Những điều cơ bản về an toàn, phòng nổ và dạy robot

Có nhiều lý do để xem xét đưa robot vào quá trình sơn.

Muốn ổn định chất lượng.
Muốn giảm phụ thuộc vào người lao động có tay nghề cao.
Muốn giảm tổn thất sơn.
Muốn giảm gánh nặng cho người lao động.
Muốn đưa con người ra khỏi công việc có nhiều mùi hoặc sương sơn.
Muốn ứng phó với thiếu nhân lực.
Muốn nâng cao năng suất.

Đây đều là những mục tiêu quan trọng.

Robot sơn tạo ra giá trị lớn nếu được triển khai tốt.
Robot có thể giúp ổn định độ dày màng sơn, cải thiện môi trường làm việc, giảm lượng sơn sử dụng, tự động hóa và giảm nhân công.

Tuy nhiên, robot sơn không phải là thiết bị cứ mua về là lập tức sơn được.

Chỉ lắp đặt bản thân robot không tạo ra chất lượng sơn ổn định.
Chỉ đặt hàng rào an toàn cũng chưa đủ.
Dạy robot một lần cũng không có nghĩa là công việc đã hoàn tất.

Để robot sơn hoạt động hiệu quả, cần thiết kế bao gồm điều kiện vật cần sơn, đồ gá, cấp sơn, súng phun, buồng sơn, hút khí thải, phòng nổ, an toàn, lò sấy, bảo dưỡng và đào tạo nhân lực.

Như vậy, đưa robot sơn vào sử dụng không đơn thuần là mua máy.
Đó là dự án thiết kế lại toàn bộ quá trình sơn.

1. Robot không phán đoán tại hiện trường như con người

Khi phun sơn thủ công, người lao động đưa ra nhiều quyết định.

Quan sát bề mặt cần sơn và điều chỉnh khoảng cách súng.
Quan sát mức sơn bám để thay đổi tốc độ.
Thay đổi góc ở phần lõm.
Tránh phun quá nhiều ở cạnh.
Sơn bù những vị trí có thể thiếu độ dày màng sơn.
Tránh những vị trí có nguy cơ chảy sơn.
Điều chỉnh tinh trong khi quan sát độ bóng và bề mặt màng sơn.

Người có tay nghề cao thực hiện những việc này mà không cần ý thức rõ từng thao tác.

Ngược lại, robot làm theo chuyển động đã được cài đặt trước.
Robot không tự quyết định sơn vật gì và sơn như thế nào.

Vì vậy, khi đưa robot vào sử dụng, cần phân tích kỹ năng con người thành các yếu tố và cài đặt chúng thành điều kiện.

Khoảng cách súng phun.
Góc súng phun.
Tốc độ di chuyển.
Lưu lượng sơn.
Độ chồng mí.
Thứ tự sơn.
Điểm bắt đầu và kết thúc phun.
Độ dày màng sơn mục tiêu.
Những vị trí cần sơn bù.

Chỉ sau khi xác định những điểm này, robot mới có thể sơn ổn định.

2. Robot không sơn được nếu chưa xác định rõ điều kiện vật cần sơn

Điều đầu tiên cần xác định khi đưa robot vào sử dụng là điều kiện vật cần sơn.

Sơn sản phẩm nào?
Sơn những bề mặt nào?
Không sơn những bề mặt nào?
Cần độ dày màng sơn bao nhiêu?
Yêu cầu ngoại quan ở mức nào?
Hình dạng sản phẩm đơn giản hay phức tạp?
Có phần lõm hoặc mặt sau không?
Treo như thế nào?
Có bao nhiêu mã sản phẩm?
Tần suất đổi màu là bao nhiêu?

Nếu chưa xác định rõ những yếu tố này, không thể quyết định yêu cầu kỹ thuật robot, lựa chọn súng, thiết kế đồ gá hoặc dạy robot.

Trước hết, cần làm rõ “sơn vật gì, với chất lượng nào và trong điều kiện nào”, thay vì bắt đầu từ lựa chọn bản thân robot.

3. Độ chính xác đồ gá quyết định độ chính xác sơn bằng robot

Đồ gá rất quan trọng khi sơn bằng robot.

Robot hoạt động dựa trên giả định vật cần sơn ở cùng một vị trí mỗi lần.
Nếu vị trí bị lệch mỗi lần, dù robot chuyển động chính xác, kết quả sơn vẫn bị lệch.

Các hạng mục cần kiểm tra đối với đồ gá như sau.

• Có thể cố định vật cần sơn ở cùng một vị trí mỗi lần không?
• Vật cần sơn có bị rung hoặc lắc không?
• Có vướng cánh tay robot hoặc súng phun không?
• Có che mặt cần sơn không
• Có thể nối đất không?
• Có dễ treo và tháo vật cần sơn không?
• Có dễ vệ sinh không?
• Màng sơn tích tụ có làm giảm độ chính xác định vị không?

Khi đưa robot vào sử dụng, đồ gá đôi khi ảnh hưởng đến chất lượng nhiều hơn bản thân robot.

Nếu đưa robot vào sử dụng khi đồ gá còn không ổn định, dù sửa việc dạy robot nhiều lần, chất lượng vẫn không ổn định.

4. Xem súng phun và cấp sơn như một phần của hệ thống robot

Chuyển động của cánh tay không phải là yếu tố quan trọng duy nhất của robot sơn.

Súng phun là bộ phận thực sự phun sơn.
Các thiết bị cấp sơn như bơm, bình cấp sơn áp lực, đường ống, ống mềm, van và máy trộn hai thành phần có nhiệm vụ cấp sơn ổn định.

Dù robot chuyển động theo cùng một quỹ đạo, độ dày màng sơn vẫn không ổn định nếu cấp sơn không ổn định.

Cần xác nhận:

• Loại súng phun sử dụng
• Đường kính đầu phun
• Lưu lượng sơn
• Điều kiện khí nén
• Điều kiện tĩnh điện
• Độ nhớt
• Điều kiện dung môi pha loãng
• Điều kiện cấp sơn bằng áp lực
• Tỷ lệ trộn sơn hai thành phần
• Thời gian sử dụng sau khi pha trộn
• Phương pháp đổi màu
• Phương pháp vệ sinh

Cần xem xét robot cùng với hệ thống cấp sơn như một tổng thể.

Dù riêng robot có tính năng cao, chất lượng sơn vẫn không ổn định nếu cấp sơn không ổn định.

5. Dạy robot là công việc quan trọng sau khi đưa vào sử dụng

Robot sơn cần được dạy chuyển động.

Dạy robot là công việc hướng dẫn chuyển động cho robot.
Cần cài đặt robot đi qua vị trí nào, ở góc nào và với tốc độ nào.

Dạy robot không chỉ là công việc lúc đưa robot vào sử dụng.

Khi bắt đầu sản xuất hàng loạt.
Khi điều chỉnh độ dày màng sơn.
Khi bổ sung sản phẩm mới.
Khi thay đổi đồ gá.
Khi thay đổi sơn.
Khi cải thiện lỗi.
Khi thay đổi điều kiện sản xuất.

Trong những tình huống này, cần sửa đổi việc dạy robot.

Như vậy, để tiếp tục sử dụng robot lâu dài, cần có nhân lực biết dạy robot.

Có thể yêu cầu đơn vị bên ngoài thực hiện mỗi lần, nhưng việc đáp ứng sẽ mất thời gian.
Nếu hiện trường có khả năng tự thực hiện các sửa đổi cơ bản, tốc độ cải tiến sẽ nhanh hơn.

Khi đưa robot vào sử dụng, cần xem xét cả đào tạo nhân lực cùng với thiết bị.

6. Khi dạy robot, xem xét đồng thời độ dày màng sơn và ngoại quan

Chỉ xây dựng chuyển động robot là chưa đủ trong công việc dạy robot.

Chuyển động đó có thực sự tạo ra độ dày màng sơn cần thiết không?
Ngoại quan có ổn định không?
Có chảy sơn không?
Có chỗ chưa được sơn không?
Sơn có bám quá nhiều ở cạnh không?
Sơn có đi vào phần lõm không?
Với sơn bột, có phát sinh hiệu ứng lồng Faraday không?
Với sơn tĩnh điện, khả năng bao phủ quanh vật cần sơn có phù hợp không?

Cần kiểm tra các điểm này.

Dạy robot là công việc tạo ra chất lượng sơn, chứ không chỉ cài đặt chuyển động robot.

Vì vậy, người phụ trách dạy robot cần có kiến thức về sơn, cùng với khả năng vận hành robot.

Đo bằng máy đo độ dày màng sơn.
Kiểm tra ngoại quan.
Ghi lại vị trí lỗi.
Sửa điều kiện.
Sơn lại và kiểm tra.

Lặp lại chu trình này để xây dựng điều kiện sơn ổn định.

7. Hàng rào an toàn và liên động là điều kiện bắt buộc

Robot sơn là máy chuyển động nhanh gần con người.

Vì vậy, biện pháp an toàn là không thể thiếu.

Hàng rào an toàn.
Liên động.
Nút dừng khẩn cấp.
Phát hiện người đi vào.
Cửa an toàn.
Vận hành tốc độ thấp khi dạy robot.
Quy trình dừng khi bảo dưỡng.

Cần thiết kế những yếu tố này một cách phù hợp.

Liên động là cơ chế dừng thiết bị trong những tình huống như cửa an toàn mở.
Cơ chế này ngăn robot chuyển động khi người lao động đã đi vào khu vực nguy hiểm.

Không phải chỉ lắp hàng rào an toàn là đủ.

Hàng rào có cản đường đi của người lao động không?
Có thể thoát ra trong tình huống khẩn cấp không?
Có thể thực hiện bảo dưỡng không?
Có thể vào an toàn khi dạy robot không?
Có cản trở việc đưa vật cần sơn vào và ra không?

Cần kiểm tra các điểm này.

Biện pháp an toàn không phải là phần bổ sung sau khi đưa thiết bị vào sử dụng.
Cần tích hợp ngay từ đầu khi thiết kế bố trí.

8. Với sơn dung môi, phải kiểm tra biện pháp phòng nổ

Khi sử dụng sơn dung môi, biện pháp phòng nổ rất quan trọng trong việc đưa robot vào sử dụng.

Phòng nổ là cách tiếp cận nhằm ngăn cháy và nổ do tia lửa hoặc bộ phận nhiệt độ cao trong môi trường có khí hoặc hơi dễ cháy.

Hơi dung môi phát sinh trong buồng sơn.
Nếu sơn tĩnh điện, còn có yếu tố điện áp cao.
Vì vậy, cần chú ý đến robot, súng phun, thiết bị điều khiển, dây điện, chiếu sáng, cảm biến và thông gió.

Cần xác nhận:

• Điểm chớp cháy của sơn và dung môi pha loãng sử dụng
• Thông gió trong buồng sơn
• Nguy cơ hơi dung môi tích tụ
• Yêu cầu kỹ thuật phòng nổ của robot
• Yêu cầu kỹ thuật của súng phun
• Điều kiện an toàn của thiết bị tĩnh điện
• Nối đất
• Vị trí lắp thiết bị điện
• Quản lý nguồn lửa
• Liên động
• Không cho phép vận hành khi hệ thống hút khí thải dừng

Khi dùng robot cho sơn dung môi, không thể để biện pháp phòng nổ lại sau.

Tự động hóa mà chưa kiểm tra an toàn tạo ra rủi ro lớn tại hiện trường.

9. Sơn bột cần quản lý an toàn đối với bụi và tĩnh điện

Khi dùng robot hoặc máy sơn tự động để sơn bột, quản lý bụi và tĩnh điện rất quan trọng.

Sơn bột không chứa dung môi nên có lợi về VOC.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là không cần quản lý bụi.

Nếu bột sơn phát tán nhiều trong không khí, môi trường làm việc và an toàn sẽ bị ảnh hưởng.
Ngoài ra, vì có sử dụng tĩnh điện, quản lý nối đất cũng rất quan trọng.

Cần xác nhận:

• Khả năng hút của buồng sơn bột
• Rò rỉ bụi
• Quản lý bộ lọc
• Quản lý bột thu hồi
• Điều kiện điện áp của súng tĩnh điện
• Nối đất vật cần sơn và đồ gá
• Bột sơn tích tụ
• Quy trình vệ sinh
• Nguy cơ cháy và nổ bụi
• Phương tiện bảo hộ của người lao động

Sơn bột là lựa chọn hấp dẫn để đáp ứng yêu cầu môi trường.
Tuy nhiên, chỉ khi quản lý tốt an toàn và vệ sinh mới có thể vận hành ổn định.

10. Robot không sơn ổn định nếu năng lực buồng sơn không đủ

Robot phun sơn liên tục trong những điều kiện nhất định.

Vì vậy, nếu năng lực buồng sơn không đủ, sương sơn dễ tích tụ.

Các hạng mục cần kiểm tra đối với buồng sơn như sau.

• Có bảo đảm được phạm vi chuyển động robot không?
• Có bảo đảm được khoảng cách giữa súng và vật cần sơn không?
• Lưu lượng khí thải có đủ không?
• Sương sơn có quay lại vị trí làm việc không?
• Khả năng chứa giữ của bộ lọc có đủ không?
• Với sơn bột, năng lực thu hồi có đủ không?
• Có dễ vệ sinh bên trong buồng sơn không?
• Có đáp ứng điều kiện phòng nổ và an toàn không?
• Có không gian bảo dưỡng không?

Dù chỉ lắp robot vào buồng sơn hiện có, chất lượng vẫn không ổn định nếu buồng sơn không đáp ứng được.

Khi đưa robot vào sử dụng, cần kiểm tra cả buồng sơn.

11. Năng lực lò sấy cũng liên quan đến thành công của việc đưa robot vào sử dụng

Dù robot sơn ổn định, tính năng màng sơn vẫn chưa hoàn thiện nếu lò sấy không đáp ứng được.

Nếu đưa robot vào sử dụng làm tăng lượng sơn thi công, tải của lò sấy cũng có thể tăng.

Cần xác nhận:

• Nhiệt độ cài đặt của lò sấy
• Nhiệt độ vật đạt được
• Thời gian lưu trong lò
• Tốc độ băng tải
• Phân bố nhiệt lò
• Khả năng sấy khi độ dày màng sơn tăng
• Tải nhiệt khi sản lượng tăng
• Khí thải, VOC và mùi
• Tình trạng vệ sinh bên trong lò

Nếu chỉ công đoạn sơn nhanh hơn nhờ robot nhưng lò sấy không theo kịp, năng lực toàn dây chuyền sẽ không tăng.

Cần xem xét việc đưa robot vào sử dụng bao gồm từ sơn đến sấy.

12. Nếu không có hệ thống tổ chức bảo dưỡng, robot dễ dừng

Bảo dưỡng sau khi đưa robot sơn vào sử dụng rất quan trọng.

Thân robot.
Súng phun.
Ống mềm.
Cáp.
Van.
Bơm.
Bộ lọc.
Thiết bị tĩnh điện.
Thiết bị an toàn.
Tủ điều khiển.
Cảm biến.

Cần kiểm tra định kỳ những hạng mục này.

Nếu hệ thống tổ chức bảo dưỡng chưa vững, các vấn đề sau xảy ra.

• Tắc súng
• Sơn ra không tốt
• Cáp bị đứt
• Cảm biến bất thường
• Thiết bị an toàn hỏng
• Robot dừng
• Điều kiện sơn biến động
• Phát sinh lỗi
• Thời gian khôi phục kéo dài

Robot là thiết bị có kỹ thuật cao.
Vì vậy, cần kiểm tra hằng ngày, kiểm tra định kỳ, phụ tùng dự phòng và quy trình xử lý sự cố.

Khi đưa thiết bị vào sử dụng, nên xác định rõ ai kiểm tra những gì.

13. Xem xét cả phương án dự phòng khi robot dừng

Robot là thiết bị.
Là thiết bị thì có khả năng dừng hoạt động.

Khi robot dừng, tiếp tục sản xuất hàng loạt như thế nào?
Chuyển sang phun thủ công không?
Dùng dây chuyền khác không?
Dừng sản xuất không?
Người phụ trách bảo dưỡng có thể khôi phục trong bao lâu?

Cần xem xét trước những điểm này.

Đặc biệt, với dây chuyền phụ thuộc hoàn toàn vào robot, ảnh hưởng khi dừng sẽ lớn.

Cần xác nhận:

• Khả năng thay bằng phun thủ công khi robot dừng
• Súng phun và phụ tùng dự phòng
• Người phụ trách bảo dưỡng
• Hệ thống hỗ trợ của nhà sản xuất
• Quy trình khôi phục
• Phương pháp kiểm tra chất lượng
• Kiểm tra điều kiện khi khởi động lại
• Ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất

Khi đưa robot vào sử dụng, cần thiết kế cả cách vận hành trong tình huống bất thường cùng với vận hành bình thường.

14. Đưa robot vào sử dụng phải đi cùng đào tạo tại hiện trường

Đưa robot sơn vào sử dụng làm công việc tại hiện trường thay đổi.

Công việc sơn thủ công giảm, nhưng các công việc sau tăng.

• Kiểm tra điều kiện
• Dạy robot
• Đo độ dày màng sơn
• Kiểm tra ngoại quan
• Quản lý đồ gá
• Vệ sinh súng
• Kiểm tra robot
• Kiểm tra an toàn
• Ứng phó khi có bất thường
• Quản lý chương trình

Như vậy, vai trò của người lao động chuyển từ “người sơn” sang “người quản lý điều kiện sơn”.

Cần đào tạo để thích ứng với thay đổi này.

Ngoài vận hành robot, cần học nguyên lý sơn, quản lý độ dày màng sơn, nguyên nhân lỗi, an toàn, phòng nổ, bảo dưỡng và vệ sinh.

Đưa robot vào sử dụng không chỉ là hoạt động giảm nhân lực.
Đây còn là hoạt động nâng cao vai trò của thành viên tại hiện trường.

15. Các vấn đề dễ gặp khi đưa robot sơn vào sử dụng tại nhà máy ở Việt Nam

Tại các nhà máy ở Việt Nam, các vấn đề sau dễ phát sinh khi đưa robot sơn vào sử dụng.

Bắt đầu xem xét từ việc mua bản thân robot.
Chưa xác định rõ điều kiện vật cần sơn.
Độ chính xác đồ gá chưa đủ.
Không có người biết dạy robot.
Thiết kế hàng rào an toàn và liên động chưa đầy đủ.
Biện pháp phòng nổ trong sơn dung môi chưa rõ.
Năng lực buồng sơn không đủ.
Chưa kiểm tra năng lực lò sấy.
Hệ thống tổ chức bảo dưỡng chưa vững.
Không có phương án dự phòng khi robot dừng.

Trong tình trạng này, dù đưa robot vào sử dụng, vẫn khó ổn định chất lượng hoặc giảm nhân công.

Cần triển khai việc đưa robot vào sử dụng như thiết kế công đoạn, thay vì chỉ là mua thiết bị.

16. Các hạng mục cơ bản cần kiểm tra trước khi đưa robot sơn vào sử dụng

Trước khi đưa robot sơn vào sử dụng, nên kiểm tra các hạng mục thực tế sau.

1. Điều kiện vật cần sơn

Kiểm tra hình dạng, kích thước, khối lượng, phạm vi sơn, độ dày màng sơn và yêu cầu ngoại quan.

2. Đồ gá

Kiểm tra định vị, khả năng giữ, nối đất, khả năng vệ sinh và sự vướng với robot.

3. Súng phun

Kiểm tra loại súng, lưu lượng sơn, đầu phun, điều kiện khí nén và điều kiện tĩnh điện.

4. Cấp sơn

Kiểm tra cấp sơn bằng áp lực, bơm, trộn hai thành phần, độ nhớt, đổi màu và vệ sinh.

5. Dạy robot

Xác định ai cài đặt, ai sửa đổi và ghi chép như thế nào.

6. Buồng sơn

Kiểm tra hút khí thải, luồng khí, phòng nổ, bụi, vệ sinh và phạm vi chuyển động.

7. Lò sấy

Kiểm tra nhiệt độ đạt được của vật cần sơn, thời gian lưu trong lò và năng lực sấy.

8. An toàn

Kiểm tra hàng rào an toàn, liên động, dừng khẩn cấp và quản lý việc đi vào khu vực.

9. Phòng nổ và tĩnh điện

Kiểm tra hơi dung môi, bụi, nối đất và thiết bị điện áp cao.

10. Bảo dưỡng và đào tạo

Kiểm tra các nội dung kiểm tra hằng ngày, phụ tùng dự phòng, ứng phó khi có bất thường và kế hoạch đào tạo.

17. Giá trị của việc đưa robot sơn vào sử dụng theo quan điểm CoatureVietnam

CoatureVietnam không xem robot sơn đơn thuần là thiết bị tự động hóa.

Robot sơn là thiết bị để thiết kế lại quá trình sơn một cách khoa học.

Chuyển kỹ năng con người thành điều kiện cụ thể.
Ổn định độ dày màng sơn.
Giảm tổn thất sơn.
Giảm công việc nguy hiểm.
Đưa người lao động ra xa sương sơn và mùi.
Giúp ghi nhận chất lượng dễ hơn.
Nâng cao vai trò của thành viên tại hiện trường.

Đó là những giá trị mà robot có thể mang lại.

Tuy nhiên, chỉ mua robot không thể thực hiện được những điều này.

Điều kiện vật cần sơn.
Đồ gá.
Súng phun.
Cấp sơn.
Buồng sơn.
Lò sấy.
An toàn.
Phòng nổ.
Dạy robot.
Bảo dưỡng.
Đào tạo.

Chỉ khi thiết kế các yếu tố này như một tổng thể, robot mới tạo ra giá trị tại hiện trường.

Đây là thực hiện tư tưởng “Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.” mà CoatureVietnam coi trọng.

Khoa học là lượng hóa điều kiện sơn và thiết kế thành công đoạn mà robot có thể tái hiện.
Sự tận tâm là bảo vệ người lao động khỏi công việc khắc nghiệt và chuyển hiện trường thành nơi có thể yên tâm quản lý, cải tiến.

Tổng kết

Robot sơn không phải là thiết bị cứ mua về là sơn được.

Chỉ bản thân robot không làm chất lượng ổn định.
Chỉ đặt hàng rào an toàn không hoàn thiện được an toàn.
Chỉ dạy robot một lần không thể bảo đảm chất lượng sản xuất hàng loạt.

Khi đưa robot sơn vào sử dụng, cần xem xét các góc độ sau.

Điều kiện vật cần sơn.
Độ chính xác đồ gá.
Súng phun.
Cấp sơn.
Năng lực buồng sơn.
Năng lực lò sấy.
Hàng rào an toàn.
Liên động.
Phòng nổ.
Tĩnh điện.
Dạy robot.
Bảo dưỡng.
Đào tạo.
Ứng phó khi robot dừng.

Đưa robot vào sử dụng là thiết kế lại quá trình sơn, thay vì chỉ mua thiết bị.

Tự động hóa không có nghĩa là kỹ năng con người trở nên không cần thiết.
Tự động hóa chuyển kỹ năng con người thành điều kiện cụ thể và công đoạn có thể tái hiện.

Để việc đưa robot sơn vào sử dụng giúp ổn định chất lượng, giảm gánh nặng cho người lao động, nâng cao an toàn và trình độ của quá trình sơn, CoatureVietnam sẽ hỗ trợ triển khai dựa trên toàn bộ công đoạn, thay vì chỉ xem xét riêng thiết bị.