Klucz do Bezpiecznych i Efektywnych Linii Produkcyjnych

W dzisiejszym świecie automatyzacja procesów produkcyjnych odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu wydajności i jakości produktów. Automatyka przemysłowa to dziedzina, która stale ewoluuje, integrując nowe technologie i rozwiązania. Jednym z kluczowych elementów w doskonaleniu procesów produkcyjnych jest zastosowanie koncepcji Poka-Yoke. W tym artykule przyjrzymy się, czym jest Poka-Yoke i jak może ono wpłynąć na efektywność linii produkcyjnych oraz bezpieczeństwo pracy.

Czym jest Poka-Yoke?

„Poka Yoke to japońskie określenie oznaczające „zapobieganie błędom” lub „zabezpieczenie przed błędami”. Jest to technika stosowana w różnych branżach, w tym w budowie maszyn, mająca na celu zapobieganie występowaniu błędów i defektów w procesie produkcyjnym” – mówi Marcin Bakota, Chief Operating Officer w IMI Polska Sp. z o.o.

Jest to podejście, które wykorzystuje automatyzację, aby zminimalizować ryzyko błędów ludzkich, co ma kluczowe znaczenie w przemyśle, gdzie nawet najmniejszy błąd może prowadzić do poważnych problemów. Analizując proces powstawania wad produktu zauważono, że między popełnieniem błędu a wynikającym z niego defektem istnieje jeszcze jedna możliwość – zidentyfikowanie błędu i jego natychmiastowa korekta. Dlatego można wnioskować, że ograniczenie wadliwości można osiągnąć przez stworzenie warunków, w których błąd nie może się pojawić lub zostanie on od razu zauważony.

Poka Yoke to termin, który został wymyślony przez jednego z twórców Toyota Production System, Shigeo Shingo. Kiedy obserwował on procesy produkcyjne w fabryce, zauważył, że wiele błędów wynikało z tego, że pracownicy czasem zapominają o umieszczeniu wymaganej sprężyny pod pewnym przyciskiem w samochodzie.

W celu uniknięcia tego rodzaju błędów Shigeo Shingo przekształcił proces produkcji. Teraz zarówno przycisk, jak i sprężyna były dostarczane przez specjalny podajnik dla każdego włącznika. Kiedy pracownik otrzymywał kompletny zestaw elementów do zmontowania jednego włącznika, było to znacznie trudniejsze do pominięcia błędu, ponieważ zawsze pozostawał mu jakiś komponent.

Ciekawostką jest, że pierwotna nazwa tej metody była nieco mniej łagodna i brzmiała „Baka Yoke,” co dosłownie tłumaczy się jako „idioto-odporny.” Jednak Shigeo Shingo zmienił tę nazwę ze względu na negatywną reakcję pracowników w fabryce.

Rozwiązania typu Poka Yoke wyróżniają się tym, że nie pozwalają na pojawienie się błędów w procesie. To jedna z wielu korzyści, do których można zaliczyć:

• Skrócenie czasu potrzebnego na szkolenie pracowników.
• Wyeliminowanie wielu kroków związanych z kontrolą jakości.
• Odciążenie operatorów od monotonnych czynności.
• Zachęcanie do działań zmierzających do doskonalenia pracy.
• Redukcja liczby wad.
• Szybka reakcja w przypadku pojawienia się problemu.
• 100% kontrola nad procesem.

„Przykładem zastosowania Poka Yoke może być system sensorów w linii produkcyjnej, który wykrywa nieprawidłowe parametry produktu lub błędy montażowe. Dzięki temu kierownictwo może błyskawicznie reagować na potencjalne problemy, zabezpieczając jakość produktów i optymalizując efektywność procesu produkcyjnego.
Implementacja metod Poka Yoke stanowi zatem kluczowy element strategii zarządzania jakością i efektywnością w przemyśle” – podaje Marcin Bakota Chief Operating Officer w IMI Polska Sp. z o.o.

„Kolejny przykładem, może być zastosowanie systemu wizyjnego do automatycznego wykrywania wad w produkowanych komponentach.
Dla kierownictwa oznacza to nie tylko podniesienie jakości produkcji poprzez eliminację wadliwych produktów, ale także redukcję kosztów związanych z reklamacjami oraz naprawami.
Metoda Poka Yoke w automatyce przemysłowej stanowi strategiczne narzędzie wspierające kierownictwo w osiąganiu efektywności operacyjnej i doskonałości produkcyjnej” – dodaje.

Poka-Yoke w Praktyce

Integrator Automatyki Przemysłowej i Poka-Yoke

Integratorzy automatyki przemysłowej odgrywają istotną rolę w wdrożeniu systemów Poka-Yoke w linie produkcyjne. Ich zadaniem jest projektowanie i wdrażanie rozwiązań automatyzacyjnych, które eliminują ryzyko błędów w procesach produkcyjnych. Integratorzy automatyki przemysłowej stosują różnorodne technologie, takie jak programowanie PLC i roboty przemysłowe, aby stworzyć systemy oparte na zasadzie Poka-Yoke.

Przykładem zastosowania Poka-Yoke w automatyce przemysłowej może być system kontroli jakości w procesie produkcji samochodów. W ramach tego systemu Poka-Yoke, który jest również znany jako „autonomia błędu” lub „kontrola błędu”, jest używany w celu zapobiegania błędom montażowym i zapewnienia, że każdy samochód jest produkowany zgodnie z oczekiwanymi standardami jakości. Oto, jak to działa. Najpierw mamy do czynienia z  identyfikacją części, czyli  na początku procesu montażu, każda część lub komponent jest oznaczana unikalnym kodem kreskowym, RFID lub innym identyfikatorem. To pozwala na jednoznaczne określenie każdej części. Następnie na każdym etapie montażu, roboty lub operatorzy skanują identyfikatory na częściach, które zostają użyte. System komputerowy porównuje te skany z planem montażu danego samochodu. W przypadku, gdy którykolwiek zeskanowany identyfikator nie zgadza się z planem lub jest niewłaściwy, system wykrywa błąd i może podjąć odpowiednie działania. Na przykład, może wydać ostrzeżenie lub zatrzymać linię montażową. Jeśli w trakcie montażu pojawi się błąd, operator lub robot otrzymuje informację, co jest nie tak, oraz instrukcje, jak go naprawić. Po zakończeniu montażu, samochód poddawany jest weryfikacji ostatecznej, która również wykorzystuje identyfikatory. Jeśli pojawiły się błędy lub niezgodności, system nie zezwoli na dalsze etapy produkcji. Ten przykład pokazuje, że zastosowanie Poka-Yoke w przemyśle samochodowym pozwala na uniknięcie błędów montażowych, zapewnia wysoką jakość końcowego produktu, minimalizuje straty i ogranicza ryzyko wadliwych produktów. To doskonały przykład, jak technologia może być wykorzystana do automatycznego wykrywania i zapobiegania błędom w procesach przemysłowych.

Poka-Yoke w Projektowaniu Instalacji Elektrycznych

Projekt instalacji elektrycznej w kontekście Poka-Yoke odnosi się do stworzenia systemu, który nie tylko spełnia wymagania dyrektywy maszynowej i posiada znak CE, ale także minimalizuje ryzyko wystąpienia błędów podczas użytkowania. Oznakowanie CE i dostarczenie szczegółowej instrukcji obsługi maszyny (dawniej DTR) są kluczowymi elementami projektowania instalacji elektrycznych z wykorzystaniem Poka-Yoke.

W projekcie instalacji elektrycznej w automatyce przemysłowej zastosowanie Poka-Yoke może polegać na zapobieganiu błędom podczas podłączania i konfiguracji urządzeń elektrycznych, co jest kluczowe dla działania całego systemu automatyki przemysłowej. W projektowanej instalacji elektrycznej można użyć wtyczek i złączy o unikalnych kształtach i kluczach, które pasują tylko do odpowiednich gniazd lub urządzeń. Na przykład, wtyczka kontrolera PLC może mieć unikalny kształt, który pasuje tylko do odpowiedniego gniazda w szafie sterowniczej. Każdy przewód elektryczny lub kabel może być odpowiednio oznaczony, aby umożliwić jednoznaczne rozpoznanie jego przeznaczenia. To może obejmować etykiety z informacjami o kolorze, napięciu, funkcji i połączeniach. W projekcie można uwzględnić system automatycznego rozpoznawania, który skanuje wtyczki, złącza i przewody podczas podłączania. System ten może porównywać odczytane informacje z planem instalacji i ostrzegać przed błędami, takimi jak źle podłączone przewody. W automatyce przemysłowej wiele urządzeń elektrycznych, takich jak sterowniki PLC czy przemienniki częstotliwości, wymaga prawidłowej konfiguracji i programowania. Zastosowanie Poka-Yoke może obejmować zabezpieczenia, które zapobiegają niepoprawnemu programowaniu lub konfiguracji, a także monitorują poprawność tych procesów. Gdy zostanie wykryty błąd, system może generować ostrzeżenia lub sygnalizacje, które informują operatora lub technika o problemie. Mogą to być dźwiękowe alarmy, komunikaty na ekranach kontrolnych lub powiadomienia e-mail. W niektórych przypadkach system Poka-Yoke może również próbować automatycznie skorygować błędy, na przykład poprzez próbę poprawienia niepoprawnego ustawienia w przypadku konfiguracji urządzeń.

Zastosowanie Poka-Yoke w projekcie instalacji elektrycznej w automatyce przemysłowej pomaga zapobiegać błędom podczas instalacji, konfiguracji i eksploatacji systemów, co zwiększa niezawodność i bezpieczeństwo całego procesu przemysłowego. Wszelkie błędy lub nieprawidłowości są wykrywane na wczesnym etapie, co minimalizuje ryzyko awarii i uszkodzeń.

Automatyzacja Procesów Produkcyjnych

Poka-Yoke jest nieodłączną częścią automatyzacji procesów produkcyjnych. Wdrażając systemy Poka-Yoke w maszyny i linie produkcyjne, można znacznie zwiększyć efektywność i jakość produkcji. Roboty przemysłowe, takie jak roboty spawalnicze, są często wykorzystywane do wykonywania skomplikowanych operacji z nieskazitelną precyzją, co minimalizuje ryzyko błędów.

Wdrożenie systemu Poka-Yoke w robotach przemysłowych, takich jak roboty spawalnicze, polega na zastosowaniu rozwiązań mających na celu wykrywanie i zapobieganie błędom podczas wykonywania zadań przez te urządzenia. Korzyści z takiego wdrożenia są znaczące i obejmują zwiększenie niezawodności procesu produkcyjnego, poprawę jakości produktów, minimalizację strat i zwiększenie efektywności pracy.

Doskonałym przykładem na powyższe może być robot  wyposażony w system wizyjny, który może odczytywać oznaczenia na elementach, a także monitorować jakość spoiny podczas spawania. W przypadku, gdy system wizyjny wykryje nieprawidłowość, informuje o tym robot. W systemie Poka-Yoke można zdefiniować parametry spawania, takie jak prąd spawania, prędkość ruchu robota i czas trwania spawania, aby zapewnić spawanie o odpowiedniej jakości. Jeśli te parametry nie zostaną spełnione, robot może zatrzymać operację. System Poka-Yoke może zawierać również procedury automatycznej kalibracji, które regularnie sprawdzają i dostosowują ustawienia robota w celu utrzymania jakości spoiny na stałym poziomie. Jeśli system wykryje, że element nie jest prawidłowo oznaczony lub spawany, może wygenerować ostrzeżenie lub zatrzymać pracę robota. Może to obejmować wyłączenie źródła prądu spawalniczego lub zatrzymanie ruchu robota.

Korzyści wynikające z wdrożenia systemu Poka-Yoke w robotach spawalniczych są nieocenione. Dzięki monitorowaniu jakości i zautomatyzowanym kontrolom jakości system Poka-Yoke pomaga zapewnić spawanie o stałej jakości, eliminując błędy ludzkie. Ogranicza też ryzyko wadliwych spoin i poprawia niezawodność procesu spawania a także zapobiega błędom prowadzącym do zmniejszenia ilości odpadów i niepotrzebnych napraw. Automatyczne ostrzeżenia i zatrzymanie pracy robota pozwalają na szybką reakcję na problemy, co zwiększa efektywność produkcji.

Wdrożenie systemu Poka-Yoke w robotach przemysłowych, takich jak roboty spawalnicze, ma istotne znaczenie dla poprawy jakości, bezpieczeństwa i efektywności procesu produkcyjnego. Jest to ważny krok w kierunku zautomatyzowanych i niezawodnych procesów produkcyjnych.

Zastosowanie w konstrukcji Maszyn

Konstruktorzy maszyn i konstruktorzy CAD odgrywają kluczową rolę w projektowaniu maszyn z zastosowaniem Poka-Yoke. Projektowanie maszyn pod kątem Poka-Yoke oznacza tworzenie rozwiązań, które obejmują osłony maszyn, odpowiednie oznakowanie CE oraz certyfikowanie CE. To zapewnia, że maszyna jest bezpieczna w użytkowaniu i spełnia wszystkie wymagania regulacyjne.

Poka-Yoke to niezwykle ważne narzędzie w dziedzinie automatyki przemysłowej. Dzięki zastosowaniu tej koncepcji można osiągnąć większą efektywność produkcji, minimalizując ryzyko błędów ludzkich. Integrowanie Poka-Yoke w projektowanie i budowę maszyn oraz linii technologicznych jest kluczowe dla osiągnięcia sukcesu w dzisiejszym przemyśle. Dlatego konieczne jest, aby biura konstrukcyjne i przedsiębiorstwa przemysłowe zrozumiały wartość Poka-Yoke i wdrożyły je w swoich procesach produkcyjnych. W ten sposób możemy tworzyć bardziej efektywne i bezpieczne środowisko pracy, co przyczynia się do sukcesu przemysłu.

Zobacz także:

1. Automatyzacja produkcji
2. Automatyka przemysłowa
3. Maszyny farmaceutyczne: zdrowie twoich konsumentów
4. Projektowanie instalacji elektrycznych
5. Kim jest integrator automatyki przemysłowej?
6. FDA w obliczu nowych wyzwań: Technologia i rozwój przemysłu
7. Projektowanie i budowa maszyn przemysłowych
8. Linie produkcyjne i technologiczne
9. Certyfikacja maszyn CE
10. Analiza ryzyka, jego ocena oraz redukcja
11. Wdrażanie GMP: Kluczowe etapy i wyzwania
12. Relokacja maszyn i urządzeń
13. SCADA: Bezpieczny nadzór procesu produkcyjnego
14. Czym jest OEE? Korzyści z jego monitorowania
15. Dyrektywa Maszynowa – obowiązki producenta, odpowiedzialność pracodawcy
16. Zabezpieczenia nadprądowe
17. Robot spawalniczy