У моего коллеги-робота все под контролем

Высокая динамика рынка, усиление конкуренции в связи с глобализацией, а также демографические изменения и растущая нехватка квалифицированных рабочих ставят перед немецкими производственными компаниями серьезные препятствия. Эти изменения особенно затрагивают процесс сборки как последнее звено в цепочке создания стоимости.

Одним из подходов к противодействию этому изменению является использование так называемого сотрудничества человека и робота (HRC). Однако системы HRC по-прежнему связаны с большими затратами как в деньгах, так и в персонале из-за сложности их планирования. Необходимы простые и гибкие методы, позволяющие компаниям из многих отраслей с широким спектром граничных условий (сложность продукта, разнообразие, количество и т. д.) настраивать и внедрять рабочие станции для совместной сборки.

Исследовательский проект SafeMate

В исследовательском проекте SafeMate, финансируемом Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF) в рамках программы «Инновации для производства, обслуживания и работы завтрашнего дня», были разработаны стратегии и концепции для внедрения и проектирования рабочих мест для совместной сборки. Основное внимание уделялось безопасным и приемлемым рабочим местам, где сотрудники признают высокую выгоду. Помимо известных немецких компаний, таких как Lenze, Lufthansa Sky Chefs, Miele и Sennheiser, в этом исследовательском проекте также участвовала компания Weidmüller из Детмольда.

Weidmüller Group является глобальным игроком и специализируется в области технологии электрических соединений и электроники. Вместе со своими клиентами он формирует цифровую трансформацию, предлагая продукты, решения и услуги для интеллектуальных промышленных соединений и промышленного Интернета вещей.

Продукция Weidmüller преимущественно используется в машиностроении, перерабатывающей промышленности, производстве электроэнергии и возобновляемых источников энергии, транспортных технологиях, строительной инфраструктуре и в области производства устройств. Компания уже давно занимается темой Industry 4.0. и, помимо SafeMate, участвует в других совместных исследованиях.

Когда все делалось вручную

До недавнего времени процесс сборки электромеханических компонентов в компании Weidmüller полностью выполнялся вручную сотрудниками сборочного цеха.

В рамках Safe-Mate потенциальный анализ, проведенный группой под руководством инженера-технолога Weidmüller Тобиаса Штуке, должен был определить отдельные задачи, выполняемые человеком и машиной, и, таким образом, создать оптимальное для задачи разделение труда. Среди прочего было обнаружено, что роботы очень хорошо справляются с монотонными, повторяющимися и энергоемкими задачами процесса размещения без утомления. И они могут делать это с неизменной точностью.

Но без человека здесь не обойтись:люди обладают особыми навыками, например, в захвате и извлечении мелких деталей разного размера из стопки или ящика. Они могут распознавать и сортировать их лучше. Люди также превосходят своих коллег-роботов, когда речь идет о правильном кормлении и последующем процессе проверки.

Основываясь на этих выводах, процесс сборки, который ранее выполнялся вручную, был затем частично автоматизирован в первоначальном пилотном приложении SafeMate с использованием совместной работы человека и робота (HRC). Результатом стало гибридное сборочное рабочее место, на котором люди и роботы работают параллельно. Монотонные и трудоемкие задачи выполняются роботом, а интеллектуальные задачи выполняются человеком.

Сотрудничество человека и робота

В коллаборативной робототехнике люди и роботы могут работать рука об руку на одном рабочем месте. Благодаря чувствительной технологии управления робот может работать в тесном контакте с человеком без защитных ограждений. Приложение требует проверки, чтобы гарантировать, что опасности были в достаточной степени сведены к минимуму. Это может быть сделано в рамках измерения силы и давления, проводимого TÜV, профессиональными ассоциациями, внешними поставщиками услуг или независимо интегратором. Инструменты на конце руки, такие как захват, также могут быть проверены таким образом.

Для нового гибридного рабочего места для сборки электромеханических компонентов такой кобот от датского производителя роботов Universal Robots (UR) теперь размещен рядом с сотрудниками, чтобы работать вместе с ними. Сначала коллега собирает соединительные элементы. Затем кобот вдавливает электрические контакты, соединяется с корпусом разъема и привинчивает соединительные контакты. Производительность всей гибридной рабочей станции повышается за счет использования коллаборативного робота и, как следствие, сокращения промежуточных этапов или времени ожидания в процессе сборки. Цель этой частичной автоматизации состоит в том, чтобы избавить оператора станка от трудоемких и монотонных промежуточных операций и добиться сбалансированного разделения труда между людьми и роботами.

Кобот с захватом Zimmer HRC Gripper

В дополнение к выбору подходящего робота также требовался подходящий захват как часть конструкции рабочей станции. Это связано с тем, что технология захвата является элементарным компонентом любого робота. Захват HRC-02 от компании Zimmer Group, специализирующейся на захватах из Райнау, Германия, был найден относительно быстро. Zimmer Group в настоящее время имеет самый большой портфель захватов HRC в мире. Выбранный захват безопасен и идеально сочетается с выбранным роботом UR.

Полностью электрический захват с сервоприводом HRC-02, специально разработанный для использования MRK, не имеет острых краев и сконструирован таким образом, что его закругленная со всех сторон форма практически исключает случайное зацепление. Кроме того, HRC-02 имеет гибкую регулировку хода и усилия захвата, что позволяет захватывать его гораздо чувствительнее, чем обычный захват.

Эти функции в сочетании с проверенной в отрасли конструкцией обеспечивают максимальную безопасность для этого проекта. Все захваты HRC от Zimmer Group соответствуют высоким требованиям принципов защиты согласно ISO/TS 15066 (стандарт HRC) и сертифицированы BG/DGUV.

Программирование стало проще

В проекте Weidmüller SafeMate особое внимание уделялось возможности эффективного и гибкого использования кобота UR на новом гибридном рабочем месте. Поэтому внимание было также уделено простоте обращения с роботом.

Простота эксплуатации кобота была убедительной, особенно в сочетании с захватом HRC-02. В конце концов, не случайно все захваты Zimmer Group могут идеально работать с легкими роботами UR — в качестве партнера UR+ компания Zimmer Group в настоящее время демонстрирует самый большой ассортимент захватов, совместимых с UR, на веб-сайте UR+.

Там, где ранее требовалась сложная работа по программированию и сложные навыки программирования, кобот от Universal Robots и его захват Zimmer очень просты в эксплуатации. Он управляется или программируется непосредственно с панели управления робота, которая интуитивно понятна и сравнима с приложением для смартфона.

Повышение производительности и удовлетворенности

Пилотное использование кобота в машиностроительном отделе Weidmüller открывает новые возможности эффективности и гибкости.

Благодаря этому новому гибридному разделению труда, простоте эксплуатации и легкой установке интеллектуального робота и его захвата производитель электроники теперь может немного больше справляться с растущей нехваткой квалифицированных рабочих и глобальной конкуренцией. Помимо повышения производительности, были также достигнуты важные неденежные успехи, такие как оптимизация эргономики рабочего места и общее облегчение труда сотрудников.

Например, роботу могут быть переданы трудоемкие задачи, такие как вдавливание контактных элементов («фиксация»), а также монотонные задачи. Такой высокий уровень принятия сотрудниками также был достигнут за счет совместного процесса внедрения. Это означает, что сотрудники с самого начала были вовлечены в процесс изменений на своем рабочем месте.

«Особым критерием выбора захвата Zimmer Group было то, что, в дополнение к своим техническим характеристикам, захват уже имел проверенную и сертифицированную безопасность для систем HRC, а это означает, что мы уже были на «безопасной стороне» — в самом прямом смысле. смысле этого слова — для нашего захватывающего технологического проекта», — сказал Стьюк.

Для компании особенно важно, чтобы ее сотрудники получали выгоду от совместной работы. Коботы с их захватами предназначены для оказания помощи.