Завдання:
Виробник добре відомих бензопил STIHL, що базується в Вайблінґені неподалік Штутґарта, також виготовляє низку бензинових відрізних пилок. Саме тут колаборативний робот CR-35iA було введено в експлуатацію. Вага відрізної пилки близько 10 кг і без допомоги CR-35iA оператор мав маніпулювати нею сам. Досі це було значним тягарем для оператора.
Рішення:
За допомогою робота слід зменшити навантаження на працівників на лінії упаковування відрізних бензопилок. Завдання робота на новій лінії упакування — зняти пилку з підвісного транспортера, виконати випробування струшуванням та утримувати її підвішеним, доки остаточний візуальний огляд не буде позитивно завершено. Потім робот кладе відрізну пилку в упакувальний коробок.
Результат:
Робот знімає навантаження з працівників пакувальної лінії, рухаючись зі швидкістю 250 мм/с. Він бере на себе піднімання важких вантажів. Оскільки вага однієї відрізної пилки близько 10 кг, загальна транспортована вага за одну зміну на працівника становить близько 8 тонн. Програмне забезпечення "Line Tracking" (Відстеження виробничої лінії) від FANUC та опція "Collision Guard" (Захист від зіткнення), які вже були знайомі STIHL, спрощують процес. STIHL працює з роботами FANUC у своїх операціях по всьому світу з 1990-х.
Скачати PDF
Програмне забезпечення "Line Tracking" (Відстеження виробничої лінії) та опція "Collision Guard" (Захист від зіткнення) з CR-35iA
Модель співпраці — STIHL відкриває нові перспективи з колаборативним роботом FANUC
Сотні роботів уже використовуються у виробника бензопил STIHL, що базується у Вайблінґені неподалік Штутґарта. Тепер буде додано першого колаборативного робота. Компанія STIHL зробила чіткий крок уперед у розвитку технологій, використовуючи FANUC CR- 35iA . Робот зменшує навантаження на працівників на лінії упаковування відрізних бензопилок.
Запуск виробництва зайняв тільки три дні. До того часу вказане число деталей уже було одержано. Це відбулось завдяки доброму приготуванню після першого розгортання колаборативного робота у STIHL. Команда з технологічного відділу компанії провела цілий рік, розробляючи технічні вимоги та здійснюючи приготування робочого місця для CR- 35 i А. Все це інтенсивне приготування окупилося. Навіть у першу нічну зміну робот працював бездоганно. Команда лідера групи Андре Ланґе, відповідального за обслуговування та планування устаткування, скористалася своїм досвідом з технологією роботів FANUC, яку вони використовували у багатьох застосуваннях:
Як маніпулювання, так і програмування є другою натурою для команди, котра, як наголошує Андре Ланґе, "дозволила нам зосередитися на реалізації концепції колаборативного робочого місця".
Обсяг виробництва STIHL зростав уже кілька років поспіль
Минулого року виробник бензопил досяг рекордного обсягу реалізації в 3,46 млрд. євро. Між 2015 і 2019 роками інвестиції у компанію по всьому світу у розробку продуктів, виробництво та продаж склали близько 1 млрд. євро. З них 300 мільйонів євро було інвестовано в саму тільки материнську компанію – чітка відданість німецькому місцезнаходженню. Асортимент продукції для професійних користувачів, включаючи відрізні пилки, виробляється й упаковується в головному місці компанії – у Вайблінґені. Саме тут колаборативний робот CR-35iA було введено в експлуатацію.
На новій лінії упакування завдання робота — зняти відрізну пилку з підвісного транспортера, виконати випробування струшуванням і потім утримувати її підвішеною, доки остаточний візуальний огляд не буде завершено. Потім робот кладе відрізну пилку в добре підготований упакувальний коробок. У цій колаборативній зоні робот рухається тільки з дозволеного швидкістю 250 мм/с.
CR-35iA виконує обробку при складних завданнях
Тест маніпулювання та струшування на цій робочій станції перед запровадженням маніпулювання робота проводився вручну оператором.
Загалом кажучи, тест струшування являє собою акустичне випробування, відповідно до якого струшування відрізної пилки — важливий крок у забезпеченні якості та підсумковій перевірці. Якщо під час струшування чути звук клацання, то напір на такті всмоктування встановлено правильно і відрізну пилку може впаковувати. Оскільки вага однієї відрізної пилки близько 10 кг, це дорівнює загальній піднятій вазі близько восьми тонн за добу на одного працівника. Отже, робот значно полегшує роботу працівника.
Штат лінії упакування було залучено до проекту від самого його початку. Працівники не тільки дали експертну оцінку схемі проведення випробування, а й вплинули на конструкцію та ергономіку. Маркус Вагл, з технологічного відділу компанії STIHL, відповідальний за виготовлення збиральних систем, щодня у період розробки займався роботами: "Працівники лінії упаковування внесли багато гарних ідей, які ми втілили в життя." Оскільки пропозиції надходили безпосередньо з практичного досвіду, це мало інженерний сенс і від самого початку збільшило визнання серед працівників.
Підвісний транспортер має 80 тримачів для оброблюваних деталей. Але оскільки тривалість налагоджувальних робіт на кожній відрізній пилці під час заводського випробування може змінюватися, не всі тримачі для оброблюваних деталей на транспортері безперервної дії зайняті. Час від часу кілька позицій поспіль бувають незайнятими. Заповнений гак на підвісному транспортері, на якому відрізна пилка висить, розпізнається кількома системами камери вздовж стрічки транспортера і ця інформація передається до головного контролера та керування даними. Робот синхронізує свою швидкість з транспортером завдяки програмному забезпеченню "Line Tracking" (Відстеження виробничої лінії) від FANUC, а потім виконує захват у потрібний момент. Як Маркус Вагл пояснює: "Мета полягає в тому, щоб використовувати робот максимально безперебійно, щоб він не простоював". Один з багатьох використовуваних прийомів — це швидкість підвісного тримача: Його було спроектовано так, щоб він міг змінювати швидкість.
Отже, щоб робот можна було використати максимальною мірою, існує також проміжне зберігання після підвісного транспортера. Цей буфер використовується, наприклад, коли більше відрізних пилок прибуває на пакувальну станцію, ніж працівник може перевірити, або якщо він іде на перерву. Тоді робот працює повністю автоматично. Мета у всіх ситуаціях — утримати підвісний транспортер порожнім. Якщо "поповнення" зі складання менше, робот працює, щоб спорожнити буфер. Змінною величиною у цій позиції є працівник. Часи для окремих тестувань можуть варіюватися.
І як Маркус Вагл коментує: "Ми повинні були впоратися тут з організацією автоматичного керування"
Якщо робот пропускає деталь, є різні сценарії усунення. Робот захоплює відрізну пилку за дві ручки, одна за другою. Тільки тоді, коли обидві ручки схоплено, робот може зняти відрізну пилку з підвішеного транспортера. Якщо цього не відбувається, він чекає наступної частини.
І тому, відзначає Маркус Вагль: "Ми перевіряємо увесь вантаж, піднятий безпосередньо у захваті."
STIHL використовує нові технології виробництва
Компанія STIHL розробила свій власний захват для CR-35iA. Його розроблено на основі звичайного захвату. Проте тут не видно, що захват має покриття, тому захисний шар має додатковий демпфувальний ефект при зіткненні з людиною. Для цього виробничим інженерам у Вайблінґені знадобилося провести додатково інженерних робіт. Як наслідок, захват перетворився в елемент взаємодії людини з машиною. На режим роботи вказують світлодіоди. Коли робот працює у швидкісному режимі при 750 мм/с світиться червоний світлодіод. Режим безпечної взаємодії машини з роботом MRC (Machine Robot Collaboration) позначається синім світлодіодом. Підсвічувані кнопки, розміщені на захваті, дозволяють операторові підтвердити стан ОК (справності) або так подібним чином NOK (несправності), якщо він виявив дефект, а відрізна пилка, утримувана захватом, повинна бути скинута для відновлення роботи. Якщо робот зупинився, бо сканери виявили людину у зоні безпеки, то функція захвату деактивується. В результаті складне завдання відповідати робочим вимогам – вантажопідйомності 10 кг, максимальній швидкості 750 мм/с та різкому профілю прискорення – було виконано.
Захвати роботів зі спеціальними механорецепторними датчиками діють як елемент взаємодії між людиною і роботом
Зусилля, вкладені в системну інтеграцію, не тільки щодо захвату, підняли питання про те, чому STIHL не покладалася на якогось зовнішнього системного інтегратора, а вдалася до власної розробки. Для Маркуса Вагла відповідь очевидна: "Ми знаємо наші вироби, наші процеси та наших працівників у виробничій дільниці. І раз ми говорили з людьми на виробництві, на ранній стадії, ми знаємо про різні ситуації, які можуть трапитися". До того ж робота з відповідними виробом і базами даних про процеси складання та одержання знань про структуру виробничої системи потребує значного часу для зовнішнього системного інтегратора. Як Андре Ланґе зазначає: "Ми б не змогли визначити наших технічних вимог заздалегідь".
Можливість скористатися колаборативним роботом CR-35iЗ нормальною системою керування FANUC, подібно його жовтим "колегам", він підтвердив одну із своїх головних переваг: Технологія керування та користувацький інтерфейс — це все одне й те ж саме. Використовувані компоненти системи, такі як програмное забезпечення "Line Tracking" (Відстеження виробничої лінії) від FANUC, яке є особливо корисним для синхронізації з підвісною конвеєрною системою, інтеграція систем камер або перевірена часом опція програмного забезпечення "Collision Guard" (Захист від зіткнення) вже добре відомі й належно оцінені компанією STIHL.
І тут STIHL має великий досвід роботи. З моменту появи робототехніки у середині дев'яностих років було накопичено багато знань та досвіду в інженерному забезпеченні робототехніки, особливо з сотнями роботів FANUC, які працюють у всіх заводах компанії STIHL по всьому світу. Андре Ланґе наголошує, що: "Ми запровадили практику дотримання відносно єдиних виробничих концепцій у всіх підрозділах компанії. Виробниче обладнання, яке використовується в усьому світі, таке як роботи FANUC, полегшує нам життя на багатьох рівнях, від інженерного забезпечення та програмування аж до обслуговування".
"У майбутньому слід очікувати, що використання роботів у наших виробничих процесах зростатиме", - пояснює Ланґе. Той факт, що колаборативна робототехніка у даний час перебуває в центрі уваги, є виключно завдяки подальшому розвитку існуючих виробничих стратегій, з їх високим рівнем вертикальної інтеграції. Андре Ланґе: "Ми завжди ставимо собі питання: Як роботи можуть полегшити повсякденні навантаження на працівників? Колаборативна робототехніка — це технологія, яка відкриває нові перспективи: Тепер ми можемо дати людям можливість працювати рука об руку з роботом. Ми хочемо випробувати це, щоб рухатися вперед і дістати конкурентну перевагу".
Аргументи, що їх Андре Ланґе наводить на користь MRC (взаємодії машини з роботом), можуть більш-менш однаково стосуватися і звичайної робототехніки. Проте він чітко зазначає, куди STIHL має зробити головний крок вперед: "Ми вже маємо високий рівень автоматизації, але тепер ми повинні шукати та закривати існуючі прогалини. Ця технологія відкриває нові можливості для проектування виробничого підприємства".
Безпека — насамперед
CR- 35 i A щодня працював понад півроку, і його роботою задоволені не тільки керівники проекту, Андре Ланґе та Маркус Вагл. Його також цілком схвалили робітники. Цей колаборативний робот, якого робітники між собою лагідно називають Халком, є саме таким, від якого жоден робітник STIHL не хоче відмовитись.
Відкрита співпраця з органом з охорони праці дає свої результати
CR- 35 i A щодня працював понад півроку, і його роботою задоволені не тільки керівники проекту, Андре Ланґе та Маркус Вагл. Його також цілком схвалили робітники. Цей колаборативний робот, якого робітники між собою лагідно називають Халком, є саме таким, від якого жоден робітник STIHL не хоче відмовитись.
Про STIHL
Група STIHL розробляє, виробляє та постачає моторизоване обладнання для лісового та сільського господарства, а також для озеленення, будівельної галузі та вимогливого приватного споживача. Асортимент продукції доповнюється лінійкою VIKING садового обладнання. Продукція продається ексклюзивно в понад 160 країн через мережу уповноважених сервісних агентів, що складаються із 37 гуртових та маркетингових підрозділів, близько 120 імпортерів та понад 45 000 авторизованих дилерів. STIHL випускає продукцію у семи країнах світу: Німеччині, США, Бразилії, Швейцарії, Австрії, Китаї та Філіппінах. З 1971 року STIHL є найбільш продаваним у світі брендом ланцюгових пилок з двигунами. Компанію засновано в 1926 році і вона має штаб-квартиру у Вайблінґені, що неподалік Штутґарта. Маючи 14920 працівників по всьому світу, у 2016 році компанія STIHL забезпечила продажі у розмірі 3,46 мільярда євро.
