TECHNOLOGY Productievernieuwing om throughput te verhogen door Alfons Calders
Ook Belgische kmo’s investeren in automatisering enerzijds om kwalitatief mee te kunnen met de marktleiders, anderzijds om te kunnen groeien tot een bedrijf met voldoende slagkracht. Dat deed ook Vulkoprin die haar polyurethaan gietproductie zo automatiseerde dat traceerbaarheid er werd ingebakken. Vulkoprin is een Belgisch familiebedrijf uit Tielt dat een honderdtal mensen tewerkstelt. De onderneming produceert voor de helft direct voor de Belgische markt, de rest levert ze aan (buitenlandse) constructeurs in de logistieke sector. Samen met integrator Ceratec werd een quasi automatische gietafdeling ontworpen en opgebouwd die een belangrijke verhoging van de productiecapaciteit realiseert met evenveel medewerkers. De nieuwe installatie is productietechnisch en energetisch sterk verbeterd en met deze investering is er een verhoogde traceerbaarheid gerealiseerd. Industrie Technisch Management had over deze moderniseringsronde een gesprek met Bert Maes, productiedirecteur van Vulkoprin en met Nico Declercq en Liesbeth Vandemoortele van Ceratec.
Het productieproces van de wielen start met de productie van de wielkernen (metaalbewerking vanaf een
RV/Vulkoprin
PRODUCTEN IN POLYURETHAAN Zo’n 90 procent van de productie van Vulkoprin zijn wielen met volle
banden voor interne transporttoepassingen (van geleide rollen van 25 mm doorsnede tot vorkheftruckbanden met een doormeter van 1.200 mm en een draagkracht tot 20 ton). De West-Vlaamse kmo is bijvoorbeeld marktleider in wielen voor rollercoasters. Een leuke anekdote in dit verband: Six Flags Great Adventure in Jackson New Jersey USA (op anderhalf uur rijden van New York) nam in 2005 de rollercoaster Kingda Ka (gebouwd door de Zwitserse coasterbouwer Intamin) in gebruik. Deze achtbaan is uitgerust met wielen van Vulkoprin en de rollercoaster is wereldrecordhouder snelheid (205 km/h en een versnelling van 0 tot 200 km/h in 3,5 seconden). Naast wielen produceert Vulkoprin ook technische stukken met hoge elasticiteit en slijtweerstand (bijv. stootblokken...).
92
■ INDUSTRIE TECHNISCH MANAGEMENT SEPTEMBER 2008
RV/Ceratec - Pierre Rogeaux
Integrator als meedenkend klankbord
Samen met integrator Ceratec ontwierp en bouwde Vulkoprin een quasi automatische gietafdeling.
ruw gietstuk tot een bewerkte wielkern). Dan wordt het wieloppervlak ontvet en voorzien van een kleefcoating om de hechting van de band op het wiel te verzekeren. Het wiel wordt na opwarming als insert in een opgewarmde matrijs geplaatst die wordt gevuld met Vulkollan elastomeer (Vulkoprin is een licentienemer van dit gietprocédé van Bayer AG). Na een periode van opstijven in een oven, wordt ontvormd. Daarna moet de band verder polymeriseren. Dat kan aan kamertemperatuur (wat weken duurt) of versneld via een specifieke warmtebehandeling (warmtepieken en rustperiodes) binnen een gecontroleerde luchtvochtigheid. Samen met Bayer en KAHO Sint-Lieven
werd een versneld polymerisatieproces uitgewerkt. Dat en de jarenlange ervaring vormen de basis van de huidige productiekwaliteit. Na het polymeriseren volgt de afwerking (gietkanalen verwijderen, nabewerken van het loopvlak, uitbalanceren...). Bij de productie van technische stukken is er meestal geen insert in de gietvorm. De rest van het proces is gelijk. Doordat er weinig sterkteeisen aan de matrijs worden gesteld, is dit procédé betaalbaar voor zowel unieke stukken als grote series. VANUIT SEMI-HANDARBEID In de productie was er - tot voor de nieuwe productiehal - enorm veel
Safe living, Safe working
RV/Ceratec - Pierre Rogeaux
Première: Nieuw werkingsprincipe
De nieuwe geautomatiseerde fabriek realiseert een belangrijke verhoging van de productiecapaciteit met evenveel medewerkers.
manueel werk. De productiemensen moesten vrij veel rondlopen, onder andere voor het ophalen van de inserts uit de oven. Voor het gieten diende de operator het typenummer van de matrijs in te brengen en dan gaf de gietautomaat de juiste hoeveelheid. Ook het triëren in het vulkanisatieproces vergde veel manueel werk. De productie was niet enkel arbeidsintensief, het was ook een black box. Men wist wanneer de productie van een order opstartte, maar doordat vele orders gelijktijdig in productie zitten, was het moeilijk om een overzicht te houden van de stand van zaken per order. Men spreekt per productielijn van 100 à 200 matrijzen uit 40 tot 50 verschillende orders door elkaar. De reden van het grote aantal orders in de productie heeft te maken met het proces. Het vullen van een matrijs duurt enkele minuten terwijl de vorm zelf maar zo’n tienmaal per shift kan worden hervuld en ontvormd (het opstijven van het polymeer in de vorm neemt zo’n 20 minuten in beslag). Voor kleine productieseries heeft men één tot enkele matrijzen, voor grotere reeksen enkele tot een tiental matrijzen. Dus om het gietproces semi-continu te houden, werden (en worden nu nog, maar nu opgevolgd door Cerastore, het mini-WMS-pakket van Ceratec) de matrijzen van verschillende orders achter elkaar gezet en gevuld. Ze gaan dan terug in een
oven om uit te harden en worden na een gecontroleerde tijd uitgehaald en ontvormd. Pas als een gepaste vorm leeg is, kan een volgend stuk van de bestelling worden gegoten. Na het ontvormen duurt het polymerisatieproces nog enkele dagen. De exacte duurtijd verschilt per product in functie van de dikte van de te polymeriseren laag. Dat polymerisatieproces bestaat uit één tot verschillende ‘warmtepieken’, gevolgd door ‘rustpauzes’. Vroeger gingen alle producten samen in de ovens. Deze werden opgewarmd tot de gepaste temperatuur en na de warmtepiek moest men de oven laten afkoelen, de producten er uit halen, deze die moesten rusten in rekken plaatsen; nieuwe producten en producten die voldoende gerust hadden voor hun volgende warmtepiek in de oven zetten, oven opwarmen... En hoe ver elk product stond, werd door de operatoren manueel bijgehouden. Producten die klaar waren, gingen naar het magazijn. Waren alle producten van een order in het magazijn aangekomen, dan kon het geheel ingepakt en verzonden worden. Kwam er een vraag van een klant, dan moest een medewerker de ganse productie rondlopen om alle producten te traceren. GREENFIELD Toen de vraag naar capaciteit groter werd dan de lijn toeliet, besliste
INDUSTRIE TECHNISCH MANAGEMENT SEPTEMBER 2008 ■
93
Vergrendeling MZM 100 100% aanrakingsvrij l l l l
geen mechanische slijtage grote afwijkingstolerantie op basis van de CSS technologie tot cat. 4 volgens EN-954-1
Belgium Nieuwlandlaan, 16b B - 3200 Aarschot Tel. 016/57.16.18 Fax. 016/57.16.20 http://www.schmersal.be
TECHNOLOGY Productievernieuwing
edel.kunststof.
MATRIJZEN NAAR DE MAN Het vernieuwde productieproces start in de voorbereiding, waar men gestandaardiseerde metalen palletten voor de inserts heeft ingevoerd. In de voorbereiding worden de inserts (wielen met coating aangebracht) per bestelling klaargemaakt en op één of een aantal standaard palletten samen gelegd. Deze palletten worden in rekken geplaatst, klaar om naar de voorverwarmingsovens in de gietafdeling te gaan. In de gietafdeling kwam enerzijds een doorloopoven, anderzijds een dubbele rij ovens ‘bediend’ door een automatische magazijnkraan. De doorloopoven is een (dubbele) carrouseloven waar de gietmatrijzen
RV/Ceratec - Pierre Rogeaux
de directie in 2006 om dit op te lossen via een grote stap voorwaarts in automatisering. Hierbij waren de doelstellingen: veel meer produceren met hetzelfde aantal mensen, de energieconsumptie verbeteren én er voor zorgen dat zowel doorlooptijden als kwaliteit nauwgezet kunnen opgevolgd worden. Het probleem werd langs alle kanten bekeken en er werd uiteindelijk geopteerd om een nieuwe plant te bouwen. Er was nog ruimte aan de overkant van de baan, waar de metaalbewerking is gevestigd. Voordeel: een greenfield laat toe om de productie volledig te herbekijken. Men dacht aan een systeem van ‘matrijzen en inserts in functie van de bestellingen naar de man’ in plaats van de bestaande in-
De nieuwe installatie is productietechnisch en energetisch sterk verbeterd en met deze investering is er een verhoogde traceerbaarheid gerealiseerd.
stallatie: ‘de man die zich permanent verplaatst’. Dat moest een meer ergonomische omgeving voor de operatoren creëren. Nieuw: lineaire spindeltafel DryLin® SLW-ES. Combinatie van hoogwaardige polymeren en roestvast staal VA. Corrosiebestendig, verschillende lagermaterialen (bijv. FDA, onderwater-, 250 °C-toepassing). Of (links) DryLin® W roestvast staal, eveneens smeermiddel- en onderhoudsvrij, alles uit voorraad leverbaar.
Bezoek ons: MOCON, Gent – Stand 8401
/fine
igus® b.v.b.a. Kolonel Begaultlaan 75 3012 Wilsele Tel. 016-31 44 31 Fax 016-31 44 39
[email protected] plastics for longer life® De begrippen "igus, DryLin, plastics for longer life" zijn in de Bondsrepubliek Duitsland en deels internationaal beschermd als handelsmerk.
Er werd gedacht aan een automatisering op basis van robotcellen. Vanuit dit idee contacteerde het bedrijf medio 2006 verschillende integratoren. Deze stuurden hun offertes. Alleen van Ceratec kwam de vraag om eerst te praten om na te gaan wat er werd gewenst en wat hiervoor de beste oplossing zou kunnen zijn. Dit samenbrengen van ideeën en de gemeenschappelijke vergaderingen leidden tot een gans ander concept voor de giet-polymerisatie-afdeling. 94
- die horen bij de in productie lopende bestellingen - er aan de ene zijde leeg worden in geplaatst op een matrijspallet. Om een voldoende voorverwarming te krijgen, moeten de matrijzen er lang genoeg instaan. Het WMS-systeem volgt de plaats van elke matrijspallet in de oven op. Na een gepast opwarmtraject wordt via een automatisch transportsysteem - gestuurd door het planningssysteemcomputer - de wielkern uitgehaald en doorgestuurd naar de operator die instaat voor het vullen. Het WMS-systeem kent de volgorde van de matrijzen én de verblijftijd van de gelijmde wielkernen
■ INDUSTRIE TECHNISCH MANAGEMENT SEPTEMBER 2008
in de kernoven (een wielkern wordt nooit te koud uitgehaald en wordt de verblijftijd te lang, dan wordt hij ook uit de kernoven gehaald). Via de automatische magazijnkraan wordt de juiste insert aangeleverd. De operator plaatst deze in de matrijs en vult ze. Nadien gaat de gevulde matrijs terug in de oven. Na de nodige opstijftijd wordt het wiel ontvormd en manueel in die bak gelegd die overeenkomt met het aantal warmtepieken dat het stuk zal moeten ondergaan. Als de bak vol is, wordt ze door de AGV (Automated Guided Vehicle) naar de polymerisatiezone gebracht. Het gaat hier niet om een inductiedraadvolger, maar een AGV (merk
de AGV de rekken met zijn vorken in de hoogte opneemt, waardoor een grote stabiliteit wordt gehaald (maar wat wel een wijziging vergde in de programmatuur want normaal kan een AGV met vorken omhoog enkel traag rijden). Door de magazijnkraan worden in functie van de productieplannen de palletten met wielen tijdig in een voorverwarmingsoven geplaatst. Is de gepaste matrijs bij de operator, dan zal de automatische magazijnkraan de juiste pallet inserts uit de oven gaan halen en transporteren naar de operator. De operator neemt één insert van de pallet en plaatst deze in de matrijs. De rest gaat automatisch terug
RV/Ceratec - Pierre Rogeaux
Een goed ID zit altijd op de juiste frequentie
UW VOORKEURSPARTNER VOOR IDENTIFICATIE –EN MOBILITEITSOPLOSSINGEN De technologie van het identificiëren via radiofrequentie (RFID) heeft
De AGV (Automated Guided Vehicle) van FMC wordt gepositioneerd op basis van laserstralen.
haar sporen al verdiend binnen vele soorten applicaties, maar de diverse toepassingsmogelijkheden binnen de Supply Chain zorgen voor de grootste
FMC) die gepositioneerd wordt op basis van laserstralen. Bij opstart werd de hele fabriek door een landmeter in kaart gebracht en op basis hiervan en de ‘spiegels’ (reflectoren voor de laserstraal) werden de trajecten uitgezet. Deze kunnen dan ook, indien nodig (bijv. aanpassing lay-out fabriek) soepel aangepast worden. AUTOMATISCH MAGAZIJN MET OVENS IN PLAATS VAN LIGGERS De wielkernen worden dus aangemaakt in de voorbereiding en in rekken geplaatst. In functie van de planning worden deze rekken opgehaald door een AGV en naast de kernovens geplaatst. Speciaal is dat
in de oven en wordt bij de volgende matrijs die ermee overeenkomt automatisch terug opgehaald, tot ze leeg is. Dan gaat de pallet terug in het rek. Rekken met lege palletten worden door de AGV terug naar de werkvoorbereiding gebracht. Als de operator niet binnen de drie minuten de pallet terug heeft gestuurd, gaat deze automatisch terug in de oven en zal het WMS-systeem registreren dat er geen stuk van de pallet is afgenomen. POLYMERISATIE De volle bakken met gegoten, opgesteven stukken worden door de AGV opgepikt en naar de polymerisatiezone gebracht. Omdat het WMS-systeem weet welke stukken
INDUSTRIE TECHNISCH MANAGEMENT SEPTEMBER 2008 ■
95
revolutie sinds de doorbraak van de spraakherkenningtechnologie. Als leverancier van Auto-ID-oplossingen en -diensten met toegevoegde waarde levert Zetes al geruime tijd RFID-systemen en -kennis aan eindgebruikers. Zetes biedt zowel via haar lokale als haar internationale vestigingen ondersteuning aan organisaties bij het implementeren en integreren van RFID-oplossingen en bij het verkrijgen van een maximale operationele efficiëntie en de gewenste return on investment (ROI). Ook wordt er, teneinde de bedrijfsprocessen te optimaliseren, continu gezocht naar synergiën met andere technologieën zoals barcodescanning, Print & Apply oplossingen, etc..
WWW.ZETES.COM | ALWAYS A GOOD ID
BELGIUM | FRANCE | GERMANY | IRELAND | ISRAEL | ITALY | NORDIC COUNTRIES | PORTUGAL | SPAIN | SWITZERLAND | THE NETHERLANDS | UNITED KINGDOM
TECHNOLOGY Productievernieuwing om throughput te verhogen
zijn gegoten en welk polymerisatietraject ze moeten ondergaan, weet ze als een bak vertrekt welke stukken er in liggen en bij welke bestellingen die horen. Op die wijze blijft de ganse productie permanent in real-time volledig in kaart. De polymerisatiezone is een afgesloten zaal met ovens die constant op de juiste polymerisatietemperatuur worden gehouden. In dezelfde ruimte zijn er ‘rustplaatsen’. Met de ‘verlieswarmte’ van de ovens (de ovens zijn wel goed geïsoleerd, maar bij het openen gaat er sowieso warmte de ruimte in) wordt de ruimte op een constante temperatuur van rond de 30°C gehouden. Problemen, zoals vroeger, waarbij de stukken te koud werden in de rustperiode zijn hiermee uitgesloten, wat de kwaliteit garandeert. In deze ruimte wordt ook de luchtvochtigheid continu op een hoog niveau gehouden wat de rijping van het polyurethaan elastomeer ten goede komt.
De AGV zet de bak in één van de ovens op een lege plaats. Het WMS-systeem houdt de tijd bij en op het gepaste moment worden de bakken uit de oven gehaald en naar een rustzone gebracht. Ook hier weer houdt Cerastore bij hoe lang deze op een rustpositie staat en hoeveel warmtepieken ze reeds hebben ondergaan. Fouten in de polymerisatiecyclus zijn hiermee uitgesloten en de polymerisatie gaat dag en nacht ‘automatisch’ verder. Zowel naar kwaliteit als doorlooptijd wordt hiermee gescoord. Als de laatste piek is gegeven, wordt de bak klaargezet voor transport naar buiten. Als de AGV tijd heeft (meestal ’s nachts) worden de bakken met stukken die klaar zijn, naar een transportsas gebracht, waar de bakken per volle vrachtwagen opgepikt en naar de overzijde van de straat worden gebracht voor verdere behandeling. Hier gebeurt ook de uitsortering per bestelling.
TRACEERBAARHEID EN HOGE TROUGHPUT Het systeem steunt dus op een automatische magazijnkraan, een AGV en een opvolging van elke ‘beweging’ door het WMS-pakket. Het gehele traject staat onder controle van Cerastore en men weet dus steeds waar elk onderdeel van een order zich bevindt in het productieproces. Doordat de ovens niet meer moeten afkoelen en de polymerisatiezone door de verlieswarmte van de ovens rond de 30°C blijft hangen, is zowel de energieconsumptie gedaald als de kwaliteit beter dan vroeger gegarandeerd. De kostprijs van deze oplossing is ook heel wat minder dan het alternatief met robots en ook naar plaats is het geheel compact gebleven. In de opstartfase zag men regelmatig iets mislopen. Bleek dat een aantal productiebeschrijvingen niet klopten met wat er in het proces geschiedde. De correcties gebeurden
wel automatisch door de operatoren, maar er was nooit de reflex geweest om deze fouten terug te koppelen naar de computerdata. In deze WMS-gevolgde productie gaf dit aanleiding tot zoekwerk waar producten gebleven waren. Na een gepaste actie om deze terugkoppeling wel te realiseren, is nu na anderhalf jaar werken in de nieuwe productieomgeving, de ‘WMS-opvolging’ correct geworden. Door het brengen van de stukken naar de man is de ergonomie in de productie een stuk verbeterd en kan men in de gieterij een veel groter productievolume aan met hetzelfde aantal mensen. Door deze productie-uitbreiding was het nodig in de voorbereiding en de afwerking over te stappen op twee ploegen, waardoor in die afdelingen het aantal werknemers is toegenomen. ■
www.industrie.be
