Pick-and-place роботы: ускорение производства и рост выпуска

Pick-and-place роботы — ключ к увеличению выпуска и сокращению производственного времени. Узнайте, как они снижают затраты, человеческие ошибки и узкие места.

Термин «pick-and-place» (захват и размещение) относится к любому применению, где деталь захватывается в одной точке, перемещается и устанавливается в другой. Чаще всего ассоциируется с упаковкой и паллетизацией. Это может быть критичной задачей в высокообъемных производственных процессах. Но когда и как это делать?

В статье вы узнаете:

• В каких отраслях используются pick-and-place роботы?
• Когда автоматизировать свой pick-and-place процесс?
• Какие роботы выполняют pick-and-place задачи?
• Важное замечание об энд-эффекторах
• Стоимость

В каких отраслях используются pick-and-place роботы?

Pick-and-place применения распространены на различных производствах. Это фундаментальная задача автоматизации. Даже сложные задачи — сборка, упаковка, паллетизация — включают pick-and-place как подзадачу. Поэтому такие роботы найдете почти в любой отрасли. Частые примеры:

• Упаковка
• Пищевая и напиточная промышленность
• Фармацевтика
• Розница
• Контрактное производство
• Пластмассы
• Автопром

Современные производства используют pick-and-place технологию во многих применениях. Примеры: картезианские роботы наполняют флаконы лекарствами, дельта-роботы укладывают салфетки в коробки. Хоть задачи можно масштабировать до большой сложности, все они требуют pick-and-place способностей. Это необходимый компонент многих промышленных применений. Задачи, включающие pick-and-place:

• Сборка
• Автоматизированное складирование
• Паллетизация
• Коробковая упаковка (case packing)
• Разделение
• Наполнение

Сборочные задачи требуют захвата деталей из ячеек и размещения в нужное место изделия. Автоматизированные склады требуют роботов для захвата и перемещения товаров. Робот едет к позиции товара, забирает его со стеллажа или из ячейки, перемещает в зону подготовки. Паллетизация и коробковая упаковка с точки зрения pick-and-place очень похожи, но обе требуют эту базовую способность. Вероятно, у вас на производстве есть задачи с pick-and-place компонентом.

Когда автоматизировать свой pick-and-place процесс?

Многие pick-and-place задачи выполняются на сборочных или упаковочных линиях. Часто ручное выполнение создает бутылочное горлышко. Автоматизация здесь дает крупный прирост пропускной способности и эффективности. Какие красные флаги указывают на необходимость автоматизации?

• Нужно увеличить пропускную способность или есть бутылочное горлышко
• Ищете снижение затрат
• Есть проблемы безопасности при ручном процессе
• Есть проблемы контроля качества

Пропускная способность

Роботы просто быстрее средних операторов. Когда пропускная способность становится проблемой, автоматизация — первичное соображение. Особенно если ручной процесс создает бутылочное горлышко. На сборочной линии это означает, что конвейер замедляют под скорость сборки вниз по потоку. Более быстрая сборка позволяет ускорить конвейер — больше деталей в минуту, час, день. Высокая пропускная способность — больше выручки.

Проблемы пропускной способности не всегда зеленый свет для автоматизации. Некоторые ситуации делают ее ненужной или даже вредной. Например, процесс с невероятно сложным для автоматизации подэтапом. Классический пример — задача, требующая тонкой моторики или «ощущения». Автоматизация может дать объем, но вы потеряете качество и последовательность ручной работы. Роботный проект в таком сценарии будет бороться за успех.

Снижение затрат

Многие производители смотрят на автоматизацию, когда нужно сократить расходы. Проекты робототехники требуют крупных первоначальных вложений. Но у них огромный ROI. Операторов платят круглый год. Идеальный роботный проект достигает чистого ROI за 12–18 месяцев. После этого инвестиция полностью окупается, а незначительные затраты на обслуживание поддерживают эту «денежную машину» долгие годы. Pick-and-place задачи часто простые и монотонные. Платка человеку за это часто не оптимальна. Многие заводы перераспределяют высвободившийся труд в зоны, сложные или невозможные для автоматизации.

Важно понимать картину ROI до вложений. Если робот внедрен в задачу, где у него нет значительного преимущества над людьми, ROI достичь сложно. К тому же, если робот плохо поддерживается и местные техники не обучены устранению неисправностей, сервисные вызовы очень дороги. Не говоря уже о стоимости простоя. Простая замена операторов роботами в неправильных обстоятельствах может обернуться убытками.

Безопасность

Иногда процессы приходится автоматизировать из соображений безопасности. В pick-and-place это часто из-за крупных или тяжелых компонентов. Они ведут к мягкотканевым травмам с долгосрочными последствиями для рабочих. Травмы стоят производителям дорого: счета, штрафы, потеря выручки из-за нехватки кадров. Автоматизация роботами снимает огромную часть риска для людей.

Проблемы контроля качества

Бракованные детали — упущенная выручка. Иногда их можно переработать, но часто — только утиль. Если брак вызван человеческой ошибкой, автоматизация — решение. Роботы точны и высокоповторяемы. Они выполняют одну задачу одинаково каждый раз. Не устают, не снижают качество к концу смены. Нет периода «разгона», пока они учатся. Роботы повышают стабильность качества — прирост эффективности, меньше брака и полевых отказов.

Какие роботы могут выполнять pick-and-place применения?

Роботы для pick-and-place такие же разносторонние, как отрасли, их использующие. Частые примеры:

• Шестиосевые роботы (коллаборативные и неколлаборативные)
• Дельта
• SCARA
• Картезианские

Поскольку это фундаментальное применение, большинство роботов умеют его выполнять. Но главный вопрос для вас — какой именно подходит для вашего применения. Ответ сложнее без деталей. К счастью, у нас есть ресурс. Наша сеть независимых советчиков поможет сделать правильный выбор под ваши требования. Мы поможем связаться и начать обсуждение, нужна ли вам автоматизация и как.

Важное замечание об энд-эффекторах

Важно отметить роль энд-эффекторов в этих применениях. Энд-эффектор — деталь на конце манипулятора, манипулирующая деталью в пространстве. Часто делают индивидуальные энд-эффекторы под конкретное применение. Это может быть вакуумный захватыватель, механический хват или электромагнит. В любом случае это должен быть фокус обсуждения на этапе планирования. Правильный выбор энд-эффектора критичен для максимизации отдачи от инвестиций. Неправильный снизит прирост выпуска от автоматизации. Обсудите это детально с консультантом или интегратором.

О стоимости

Сколько стоит pick-and-place робот? Сложный вопрос — разброс огромен, завися от применения. Простые и компактные применения — в диапазоне $10 000. Крупные и сложные — далеко за $100 000. Важно рано связаться со советчиком для понимания грубых оценок. Наш инструмент котировок поможет начать. Мы свяжем вас с поставщиками и поможем получать котировки для вашего проекта.

Главное — смотреть на общую отдачу, а не только на ценник. Допустим, вы рассматриваете проект за $250 000 для упаковочной линии. Для вашего масштаба это может быть огромные вложения. Но если расчет ROI показывает окупаемость за 12 месяцев, то после первого года робот уже приносит чистую прибыль. Оцените бюджет и ROI с нашим калькулятором инвестиций.