nackdelar utesluter dock inte att dagens rack går att förbättra.
5.4 Lastcell
Lastceller är något som används i många olika industrier i dagsläget. Oftast används de för att verifiera enskilda produkter som inte ska ha speciellt stora variationer i vikt och inte hela komplexa kittningar. Oavsett om det är flera olika modeller eller inte så bygger systemen på samma koncept, även om man väger en sorts produkt eller om man varierar i produkter/modeller. Den stora
skillnaden blir tempot i linan. Det går att hålla ett högre tempo om det förväntas mindre variationer på modeller och avvikelser. Detta är inte något som är ett problem då det är fyra minuters cykeltid, det finns alltså gott om tid för systemet att ta in informationen och processa den. Systemen kan vara enkla PC lösningar med ett HMI (Human Machine Interface) [9] eller mer komplexa PLC
(programmable logic controller) lösningar beroende på vilka krav det finns för integration och exakthet i systemet.
För att en kostnad skulle kunna uppskattas togs en offert fram av Mettler Toledo. Systemet skulle kosta cirka 39 000 svenska kronor exklusive installation och integrering i det nuvarande systemet på Ålö AB [7]. Integreringen i systemet är något som måste göras av utomstående konsult som i regel fakturerar 800–1100 kr i timmen. Arbetet uppskattas till att ta 20 timmar. Installationen av lastcellerna görs av underhållsavdelning på Ålö AB och räknas ta 20 timmar. De vill säga att inventeringen skulle kosta cirka 60 000 kr.
I detta fall är lastceller en relativt billig och enkel teknisk utmaning. Tar man in dessa två aspekter så blir det försvarbart att inte fånga upp alla fel som kan inträffa i verksamheten.
Som vi kan se i resultatet kan det vara problem med att verifiera artiklarna som är relativt små och inte skiljer sig så mycket mellan de olika modellerna. Dessa delar är P-förda knäklumpar, Bracket assy, Undre lock och bygeln. Dessa artiklar verifieras inte av nuvarande system vilket gör att konceptet lastceller inte blir en försämring, men inte heller en förbättring gällande dessa små artiklar.
22
Systemet som idag används på kittningsområdet är uppbyggt på så sätt att när operatörerna jobbar sig framåt på området så blir det de mindre artiklarna sällan fel, då dessa är uppdelade och placerade på ett strukturerat och logiskt sätt.
För att ändå kunna behålla en form av validering av knäklumparna och några av de mindre
delarna/artiklarna skulle Ålö AB kunna kombinera metoderna lastceller och smarta rack då det finns gott om plats på racket för att utveckla markeringarna i form av olika mallar på rackets nedre del kring just knådklumparna. Även en kombination mellan Machine vision och lastceller skulle kunna vara genomförbart, men skulle såklart resultera i en mer kostsam och tekniktung lösning.
Med dessa åtgärder och ett integrerat system som kan synka mot Ålö´s PLM-system Teamcenter så att uppdaterade riktningsändringar och vikter kontinuerligt skulle finna tillgängliga för stationen skulle det vara möjligt att utföra en verifiering av rätt och fel kittade rack.
5.5 Jämförelse av koncept
Utifrån en ergonomisk synpunkt ger samtliga koncept förutom WMS koncepten i stort sett en oförändrad arbetsbelastning. Med smarta rack kan operatören på samma sätt som idag sätta artiklar för hand på racket men beroende på hur avancerat smart rack man har implementerat kan det se olika ut, med enkla mallar arbetar operatören som idag men om mer avancerade spakar eller positionsgivare används så skulle en förändring ur ergonomisk synpunkt kunna ske, dock inget som behöver ses som en förändring ur en negativ synpunkt. WMS konceptet Scanning gör att operatören måste böja sig ner för att skanna samt lägga ifrån sig och ta upp scannern flera gånger vilket rent ergonomiskt är en försämring. Med hjälp av lastceller blir det ingen ergonomisk skillnad från idag vilket gör att det konceptet tillsammans med smart rack och vision alla är positiva ur en ergonomisk synpunkt.
WMS kommer att utöka cykeltiden till stor del då det krävs mer av operatörerna för att få det att fungera. Operatörerna kommer att få fler arbetsmoment i form av att vid exempelvis användning av Scanning behöva skanna varje enskild artikel eller att vänta på att lampor ska tändas med PTL. Att implementera smart rack skulle vara en fördel för cykeltiden då det snabbt kan verifieras om det är rätt artikel på rätt plats, oavsett hur avancerad teknik som används. Implementeringen av Machine vision och lastceller kommer utifrån förslaget att ske utanför svetscellerna vilket gör att dagens Machine vision system inne i cellerna kan tas bort. Detta gör att cykeltiden blir mindre då Machine vision idag tar cirka 60 sek per fel att åtgärda. Utifrån cykeltid så är smart rack, Machine vision och lastceller fördelaktiga lösningar till problemet.
Implementeringsmöjligheterna för de olika koncepten ser som nämnt olika ut. WMS koncepten är svårare än de andra koncepten ur denna synpunkt då det kräver stora ombyggnader när cirka 350 meter ny kabeldragning behöver dras. Svårigheterna med att implementera smart rack är olika beroende på hur avancerat konceptet ska vara. Om det endast används märkning på racket är det lätt att implementera, men om mer avancerade lösningar ska tas fram krävs det omfattande arbete och ombyggnad, exempelvis om man vill använda givare vilket skulle kräva nya datasystem och noggrann kalibrering. För att implementera lastceller krävs ingen omfattande ombyggnad vilket gör den fördelaktig jämfört med WMS och mer avancerade smart rack.
23
Kostnaden för de olika koncepten är inte helt fastställd och kräver större fördjupning för att kunna dra några bra slutsatser. De koncept som går att jämföra på en viss nivå är lastceller och PTL där kostnadsförslaget på lastceller är 50 000 kr medan förslaget för kostnad på PTL är 500 000 kr. WMS kräver både dyr mjukvara i form av implementering av dataprogram och kostnad för ombyggnad vilket inte är kostnadseffektivt. Utifrån de kostnader som tagits fram är lastceller den mer fördelaktiga lösningen.
5.6 Slutsats
Genom att införa ett nytt verifieringssystem för kittningsområdet skulle Ålö AB säkra flödet och frigöra cykeltid inne i första svetscellen, vilket skulle kunna användas för till exempel
kvalitetsförbättringar. Genom att jämföra de olika koncepten utifrån ergonomi, kostnad,
implementeringsmöjligheter och cykeltid har konceptet med lastceller valts som den mest lämpade lösningen för problemet som finns hos Ålö AB. Även om systemet inte kan upptäcka samtliga avvikelser i flödet kommer felkittningar av de väsentliga artiklarna upptäckas då de har tillräckligt stora skillnader i vikt.
Om man endast tittar på enskilda artiklar som har kittats fel så upptäcks 66,67% av felen av lastceller. De som inte upptäcks är Bracket assy, Undre lock och Bygel. Detta är en låg siffra för en så viktigt och stor produktion. Om man däremot utgår från att Bracket assy, Undre lock och Bygel är sådana fel som lätt kan fångas upp av exempelvis operatören kan man istället räkna dessa som upptäckta och fokusera på de artiklar som historiskt sett oftast kittas fel, vilket är Knäplåt, Armsida och Undre lock. Man får då istället att 90% av felen upptäcks med hjälp av lastceller vilket är en betydligt bättre siffra som talar för att lastceller är ett koncept som kan implementeras för att lösa de problem som just Ålö AB har. För att upptäcka alla felkittningar krävs dock ett mer säkert system som även upptäcker de felkittade artiklar som i vanliga fall inte kittas fel men som man vill fånga upp om det skulle ske. Eftersom toleransen ±0,65 kg togs fram med hjälp av en våg som har osäkerheten ±0,4 kg så skulle den verkliga avvikelsen på godset egentligen kunna vara mindre än ±0,65 kg. Systemet skulle därför kunna göras ännu säkrare och fånga upp fler artiklar om det skulle införskaffas en lastcell som har bättre toleranser än ± 0,4 kg.
Desto mindre toleranser det finns i lastcellerna desto mindre spann skulle man kunna tillåta systemet att släppa igenom för respektive modell.
Det är även viktigt att ta fram en ordentlig arbetsmetod som säkerställer att stationen och dess utrustning hålls i gott skick så att inte lastcellen ger missvisande resultat samt att utbilda operatörerna i denna. Problem som vill undvikas skulle kunna vara att ett objekt har hamnat i arbetsytan som förhindrar full kontakt mellan lastcellen och racket, att skräp eller gamla artiklar ligger kvar på racket och ger felaktiga mätdata eller att operatörerna genar och inte genomför invägningen korrekt.
Att implementera metoden lastceller utesluter inte att också integrera fler metoder i systemet för att uppnå ett säkrare resultat. Om lastceller hade fått jobba tillsamman med vision [10] så skulle det bli möjligt att fånga upp de mindre artiklarna som inte skiljer sig tillräckligt mycket i vikt för att
upptäckas av enbart lastcellerna. Detta skulle innebära att det finns mindre marginaler för att
felkittade modeller släppas igenom och ett säkrare system är upprättat. Det skulle dock kräva ett mer komplicerat system och mer hårdvara i form av optiska kameror och stationsbygge.
24
5.7 Förslag på fortsatt arbete
Fortsatta studier skulle innebära en större fördjupning i uppbyggnaden av systemet genom att konsultera med företaget som upprättat svetslinan för att förstå huruvida PLC-systemet kan byggas ut, begära offerter för en vågstation, diskutera med R&D för att säkerställa ett arbetssätt så att samtliga ritningsunderlag är kontinuerligt uppdaterade med rätt vikter samt att undersöka att det går att integrera kittningsområdet med PLM-systemet Teamcenter.
25
Källor
[1] Ålö AB (2019). Our company history.
https://www.alo.se/our-company/history/ [2020-09-08]
[2] Teledynedalsa (2020). En introduktion till vision.
https://www.teledynedalsa.com/en/learn/knowledge-center/machine-vision-101-an-introduction/
[2020-09-18]
[3] Blackledge, J., Dubovitskiy, D.: A Surface Inspection Machine Vision System that Includes Fractal Texture Analysis. International Society for Advanced Science and Technology, Journal of Intelligent Systems, Vol 3 (ISSN 1797-2329), issue: No 2, pages: 76-89, 2008.
https://doi.org/10.21427/D7QS5J [2020-09-22]
[4] Load cell central (2020). Strain Gauge Load Cell Basics
https://www.800loadcel.com/load-cell-and-strain-gauge-basics.html [2020-12-02]
[5] Omega (2020). Introduction to Load Cells.
https://www.omegaeng.cz/prodinfo/loadcells.html#learn [2020-12-06]
[6] Michigan Scientific Corporation (13-08-2020) What is a Strain Gauge.
https://www.michsci.com/what-is-a-strain-gauge/ [2020-12-06]
[7] Elgcrona, Lena. Teknisk säljare. Mettler Toedo. Telefonmöte [2020-09-17]
[8] Wilhelmsson, Anders. Teknisk säljare. Binar elektronik. Videomöte [2020-09-23]
[9] Prabuwono, A. S., Akbar, H., Usino, W. (2009). PC based weight scale system with load cell for product inspection. In 2009 International Conference on Computer Engineering and Technology (Vol. 1, pp. 343-346). IEEE.
https://doi.org/10.1109/ICCET.2009.182 [2020-10-07]
[10] Wang, W., Li C. (2015). A multimodal machine vision system for quality inspection of onions. Journal of Food Engineering, 166, 291-301.
Bilagor
Bilaga A. Beräkning och val av objektiv till Visionkamera.
Bilaga B. Industriell våg
Figur B1. Industriell våg som användes för att väga in rack och olika lastarmodeller. Tolerans på ±0,4kg.
Bilaga C. Tabell
Tabell C1. Tabell som visar invägningen vikten för modell 46/48.
Rack ID Vikt Rack (kg) Total vikt (kg) Vikt på modell 46/48 (kg)
2 596,7 772,7 176,0 7 596,9 772,7 175,8 8 596,7 772,4 175,7 6 596,9 772,8 175,9 9 596,8 773,0 176,2 5 596,9 773,3 176,4 9 596,8 772,6 175,8 4 596,9 773,2 176,3 3 597,1 772,5 175,4 2 596,7 772,4 175,7 1 596,8 772,8 176,0 8 596,7 772,9 176,2 3 597,1 773,0 175,9 8 596,7 772,8 176,1
Skillnaden, tyngsta-lättaste kittade racket (kg) 0,9 1,0
Medelvärde för modellen, ± 0,5 kg 772,8 176,0
Bilaga D. Tabell
Tabell D1. Tabell som visar invägningen vikten för modell 56/58.
Rack ID Vikt rack (kg) Total vikt (kg) Vikt på modell 56/58 (kg)
9 596,8 807,3 210,5 1 596,8 808,0 211,2 5 596,9 807,8 210,9 7 596,9 807,6 210,7 1 596,8 807,8 211,0 8 596,7 807,7 211,0 9 596,8 807,0 210,2 3 597,1 807,2 210,1 6 596,9 807,1 210,2 1 596,8 807,1 210,3 9 596,8 806,8 210,0 8 596,7 807,3 210,6 2 596,7 806,9 210,2 7 596,9 807,8 210,9
Skillnaden, tyngsta-lättaste kittade racket (kg) 1,2 1,2
Medelvärde för modellen, ± 0,6 kg 807,4 210,6
Bilaga E. Tabell
Tabell E1. Tabell som visar invägningen vikten för modell 76/78.
Rack ID Vikt rack (kg) Total vikt (kg) Vikt på modell 76/78 (kg)
4 596,9 893,7 296,8 6 596,9 893,5 296,6 7 596,9 894,1 297,2 1 596,8 893,6 296,8 8 596,7 894,0 297,3 9 596,8 893,9 297,1 4 596,9 894,2 297,3 9 596,8 893,2 296,4 3 597,1 894,0 296,9 8 596,7 894,1 297,4 3 597,1 893,8 296,7 1 596,8 894,2 297,4 2 596,7 894,4 297,7 6 596,9 893,9 297,0
Skillnaden, tyngsta-lättaste kittade racket (kg) 1,2 1,3
Medelvärde för modellen, ± 0,65 kg 893,9 297,0
Bilaga F. Tabell
Tabell F1. Tabell över resultat för felkittat rack med modell 46/48. Test av felkittning med modell 46/48
Artikel Vikt (kg) Viktdifferens (kg) Invägning av testram (kg) 772,8 --- Pivot part N60 775,8 3,0 Knäklump N30 772,8 0,0 Knäklump N50 773,1 0,3 Bracket assy N60 772,8 0,0 Under lock N30 773,2 0,4 Bygel N60 772,8 0,0 Front end N60 773,5 0,7 Knäplåt N30 775,8 3,0 Knäplåt N50 774,6 1,8 Tvärrör N50 778,0 5,2 Rear arm N30 761,2 11,6 Rear arm N50 785,2 12,4 Front arm N30 760,7 12,1 Front arm N50 786,2 13,4 Godkänt = grön, Icke-godkänt = röd
Bilaga G. Tabell
Tabell G1. Tabell över resultat för felkittat rack med modell 56/58. Test av felkittning med modell 56/58
Artikel Vikt (kg) Viktdifferens (kg) Invägning av testram (kg) 808,0 --- Pivot part N60 811,0 3,0 Knäklump N40 808,1 0,1 Knäklump N51 810,2 2,2 Knäklump N60 807,5 0,5 Knäklump N61 810,3 2,3 Bracket assy N60 808 0,0 Under lock N30 807,9 0,1 Undre lock N59 808,1 0,1 Under lock N60 808,1 0,1 Bygel N60 808,0 0,0 Front end N60 811,3 3,3 Knäplåt N59 809,1 1,1 Knäplåt N30 806,8 1,2 Tvärrör N30/40 803,1 4,9 Tvärrör N60 814,4 6,4 Rear arm N40 795,9 12,1 Rear arm N60 817,2 9,2 Front arm N40 794,7 13,3 Front arm N59 813,2 5,2 Godkänt = grön, Icke-godkänt = röd
Bilaga H. Tabell
Tabell H1. Tabell över resultat för felkittat rack med modell 76/78. Test av felkittning med modell 76/78
Artikel Vikt (kg) Viktdifferens (kg) Invägning av testram (kg) 894,3 --- Pivot part N50 891,5 2,8 Knäklump N50 894,8 0,5 Knäklump 51 896,8 2,5 Knäklump N61 897,1 2,8 Bracket assy N50 894,3 0,0 Under lock N60 893,7 0,4 Under lock 80 894,2 0,1 Bygel N50 894,5 0,2 Front end N50 890,1 4,2 Knäplåt N60 886,0 8,3 Knäplåt N80 894,7 0,4 Tvärrör N60 885,1 9,2 Tvärrör N70DL 900,4 6,1 Rear arm N60 888,0 6,3 Rear arm N80 901,6 7,3 Front arm N60 884,7 9,6 Front arm N80 903,6 9,3 Godkänt = grön, Icke-godkänt = röd