Рост передовой робототехники в промышленном производстве

Рахав Мэдвил и Ноам Рибон, Siemens, исследуют рост передовой робототехники в промышленном производстве...

Индивидуальность и гибкость — два самых популярных слова в промышленном производстве прямо сейчас. Клиенты хотят, чтобы что-то было сделано специально для них, будь то персонализированный лосьон после бритья с их именем на бутылке, автомобиль со всеми функциями, которые им нужны, и ни один из которых им не нужен, или новый телефон с новейшей радиоантенной для подключения 5G. Вся эта кастомизация приводит к одному выводу – производство движется в сторону производства большого ассортимента и выпускает миллионы различных продуктов очень малыми партиями.

В то же время многие продукты, производимые сегодня, слишком сложны для одних только устоявшихся технологий автоматизации, что вынуждает производителей дополнять традиционную робототехнику ручной сборкой, выполняемой людьми. Людей ценят за их способность очень быстро понимать и учитывать изменения в процессе. Но что, если бы эта гибкость была включена в автоматизированные процессы?

Гибкая и автоматизированная (даже автономная) производственная система является Святым Граалем для многих производителей, желающих преодолеть проблему растущей сложности продукции и одновременно удовлетворить потребности в большей индивидуализации. Возможность быстро переключать производство с одного продукта на другой станет отличительной чертой компаний, стоящих на пути к созданию больших партий одного продукта и продуктов завтрашнего дня с широкими возможностями настройки.

Небольшие размеры партий сами по себе не являются проблемой, но современные производственные процессы не могут легко справиться с этим без крупных инвестиций во все более сложную инфраструктуру. Чтобы избежать этой проблемы экспоненциальных инвестиций, которые могут решить проблему, а могут и не решить, многие предприятия ищут более гибкий подход к производству. Как производители могут эффективно производить несколько продуктов с минимальными изменениями в производственном цеху между продуктами?

Передовая робототехника — это ответ, и многие компании уже находятся на пути к ее внедрению.

Путь к продвинутой робототехнике

Многие заводские цеха полагаются на сети конвейерных лент для транспортировки всего, от сырья до готовой продукции. Но эти сети не были предназначены для обработки тысяч различных продуктов, поступающих в постоянно меняющиеся места, необходимые в процессе производства нескольких продуктов. Что, если бы конвейерная система могла измениться? Возможно, изменить пути, чтобы избежать перегруженных участков на заводе? Или изменить пункты назначения, чтобы доставить заготовку на оптимальную станцию ​​обработки?

Это проблемы, которые передовая робототехника решает с помощью автоматизированных транспортных средств (AGV) и автономных мобильных роботов (AMR) в сочетании с передовым программным обеспечением, решениями и платформой для разработки приложений.

Как правило, целью использования роботов является относительная легкость доставки материалов из пункта А в пункт Б. Но это не так просто, как просто установить AGV или AMR на объекте. Большая часть инвестиционной ценности связана с оптимизацией и координацией передовых роботизированных технологий. По нашему опыту, помощь компаниям во внедрении передовой робототехники в свои производственные процессы состоит из четырех этапов.

Первый этап или Участник Этап определяется использованием стационарной автоматизированной робототехники или аналогичных технологий, при которых большинство операций программируются вручную. Все планирование процесса выполняется человеком, возможно, с помощью программного обеспечения, а затем задачи назначаются конкретным роботам для работы в определенных местах и ​​​​в определенное время. Этот подход хорошо работает при производстве больших объемов, когда изменения или модификации производственной линии сведены к минимуму. Поскольку каждое действие робота на этом этапе явно указано, робот должен быть отключен, когда требуются изменения, и перепрограммирован вручную. Это отрицательно сказывается на сроках изготовления.

Второй этап предназначен для ветеранов. и является наиболее распространенным этапом на сегодняшний день для промышленных производителей. Он характеризуется использованием цифрового двойника для полной проверки системы и построения алгоритмов управления для всей производственной линии. Использование цифрового двойника производства дает глубокое понимание того, как действовать на более поздних этапах пути, позволяя моделировать весь объект. Значительного повышения производительности на этом этапе можно добиться за счет одновременного обновления нескольких роботов, работающих на одних и тех же программируемых логических контроллерах, что сокращает время простоя на производстве.

Переход на третье или Pioneer этап, производители могут начать автоматизировать больше производственного процесса. Основанное на информации, полученной от цифрового двойника, и дополненной обратной связью от датчиков IoT, программирование на основе задач может быть реализовано для роботов по всему объекту. Это значительно сокращает время, необходимое для программирования роботов для внесения изменений в конструкцию или технологический процесс. Простые команды можно использовать для автоматической настройки робота на основе замкнутой калибровки между физической средой и цифровым двойником.

Заключительный этап, который называется Провидец. этап, когда передовые инициативы в области робототехники становятся очень автономными, обеспечивая почти полную автономию роботов. Именно здесь AGV и AMR становятся очень эффективными, заменяя статичные конвейерные ленты и линейный технологический путь передовой мобильной робототехникой. Теперь изменения в производстве могут быть почти такими же простыми, как ввод количества требуемых продуктов и необходимого количества вариантов. На основе этой информации система определит оптимальный путь производства нужной партии.

Программное обеспечение теперь определяет, сколько деталей требуется, например, из складского помещения B, или какая обрабатывающая станция сможет быстрее нарастить мощность для производства партии. И, если основной выбор отключен для обслуживания, какой следующий лучший вариант. Пределы этого не заканчиваются у заводских стен. Преимущества не ограничиваются привлечением поставщиков и дистрибьюторов, помогая обеспечить наиболее эффективную рабочую нагрузку для завода.

Стадия Visionary является оптимальной точкой для внедрения AGV и AMR из-за полной фабричной симуляции. Но передовую робототехнику можно внедрить на более ранних этапах для выполнения задач, более простых, чем планирование производства. Некоторые компании используют AGV и AMRS в качестве полуавтономных тележек для складов, где робот следует за работником-человеком и помогает ему.

В зависимости от того, как работает фабрика, существует почти бесконечное количество способов оптимизации объекта. Вот почему инвестиции в всеобъемлющего цифрового двойника так важны для этого пути. Это позволяет глубже понять, как работает завод, помогая уверенно инвестировать в будущее бизнеса. Усовершенствованная робототехника является частью портфеля программного обеспечения, решений и платформы разработки приложений Siemens Xcelerator, где сегодня встречается с завтрашним для промышленного производства.

Авторы:Рахав Мэдвил, менеджер по продуктам для моделирования Siemens Digital Industries Software, и Ноам Рибон, старший бизнес-консультант Siemens Digital Industries Software.