Wzorowy pracownik

© Wikimedia/CC BY-SA 2.0 de

Udostępnij:

Obecnie roboty są niemal nieodłącznym elementem każdej nowoczesnej fabryki działającej w branży motoryzacyjnej. Mnogość ich zastosowań powoduje, że coraz chętniej korzystają z nich nie tylko największe koncerny. Jednak w trakcie ich wdrażania należy zwrócić uwagę na kilka aspektów.

O zaletach stosowania robotów przemysłowych nie trzeba obecnie nikogo przekonywać. Pomagają zachować ciągłość produkcji, spełniać wyśrubowane normy jakości wytwarzanych produktów oraz przyczyniają się do obniżenia kosztów prowadzenia przedsiębiorstwa. Branża motoryzacyjna – ze względu na swoją specyfikę i złożoność – jest tą, która najchętniej wykorzystuje takich zaawansowanych pomocników.



Roboty można wykorzystać w przedsiębiorstwie motoryzacyjnym niemal na każdym etapie produkcji. Już na początku linii sprawdzają się np. w trakcie rozładunku oraz depaletyzacji. Zautomatyzowanie tego procesu zwiększa efektywność, a warto przy tym nadmienić, że robotowi nie są straszne duże obciążenia, często przekraczające 1 tonę. Roboty z łatwością zgarniają skomplikowane w kształtach części i umieszczają na europaletach, nie mają też problemu z pobieraniem elementów z pojemników.

Na kolejnych etapach produkcji pomagają też przy najważniejszych operacjach, automatyzując cały proces. Dziś wiele koncernów motoryzacyjnych nie wyobraża sobie fabryki bez robotów spawających, sortujących czy lakierujących. Tego rodzaju urządzenia świetnie sprawdzają się przy powtarzalnych czynnościach, gdzie ważne jest utrzymanie konkretnego wzoru.

Roboty tworzone dla przemysłu motoryzacyjnego charakteryzują się też wielofunkcyjnością. W branży popularne są np. centra obróbcze, które wytwarzają gotowe części w jednym cyklu obróbki skrawaniem. Robot obsługujący te maszyny w celi dostarcza materiał wyjściowy i odkłada gotowe części. Natomiast na końcu linii produkcyjnej roboty przydają się w procesach pakowania i pobierania różnych elementów.

Najważniejsze trendy
Specjaliści z branży przemysłowej zauważają kilka istotnych trendów związanych z rozwojem robotów dla motoryzacji. Pierwszym z nich jest rosnąca popularność robotów współpracujących.

Roboty te mogą pracować „ramię w ramię” z człowiekiem, bez konieczności użycia systemów bezpieczeństwa w postaci kurtyn lub wygrodzeń, które są niezbędne w przypadku tradycyjnych robotów. Maszyny te zajmują bardzo niewiele miejsca, są wyjątkowo pomocne i co najważniejsze – w pełni bezpieczne. Pracując na liniach montażowych, bez trudu rozpoznają komponenty, np. koła samochodowe, i podają je operatorowi – wyjaśnia Jędrzej Kowalczyk, prezes FANUC Polska Sp. z o.o. 

Również duże koszty powierzchni potrzebnej do zabudowy linii produkcyjnej wymuszają poszukiwanie oszczędności, a co za tym idzie – linie produkcyjne muszą zajmować jak najmniej miejsca, a gniazda produkcyjne muszą mieścić się na możliwie najmniejszej powierzchni. Podążając za tymi wymogami, projektuje się stosunkowo małe roboty o zasięgach pracy do 1,6 m i udźwigach 120-160 kg po to, aby usytuować je możliwie najbliżej obrabianego detalu. Większe roboty umieszcza się za nimi, przez co cela może być mniejsza – zauważa z kolei Radosław Zieliński z firmy KUKA.

Kolejnym trendem, na który zwracają uwagę specjaliści, jest pojawienie się robotów mobilnych. Ich zadaniem jest dostarczanie materiału na linie produkcyjne bez większej ingerencji pracowników zakładu.

Wszystko odbywa się za pośrednictwem sieci – dodaje Radosław Zieliński.



Wdrożenie kluczem do sukcesu
W rozważaniach nad udziałem robotów w branży motoryzacyjnej nie można pominąć kwestii związanych z ich wdrożeniem w zakładzie produkcyjnym.

Przede wszystkim musimy sprawdzić opłacalność inwestycji i odpowiedzieć na podstawowe pytania: na ile lat przewidziany jest projekt oraz ile rodzajów elementów będziemy produkować? Kolejną sprawą jest wielkość produkcji: im więcej tworzymy elementów jednego typu, tym bardziej należałoby się zastanowić nad robotyzacją, ponieważ wtedy ma to większy sens. Problemem są nierówne serie produkcyjne czy miksowanie różnego typu detali na jednej stacji – radzi Radosław Zieliński.

Oprócz przeanalizowania celów warto jeszcze zadbać o dwie niemniej ważne kwestie.

Mowa o bezpieczeństwie i doborze robota do procesu, który ma realizować. Jeżeli na etapie projektu zostaną popełnione błędy, koszty ich naprawy mogą być bardzo duże – przestrzega Krzysztof Gądek z firmy STÄUBLI.

To pokazuje, że przed podjęciem decyzji o wyborze robota należy bardzo dobrze przeanalizować sytuację przedsiębiorstwa.

Na to stawiają firmy
Analizując preferencje przedsiębiorców z branży motoryzacyjnej, łatwo można wskazać cechy maszyn, które są na rynku szczególnie pożądane.

Największą popularnością cieszą się roboty o dużych udźwigach rzędu 200 kg lub większych oraz zasięgach pracy 2,5-3,2 m. Wynika to ze specyfiki pracy na liniach kompletacji karoserii, gdzie mamy do czynienia przede wszystkim ze zgrzewaniem punktowym, zagniataniem, klejeniem i nitowaniem. W mniejszym stopniu popularne są roboty do spawania bądź lutospawania, czyli roboty o udźwigach do 30 kg i zasięgu pracy do 2 m – twierdzi ekspert z firmy KUKA.

Należy pamiętać, że w momencie wdrożenia najważniejsze jest to, aby robot był odpowiednio dobrany do aplikacji.

Klienci wybiorą tylko najlepiej dobrane rozwiązanie techniczne w odpowiedniej cenie – podkreśla Krzysztof Gądek i uspokaja wszystkich, którzy uważają, że roboty mogą zmniejszyć zapotrzebowanie koncernów na zwykłych pracowników: – Zatrudnienie nie zmniejszy się ze względu na dalszy wzrost produkcji. Firmy nie mogą sobie pozwolić na zwolnienie dobrych pracowników. Rotacja może spowodować obniżenie jakości, zmniejszenie wydajności oraz podniesienie kosztów szkolenia.

KOMENTARZ
Radosław Zieliński, Kuka Roboter CEE

Rozwój robotyzacji wiąże się z potrzebą automatyzacji linii produkcyjnych, gdzie od dawna przy najtrudniejszych procesach stosuje się roboty ze względu na ich możliwości manipulacyjne i bardzo trudne warunki pracy ludzi – jako przykład może posłużyć zgrzewanie punktowe, gdzie kleszcze zgrzewalnicze ważą około 150 kg. Nie sądzę, żeby w najbliższych latach nastąpił drastyczny spadek zatrudnienia związany bezpośrednio z rozwojem robotyzacji, niemniej zgadzam się z twierdzeniem, iż branża wymaga coraz większej liczby robotów po to, by zapełnić popyt na swoje produkty. Nie wiąże się to jednak ze spadkiem zatrudnienia, ponieważ ciągle będziemy potrzebowali specjalistów do obsługi linii produkcyjnych i robotów oraz kontroli jakości wyprodukowanych produktów. Poza tym producenci robotów muszą być przygotowani na postępujący niż demograficzny, który spowoduje zmniejszenie liczby osób chętnych do pracy. Producenci muszą wytwarzać coraz więcej produktów, co wpływa na to, że robot w najbliższej przyszłości będzie nieodzownym elementem wszystkich linii produkcyjnych.

Jak należy się przygotować do wdrożenia robota w firmie z branży motoryzacyjnej? Przede wszystkim musimy sprawdzić opłacalność inwestycji i odpowiedzieć na podstawowe pytania: na ile lat przewidziany jest projekt oraz ile produktów należy wytworzyć. Kolejną sprawą jest wielkość produkcji – im więcej elementów jednego typu, tym bardziej należałoby się zastanowić nad robotyzacją, ponieważ wtedy ma to większy sens. Problemem są nierówne serie produkcyjne czy miksowanie różnego typu detali na jednej stacji.

Robot sam w sobie nie jest nowością już od lat 70., kiedy powstały pierwsze maszyny wspomagające bardzo ciężką pracę ludzi. Niemniej jednak w związku z rozwojem technologii informatycznych oraz potrzebą automatyzacji w większej skali pojawiają się również roboty mobilne dostarczające materiał na linie produkcyjne, działające praktycznie bez większej ingerencji obsługi. Wszystko odbywa się za pośrednictwem sieci. Kolejnym trendem w robotyzacji jest rozwój robotów współpracujących z ludźmi przy operacjach montażowych oraz jako pomoc podczas przenoszenia materiałów. Również duże koszty powierzchni potrzebnej do zabudowy linii produkcyjnej wymuszają poszukiwanie oszczędności, a co za tym idzie – linie produkcyjne muszą zajmować jak najmniej miejsca. Wynika z tego, iż gniazda produkcyjne muszą zajmować możliwie najmniejszą przestrzeń. Podążając za tymi wymogami, projektuje się roboty stosunkowo małe o zasięgach pracy do 1,6 m i udźwigach 120-160 kg po to, aby usytuować je możliwie najbliżej obrabianego detalu, a większe roboty umieszcza się za nimi, przez co cela może być mniejsza.

KOMENTARZ
Jędrzej Kowalczyk, prezes FANUC Polska Sp. z o.o.

Przemysł motoryzacyjny, jak żaden inny, podlega bardzo ścisłym regulacjom i wyśrubowanym normom, które muszą zostać spełnione, aby produkt finalny dopuszczony do obrotu był najwyższej jakości, a przy tym bezpieczny. Podobnie jak w innych branżach, zakłady wytwarzające samochody czy części do ich produkcji muszą być również rentowne i spełniać wszystkie wymogi związane z efektywnością ekonomiczną. Jakby tego było mało, duża zmienność potrzeb i oczekiwań konsumentów powoduje, że wyzwań, przed jakimi stoi ta branża, tylko przybywa. Pojawiające się nowe materiały, coraz krótsze serie produkcyjne, niedobór wykwalifikowanej kadry czy rosnąca konkurencja to tylko niektóre z nich. By im sprostać, dotychczasowe zasoby zdają się być już niewystarczające.

W przypadku zakładów produkujących samochody specyfika produkcji powoduje, że pracownik zmuszony jest do wykonywania całego szeregu powtarzalnych i monotonnych zadań polegających na podnoszeniu i przemieszczaniu ciężkich, nieporęcznych elementów, co znacznie wpływa na obniżenie komfortu i bezpieczeństwa jego pracy. Z pomocą przychodzą mu nowoczesne rozwiązania, które gwarantują nie tylko odpowiednią wydajność i bezpieczeństwo, ale też nie wymagają przy tym dużej przestrzeni, która jest w obrębie takich linii szczególnie cenna.

Jednym z takich rozwiązań są roboty współpracujące (z ang. collaborative robots), które zostały stworzone właśnie z myślą o szczególnych potrzebach producentów z sektora automotive. Roboty te mogą pracować "ramię w ramię" z człowiekiem bez konieczności użycia systemów bezpieczeństwa w postaci kurtyn lub wygrodzeń, które są niezbędne w przypadku tradycyjnych robotów. Maszyny te zajmują bardzo niewiele miejsca, są wyjątkowo pomocne i, co najważniejsze, w pełni bezpieczne. Przykładem robota współpracującego marki FANUC, który jest gotowy do tego, by w jak najszerszym zakresie wspierać producentów jest robot CR-35iA o udźwigu 35 kg. Z uwagi na ciężar, który może unieść, szczyci się mianem najsilniejszego robota współpracującego na świecie. Pracując na liniach montażowych, bez trudu rozpoznaje komponenty, np. koła samochodowe, i podaje je operatorowi.
O funkcjonalności tego robota decydują przede wszystkim zastosowane w nim funkcje certyfikowane przez niezależne instytuty. Do najważniejszych można zaliczyć funkcję „Contact Stop”, która sprawia, że w momencie, kiedy robot dotknie człowieka podczas pracy, natychmiast się zatrzyma, oraz funkcję „Push to Escape”, która umożliwia operatorowi odsunięcie robota w dowolnym kierunku w dowolnym momencie, np. kiedy nie jest potrzebny. Niezwykłe połączenie siły, elastyczności i bezpieczeństwa takich robotów sprawia, że mogą one być instalowane w obszarach produkcji, które do tej pory ze względów technicznych nie mogły być automatyzowane. Dodatkowo robot jest wyposażony w miękką, gumową „skórę” w zielonym kolorze, która niweluje ryzyko jakiegokolwiek uszczerbku zdrowia człowieka w przypadku, gdyby doszło do kontaktu robota z operatorem.

Warto wspomnieć o jeszcze jednym wyjątkowym rozwiązaniu, którym może poszczycić się firma FANUC, a które znacznie usprawnia wykorzystanie robota. Tym osiągnięciem jest stworzenie systemu pozwalającego robotom samodzielnie uczyć się zadań, które mają wykonywać na produkcji. Roboty FANUC wykorzystują w procesie samouczenia technikę znaną jako "deep reinforcement learning". Polega ona na tym, że roboty wielokrotnie wykonują tę samą czynność, np. pobieranie przedmiotu z kosza, a jednocześnie zbierają i analizują obrazy poszczególnych prób zarejestrowane przez kamerę (tagując je jako sukces lub porażka) i na tej podstawie przewidują, w jaki sposób najlepiej wykonać czynność, aby jej efekt był zgodny z oczekiwaniami. Czym większa liczba prób, tym większa precyzja wykonania zadania. Po ośmiu godzinach niezależnej nauki i 5 tys. wykonanych prób robot osiąga 90% dokładności, a więc prawie tyle samo jak w przypadku, gdyby to człowiek zaprogramował robota do wykonania zadania.

KOMENTARZ
Jacek Taczała, regional sales coordinator - Automotive Industry w firmie Misubishi Electric

Nasze ostatnie obserwacje rynku pokazują duże zainteresowanie robotami kolaborującymi. Robot ten może pracować, będąc nieodgrodzony mechanicznymi barierami od operatorów. Dotyczy to zarówno producentów samochodów, jak i części. Samo zapotrzebowanie na tego typu robota na rynku motoryzacyjnym do pracy i współpracy z pracownikami produkcji będzie miało wpływ na wzrost zatrudnienia przy każdym nabywanym robocie. Takie roboty najszybciej wdrażane są w miejscach monotonnej pracy, co z drugiej strony będzie miało wpływ na zmniejszanie zatrudnienia wśród najmniej wykwalifikowanych pracowników. Wzrasta natomiast zapotrzebowanie na średnio i wysoko wykwalifikowany personel. Według nas wzrośnie zapotrzebowanie na kadrę inżynierską oraz personel zarządzania produkcją. Już dziś obserwujemy ciekawy trend, zgodnie z którym kadra najlepszych inżynierów procesu, oprócz zarządzania produkcją, przejmuje zadania programowania i obsługi robotów, zaś działy utrzymania ruchu przejmują kontrolę nad sterowaniem całą linią produkcyjną. Możemy po tym wnioskować, że te działy będą zwiększały zatrudnienie.

W przemyśle części motoryzacyjnych, w którym wolumen produktów jest szczególnie duży, najważniejszym elementem przy wdrożeniu robota będzie określenie czasów cyklu, które zapewni robot, a tym samym czasu zwrotu takiej inwestycji. Oczywiście poprawnie zasymulowany czas cyklu to również dobrze dobrane narzędzie dla robota. Istotnym elementem będzie dokładna wiedza, jakiej wagi będzie zespół chwytający łącznie z operowanym detalem. Dobrze jest również znać środek ciężkości części wykonawczej. Informacja o wadze i oddaleniu  środka ciężkości od kiści robota pozwoli nam na optymalny dobór robota. Dodatkowo warto już na etapie wdrożenia znać dokładne czasy wykonywania przeglądów. Przy produkcji 7 dni w tygodniu warto wiedzieć, kiedy linia będzie musiała być zatrzymana na czas wykonania przeglądu.

Dodatkowo w zależności od typu aplikacji (np. układanie pianki uszczelniającej na obudowie zamka) bardzo ważna będzie precyzja prowadzania określonej ścieżki ruchu robota. W aplikacji spawania laserowego listw wtryskowych ważna będzie precyzja i duża dokładność robota oraz szybkość przejazdu między poszczególnymi punktami. W aplikacji lutowania warto szczególną uwagę zwrócić na możliwości komunikacji z aparatem lutującym, aby łatwo z pozycji głównego sterowania ustalać temperaturę grzania czy szybkość podawania cyny. 

Dodatkowo przy doborze robota warto również zwrócić uwagę na dostępność funkcji. Mam tu na myśli np. luzowanie osi czy możliwość komunikacji z systemem wizyjnym. Warto sprawdzić z dostawcą, czy ta funkcjonalność jest w standardzie, czy też wymaga sporej dopłaty do „taniego” robota.

W branży części produkcyjnych, w której w Polsce mamy największe doświadczenie, duży nacisk kładzie się na precyzję, powtarzalność i szybkość pracy robota. Dodatkowo pod uwagę brane są małe kompaktowe wymiary robota, a tym samym całego stanowiska. Robot niejednokrotnie musi współpracować z prasą, znakowarką laserową czy np. tamponiarką. Jego kompaktowe gabaryty będą miały tu istotne znaczenie. W takich aplikacjach brane są pod uwagę funkcje kontroli kolizji, funkcje precyzyjnego ustawienia narzędzia, otwartość na współpracę z systemami wizyjnymi, połączenie i możliwość sterowania takimi narzędziami jak np. głowica lutująca czy też sterowanie dodatkowymi osiami. Coraz częściej nasi klienci korzystają również z oferty tzw. silników Direct Drive do sterowania stołami obrotowymi. Przy kompaktowym stanowisku zrobotyzowanym sterowanie bezpośrednio z robota takim stołem ułatwia proces przygotowania całej aplikacji, a dla klienta końcowego to kolejne zaoszczędzone sekundy przy montażu.

Obecnie obserwujemy duże zainteresowanie robotami kolaborującymi i kooperującymi. Jest to szczególnie widoczne wśród producentów komponentów dla sektora motoryzacyjnego. Produkcja wymaga, aby ciąg produkcyjny wyposażony był w robota, w którego strefie pracy mogą pracować operatorzy. Dodatkowo wymaga się, aby był on szybki i jednocześnie precyzyjny oraz realizował określone założenia cyklu pracy.

Ciekawym trendem jest stosowanie zrobotyzowanych aplikacji z wizyjną kontrolą jakości. Ten trend ma dalszy kierunek związany z najnowszymi technologiami przetwarzania obrazu i stosowaniem algorytmów sterowania pracą robota wykorzystujących sztuczną inteligencję. Takie rozwiązania już zaczynają być stosowane w branży elektroniki dla przemysłu motoryzacyjnego.

Ponadto obecnie potężny wzrost rynku motoryzacyjnego sprawia, że coraz więcej firm produkcyjnych potrzebuje robota na lata. Tu przykładem mogą być dostawcy komponentów do przekładni kierowniczych, którzy mają podpisane kontrakty nawet na 25 lat. Dla tych klientów ważny będzie długi okres pracy pomiędzy przeglądami i możliwość korzystania z jednego robota przez kilkanaście lat.

 

Udostępnij:

Drukuj



Robert Ocetkiewicz




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również