เมื่อโรงงานเริ่มพิจารณา ระบบขันสกรูอัตโนมัติ สิ่งที่ถูกขอเป็นอย่างแรกแทบจะเหมือนกันทุกครั้ง คือขอให้ควบคุมแรงบิดได้ ตั้งค่าแรงบิดเป้าหมายที่ไขควงไฟฟ้า รับสัญญาณขันเสร็จเข้า PLC และหยุดไลน์เมื่อผลเป็น NG รายการเหล่านี้อยู่ในใบเสนอราคาเสมอ แต่พอเดินเครื่องจริง ชิ้นงานที่เครื่องตัดสินว่า OK ที่แรงบิดตามสเปก กลับถูกพบในกระบวนการถัดไปหรือที่ลูกค้าว่าสกรูไม่ได้นั่งลงจริง บทความนี้แยกโครงสร้างของปัญหาที่เกิดในไลน์ประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และชิ้นส่วนยานยนต์ และอธิบายว่าต้องกำหนดสเปกของเครื่องขันสกรูอัตโนมัติอย่างไรจึงจะดักของเสียได้ภายในกระบวนการ
การขันสกรูอัตโนมัติไม่ได้จบที่การควบคุมแรงบิด
ตอนที่พนักงานขันสกรูด้วยมือ เขาประมวลผลข้อมูลหลายอย่างพร้อมกันโดยไม่รู้ตัว ทั้งความรู้สึกตอนดอกไขควงแตะผิวสัมผัส จังหวะที่แรงต้านเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน เสียงที่ผิดไปจากปกติ และอาการสะดุดเมื่อสกรูเริ่มเข้าเอียง ข้อมูลเหล่านี้ไม่ได้ถูกเขียนไว้ในเอกสารมาตรฐานการทำงาน แต่ในความเป็นจริงมันคือสิ่งที่ทำให้เกิดการตัดสินว่าสกรูตัวนี้ผิดปกติ
เมื่อเปลี่ยนเป็นระบบอัตโนมัติ สิ่งที่ถูกส่งต่อให้เครื่องจักรมีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของข้อมูลชุดนั้น เครื่องขันสกรูอัตโนมัติทั่วไปมักตัดสินเพียงสองเรื่อง คือแรงบิดถึงค่าที่ตั้งไว้หรือไม่ และถึงภายในเวลาที่กำหนดหรือไม่ ส่วนรูปแบบการไต่ขึ้นของแรงบิดและตำแหน่งของหัวสกรูนั้น จะไม่มีอยู่ในระบบเลยหากไม่มีใครเขียนเข้าไปในสเปก
สิ่งที่หายไปพร้อมระบบอัตโนมัติคือช่องทางที่คนจะสังเกตเห็นความผิดปกติ
ของเสียหลุดออกไปไม่ใช่เพราะเครื่องพัง แต่เพราะเครื่องตัดสินว่าปกติแล้วปล่อยผ่าน ถ้าคนเป็นผู้ขัน สกรูหนึ่งตัวในร้อยตัวที่รู้สึกแปลกจะมีคนหยุดดู แต่ในไลน์อัตโนมัติไม่มีใครรับความรู้สึกนั้น ความผิดปกติที่ไม่ได้อยู่ในเงื่อนไขการตัดสินจะไหลไปยังกระบวนการถัดไปทันที
นี่คือจุดตั้งต้นของเหตุผลว่าทำไมการควบคุมแรงบิดอย่างเดียวจึงไม่พอ การควบคุมแรงบิดคือการย้ายข้อมูลเพียงหนึ่งอย่างจากที่คนเคยใช้ไปให้เครื่อง ส่วนที่เหลือไม่ได้ถูกย้ายไปด้วย ประเด็นภาพรวมของการทำระบบอัตโนมัติทั้งกระบวนการประกอบนั้นอยู่ในบทความ ตัวชี้ขาดของหุ่นยนต์ประกอบชิ้นงานคือพิกัดความเผื่อของชิ้นงาน แต่งานขันสกรูโดยเฉพาะยังมีหลุมพรางเฉพาะตัวที่ภาพรวมของงานประกอบมองไม่เห็น
ข้อมูลที่ใช้ตัดสินได้มีเพียงสามอย่าง
ในทางปฏิบัติ สถานีขันสกรูเก็บข้อมูลได้สามอย่าง
- แรงบิด คือแรงหมุนที่ไขควงจ่ายออกไป ถือว่าเสร็จเมื่อถึงค่าที่ตั้งไว้
- มุมหมุน คือหมุนไปกี่องศาหลังตรวจพบการนั่งของหัวสกรู ใช้ประเมินแรงยึดได้แม่นกว่าการดูแรงบิดอย่างเดียว
- ความสูง หรือพิกัดแกน Z คือตำแหน่งสุดท้ายที่หัวสกรูหยุด อ่านได้จากค่าป้อนกลับตำแหน่งของหุ่นยนต์หรือสไลด์ไฟฟ้า
ใบเสนอราคาส่วนใหญ่มีเพียงข้อแรก การจะใส่ข้อที่สองและข้อที่สามเข้าไปในสเปกหรือไม่ คือสิ่งที่ชี้ขาดว่าจะตรวจจับอาการสกรูลอยที่จะกล่าวถึงต่อไปได้หรือไม่ ความต่างนี้ไม่ได้อยู่ที่ชิ้นส่วนหรือแบบ แต่อยู่ที่ข้อกำหนดที่เขียนไว้ก่อนสั่งซื้อ
กลไกที่ทำให้สกรูลอยหลุดรอดการควบคุมแรงบิด
สกรูลอยคือสภาพที่หัวสกรูไม่แนบกับผิวสัมผัส
สกรูลอยคือของเสียที่หัวสกรูไม่แนบสนิทกับผิวสัมผัสของชิ้นงาน และหยุดค้างโดยเหลือช่องว่างเล็กน้อย เมื่อมองด้วยตาจะดูเหมือนขันแน่นแล้ว บางครั้งใช้นิ้วสัมผัสก็ไม่รู้สึก แต่แรงยึดที่ออกแบบไว้ไม่เกิดขึ้นจริง จึงไปแสดงผลภายหลังในรูปของการคลายตัวจากการสั่นสะเทือน ซีลกันน้ำที่ไม่กันน้ำ หรือความต้านทานหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่สูงขึ้น
สิ่งที่ทำให้เรื่องนี้ยุ่งยากในไลน์อัตโนมัติคือการตรวจจับ บทความให้ความรู้ด้านระบบอัตโนมัติในโรงงานของญี่ปุ่นก็ระบุว่าสกรูลอยเป็นของเสียที่ถูกพบช้า เพราะในไลน์อัตโนมัติไม่มีคนสังเกตเห็นความผิดปกติ ในไลน์ที่ใช้คน อย่างน้อยจะมีคนบอกว่าสกรูตัวนี้ดูโผล่ขึ้นมากว่าปกติ แต่สถานีที่ไม่มีคนประจำนั้นไม่มีใครทำหน้าที่นั้น
ไขควงไฟฟ้าแยกไม่ออกระหว่างแรงที่ใช้เดินสกรูกับแรงที่ใช้กดให้นั่ง
แรงบิดที่เกิดขึ้นระหว่างขันแบ่งได้เป็นสองส่วนใหญ่ ส่วนแรกคือแรงที่ใช้พาสกรูเดินเข้าไปในเกลียวตัวเมีย ซึ่งก็คือแรงเสียดทานระหว่างเดิน ส่วนที่สองคือแรงที่ใช้ยึดชิ้นงานหลังจากหัวสกรูแตะผิวสัมผัสแล้ว ผู้ออกแบบต้องการควบคุมส่วนที่สอง แต่เซนเซอร์วัดแรงบิดในไขควงวัดผลรวมของทั้งสองส่วน
พูดอีกอย่างคือ ถ้าแรงเสียดทานระหว่างเดินสูงผิดปกติด้วยเหตุใดก็ตาม แรงบิดรวมจะถึงค่าที่ตั้งไว้ทั้งที่หัวสกรูยังไม่แตะผิวสัมผัส ไขควงจะถือว่านี่คือการขันเสร็จตามปกติและส่งสัญญาณ OK ออกมา นี่คือธรรมชาติของสกรูลอยที่หลุดรอดการควบคุมแรงบิด เซนเซอร์ไม่ได้เสีย และค่าที่ตั้งก็ไม่ได้ผิด เพียงแต่ปริมาณที่วัดกับปริมาณที่ต้องการควบคุมไม่ใช่ตัวเดียวกัน
สามสาเหตุที่ทำให้เกิดสกรูลอย
สาเหตุแบ่งได้เป็นสามกลุ่ม ทั้งสามกลุ่มไม่ใช่เรื่องแปลก และเกิดขึ้นได้เป็นปกติในการผลิตจำนวนมาก
| สาเหตุ | ลักษณะที่พบหน้างาน | พฤติกรรมของค่าแรงบิด | มาตรการที่ได้ผล |
|---|---|---|---|
| การขันเอียง | ความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งหุ่นยนต์หรือพิกัดความเผื่อของชิ้นงานทำให้สกรูเข้ารูแบบเอียงแล้วล็อก | แรงบิดพุ่งขึ้นกลางทางและถึงค่าที่ตั้งไว้ด้วยมุมหมุนสั้น | จิ๊กกำหนดตำแหน่งชิ้นงาน กลไกยืดหยุ่นตอนสอดสกรู และการเฝ้าดูตำแหน่งสุดท้ายของแกน Z |
| เศษวัสดุติดค้าง | เศษกลึงหรือฝุ่นจากกระบวนการก่อนหน้าเข้าไปในรูต๊าปแล้วขวางไม่ให้สกรูเดินต่อ | แรงต้านเพิ่มก่อนถึงผิวสัมผัส และแรงบิดค่อย ๆ ไต่ขึ้น | เป่าลมทำความสะอาดรูต๊าป ควบคุมเศษกลึงต้นทาง และเฝ้าดูตำแหน่งสุดท้ายของแกน Z |
| ความแปรปรวนของชิ้นส่วน | พิกัดความเผื่อของสกรูหรือความลึกของรูต๊าปไม่พอ ทำให้สกรูเข้าไม่ถึงระดับที่กำหนด | แยกจากของดีได้ยาก บางครั้งดูจากกราฟอย่างเดียวก็ไม่รู้ | ตรวจรับวัตถุดิบ รับประกันความลึกรูต๊าปในกระบวนการ และใช้วิธีวัดมุมร่วมด้วย |
สิ่งที่ทั้งสามกลุ่มมีร่วมกันคือแรงบิดถึงค่าปกติ แต่ตำแหน่งของหัวสกรูไม่ปกติ ดังนั้นตราบใดที่ดูเฉพาะแรงบิด ก็จะตรวจจับไม่ได้ไม่ว่าสาเหตุจะเป็นอะไร ก่อนจะเลือกมาตรการรายสาเหตุ ต้องทำให้กระบวนการตรวจจับสภาพนี้ได้เสียก่อน
มาตรการคือการตรวจสองชั้นด้วยพิกัดแกน Z ร่วมกับแรงบิด
คำตอบที่ได้ผลคือใส่ทั้งแรงบิดและความสูงเข้าไปในเงื่อนไขการตัดสิน ถ้าขันสกรูตัวเดิมลงในชิ้นงานรุ่นเดิม ความสูงของหัวสกรูตอนที่นั่งลงอย่างถูกต้องจะอยู่ในช่วงที่แน่นอน แม้จะรวมความแปรปรวนเข้าไปแล้วก็ตาม จึงตั้งเงื่อนไขได้สามข้อ
- แรงบิดถึงค่าที่ตั้งไว้ และแกน Z หยุดอยู่ในช่วงที่กำหนด ผลคือ OK
- แรงบิดถึงค่าที่ตั้งไว้ แต่แกน Z หยุดสูงกว่าที่กำหนด ผลคือ NG เพราะสงสัยว่าสกรูลอย
- แกน Z อยู่ในช่วงที่กำหนด แต่แรงบิดไม่ถึงค่าที่ตั้งไว้ ผลคือ NG เพราะขันไม่แน่นพอ
เพียงเพิ่มการตัดสินนี้เข้าไป ก็หยุดปัญหาการขันเอียงและเศษวัสดุติดค้างได้เกือบทั้งหมดภายในกระบวนการ ประเด็นสำคัญคือค่าแกน Z นั้นส่วนใหญ่มีอยู่ในระบบอยู่แล้ว หากแกนกดสร้างจากหุ่นยนต์หรือสไลด์ไฟฟ้า ก็จะมีค่าป้อนกลับตำแหน่งอยู่ และมักนำมาผูกกับเงื่อนไขการตัดสินได้โดยไม่ต้องลงทุนฮาร์ดแวร์เพิ่ม ในทางกลับกัน การไม่ระบุข้อกำหนดนี้ตอนขอราคา แล้วต้องมาเริ่มด้วยการแก้โปรแกรมควบคุมหลังเดินเครื่องจริง จะแพงกว่ามาก
อนึ่ง ช่วงที่ยอมรับได้ของแกน Z ไม่สามารถคำนวณจากแบบเพียงอย่างเดียว เพราะพิกัดความเผื่อของความหนาแผ่น การมีหรือไม่มีแหวนรอง และความหนาของสีหรือการชุบผิว ล้วนมีผลต่อความสูงของหัวสกรู จึงต้องวัดจริงในสภาวะใกล้เคียงการผลิตจำนวนมาก ดูการกระจายตัวของของดี แล้วจึงลากเส้นขอบบนและขอบล่าง หากกำหนดจากค่าคำนวณบนโต๊ะอย่างเดียว จะเกิดการตรวจจับเกินจริง ของดีถูกหยุด และหน้างานจะจบด้วยการปิดฟังก์ชันการตัดสินทิ้ง
สามรูปแบบความล้มเหลวของโครงการหุ่นยนต์ขันสกรู
เมื่อเซลล์ขันสกรูอัตโนมัติกลายเป็นของที่ไม่มีใครใช้ เหตุผลมักตกอยู่ในสามกลุ่ม กรณีที่ทำไม่ได้ในเชิงเทคนิคนั้นมีน้อยมาก ส่วนใหญ่คือกรณีที่สิ่งซึ่งควรตัดสินใจตั้งแต่ขั้นออกแบบไม่เคยถูกตัดสินใจ
ความล้มเหลวที่ 1 แพ้คนในเรื่องรอบเวลา
คนทำเร็วกว่า คือคำตัดสินที่ได้ยินบ่อยที่สุดหลังติดตั้ง บทความเกี่ยวกับการขันสกรูด้วยหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานก็จัดให้ความล่าช้าของรอบเวลาเป็นปัจจัยความล้มเหลวอันดับแรก
สาเหตุคือการขันสกรูไม่ใช่การเคลื่อนไหวเดียว การขันสกรูหนึ่งตัวต้องทำตามลำดับให้ครบ คือดูดสกรูขึ้นดอกไขควง ยืนยันว่าดูดติด เคลื่อนไปยังตำแหน่งขัน กำหนดตำแหน่ง ขัน และยืนยันว่าเสร็จ คนทำหลายขั้นตอนซ้อนกันได้ และเตรียมสกรูตัวถัดไปในมือระหว่างเคลื่อนที่ แต่หุ่นยนต์ทำเรียงต่อกันเป็นลำดับ
นอกจากนี้ยังมีเวลาสามก้อนที่มักถูกมองข้ามตอนออกแบบ
- เวลาสื่อสารกับอุปกรณ์ระดับบน การรับส่งสัญญาณระหว่าง PLC กับคอนโทรลเลอร์ของไขควงจะสะสมทีละตัวสกรู
- รอบเวลาของเครื่องป้อนสกรู แม้หุ่นยนต์ไปถึงจุดหยิบแล้ว ก็อาจต้องรอจนกว่าสกรูตัวถัดไปจะถูกส่งออกมา
- เวลากลับคืนสภาพจากการหยุดเพื่อความปลอดภัย กรณีหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานหยุดเพราะคนเข้าใกล้ การรีสตาร์ทและกลับสู่ท่าเดิมต้องใช้เวลา
หากคำนวณด้วยความเร็วตามแคตตาล็อกของหุ่นยนต์อย่างเดียวโดยไม่รวมสิ่งเหล่านี้ ค่าที่วัดได้จริงอาจเป็น 1.5 ถึง 2 เท่าของแผน สำหรับชิ้นงานเล็กที่มีสกรูสี่หรือหกตัว ส่วนต่างนี้จะกลายเป็นข้อสรุปตรง ๆ ว่าคนเร็วกว่า จึงควรประกอบเวลาต่อสกรูหนึ่งตัวโดยรวมเวลาสื่อสารและเวลารอไว้ตั้งแต่ขั้นขอราคา และเขียนเงื่อนไขการทดสอบกับเครื่องจริงไว้ในสัญญา
ความล้มเหลวที่ 2 ไมโครสต็อปจากการป้อนสกรู
เรื่องที่สองคือเครื่องป้อนสกรู หากสกรูไม่ออกมา หรือออกมาซ้อนกันสองตัวจนติดขัด แล้วเกิดขึ้นวันละหลายครั้ง สุดท้ายก็ต้องมีคนมายืนประจำเพื่อแก้ไข และวัตถุประสงค์ของระบบอัตโนมัติก็หายไป
สาเหตุมักไม่ใช่ตัวเครื่องป้อนเสีย แต่เป็นความไม่เข้ากันระหว่างรูปทรงสกรูกับเครื่องป้อน หรือการเลือกและปรับสภาวะรอบข้างไม่พอ เช่น ความผันผวนของแรงดันลม แม้เป็น M3 เหมือนกัน แต่รูปทรงหัว ความยาวใต้หัว การมีแหวนประกอบมาแล้วหรือไม่ และการชุบผิว ล้วนทำให้พฤติกรรมต่างกัน เครื่องอาจถูกส่งมอบตรงตามสเปกทุกประการ แต่จะเสถียรกับสกรูของบริษัทเราหรือไม่ ต้องทดสอบด้วยของจริงเท่านั้นจึงจะรู้
การหยุดแบบนี้ใช้เวลาครั้งละไม่กี่สิบวินาที จึงแทบไม่ปรากฏในตัวเลขเวลาหยุดของรายงานประจำวัน และมองไม่เห็นถ้าดูเฉพาะอัตราการเดินเครื่อง วิธีจับการหยุดประเภทนี้อยู่ในบทความ หาการหยุดที่ไม่ปรากฏในค่า Availability ด้วย OEE สำหรับสถานีขันสกรูโดยเฉพาะ การนับการหยุดที่เกิดจากการป้อนสกรูแยกจากการหยุดประเภทอื่น คือสิ่งที่ทำให้วัดผลของมาตรการได้
ความล้มเหลวที่ 3 ของเสียด้านคุณภาพ
เรื่องที่สามคือคุณภาพ ได้แก่ การขันเอียง สกรูลอย และคัมเอาต์ ซึ่งหมายถึงดอกไขควงหลุดออกจากหัวสกรู คัมเอาต์เกิดจากดอกไขควงสึก แรงกดไม่พอ หรือแกนเอียง และทำให้ร่องบนหัวสกรูเยิน ซึ่งทำให้การถอดและซ่อมในภายหลังยากขึ้นด้วย
ทั้งสามเรื่องนี้สรุปลงได้ที่การไม่มีการควบคุมแกน Z และความคลาดเคลื่อนของตำแหน่ง กลับกันคือ ถ้าตัดสินใจเรื่องการออกแบบการกำหนดตำแหน่งและการเฝ้าดูความสูงไว้ก่อน ปัญหาส่วนใหญ่จะถูกกำจัดได้ตั้งแต่บนกระดาษ
| รูปแบบความล้มเหลว | อาการที่พบบ่อย | สิ่งที่ต้องตัดสินใจตั้งแต่ขั้นออกแบบ |
|---|---|---|
| รอบเวลาช้ากว่าแผน | เวลาจริงใช้ตั้งแต่ 1.5 เท่าของแผนขึ้นไป และงานถูกส่งกลับไปให้คนทำ | การประกอบเวลาต่อสกรูหนึ่งตัวโดยรวมเวลาสื่อสาร รอบเครื่องป้อน และการกลับคืนจากการหยุดเพื่อความปลอดภัย |
| ไมโครสต็อปจากการป้อนสกรู | สกรูติดขัดหรือขันลมวันละหลายครั้งจนต้องมีคนยืนประจำ | การทดสอบป้อนด้วยสกรูจริง ช่วงความผันผวนของแรงดันลมที่ยอมรับได้ และขั้นตอนทดสอบซ้ำเมื่อเพิ่มรุ่นสกรู |
| ของเสียด้านคุณภาพ | พบสกรูลอย การขันเอียง และคัมเอาต์ ในกระบวนการถัดไปหรือที่ลูกค้า | จะมีการเฝ้าดูแกน Z หรือไม่ การควบคุมแรงกด รอบการเปลี่ยนดอกไขควงและเงื่อนไขที่ใช้สั่งเปลี่ยน |
แยกเครื่องขันสกรูอัตโนมัติออกเป็นสี่ชั้นเพื่อกำหนดสเปก
ราคาที่เสนอมาต่างกันมาก ส่วนใหญ่เพราะยังไม่มีใครตัดสินว่าชั้นไหนเป็นความรับผิดชอบของใคร เซลล์ขันสกรูแยกออกได้เป็นสี่ชั้น และการมองแบบนี้จะทำให้เห็นข้อกำหนดที่ตกหล่น
ชั้นที่ 1 การป้อน
ครอบคลุมตั้งแต่การหยิบสกรูออกจากเครื่องป้อนทีละตัว จนส่งถึงดอกไขควงหรือหัวจับ สิ่งที่ต้องตัดสินในชั้นนี้คือรายการรุ่นสกรูที่อยู่ในขอบเขต และวิธีเปลี่ยนรุ่น หากไลน์เดียวต้องรองรับสกรูหลายแบบ ต้องตัดสินก่อนว่าจะใช้เครื่องป้อนหลายตัว หรือมีกลไกสลับ และการสลับใช้เวลากี่นาที
ชั้นที่ 2 การกำหนดตำแหน่ง
ครอบคลุมการทำให้ตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างชิ้นงานกับดอกไขควงถูกต้อง สิ่งที่มีผลไม่ใช่แค่ความแม่นยำในการทำซ้ำของหุ่นยนต์ แต่คือจิ๊กฝั่งชิ้นงานดูดซับพิกัดความเผื่อได้แค่ไหน รูสกรูในแบบเป็นจุดเดียว แต่ของจริงมีความแปรปรวนจากการขึ้นรูปหรือการกัดกลึง ต้องดูข้อมูลที่วัดจริงก่อน แล้วจึงตัดสินว่าจะดูดซับด้วยกลไกยืดหยุ่น ข้อต่อลอยตัว หรือชดเชยด้วยเซนเซอร์ภาพ กรณีที่วิธีจับยึดเข้ามาเกี่ยวข้อง บทความ สามวิธีจับยึดของโรบอตแฮนด์และการคำนวณแรงจับยึด จะเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ดี
ชั้นที่ 3 การขัน
ครอบคลุมไขควงไฟฟ้า เซนเซอร์วัดแรงบิด แกนกด และดอกไขควง ไขควงไฟฟ้าสำหรับติดตั้งบนหุ่นยนต์มีรุ่นที่ความแม่นยำของแรงบิดอยู่ราว ±2% ถึง ±5% และบางรุ่นบันทึกกราฟแรงบิดกับมุมหมุนได้ที่ 1,000 ตัวอย่างต่อวินาทีขึ้นไป สำหรับสกรูไดรเวอร์ที่ติดตั้งบนหุ่นยนต์ มีสินค้าที่รองรับช่วงแรงบิดตั้งแต่ 0.15 Nm ถึง 5 Nm วางจำหน่าย ควรกำหนดช่วงแรงบิดและความแม่นยำที่จำเป็นจากแรงยึดที่ต้องการก่อน แล้วจึงเลือกรุ่นที่ตอบโจทย์
ชั้นที่ 4 การตัดสินและการบันทึก
ครอบคลุมตรรกะการตัดสินและการบันทึกข้อมูล ชั้นนี้คือชั้นที่หลุดจากใบเสนอราคาบ่อยที่สุด และเป็นชั้นที่แพงที่สุดเมื่อมาเพิ่มทีหลัง ต้องเขียนเงื่อนไขการตัดสิน รายการข้อมูลที่บันทึก ปลายทางที่จัดเก็บ ระยะเวลาเก็บ และวิธีเรียกดู ลงไปในสเปก
| ชั้น | องค์ประกอบหลัก | ข้อกำหนดที่มักหลุดจากใบเสนอราคา |
|---|---|---|
| ชั้นที่ 1 การป้อน | เครื่องป้อนสกรู ท่อลำเลียง ดอกไขควงแบบดูดหรือหัวจับ | การทดสอบป้อนครบทุกรุ่นสกรู ขั้นตอนและเวลาที่ใช้เปลี่ยนรุ่น |
| ชั้นที่ 2 การกำหนดตำแหน่ง | หุ่นยนต์ สไลด์ไฟฟ้า จิ๊กจับชิ้นงาน เซนเซอร์ภาพ | จุดที่ดูดซับพิกัดความเผื่อ และความแปรปรวนของตำแหน่งรูที่วัดได้จริง |
| ชั้นที่ 3 การขัน | ไขควงไฟฟ้า เซนเซอร์แรงบิด แกนกด ดอกไขควง | ช่วงแรงบิดและความแม่นยำที่ต้องการ ความจำเป็นของการวัดมุม อายุดอกไขควง |
| ชั้นที่ 4 การตัดสินและบันทึก | การอ่านพิกัดแกน Z ตรรกะการตัดสิน ปลายทางจัดเก็บ | นิยามของเงื่อนไขการตัดสิน ระยะเวลาเก็บ และวิธีค้นหา |
สเปกที่เขียนไปถึงชั้นที่ 4 นั้นมีไม่มาก แต่สำหรับสินค้าอย่างชิ้นส่วนยานยนต์หรือเครื่องมือแพทย์ ที่อาจถูกขอบันทึกการขันย้อนหลัง ชั้นที่ 4 อาจเป็นวัตถุประสงค์ที่แท้จริงของการทำระบบอัตโนมัติเลยด้วยซ้ำ แนวคิดการออกแบบให้บันทึกข้อมูลรายชิ้นอยู่ในบทความ การออกแบบการตรวจสอบย้อนกลับชิ้นส่วนยานยนต์ให้ผ่าน IATF 16949
ประเมินค่าใช้จ่ายและระยะคืนทุนอย่างไร
ราคาตัวหุ่นยนต์กับราคาทั้งเซลล์เป็นคนละตัวเลข
เรื่องค่าใช้จ่ายของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม บทความของ Sanmei Kiko ผู้รับเหมาระบบในญี่ปุ่นระบุว่า เฉพาะตัวหุ่นยนต์หรือหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานนั้น มีรุ่นที่เริ่มต้นราวหลายล้านเยน แต่ในงานอัตโนมัติจริงยังต้องมีอุปกรณ์รอบข้าง เช่น แฮนด์ เซนเซอร์ ตู้ควบคุม และสายพานลำเลียง รวมถึงรั้วนิรภัย และงานวิศวกรรมทั้งการออกแบบ ประกอบ ติดตั้ง สอนงาน และทดลองเดินเครื่อง บทความเดียวกันให้ตัวเลขอ้างอิงแยกตามขนาดของงาน คือราว 5 ถึง 15 ล้านเยนสำหรับการทำอัตโนมัติเฉพาะขั้นตอนเดียว เช่น การลำเลียง การป้อน และการหยิบออก ราว 10 ถึง 30 ล้านเยนสำหรับระบบขนาดกลางที่ครอบคลุมการประกอบ การตรวจสอบ และงานช่วยแปรรูป และตั้งแต่ 30 ล้านเยนขึ้นไปสำหรับการทำอัตโนมัติทั้งไลน์ที่เชื่อมหลายเครื่องเข้าด้วยกัน
เซลล์ขันสกรูมักอยู่ระหว่างงานอัตโนมัติขั้นตอนเดียวกับระบบขนาดกลาง ในทางปฏิบัติจึงพิจารณาในช่วง 5 ถึง 30 ล้านเยน พูดอีกอย่างคือ ระหว่างราคาแคตตาล็อกของหุ่นยนต์กับเงินที่จ่ายจริงห่างกันหลายเท่า สำหรับเซลล์ขันสกรู ส่วนต่างนั้นแยกได้คร่าว ๆ ดังนี้
| รายการค่าใช้จ่าย | ครอบคลุมอะไร | จุดที่มักมองข้าม |
|---|---|---|
| ตัวหุ่นยนต์ | แขนกล คอนโทรลเลอร์ เพนดันต์สอนงาน | ราคาแคตตาล็อกคือตัวหุ่นยนต์อย่างเดียว ลำพังตัวนี้เดินงานไม่ได้ |
| ชุดขันสกรู | ไขควงไฟฟ้า คอนโทรลเลอร์ไขควง แกนกด | ช่วงแรงบิด ความแม่นยำ และความสามารถวัดมุม ทำให้ระดับราคาต่างกัน |
| เครื่องป้อนสกรู | เครื่องป้อน ท่อลำเลียง ส่วนหยิบสกรู | ถ้ามีสกรูหลายรุ่น ต้องมีเครื่องป้อนหลายตัวหรือกลไกสลับ |
| การกำหนดตำแหน่งชิ้นงาน | จิ๊ก พาเลท สต็อปเปอร์ แคลมป์ | โครงสร้างที่ดูดซับพิกัดความเผื่อ ตัดตรงนี้แล้วสกรูลอยและการขันเอียงจะเพิ่ม |
| การตัดสินและบันทึก | การเฝ้าดูแกน Z บันทึกแรงบิดและมุม ส่งขึ้นระบบระดับบน | หลุดจากใบเสนอราคาบ่อย และการมาเพิ่มทีหลังกลายเป็นงานแก้ระบบควบคุมที่แพง |
| งานความปลอดภัย | รั้วนิรภัย ม่านแสง ปุ่มหยุดฉุกเฉิน การประเมินความเสี่ยง | แม้ใช้หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานก็ยังต้องประเมินแรงสัมผัส |
| งานวิศวกรรม | ออกแบบ ประกอบ ติดตั้ง สอนงาน ทดลองเดินเครื่อง ตรวจรับ | มีสัดส่วนสูงในค่าใช้จ่ายรวมของทั้งเซลล์ |
รายการเหล่านี้จะถูกรวมอยู่ในใบเสนอราคาของผู้รับเหมาระบบมากน้อยแค่ไหนขึ้นอยู่กับแต่ละบริษัท นี่คือเหตุผลที่ข้อกำหนดเดียวกันอาจได้ราคาต่างกันเกินสองเท่า และวิธีปรับฐานการเปรียบเทียบให้ตรงกันอยู่ในบทความ 5 เส้นแบ่งขอบเขตที่ทำให้ราคาผู้รับเหมาระบบหุ่นยนต์ต่างกัน
ระยะคืนทุนอธิบายด้วยการทดแทนแรงงานอย่างเดียวไม่พอ
ถ้าสร้างเหตุผลคืนทุนของการขันสกรูอัตโนมัติจากการลดคนอย่างเดียว ตัวเลขมักไม่พอในหลายกระบวนการ เพราะสถานีขันสกรูใช้คนน้อยอยู่แล้ว งานที่ถูกแทนที่จึงมีปริมาณน้อย ผลที่ควรใส่เข้าไปในเหตุผลมีอย่างน้อยสามข้อ
- การลดการหลุดของสกรูที่ลืมขันและขันไม่แน่นให้ใกล้ศูนย์ ซึ่งตัดงานซ่อมและงานรับมือข้อร้องเรียนจากลูกค้า
- การมีบันทึกการขันครบทุกชิ้น ซึ่งจำกัดขอบเขตการสอบสวนเมื่อเกิดปัญหา
- การที่คุณภาพไม่ขึ้นกับความชำนาญของพนักงาน ซึ่งย่นเวลาไต่ระดับตอนเพิ่มคนหรือเปลี่ยนรุ่นสินค้า
ข้อที่สองและสามมักถูกตัดออกจากเอกสารขออนุมัติงบ เพราะแปลงเป็นตัวเงินยาก แต่ค่าคัดแยกและส่งของใหม่จากข้อร้องเรียนเพียงเรื่องเดียว มักสูงกว่าค่าเซลล์หนึ่งชุด แม้จะไม่นำมาคิดในสูตรคืนทุน ก็ควรวางไว้บนโต๊ะในฐานะข้อมูลประกอบการตัดสินใจ
หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานบางกรณีสามารถยกเว้นรั้วนิรภัยได้ จึงลดพื้นที่ติดตั้งและงานวิศวกรรมบางส่วน ทำให้ต้นทุนรวมของระบบมีแนวโน้มต่ำกว่าหุ่นยนต์อุตสาหกรรม แต่การยกเว้นรั้วยังต้องประเมินแรงสัมผัสและทำการประเมินความเสี่ยง ซึ่งข้ามไม่ได้ เงื่อนไขและโครงสร้างค่าใช้จ่ายอยู่ในบทความ ค่าใช้จ่ายและแนวทางการนำหุ่นยนต์ Cobot มาใช้
สำหรับโรงงานญี่ปุ่นในไทย ค่าแรงไม่ใช่เหตุผลทั้งหมด
ในไทย ณ ปี 2026 ค่าแรงขั้นต่ำตามกฎหมายอยู่ระหว่าง 337 ถึง 400 บาทต่อวัน ขึ้นกับจังหวัด แต่การนำตัวเลขนี้ไปใช้เป็นเหตุผลของการทำระบบอัตโนมัติโดยตรงถือว่าเร็วเกินไป เพราะต้นทุนแรงงานที่ฝ่ายวิศวกรรมการผลิตควรใช้ ไม่ใช่ค่าแรงขั้นต่ำ แต่เป็นตัวเลขที่รวมสวัสดิการตามกฎหมาย เบี้ยกะ ค่าสรรหาและฝึกอบรม รวมถึงความถี่ของการฝึกใหม่ที่เกิดจากการลาออก
ยิ่งกว่านั้น ปัจจุบันไทยเผชิญทั้งภาวะขาดแคลนแรงงานและอัตราการใช้กำลังผลิตที่ลดลงในบางอุตสาหกรรมพร้อมกัน คำอธิบายง่าย ๆ ว่าหาคนไม่ได้จึงต้องทำระบบอัตโนมัติ จึงใช้ไม่ได้กับกระบวนการที่คาดการณ์ปริมาณงานไม่ได้ สำหรับงานขันสกรู เหตุผลที่ผ่านง่ายกว่าคือคุณภาพและการตรวจสอบย้อนกลับ ไม่ใช่ค่าแรง วิธีมองว่ากระบวนการใดคืนทุนได้จากฝั่งค่าแรง มีอธิบายแยกไว้ในบทความ วิธีมองกระบวนการที่คืนทุนได้เมื่อค่าแรงในไทยสูงขึ้น
ห้าขั้นตอนในการนำไปใช้จริง
ขั้นที่ 1 สำรวจกระบวนการเป้าหมาย
เริ่มจากเลือกว่างานขันสกรูส่วนไหนของบริษัทเหมาะกับระบบอัตโนมัติ เกณฑ์คือจำนวนสกรูต่อชิ้นงานหนึ่งชุด จำนวนรุ่นสกรู ความถี่ในการเปลี่ยนรุ่นสินค้า และผลกระทบเมื่อของเสียจากการขันหลุดออกไป กระบวนการที่มีสกรูน้อยแต่รุ่นสกรูเยอะจะได้ลำดับความสำคัญต่ำ เพราะการเปลี่ยนเครื่องป้อนกินเวลามาก กลับกัน กระบวนการที่ขันสกรูรุ่นเดียวกันจำนวนมากและของเสียมีผลกระทบสูง คือผู้สมัครอันดับแรก
ขั้นที่ 2 พิสูจน์ความเข้ากันของสกรูกับเครื่องป้อน
เตรียมสกรูของจริงแล้วทดสอบการป้อน การที่อยู่ในช่วงที่แคตตาล็อกรองรับไม่ได้รับประกันว่าจะป้อนออกมาทีละตัวอย่างเสถียร ควรระบุการทดสอบนี้เป็นหัวข้อประเมินก่อนสั่งซื้อ และเก็บผลไว้เป็นลายลักษณ์อักษร แล้วขอบเขตความรับผิดชอบเรื่องไมโครสต็อปหลังเดินเครื่องจริงจะชัดเจนขึ้นมาก
ขั้นที่ 3 นิยามเงื่อนไขการตัดสิน
ตัดสินว่าจะใช้แรงบิด มุมหมุน หรือแกน Z อะไรบ้างในการตัดสิน แล้วลากขอบบนขอบล่างจากค่าที่วัดจริง สิ่งที่ต้องตัดสินในขั้นนี้ไม่ใช่ตัวเลขมากเท่ากับกติกาว่าใครดูข้อมูลอะไร และทบทวนอย่างไร เงื่อนไขการตัดสินต้องถูกทบทวนหลังเริ่มผลิตจำนวนมากด้วย จึงควรกำหนดขั้นตอนและอำนาจในการแก้ไขไว้ล่วงหน้า
ขั้นที่ 4 ตัดสินปลายทางของข้อมูล
ตัดสินว่าจะเก็บข้อมูลการขันไว้ที่ไหน หน่วยความจำภายในคอนโทรลเลอร์ของไขควงมีขีดจำกัด และจะเขียนทับข้อมูลเก่าไปเรื่อย ๆ ควรตัดสินจากข้อกำหนดของลูกค้าและระเบียบภายในว่าจะส่งขึ้นระบบระดับบนโดยผูกกับหมายเลขชิ้นงาน หรือบันทึกเป็นไฟล์รายวันลงเซิร์ฟเวอร์ และต้องเก็บไว้กี่ปี
ขั้นที่ 5 วางแผนงานบำรุงรักษาและการจัดการดอกไขควง
ดอกไขควงเป็นของสิ้นเปลือง เมื่อสึกแล้วคัมเอาต์จะเพิ่มขึ้นและร่องหัวสกรูจะเยิน ควรกำหนดรอบเปลี่ยนตามจำนวนสกรูที่ขัน และตัดสินว่าใครเป็นคนเปลี่ยน พร้อมบันทึกการเปลี่ยนไว้ที่ไหน เช่นเดียวกับรอบทำความสะอาดเครื่องป้อน การเปลี่ยนไส้กรองลม และการสอบเทียบแรงบิดตามกำหนด ควรใส่ไว้ในแผนบำรุงรักษาด้วย ระบบอัตโนมัติไม่ได้ลดงานบำรุงรักษา แต่เปลี่ยนชนิดของงานมากกว่า
คำถามที่พบบ่อย
ระบบขันสกรูอัตโนมัติมีค่าใช้จ่ายเท่าไร?
เฉพาะตัวหุ่นยนต์มีรุ่นที่เริ่มต้นราวหลายล้านเยน แต่เมื่อประกอบเป็นเซลล์ขันสกรูที่ใช้งานได้จริง รวมอุปกรณ์รอบข้าง งานความปลอดภัย และงานวิศวกรรมแล้ว ตัวเลขอ้างอิงอยู่ที่ราว 5 ถึง 15 ล้านเยนในระดับขั้นตอนเดียว และราว 10 ถึง 30 ล้านเยนสำหรับระบบขนาดกลางที่รวมการประกอบและการตรวจสอบ ช่วงกว้างเพราะจำนวนรุ่นสกรู ความยากของการกำหนดตำแหน่งชิ้นงาน และข้อกำหนดเรื่องการบันทึก ล้วนทำให้โครงสร้างต่างกัน เวลาเทียบใบเสนอราคาให้ตรวจเสมอว่าชั้นการตัดสินและการบันทึกถูกรวมไว้แค่ไหน
ทำไมการควบคุมแรงบิดอย่างเดียวจึงไม่พอ?
เพราะแรงบิดที่ไขควงไฟฟ้าวัดได้คือผลรวมของแรงที่ใช้พาสกรูเดินกับแรงที่ใช้ยึดหลังหัวสกรูนั่งลงแล้ว ถ้าแรงเสียดทานกลางทางเพิ่มขึ้นจากการขันเอียงหรือเศษวัสดุติดค้าง แรงบิดจะถึงค่าที่ตั้งไว้ทั้งที่หัวสกรูยังไม่แตะผิวสัมผัส และเครื่องจะตัดสินว่าขันเสร็จตามปกติ การป้องกันต้องเฝ้าดูแกน Z คือความสูงที่หัวสกรูหยุด ควบคู่กับแรงบิด
ควรเลือกหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานหรือหุ่นยนต์อุตสาหกรรม?
ถ้าข้อกำหนดเรื่องรอบเวลาเข้มงวดและไม่จำเป็นต้องให้คนเข้าไปในพื้นที่ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้เปรียบเรื่องความเร็ว แต่ถ้าต้องติดตั้งเพิ่มในไลน์เดิมและทำงานในพื้นที่เดียวกับพนักงาน หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานจะเป็นตัวเลือก อย่างไรก็ตาม แม้ใช้หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานก็ยังข้ามการประเมินแรงสัมผัสและการประเมินความเสี่ยงไม่ได้ การจะยกเว้นรั้วนิรภัยหรือไม่ ตัดสินจากผลการประเมินความเสี่ยง ไม่ใช่จากรุ่นของหุ่นยนต์
ต้องมีสกรูกี่ตัวต่อชิ้นงานหนึ่งชุดจึงจะคุ้มกับการทำระบบอัตโนมัติ?
ไม่มีเส้นแบ่งที่ใช้จำนวนสกรูอย่างเดียว ยิ่งสกรูมากยิ่งลดงานคนได้มาก แต่ถ้ารุ่นสกรูมาก การเปลี่ยนเครื่องป้อนจะกินผลที่ได้กลับไป ในทางปฏิบัติ กระบวนการที่คุ้มที่สุดคือกระบวนการที่ขันสกรูรุ่นเดียวกันตั้งแต่สี่ตัวขึ้นไป เปลี่ยนรุ่นสินค้าไม่เกินวันละครั้ง และมีต้นทุนสูงเมื่อของเสียจากการขันหลุดออกไป กลับกัน กระบวนการที่มีสกรูสองตัวต่อชิ้นแต่มีห้ารุ่น ควรปรับปรุงจิ๊กและขั้นตอนการทำงานก่อน
จะลดไมโครสต็อปจากการป้อนสกรูได้อย่างไร?
การทดสอบป้อนด้วยสกรูของจริงก่อนสั่งซื้อคือมาตรการที่ได้ผลที่สุด นอกจากนั้นควรระบุช่วงความผันผวนของแรงดันลมที่ยอมรับได้ลงในสเปก และติดฝาครอบกันเศษวัสดุเข้าไปในบริเวณเครื่องป้อน ในเชิงการใช้งาน ควรบันทึกการหยุดที่เกิดจากการป้อนแยกจากการหยุดประเภทอื่น เพื่อให้เห็นความถี่รายรุ่นสกรู ซึ่งจะนำไปสู่มาตรการต้นทางอย่างการรวมรุ่นสกรูหรือทบทวนการชุบผิว
ใช้ไขควงไฟฟ้าแบบมือถือที่มีอยู่เดิมได้เลยหรือไม่?
ส่วนใหญ่ใช้ไม่ได้ทันที เพราะไขควงแบบมือถือออกแบบบนสมมติฐานว่าพนักงานเป็นผู้ให้แรงกด จึงมักไม่มีการควบคุมแกนกดที่จำเป็นเมื่อติดตั้งบนหุ่นยนต์ รวมถึงไม่มีสัญญาณสั่งเริ่มจากภายนอกและสัญญาณผลการตัดสินเข้าออก ยิ่งถ้าต้องบันทึกแรงบิดและมุมด้วยก็ยิ่งไม่ได้ คำตอบในทางปฏิบัติคือเลือกไขควงและคอนโทรลเลอร์ที่ออกแบบมาสำหรับติดตั้งบนหุ่นยนต์
สรุป
สิ่งที่ทำให้การขันสกรูอัตโนมัติสะดุด ไม่ใช่ความแม่นยำของหุ่นยนต์และไม่ใช่สมรรถนะของไขควง แต่คือการออกแบบข้อมูลที่ใช้ตัดสิน เครื่องที่ดูเฉพาะแรงบิดจะปล่อยสกรูลอยจากการขันเอียงหรือเศษวัสดุติดค้างผ่านไปในฐานะงานที่เสร็จปกติ ให้ใส่การตรวจสองชั้นด้วยแรงบิดร่วมกับพิกัดแกน Z ลงในสเปก พิสูจน์เครื่องป้อนด้วยสกรูของจริง และตัดสินปลายทางของข้อมูลบันทึก สามข้อนี้ถ้าเคลียร์ก่อนสั่งซื้อ ก็จะไม่ต้องเริ่มต้นหลังติดตั้งด้วยการแก้โปรแกรม
ด้านค่าใช้จ่าย ให้เทียบจากโครงสร้างของทั้งเซลล์ ไม่ใช่ราคาหุ่นยนต์ และการประเมินคืนทุนควรรวมมากกว่าการทดแทนแรงงาน คือรวมการป้องกันของเสียหลุดและการจำกัดขอบเขตการสอบสวนที่ได้จากบันทึกครบถ้วนด้วย ซึ่งตรงกับความเป็นจริงของกระบวนการขันสกรูมากกว่า
TOMAS TECH ให้การสนับสนุนโรงงานญี่ปุ่นในประเทศไทยเรื่องการทำระบบอัตโนมัติเฉพาะกระบวนการ เช่น งานขันสกรู ตั้งแต่การจัดระเบียบข้อกำหนด การออกแบบเงื่อนไขการตัดสิน ไปจนถึงการเชื่อมข้อมูลการขันเข้ากับระบบบริหารการผลิต ยังอยู่ในขั้นที่ยังไม่รู้ว่าควรเริ่มจากกระบวนการไหนก็คุยกันได้ เพียงเล่าสภาพกระบวนการปัจจุบันและปัญหาที่เจอ เราช่วยจัดระเบียบข้อมูลสำหรับการตัดสินใจให้ได้ ติดต่อเราได้ที่นี่
แหล่งอ้างอิง
- สาเหตุของสกรูลอยและการตรวจจับในไลน์อัตโนมัติ, Kojo Automation Navi, ภาษาญี่ปุ่น: kojo-automation-navi.com
- ความล้มเหลวที่พบบ่อยในการขันสกรูอัตโนมัติด้วยหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน, Robot SIer, ภาษาญี่ปุ่น: robot-sier.com
- ตัวเลขอ้างอิงค่าใช้จ่ายการนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาใช้, Sanmei Kiko, ภาษาญี่ปุ่น: sanmei-kikou.co.jp
