Puhallusmuovaussolun automatisointi

Robotit ovat nykypäivän teollisuusautomaation keskiössä. Yritykset voivat korottaa tuotantokapasiteettiaan automaation avulla, samalla jopa parantaen laatua. Kun automaatioaste kasvaa jollakin teollisuuden alalla, täytyy kyseisen alan yritysten seurata kehityksen mukana tai hyväksyä kilpailukyvyn heikkeneminen korkean volyymin tuotteissa. Opinnäytetyön pohjana oleva selvitys tehtiin muoviteollisuudessa toimivalle yritykselle, mutta yritys ei ole opinnäytetyön toimeksiantaja. Työn tavoitteena oli kehittää konseptitason esitys puhallusmuovauskoneen ympärille rakennetun manuaalisolun automatisoinnista. Esityksen tarkoituksena on tulevaisuudessa johdattaa yritystä kohti koko puhallusmuovauspuolen automatisointia, joka mahdollistaisi yrityksen toiminnan laajenemisen myös korkean volyymin tuotteisiin. Opinnäytetyö on tapaustutkimus, jonka lähtökohtana on yksittäisen manuaalisolun automatisointi. Työn tutkimusmenetelmänä käytettiin kvalitatiivista toimintatutkimusta konstruktiivisella tutkimusotteella. Työ sisältää käsitellyistä aihealueista laajan teoriapohjan, joka koostettiin perinteisistä tutkimuslähteistä, kuten kirjoista ja tieteellisistä artikkeleista. Työn teoriatietoa kuitenkin vahvistettiin tekemällä konseptitodistus robotilla, joka mahdollisti syvällisemmän ymmärryksen käytännön tason ongelmista solua automatisoidessa. Tämän lisäksi ehdotetun automaatioratkaisun toimivuutta tutkittiin simulaatiolla. Työ ei kuitenkaan sisällä kvantitatiivista analyysiä ehdotettujen ratkaisujen eduista. Tutkielman tärkeimmät tulokset keskittyvät muottisuunnittelua ohjaaviin sääntöihin, jotka edesauttavat automaatiovalmiutta. Työn tärkeäksi anniksi nousee myös lukuisat esitetyt vaihtoehdot eri osioiden automatisoinnille, jotka toimivat jatkotutkimusaiheina tarpeen mukaisesti. Kyseinen lähestymistapa mahdollistaa työn käyttämisen toimivan automaatioratkaisun kehittämiseen yrityksen tarpeen mukaisesti sen sijaan, että yritettäisiin luoda kaikkiin tilanteisiin sopivaa yksittäistä automaatioratkaisua. Työn tulokset viittaavat siihen, että muovialan pk-yritysten automatisointitarpeet voivat olla toteutettavissa odotettua pienemmällä työmäärällä. Tätä työtä tukisi jatkotutkimus ehdotettujen ratkaisujen hyötyjen vertailusta kvantitatiivisen analyysin keinoin. Nämä työt muodostaisivat yhdessä toimivan kokonaisuuden, joka toimisi erinomaisena lähteenä automaatiohanketta aloittavalle muovialan pk-yritykselle.The purpose of this study was to develop a concept-level framework for the robotic automation of manual cells operating alongside blow molding machinery. The goal of this thesis was to lay the foundation for the company to automate their blow molding facility and be able to expand their production to high-volume products while maintaining their profit margins. This thesis is a case study branching out from a single manual cell automation process. The study was done as an innovation action research with a constructive approach. The theoretical information for this thesis was gathered partly from traditional sources (e.g. books, scientific journals) but the work also included tests with a physical robot as well as using simulations to test proposed solutions. This work, however, did not include quantitative analysis into the benefits of the proposed solutions. The results of this thesis are most apparent in the principles given for mold design to accommodate robotic manipulation of parts, as well as in the numerous options presented for the different subsections of the automation solution. These options were expanded upon and presented as future research targets. This approach enables the findings of this thesis to be used in more general terms to develop an automation solution suitable for the exact task at hand, instead of trying to provide a one-size-fits-all solution. This thesis can easily be transformed into a blow molding automation checklist, with suggestions given for future reading on the subject. The findings of this work theory-wise indicate that transforming manual cells into robotic cells in the plastic industry is not an unattainable goal for SMEs and can be done in distinct steps. A follow-up research diving into the quantitative results of compared solutions would add more value to this study