Работа с внутренними системами интеграции

Никто не знает свой бизнес лучше, чем люди, которые в нем работают. Владельцы, руководство и работники ежедневно имеют дело со многими плюсами и минусами, присущими любой компании, особенно тем компаниям, которые пытаются зарабатывать на жизнь в быстро развивающемся мире производства деталей с прецизионной механической обработкой.

Несмотря на то, что есть много третьих лиц, готовых помочь магазинам перейти на новые и более совершенные способы производства, иногда лучшие ответы могут лежать в четырех стенах магазина. Это резюмирует основную философию компании Vanamatic, расположенной в Дельфосе, штат Огайо.

Vanamatic — производитель прецизионных деталей третьего поколения, в котором работает 90 сотрудников, и который гордится своей уверенностью в своих силах и способностью решать проблемы. Руководство сначала ищет ответы внутри компании, привлекая сотрудников к поиску проблемы/решения и только после этого обращаясь к внешним ресурсам, необходимым для заполнения любых пробелов.

На протяжении многих лет использование этого подхода «делать больше с меньшими затратами» показало, что в среде, ориентированной в первую очередь на использование внутренних талантов, ответы приходят с большей готовностью и с дополнительным преимуществом в виде поддержки со стороны сотрудников. Это успешная формула, которая позволила компании пережить множество бурь с момента ее основания в 1954 году.

Последний крупный шаг компании по системной интеграции включает в себя автоматизацию нескольких операций с использованием коллаборативных роботов (коботов), которые могут работать независимо или выступать в качестве помощника в сотрудничестве с работником-человеком. Коботы — это относительно недавняя разработка, которая делает роботов гораздо более практичными инструментами в цехах, особенно таких многолюдных, как Vanamatic.

Хорошее начало
На протяжении многих лет Адам Уилтси, управляющий заводом, проектировал и разрабатывал меры по сокращению трудозатрат и совершенствованию технологических процессов во всем цехе. Одно из таких устройств начиналось как комбинированная карусель для очистки деталей и аккумуляторов.

Он превратился в управляемую машиной измерительную станцию, оснащенную надлежащими измерительными приборами, необходимыми для производимых деталей. Он связан с центральной ERP-системой магазина, предоставляя оператору информацию о состоянии в режиме реального времени и доступ к информации о настройке, измерении и выполнении заданий. Эти блоки были спроектированы, построены и интегрированы внутри компании.

Г-н Уилтси также возглавил автоматизацию погрузки и разгрузки для токарных и фрезерных станков в цехе. По сути, эти устройства представляли собой механические челночные загрузчики/разгрузчики, предназначенные для облегчения монотонности использования оператора для выполнения задач. Это была в значительной степени фиксированная автоматизация с небольшой гибкостью.

Роботы представляли собой логичный шаг вперед для Vanamatic. Увидев демонстрацию кобота (робота с датчиком приближения, способного безопасно работать рядом с человеком) на торговой выставке, г-н Уилтси понял, что технология соответствует потребностям его магазина. Шестиосный шарнирный рычаг, работающий рядом с оператором, без каркаса безопасности был идеален. И сборочная станция Рича Линдемана была идеальной отправной точкой.

Первым коботом Vanamatic была Этель. Имя ей дал куратор, г-н Линдеман, который недавно отпраздновал 50-летие работы в компании на постоянной основе. Для операции по сборке, которую Рич и Этель должны были выполнять в паре, Рич, возможно, видел себя в роли Люсиль Болл и своего кобота в роли ее верной подруги Этель Мерц, работающей на конвейере шоколадных конфет.
Задача сборки, которую должен был выполнить г-н Линдеман, представляет собой процесс из восьми шагов, который начинается с поддона из 144 деталей. Г-н Линдеман берет деталь, проверяет критическую длину на приборе, устанавливает маленькое уплотнительное кольцо на конец детали, выдувает внутренний диаметр, надевает прокладку на набор резьбы, чтобы она уперлась в шестигранник, проверяет сборку и помещает ее в упаковку для отправки.

По словам г-на Уилтси, управляющего заводом Vanamatic, «У Рича нет проблем с этим, и он уже некоторое время успешно выполняет эту работу. Дело не в том, чтобы выполнить задачу один раз; это вопрос выполнения 500 000 раз, что было количеством заказа для этой сборки», — говорит он. «Это готовая деталь для системы впрыска топлива, и она должна быть правильной. Мне всего 40 лет и я сам собирал. У меня болело после нескольких тысяч и с далеко не идеальным качеством. Не умаляя достоинства мистера Линдемана, скажу, что собрание для этого конкретного заказа не предназначалось для человека и, как я выяснил, тоже не гуманно».

Этель — модель UR3, созданная компанией Universal Robots. Это самый маленький кобот, который производит UR, и его диапазон движения почти эквивалентен человеческому. Полезная нагрузка составляет 6,6 фунта, радиус действия — 19,7 дюйма, а площадь основания — 5,9 квадратных дюйма. Однако робот Vanamatic для сборки топливных форсунок был только началом.

Эргономика является важным фактором при организации рабочего пространства для человека. Соображения включают в себя, где работа входит в зону действия, размещение вспомогательного оборудования, такого как измерительные приборы для этой операции сборки, где уплотнительные кольца и прокладки размещаются в зависимости от действия сборки и ориентации обработанных деталей, а также расположение исходящая упаковка.

В то время как эргономика важна для г-на Линдемана, она имеет решающее значение для Этель. Она умна, но ей не хватает способности принимать тонкие решения об изменении движения и интеллекта, чтобы адаптироваться за пределами ее программирования, даже несмотря на то, что она включает подпрограммы для работы с отсутствующими уплотнительными кольцами или прокладками. В будущем эта проблема будет решена с помощью систем технического зрения. Между тем, использование «пока-йоке» для входящих лотков — это простой и надежный способ убедиться, что программа Этель каждый раз стартует в правильном месте.

Инженеры Vanamatic используют CAD-моделирование для иллюстрации различных аспектов производственного процесса, таких как планировка цеха, моделирование машин и другие графические и виртуальные представления областей внутри компании. Эти навыки были применены при подготовке рабочего места для г-на Линдемана и Этель. Инженеры могут увидеть это, запустить и протестировать «что, если» до того, как что-либо будет построено или куплено.

«Инструменты программирования для кобота обширны и хорошо разработаны для простоты использования», — говорит г-н Уилтси. «Мы привнесли на вечеринку наши отточенные внутренние способности по проектированию и созданию рабочей среды для ячейки. Наша способность интегрировать кобота в систему, включающую восемь операций, необходимых для сборки топливной форсунки, позволила компании сэкономить значительные средства. Еще одно преимущество заключается в том, что благодаря нашим собственным возможностям проектирования и сборки мы можем легко вносить изменения и улучшения с течением времени».

Сегодня сборочная операция г-на Линдемана состоит из двух этапов, выполняемых г-ном Линдеманом:загрузка поддона и упаковка готовой детали. Этель делает шесть промежуточных операций. У них прекрасные отношения.

Бис
Установка Ethel в Vanamatic прошла успешно. Он выполняет свою работу по сборке без нареканий и, что самое важное, не отгружены бракованные детали.

Второй кобот, тоже UR3, прибыл в Ванаматик менее чем через год после Этель. Названная Рокси ее куратором Джином Дикманом, ее задание было более простым, чем у Этель. В основном она обслуживает токарно-винторезный станок, загружая его заготовками и удаляя готовые токарные детали.

В этой операции гибкость Рокси — ее сила. Omni воспроизводит партии с меньшей громкостью и большим миксом. Возможность быстрой смены программ и концевых эффекторов (захватов) является ключом к ее успеху.

С этим приложением Vanamatic призвала своих собственных инженеров спроектировать и интегрировать двойной захват, поэтому Roxy нужно войти в машину только один раз, чтобы загрузить и выгрузить ее детали. Небольшие габариты и относительно легкий вес робота (24,3 фунта) позволяют легко установить его на передней части Omni-turn. Инженеры Vanamatic разработали и изготовили специальные монтажные кронштейны, объединяющие машину и Roxy. Они также написали интерфейсное программное обеспечение, которое позволяет роботу и машине общаться.

Обучение на практике
Образование суммируется. Как правило, люди учатся новому, опираясь на базу, созданную на основе предыдущих уроков, которым они подверглись.

Так обстоит дело с третьей инсталляцией коботов Vanamatic, Rocky. Rocky появился в цеху примерно через 196 дней после того, как компания интегрировала Roxy, и по мере того, как ускорилась кривая обучения интеграции этих машин и необходимого вспомогательного оборудования, время между проектами сократилось.

Рокки, названный его куратором Полом Мейрингом, является еще одной моделью UR3 от Universal Robots. «Мы применили то, что узнали из первых двух приложений для коботов, когда запускали Rocky», — говорит г-н Уилтси.

Задачей, выбранной для Рокки, была еще одна работа по обслуживанию машин (на этот раз на VMC), более сложная, чем у Рокси. Как и в двух других приложениях, инженеры Vanamatic создали виртуальную модель операции, включая ориентацию входных и выходных конвейеров деталей.
Для этой погрузочной работы кобота нужно было разместить внутри рабочей зоны машины, чтобы исключить открытие и закрытие двери. Из-за тесноты внутри машины Rocky устанавливается вверх дном и крепится к колонне машины с помощью кронштейна, разработанного и изготовленного в доме. Заготовки деталей загружаются на конвейеры, расположенные за пределами охраны, и доставляют заготовки деталей в Рокки.

Rocky берет заготовки из фиксированного места на конвейере, но у него есть дополнительная обязанность по перемещению заготовки на вторую зажимную станцию ​​на держателе. Время между коботом и станком ЧПУ было запрограммировано Vanamatic с использованием связи между роботом и станком.

После того, как деталь обработана, Rocky проверяет каждую деталь с помощью измерительного прибора Cognex, прежде чем выпускать ее на выходной конвейер. Кобот запрограммирован на выгрузку любых забракованных деталей в отдельную корзину и, если произойдет три последовательных сбоя, он подаст сигнал тревоги.

«Эта установка — шаг вперед по сравнению с нашей загрузкой VMC, — говорит г-н Уилтси. «По сравнению с челночными погрузчиками, которые мы ранее интегрировали в наши VMC, гибкость системы коботов, которой мы теперь пользуемся, представляет собой обязательство для будущего роста нашего бизнеса».

Неожиданный источник помощи
Когда руководство Vanamatic продвинулось вперед с планами интеграции для цеха, оно наткнулось на союзника, которого многие, возможно, не рассматривали. Компания, как и большинство, имеет дело с Бюро компенсации рабочих (BWC). Иногда эти отношения могут быть менее чем сердечными из-за регулирующей принудительной роли BWC.

Однако в случае с проектом установки коботов Vanamatic в BWC нашлась родственная душа. В штате Огайо BWC предоставила предприятиям грантовые средства, чтобы помочь им сократить требования о выплате компенсаций потенциальным работникам с помощью простых и сложных средств.

Vanamatic подала заявку и получила гранты за свои усилия по автоматизации, что значительно увеличило расходы на покупку и установку ее коботов. Хотя такие предложения грантов могут быть доступны не во всех штатах, спросить не помешает.

Ищет ли магазин системную интеграцию с использованием автоматизации или связи или более совершенных методов рабочего процесса, оправдание цеха не связано с заменой работника. Скорее, это связано с повышением квалификации работников. Г-н Уилтси и BWC штата Огайо, кажется, согласны с тем, что иногда вопросы найма в масштабах всей отрасли могут быть связаны не столько с людьми, сколько с работой, которую от нас просят выполнять.

*Vanamatic является членом PMPA с 1957 года.