Weeg- en inspectiesystemen ontwikkelen zich van afzonderlijke kwaliteitscontroles tot een integraal onderdeel van geautomatiseerde productie. Door meetgegevens direct terug te koppelen naar vulmachines, doseersystemen en andere productieapparatuur kunnen processen tijdens de productie worden aangepast. Daarmee krijgen deze systemen ook een steeds belangrijkere functie binnen robotisering en autonome productie, verwacht Minebea Intec.
In sterk geautomatiseerde fabrieken draait efficiëntie niet alleen om de snelheid waarmee robots, transportbanden of productiemachines werken. Kleine afwijkingen in dosering, onnodige afkeur of verkeerd geplaatste inspectiestappen kunnen op grote productieseries aanzienlijke kosten veroorzaken. Volgens Minebea Intec, leverancier van weeg- en inspectietechnologie, ligt daarom steeds meer nadruk op het verzamelen en direct gebruiken van procesdata.
Een voorbeeld is het zogenoemde ‘give-away’: producten worden bewust iets te zwaar gevuld om te voorkomen dat ze onder het aangegeven gewicht uitkomen. Bij grote productieaantallen kunnen enkele grammen extra per verpakking op jaarbasis oplopen tot tonnen extra grondstoffengebruik.
Inline-checkwegers kunnen producten tijdens het productieproces wegen en afwijkingen direct doorgeven aan de doseer- of vulinstallatie. Daardoor ontstaat een gesloten regelkring waarin de installatie zichzelf voortdurend kan bijsturen. Dat principe sluit aan bij de ontwikkeling van moderne robotproductie, waarbij machines niet alleen vooraf geprogrammeerde bewegingen uitvoeren, maar op basis van sensordata hun handelen aanpassen.
Sensoren als onderdeel van de robotcel
In gerobotiseerde productieomgevingen bestaat de automatisering daardoor steeds minder uit één robot die een afzonderlijke taak uitvoert. Robotarmen, conveyors, verpakkingsmachines, doseersystemen, visioncamera’s, weegtechnologie en inspectiesystemen functioneren steeds vaker als één samenhangend systeem.
Weeg- en inspectieapparatuur kan daarin informatie leveren waarop andere machines reageren. Wanneer bijvoorbeeld een vulproces structureel begint af te wijken, kan het systeem worden gecorrigeerd voordat grote aantallen producten buiten de toleranties vallen. Voor robotcellen betekent dit dat procescontrole dichter bij de daadwerkelijke productiehandeling komt te liggen.
Deze gegevens kunnen daarnaast worden gebruikt om de Overall Equipment Effectiveness (OEE) te analyseren. Volgens Minebea Intec worden in afzonderlijke toepassingen efficiëntieverbeteringen tot 15 procent gerapporteerd wanneer productiegegevens structureel worden gebruikt voor processturing. Dergelijke percentages zijn afhankelijk van de specifieke productieomgeving en kunnen daarom niet zonder meer naar andere fabrieken worden vertaald.
Inspectie geïntegreerd in geautomatiseerde lijnen
Ook de integratie van verschillende inspectietechnieken speelt daarbij een rol. Systemen zoals de Flexus Combi van Minebea Intec combineren bijvoorbeeld controleweging en inspectie binnen één installatie. Daardoor zijn minder afzonderlijke inspectiestations, transportsystemen en interfaces nodig.
Voor gerobotiseerde productielijnen kan dat relevant zijn omdat iedere extra overdracht tussen machines een potentiële bron van vertraging of storing vormt. Integratie betekent in dat geval niet noodzakelijk dat afzonderlijke inspecties sneller worden uitgevoerd, maar dat producten met minder tussenstappen door het proces bewegen.
Ook de plaats van de inspectie in de productielijn bepaalt de efficiëntie. Wanneer een fout pas wordt ontdekt nadat een product meerdere bewerkingen heeft ondergaan, zijn op dat moment al materiaal, energie en machinetijd gebruikt. Een inspectiestation moet daarom worden geplaatst op een punt waar fouten betrouwbaar kunnen worden gevonden zonder onnodig veel reeds toegevoegde waarde verloren te laten gaan.
Minebea Intec noemt daarbij het Britse Premier Foods als voorbeeld. Op de productielocatie in Knighton werd een controle van bulkproduct vervangen door röntgeninspectie van afzonderlijke verpakte producten met een Dymond S X-raysysteem. Hierdoor hoeven bij een geconstateerde afwijking niet langer grotere hoeveelheden product te worden afgekeurd. Volgens de betrokken bedrijven levert deze wijziging ongeveer 80.000 Britse pond per jaar aan besparingen op.
Naar meer autonome processturing
De ontwikkeling sluit aan bij een bredere verschuiving binnen industriële robotica. Fabrieksautomatisering beweegt van afzonderlijke robots en machines naar systemen waarin sensoren, software en actuatoren continu informatie uitwisselen. Robots verzorgen daarbij bijvoorbeeld handling, palletiseren of machinebelading, terwijl inspectiesystemen controleren of het proces het gewenste resultaat oplevert.
Naarmate deze informatie sneller wordt teruggekoppeld, kunnen productielijnen steeds meer afwijkingen automatisch corrigeren. Weeg- en inspectietechnologie krijgt daarmee een rol die vergelijkbaar is met machine vision: niet alleen controleren of een product goed is, maar gegevens leveren waarmee de rest van het productieproces kan worden aangepast.
Voor productiebedrijven betekent robotisering daardoor meer dan het automatiseren van handmatige bewegingen. De efficiëntiewinst ontstaat steeds vaker uit de combinatie van robots, meetapparatuur, inspectietechnologie en software die gezamenlijk het productieproces bewaken en bijsturen. In zo’n omgeving wordt kwaliteitscontrole onderdeel van de besturing van de fabriek zelf.
