Giải pháp DAIFUKU Sản xuất thông minh pin khô với hệ thống vận chuyển trên cao và hệ thống lưu trữ và thu hồi tự động
Panasonic Energy Co., Ltd., công ty sản xuất mọi thứ từ pin khô đến pin công nghiệp và ô tô, đã di dời cơ sở sản xuất pin khô của mình đến Nhà máy Nishikinohama ở Thành phố Kaizuka, Osaka. Cùng với động thái này, Panasonic Energy cũng giới thiệu một giải pháp tự động bao gồm các hệ thống vận chuyển trên cao và các hệ thống lưu trữ và thu hồi tự động (AS/RS). Toma Suzuki (bên trái trong ảnh), Trưởng phòng Kỹ thuật Sản xuất thuộc Bộ phận Kinh doanh Thiết bị Năng lượng và Mamoru Kuwahara (bên phải) thuộc Bộ phận Ô tô của Daifuku, người giám sát dự án, đã giới thiệu sáng kiến tự động hóa quan trọng đầu tiên của Panasonic Energy và dự án di dời nhà máy kéo dài khoảng ba năm từ năm 2021 đến năm 2023.
Ông có thể cho chúng tôi biết tổng quan về Nhà máy Nishikinohama và lý do đằng sau việc chuyển hoạt động sản xuất pin khô đến đó không?
Suzuki: Nhà máy Nishikinohama là cơ sở sản xuất pin khô duy nhất của Panasonic Energy tại Nhật Bản và là một trong những cơ sở lớn nhất cả nước. Cơ sở này sản xuất pin khô từ loại D đến AAA, chủ yếu phục vụ nhu cầu trong nước. Trước đây, nhà máy là cơ sở sản xuất mô-đun pin mặt trời, nhưng chúng tôi đã cải tạo hoàn toàn cơ sở vật chất và bắt đầu hoạt động toàn diện vào năm 2023, đánh dấu kỷ niệm 100 năm hoạt động kinh doanh liên quan đến năng lượng của chúng tôi.
Nhà máy Moriguchi, tọa lạc tại Thành phố Moriguchi, Osaka, là cơ sở sản xuất pin chính của chúng tôi trong hơn 90 năm. Tuy nhiên, do các vấn đề như tòa nhà cũ kỹ, chúng tôi đã thực hiện dự án chuyển hoạt động sản xuất pin khô sang Nhà máy Nishikinohama, nơi tôi tham gia với tư cách là nhà thiết kế cơ sở sản xuất. Ý tưởng của chúng tôi là thành lập một nhà máy hàng đầu toàn cầu cho tương lai của ngành kinh doanh pin khô và hoàn thành trách nhiệm của mình đối với nguồn cung thị trường trong tương lai. Chúng tôi đặt ra mục tiêu xây dựng một hệ thống sản xuất thông minh phù hợp để trở thành nhà máy hàng đầu toàn cầu cho hoạt động sản xuất pin khô.
Tối ưu hóa hàng tồn kho và cải thiện độ chính xác của kế hoạch sản xuất
Khi lắp đặt thiết bị tại Nhà máy Nishikinohama, ông tập trung nhiều nhất vào khía cạnh nào?
Suzuki: Tại Nhà máy Moriguchi, chúng tôi sản xuất tới 48 triệu pin khô D đến AAA mỗi tháng. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì năng lực sản xuất này đồng thời giải quyết nhiều thách thức sản xuất khác nhau.
Một trong những thách thức đó là quản lý hàng tồn kho. Theo truyền thống, pin khô được lưu trữ trong các gói bọc co nhiệt gồm nhiều pin. Điều này có nghĩa là nếu chúng tôi hết hàng tồn kho hai gói, chúng tôi không thể đóng gói lại hàng tồn kho mười gói để vận chuyển. Thay vào đó, chúng tôi sẽ phải sản xuất pin mới. Vì vậy, bằng cách lưu trữ pin không đóng gói, chúng tôi có thể dễ dàng phản ứng với những biến động về nhu cầu, cải thiện độ chính xác của kế hoạch sản xuất và giảm tổng lượng hàng tồn kho. Đây là một ví dụ về cách chúng tôi đã sửa đổi hệ thống của mình.
Cải thiện quy trình làm việc của chúng tôi cũng rất cần thiết. Tất cả các quy trình tại Nhà máy Moriguchi đều được xử lý trong một tòa nhà duy nhất và chúng tôi sử dụng xe đẩy và các phương tiện khác để vận chuyển vật liệu giữa các quy trình. Tuy nhiên, với diện tích sàn lớn hơn 20% tại Nhà máy Nishikinohama, nhà máy về cơ bản được chia thành ba phần, với vật liệu, công việc đang thực hiện và thành phẩm chảy từ Tòa nhà A xuống Tòa nhà C. Với khoảng cách xa hơn giữa các quy trình, chúng tôi tính toán rằng chúng tôi sẽ cần tăng đáng kể nhân viên để tiếp tục vận chuyển sản phẩm theo cách thủ công. Do việc đảm bảo thêm nhân viên khó khăn như thế nào và do lo ngại về nguy cơ pin khô rơi hoặc đổ trong quá trình vận chuyển, nên tự động hóa đã trở thành điều cần thiết.
Việc vận chuyển thủ công bằng xe đẩy có gây ra gánh nặng đáng kể cho nhân viên không?
Suzuki: Ngay cả những cục pin nhỏ cũng rất đặc, và khi được đóng gói trong hộp, chúng trở nên khá nặng và khó xử lý. Thêm vào đó, các hộp xếp chồng lên nhau có nguy cơ bị đổ, dẫn đến rủi ro cao về an toàn và chất lượng, vì vậy chúng tôi phải tìm cách vận chuyển sản phẩm an toàn hơn, hiệu quả hơn. Mặc dù chúng tôi có nhiều cơ sở được thiết kế tại chỗ, nhưng chúng tôi quyết định rằng sẽ tốt hơn nếu tìm kiếm sự trợ giúp của các chuyên gia bên ngoài để tự động hóa lưu trữ và vận chuyển.
Cải thiện đáng kể hiệu quả và quản lý hàng tồn kho bằng cách kết hợp hệ thống vận chuyển trên cao và AS/RS
Có phải Daifuku tham gia vào dự án này như thế không?
Suzuki: Đúng vậy. Chúng tôi đã tiếp cận một số công ty để tìm cách tự động phân loại các thùng có kích thước khác nhau được xử lý trong quá trình sản xuất, nhưng không ai có thể đưa ra được những gì chúng tôi cần. Daifuku đã cung cấp cho chúng tôi dữ liệu so sánh và các đề xuất để biến hệ thống như vậy thành khả thi, điều mà chúng tôi rất trân trọng. Mặc dù ban đầu chúng tôi dự định sử dụng băng tải để vận chuyển, nhưng việc lắp băng tải vào bố cục là một thách thức quá lớn. Phản hồi nhanh chóng của Daifuku đối với các câu hỏi của chúng tôi đã dẫn đến quyết định hợp tác chính thức suôn sẻ với họ.
Kuwahara: Vào mùa thu năm 2021, chúng tôi đã nhận được một yêu cầu về hệ thống lưu trữ và phân loại tạm thời SPDR (Spider) của mình. Tại Nhà máy Moriguchi, các hộp pin được xếp phẳng và nhân viên theo dõi các phiếu vận chuyển để lưu trữ và lấy hàng thủ công. Yêu cầu ban đầu là tự động hóa quy trình làm việc này, nhưng chúng tôi cho rằng cần phải giải quyết nhiều vấn đề hơn. Sau khi cân nhắc, chúng tôi xác định rằng Mini Load AS/RS của chúng tôi phù hợp hơn vì nó có thể xử lý các kích cỡ hộp khác nhau cho pin D đến pin AAA và cho phép chúng tôi giảm không gian lưu trữ xuống còn một phần ba so với không gian lưu trữ phẳng cần thiết.
Để vận chuyển sản phẩm, chúng tôi đề xuất hệ thống vận chuyển đường ray đơn Ramrun để tận dụng hiệu quả không gian trên cao của tòa nhà. Quy trình làm việc chúng tôi thiết kế bao gồm vận chuyển pin đã hoàn thành từ Tòa nhà B đến kho tự động trong Tòa nhà C bằng băng tải và sử dụng hệ thống Ramrun để vận chuyển sản phẩm đến các quy trình đóng gói và trả lại các hộp rỗng sau khi vận chuyển.
Thông thường, khả năng chịu tải có thể là mối quan tâm lớn đối với vận chuyển trên cao, nhưng hệ thống Ramrun của Daifuku cũng được các nhà sản xuất ô tô sử dụng để vận chuyển thân xe và các bộ phận nặng khác, và nó có thể dễ dàng tùy chỉnh để đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau, bao gồm cả việc vận chuyển các vật thể từ những bộ phận nhẹ đến những bộ phận nặng tới vài tấn. Tại Nhà máy Nishikinohama, trọng lượng vận chuyển tối đa là khoảng 80 kg đối với pin D, hệ thống có thể xử lý mà không gặp bất kỳ vấn đề nào. Dự án này cũng bao gồm một hệ thống mã vạch để thay đổi lệnh vị trí và tốc độ bằng Ramrun, đảm bảo dễ dàng thích ứng với những thay đổi trong tương lai trong kế hoạch sản xuất hoặc để di dời hoặc mở rộng các trạm Ramrun.
Hệ thống đường ray đơn tự động trên cao để vận chuyển container
Lưu trữ hàng tồn kho trong AS/RS thông qua băng chuyền
Các thùng chứa vận chuyển chứa đầy pin khô
Đây có phải là lần đầu tiên bạn giới thiệu AS/RS hay hệ thống vận chuyển tự động không?
Suzuki: Đây là lần đầu tiên chúng tôi giới thiệu một hệ thống tự động trên quy mô lớn như vậy và mặc dù quá trình chuẩn bị có phần khó khăn, nhưng việc loại bỏ nhu cầu phải đảm bảo thêm nhân viên là một lợi ích lớn. Ngoài ra, tại Nhà máy Moriguchi, chúng tôi phải tìm kiếm trực quan các sản phẩm trên các pallet xếp hàng trên sàn. Hệ thống theo dõi mới hiện cho phép chúng tôi nhanh chóng xác định vị trí các sản phẩm cụ thể, cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động.
Tối ưu hóa tự động hóa và cơ giới hóa trong khi quyết định nhiệm vụ nào sẽ thực hiện thủ công
Nhân viên của bạn phản ứng thế nào với những thay đổi trong hoạt động và quy trình làm việc?
Suzuki: Lúc đầu, không phải tất cả nhân viên đều ủng hộ những thay đổi, một phần vì những công nhân trên sàn đã quen với hệ thống sản xuất thông thường. Để giải quyết mọi mối quan ngại, chúng tôi đã chia sẻ thông tin từ giai đoạn thiết kế, hình dung và truyền đạt các vấn đề như khoảng cách vận chuyển tăng lên của Nhà máy Nishikinohama. Chúng tôi cũng đã cùng nhau đến thăm các cơ sở để chỉ ra những loại thiết bị tự động hóa có sẵn. Nhiều người lo lắng rằng tổng lượng hàng tồn kho sẽ giảm sau khi đưa AS/RS vào sử dụng, vì vậy chúng tôi đã chạy mô phỏng dựa trên kết quả sản xuất trong ba năm qua. Điều này cho phép chúng tôi chứng minh rằng sẽ không có vấn đề gì với việc giảm lượng hàng tồn kho. Chúng tôi tập trung vào việc hình dung và định lượng thông tin để giảm bớt sự không chắc chắn về những gì những thay đổi sẽ mang lại.
Bạn đã gặp phải những thách thức nào trong quá trình di dời?
Suzuki: Việc di dời nhà máy diễn ra khá suôn sẻ. Tại Nhà máy Nishikinohama, chúng tôi sản xuất pin D và C ở tầng một và pin AA và AAA ở tầng hai, với thiết bị tương tự ở cả hai tầng. Để đảm bảo việc sản xuất pin khô không bị gián đoạn trong quá trình di dời, chúng tôi tập trung vào việc sản xuất pin D và C tại Nhà máy Moriguchi, và sau khi tích trữ đủ hàng tồn kho, các cơ sở sản xuất đã được tháo dỡ và lắp ráp lại tại Nhà máy Nishikinohama. Sau đó, chúng tôi cũng làm như vậy đối với pin AA và AAA, hoàn thành việc di dời theo từng giai đoạn.
Tuy nhiên, chúng tôi đã gặp phải một số vấn đề bất ngờ khi lắp đặt thiết bị. Nhà máy Nishikinohama là một địa điểm sản xuất mô-đun pin mặt trời cho đến năm 2003 và mặc dù chúng tôi đã bố trí thiết bị của mình dựa trên bản vẽ thiết kế ban đầu, chúng tôi vẫn thấy các cơ sở điện và đường ống không được đánh dấu. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng mái nhà dốc nhẹ, dẫn đến chiều cao trần nhà khác nhau ở tầng hai. Tuy nhiên, Daifuku đã nghĩ ra cách để linh hoạt giải quyết những vấn đề không lường trước này, chẳng hạn như bằng cách mở rộng hệ thống vận chuyển trên cao.
Kuwahara: Mặc dù phải đảm bảo vật liệu và sắp xếp công việc để kéo dài đường ray một cách bất ngờ, nhưng với sự hợp tác của mọi người tại công trường, chúng tôi đã hoàn thành việc lắp đặt mà không gặp vấn đề lớn nào, điều này thực sự đáng mừng.
Là một nhà máy chuyên nghiên cứu về tương lai của pin khô, bạn có kế hoạch tự động hóa nào khác cho tương lai không?
Suzuki: Chúng tôi đã tự động hóa quy trình cho đến ngay trước khi đóng gói bằng màng co, nhưng chúng tôi cũng đang cân nhắc cải tiến các quy trình tiếp theo. Hiện tại, chúng tôi phải tự tay chất các hộp các tông đựng sản phẩm nặng 15 kg trở lên lên pallet, sau đó chúng tôi chất lên xe tải bằng xe nâng. Chúng tôi phải nâng và dỡ các hộp này hơn 1.000 lần mỗi ngày, vì vậy chúng tôi muốn tự động hóa quy trình này.
Nhìn chung, chúng tôi đã tự động hóa khoảng 80% các hoạt động tại Nhà máy Nishikinohama. 20% còn lại chủ yếu liên quan đến việc cung cấp vật liệu điện cực dương và điện cực âm, và mặc dù vẫn còn chỗ cho tự động hóa, chúng tôi không có kế hoạch tự động hóa tất cả các hoạt động tại nhà máy. Vẫn có một số tình huống đòi hỏi sự can thiệp của con người, chẳng hạn như máy dừng tạm thời. Để ứng phó phù hợp với những tình huống như vậy, trước tiên chúng tôi phải đảm bảo một môi trường làm việc an toàn. Việc duy trì sản xuất trong trường hợp có sự cố cũng đòi hỏi phải có sự quen thuộc nhất định với địa điểm và điều này cũng đòi hỏi sự tham gia của con người. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục suy nghĩ về cách tốt nhất để công nhân và máy móc của chúng tôi làm việc cùng nhau.
Kể từ khi bắt đầu hoạt động vào năm 1966, chúng tôi cũng tập trung vào việc thu hút cộng đồng, với hơn một triệu người đã tham gia các chuyến tham quan nhà máy và hội thảo sản xuất pin. Chúng tôi cũng đã cải tiến các chương trình này để mang đến nhiều trải nghiệm phong phú hơn nữa. Trong tương lai, chúng tôi có kế hoạch tiếp tục chia sẻ nhà máy của mình với công chúng để trở thành một cơ sở hướng đến cộng đồng hơn bao giờ hết.
Tôma Suzuki
Phòng Kỹ thuật sản xuất, Quản lý sản xuất, Đơn vị kinh doanh năng lượng tiêu dùng
Bộ phận kinh doanh thiết bị năng lượng
Công ty TNHH Năng lượng Panasonic
Toma Suzuki gia nhập Panasonic Energy vào năm 2016. Ông tham gia bảo trì, thiết kế và phát triển thiết bị sản xuất tại Nhà máy Moriguchi, tập trung vào sản xuất pin khô. Năm 2020, ông chuyển sang Phòng Xúc tiến Sản xuất Toàn cầu, nơi ông làm việc để giới thiệu thiết bị mới tại các địa điểm sản xuất ở nước ngoài, bao gồm cả ở Thái Lan. Ông đã ở vị trí hiện tại của mình kể từ năm 2022 và vẫn tận tâm xây dựng các hệ thống sản xuất sẽ định hình tương lai của ngành kinh doanh pin khô.