Słowem wstępu, co to jest Poka Yoke?
Poka Yoke to określenie wprost z języka japońskiego, oznacza to zapobieganie pomyłkom. W praktyce przejawia się to takim projektowaniem części, urządzeń, maszyn aby maksymalnie zredukować możliwość popełnienia błędu przez człowieka. W życiu codziennym można takie rozwiązania spotkać np. w umywalce, gdzie znajduje się dodatkowy odpływ przelewowy, karta SIM do telefonu ma ścięty jeden róg, pistolet do dystrybucji paliwa typu diesel ma większą średnicę niż do benzyny. Wszystko to zapobiega błędom, jakie mogą się przytrafić podczas chwili roztargnienia.
Dobrze, teraz jak to wygląda w przemyśle. Na liniach produkcyjnych, szczególnie gdzie większość prac jest wykonywana manualnie przez wielu operatorów, łatwo o zaistnienie pomyłki. Może to być użycie nieprawidłowego detalu lub pominięcie jakiegoś kroku w toku produkcji. Naprzeciw tym problemom wychodzi Mitsubishi ze swoim systemem POKA YOKE. Oferta w tej materii jest bardzo ciekawa dosyć rozbudowana. Częściowo można ją zobaczyć tu: artykuł Mitsubishi POKA YOKE
Moim zadaniem stało się zaimplementowanie tego systemu na nowo powstałej linii produkcyjnej, przez implementację rozumiem dobór terminali, montaż na stanowiskach, oprogramowanie logiki sterującej całym systemem.
Cel.
Zastosowanie systemu Poka Yoke na lini produkcyjnej ma na celu ułatwienie pracy operatorowi podczas manualnych operacji, zapewnienie kontroli użytych komponentów, a także stałą sekwencję operacji na danym stanowisku montażowym. System z założenia ma być pomocą dla pracownika, prowadzić go „za rękę”, nie ma natomiast „karać” w przypadku omijania przez operatora założonej w systemie sekwencji pracy na stanowisku. PY jest szczególnym ułatwieniem dla nowych pracowników, którzy uczą się pracy na danym stanowisku, gdyż nie muszą ciągle mieć przed sobą instrukcji pracy, system „podpowiada” operatorowi, jaką czynność powinien aktualnie wykonać.
Sprzęt.
POKA YOKE od Mitsubishi opiera się na terminalach AnyWire sieć AnyWire Wszystkie terminale łączy się przy pomocy płaskiego przewodu 4-żyłowego, co jest bardzo wygodne przy montażu na stanowiskach w linii. Dodatkowa zaleta do dowolność w rozgałęzianiu systemu, Nie ma problemu, gdy stanowisko ma skomplikowany kształt, lub po czasie trzeba coś dodać.
Terminale albo inaczej „lampki” które częściowo można zobaczyć tu Strona AnyWire również mają przemyślany sposób montażu, a mianowicie uchwyt dedykowany do systemów rurowych np. rexroth, item średnicy 28mm.
Jednostką sterującą jest PLC Mitsubishi FX5 wraz z modułem komunikacji FX5-ASL-M. Dodatkowo w skład wchodzi panel HMI serii GOT2000. Na łamach iautomatyka.pl można znaleźć ciekawe artykuły o PLC FX5 oraz HMI GOT2000.
Kontrola wizyjna odbywa się przy pomocy Keyence IV 150-MA, link do artykułu oraz poradnika: Keyence
Stanowiska produkcyjne.
To konstrukcje z profili aluminiowych systemu rexroth 45×45 oraz D28 z dedykowanymi półkami na komponenty. Każde ze stanowisk zajmuje jeden operator, jego zadaniem jest wykonanie montażu kilku drobnych elementów i przekazanie produktu na kolejne stanowisko. Aby nie pominąć żadnej operacji i detalu, nad kuwetami z komponentami umieszczone są terminale, które sygnalizują przy pomocy zielonego światła konieczność pobrania danej rzeczy. Użyte terminale posiadają czujnik odbiciowy który wykrywa włożenie ręki do kuwety. Po pobraniu dany terminal gaśnie a zapala się kolejny który sugeruje pobranie kolejnego detalu potrzebnego do poprawnego złożenia produktu. Jako że produkcja jest gniazdowa, każde stanowisko posiada swoją własną niezależną od pozostałych sekwencję pobrań i czynności, która jest zgodna z instrukcją papierową również obecną na stanowisku.
Manualnych stanowisk jest w linii 10, każde z niezależną sekwencją. Ogólnie użytych terminali na linii jest 44 sztuk. W większości są to terminale wyposażone w zieloną diodę do sygnalizacji konieczności pobrania oraz czujnik odbiciowy potwierdzający pobranie. Jednak jest też parę terminali w formie rozproszonych wejść/wyjść, są one wykorzystywane do połączenia np z wkrętarką, która zwraca do systemu sygnał, że jej program skręcania wykonał się poprawnie i sekwencja na stanowisku może przebiegać dalej. 
Na jednym spośród 10 stanowisk umieszczony jest wyżej wspomniany panel operatorski, przy jego pomocy podczas uruchamiania produkcji lub przy zmianie wersji produktu wybiera się jego odpowiedni symbol, wybór konkretnego produktu jest kluczowy. Po pierwsze, żaden terminal nie uruchomi się, gdy produkt nie jest wybrany, po drugie, dla niektórych produktów sekwencja pracy na stanowisku przebiega nieco inaczej. I jeszcze po trzecie, kontrola wizyjna, która musi „wiedzieć” jakiego produktu się spodziewać.
Sprawdzian!
Kontrola wizyjna stała się konieczna na jednym ze stanowisk, ponieważ detale w tym etapie montażu są na pierwszy rzut oka bardzo podobne, a poleganie jedynie na uwadze operatora kłóci się z założeniami systemu PY. Działa to w taki sposób, że po pobraniu detalu z kuwety na stanowisku, następnym krokiem jest umieszczenie go pod kamerą Keyence, która kontroluje detal i odpowiednim komunikatem na panelu HMI informuje operatora czy detal jest prawidłowy do wybranej wcześniej referencji. Zastosowanie niepoprawnego detalu nie przepuści sekwencji do kolejnego etapu, tylko z poprawnym detalem jest możliwe przejście dalej.
Możliwości.
Na chwilę obecną PY tylko prowadzi operatorów za rękę, jednak możliwości są o wiele większe, bo ten sam system może kontrolować dostawy komponentów, zliczać je i wcześniej informować o stanie minimalnym i potrzebie dostarczenia nowej porcji komponentów prod. Możliwe jest też wyciąganie informacji o wydajności pracy na konkretnych stanowiskach, analizę co trwa najdłużej itp. Rozbudowa systemu czy też modyfikacje nie są dużym wyzwaniem, dodatkowy terminal można dodać w każdej chwili i miejscu. Złączka, zaciskarka, nadanie adresu nowemu terminalowi, lekka zmiana w sofcie i gotowe!
Ograniczenia co do rodzaju sprzętu, jaki można „skomunikować” w zasadzie nie istnieją, czego przykładem niech będzie animacja poniżej:
Programowanie.
Od strony programowania systemu mogę powiedzieć, że w środowisku GXWorks3 oraz GT Designer3 pracowało mi się przyjemnie i efektywnie. Logikę sterującą napisałem sam, przy czym firma Mitsubishi może dostarczyć gotowe bloczki funkcyjne do stosowania przy programowaniu, dzięki temu sprawa sterowania robi się bajecznie prosta i ogranicza się do odpowiedniego zaadresowania wejść i wyjść bloczków funkcyjnych. Adres terminalowi nadać można ręcznie specjalnym pilotem lub automatycznie z poziomu PLC. Zaletą posiadania pilota to dostęp do zaawansowanych ustawień terminali, jak np czułość barier optycznych, których już z poziomu PLC nie zmienimy. Jednak pierwsze uruchomienie takiej instalacji damy radę przeprowadzić bez tego dodatku.
Kwestia programowania takiego systemu to ciekawy temat na osobny poradnik 🙂
Podsumowanie.
Pracy nad instalacją było sporo, zarówno na warstwie fizycznej tj. montaż, przygotowanie stanowisk, sterowania, szafy, jak i oprogramowania, ale z efektu jestem zadowolony i finalnie cieszę się, że mogłem brać udział w tym projekcie. Jest to pierwsza tego typu instalacja w firmie, więc jest to swego rodzaju pokazowy projekt, co tym bardziej cieszy. Sporo się przy nim nauczyłem i powiększyłem wiedzę na temat możliwości środowiska GXWorks i GT Designer od ME. System spełnia swoje zadanie, przy czym jest stosunkowo świeży, więc na feedback wypada jeszcze trochę poczekać.
Artykuł nagrodzony!
Artykuł został zgłoszony jako Praca Konkursowa do Konkursu iAutomatyka w miesiącu Maj 2018 i zdobył poniższą nagrodę:
Miernik Uniwersalny UNI-T UT33C od EATON
- Uniwersalny miernik UNI-T UT33C z logiem EATON
- Długopis EATON
 Ilość : 1 sztuka |
Nagrodę dostarcza Eaton Electric producent najwyższej jakości automatyki przemysłowej, aparatury sygnalizacyjnej, łączeniowej, zabezpieczającej i instalacyjnej oraz systemów rozdziału energii niskiego napięcia. Firma cieszy się uznaniem wielu Towarzystw Klasyfikacyjnych oraz posiada Certyfikat Systemu Zapewniania Jakości wg norm ISO 9001. Poznaj firmę EATON
🎁 Zwycięzca: Maciej Sobczyk Praca konkursowa: System Poka Yoke od Mitsubishi Electric w Praktyce. |
