Автоматизация в эпоху COVID-19

Более безопасные, быстрые и интеллектуальные решения помогают отрасли в условиях пандемии

Пандемия COVID-19 по понятным причинам ускорила давнюю тенденцию к автоматизации производства. Примерно через год после начала кризиса самое время задаться вопросом о долгосрочных последствиях. Подтолкнула ли пандемия автоматизацию к новым областям? Сделали ли поставщики автоматизацию более гибкой? Легче реализовать?

По своей природе коллаборативные роботы (коботы) проще в реализации, чем их традиционные собратья. Поскольку коботы предназначены для того, чтобы делить рабочее пространство со своими коллегами-людьми, как обычно, они часто не требуют охраны и могут вписываться в относительно небольшие занятые пространства (при подтверждении оценкой риска безопасности). Их также легче настроить, сказал Дик Мотли, директор авторизованной группы системных интеграторов FANUC America Corp. в Рочестере-Хиллз, штат Мичиган. руку и водя ею по кругу. Это делает «настройку простого приложения действительно простой и интуитивно понятной. У вас есть роботизированная автоматизация, которую можно быстро развернуть». Он добавил, что «существует растущая экосистема поставщиков периферийных устройств для захватов и подставок для робота, а также различные приспособления для простого решения утилит, которые выходят на инструмент на конце руки робота».

Плохая новость заключается в том, что коботы медленные. Несмотря на то, что они оснащены датчиками, которые ограничивают силу, которую они будут передавать при контакте с чем-либо, «довольно сложно соблюдать стандарты безопасности на высокой скорости», — объяснил Мотли. «Потому что независимо от того, насколько чувствительна ваша контактная сенсорная система, вы пытаетесь бросить вызов физике, если у вас есть что-то, что движется очень быстро, а затем вам нужно немедленно остановить это». Поэтому, хотя вы можете подумать, что коботы захватят мир автоматизации (а продажи в эпоху COVID-19 были взрывоопасными), их применимость имеет пределы.

Мотли сослался на «относительно низкоскоростную операцию по укладке на поддоны» в конце производственной линии клиента как на подходящее место для кобота. «Они производили от двух до четырех ящиков с продуктом в минуту с невероятной плотностью конвейерных линий, которые доставляли эти продукты до самого конца для укладки на поддоны. У них не было физического пространства для традиционной реализации робота с расчетами тормозного пути и всеми вещами, которые входят в традиционную роботизированную ячейку. Их единственным вариантом автоматизации было установить кобота. … Если вы будете двигаться достаточно медленно, картонная коробка, вероятно, не причинит вам вреда».

Безопасно и просто для человека

Это не означает, что традиционные роботы не могут работать рядом с людьми или что их очень сложно настроить. Или что медленные коботы могут работать без охраны, если они берут в руки что-то острое или иное опасное. По словам Мотли, чтобы решить эти проблемы, FANUC и другие OEM-производители имеют системы, которые «ограничивают либо диапазон движения, либо скорость робота», чтобы обеспечить прерывистое взаимодействие с человеком. FANUC называет свою архитектуру безопасности «Dual Check Safety» или DCS. «Возможно, вы хотите установить запретную зону на одной стороне робота, пока оператор загружает детали или что-то, что робот собирается извлечь. Вы включаете программное ограничение, чтобы робот не шел туда, обычно подкрепляемый световой завесой, защитным ковриком или сканером. Но затем, как только человек покинет эту зону загрузки, робот снова сможет работать на полной скорости».

Мотли также отметил, что «настройки DCS можно выполнить в пакете моделирования автономной среды программирования FANUC Roboguide. Их можно выполнять с помощью ноутбука, подключенного к роботу, или с помощью одного из наших устройств с пользовательским интерфейсом, будь то наш iPendant или наш новый планшет Teach Pendant». По словам Мотли, новый планшетный интерфейс особенно прост в использовании. «Это совершенно новый стиль программирования, который даже близко не соответствует компьютерному языку. Это временная шкала со значком перетаскивания».

В Promess Inc., Брайтон, штат Мичиган, директор по приложениям Джон Литл сообщил, что пандемия ускорила усилия его компании, направленные на то, чтобы рабочие станции Electric Press выполняли дополнительные функции. Компания Promess уже упростила добавление своих устройств к производственной линии, сделав их компактными и автономными, со встроенной световой завесой для предотвращения травм оператора. «Они автоматизируют сборку с помощью распознавания, которое определяет, получилась ли деталь хорошей, и вы можете размещать их там, где хотите, и адаптироваться к вещам, которые меняются на заводе». Promess добавила вспомогательные функции и расширила информацию, которую блоки могут передавать на остальную часть завода. Например, в дополнение к сжатию двух деталей и подтверждению того, что измеренное усилие и ход соответствуют ожидаемым, и, следовательно, сборка выполнена правильно, рабочая станция может также выполнять измерения размеров и передавать эту информацию. Это устраняет необходимость в отдельной измерительной станции.

Для выполнения таких измерений требуются камеры и/или лазеры, и Promess интегрирует эту технологию таким образом, что конечный пользователь по-прежнему получает автономный блок, работающий по принципу «подключи и работай». Как объяснил Литл:«Мы сосредоточены на том, чтобы сделать это простым для конечного пользователя, поэтому это не похоже на большой научный проект, требующий специалиста по камерам, эксперта по ПЛК, интегратора высокого уровня и так далее. У нас есть команда разработчиков программного обеспечения из 20 человек, которые каждый день работают над тем, чтобы упростить задачу. Поэтому, когда клиент получает рабочую станцию, она уже настроена. Они просто вводят параметры». Он добавил, что камеры могут не только измерять детали. Их также можно использовать для ориентации деталей. Это позволяет использовать более сложные механизмы, например, автоматически выбирать из нескольких частей на поддоне. Плюс Promess имеет встроенные коботы для автоматической загрузки/выгрузки деталей. Конечным результатом, по мнению Литла, является многофункциональная рабочая станция, которая упрощает линию передачи и способствует социальному дистанцированию, а также отправляет данные на другое оборудование на заводе «через Интернет или интрасеть для принятия решения о том, что делать». делать.”

Более умный и гибкий

По словам Джо Чади, генерального директора ABB Robotics USA, Оберн-Хиллз, штат Мичиган, «все отрасли промышленности, на больших и малых установках, ищут способы исключить людей из своих процессов». Наибольший рост спроса — рост, который можно напрямую связать с пандемией — приходится на производство медицинских товаров, упаковку/логистику и пищевую промышленность. Последние два особенно сложны, учитывая их потребность в экстремальной скорости перед лицом непоследовательных входных данных. Как выразился Чади, «не секрет, что Amazon не может нанять достаточно людей и не может достаточно быстро автоматизировать. То же самое верно для WalMart и всех остальных в этом пространстве. Но количество и разнообразие предметов, которые вам нужно быстро собирать и сортировать, вынуждает вас внедрять некоторую форму ИИ (искусственного интеллекта)».

Чуди сказал, что пищевая промышленность также испытывает трудности и продвигает инновации в области автоматизации. Он описал разделку и упаковку мяса как неблагоприятную среду для работы людей, а пандемия только усугубила проблемы. И «белок» (как индустрия называет свой продукт) варьируется от куска к кусочку. «Мы спросили себя, можем ли мы обвалять курицу. Что мы могли сделать с крыльями? Такие вещи», — рассказал Чуди.

Учитывая несоответствие форм белка, для решения этой задачи потребовались как система интеллектуальных камер, так и ИИ для ориентации захватов роботов. «Есть также быстрая окупаемость за ограничение белка, потерянного при сокращении», — добавил Чуди. «Поэтому технология машинного зрения, которую вы используете, водяные ножи или другие методы, чтобы разрезать этот материал как можно ближе, имеет большое значение. Изучение того, как белок передается роботу, куда должна быть направлена ​​система обзора и как вы должны ее ориентировать, — все это влияет на приложение».

В долгосрочной перспективе, считает Чуди, достижения в области искусственного интеллекта, обусловленные этими проблемами, также будут применяться в мире металлообработки. Например, возможность случайного выбора контейнеров улучшается благодаря улучшениям в ИИ, отметил он, «а также за счет депаллетизации и некоторых логистических [задач]. Время приобретения действительно имеет значение при случайном выборе корзины. Как быстро я смогу найти эту часть? Как быстро я могу получить его? То же самое и на рынке логистики». Чуди считает, что скорость важна, а обработка объема данных изображений, необходимых для подбора деталей, до сих пор ограничивала эти приложения. «[Теперь] мы наблюдаем процветание этих приложений на этом рынке по мере того, как технология растет, становится сильнее и менее требовательна к обслуживанию», — сказал Чуди.

Он сказал, что сварка без приспособлений и интеллектуальная сварка также изучаются, в которых «вы представляете деталь и деталь камере, и она решает, как их сварить, и допуски, и измеряет зазоры, и выполняет все традиционные действия». программист бы сделал. Он хорошо работает в лаборатории, но мы еще не внедрили его в производство».

Технология машинного зрения занимает центральное место в этих системах. И, как выразился Чади, раньше это «заставляло нервничать многих парней в металлургической промышленности», потому что раньше для установки и обслуживания систем машинного зрения требовался специализированный технический персонал. «Теперь эти новые приложения могут осуществлять самоконтроль».

Мотли также говорил о технологии машинного зрения как об огромном инструменте, который стал проще в реализации. «Когда вы даете роботу глаза, чтобы он мог адаптироваться к окружающей среде, это позволяет делать все возможное с точки зрения снижения затрат на настройку приложения, сокращения времени переналадки, меньшего количества заменяемых частей, большей гибкости, более высокой надежности и эффективности. технологический осмотр». Он сказал, что новая технология трехмерного зрения FANUC, называемая 3DV, предлагает «универсальный компактный датчик, который можно легко встроить в инструмент на конце руки робота. Робот буквально носит с собой глаза, а не просто стационарный датчик, хотя стационарные датчики все еще имеют свое место». Он добавил, что трехмерное облако точек предоставляет роботу гораздо больше информации, чем плоское двухмерное изображение. Имея больше информации о том, что находится перед ним, «система управления роботом может лучше решить, что делать дальше».

Производство в металле

Работа с упаковкой и белком сильно отличается от типичного применения в металлообработке. Итак, как объяснил Дэйв Суика, президент компании Fastems LLC, Уэст-Честер, штат Огайо, технологии захватов меняются. «Мы начали переходить на сервоуправляемые захваты. Многие детали деформируются. Обычный силовой захват может прикладывать слишком большую силу, больше той, которая необходима для преодоления коэффициента трения для подъема детали. С помощью сервоуправления вы переходите к нужному положению, а затем у него есть блокировка того, какое давление оно прикладывает». В целом Суика сказал, что люди склоняются к автоматизации «более высокого уровня», которая не требует ручной смены захватов для смены работы. «Благодаря интеллектуальной автоматизации и автоматической смене захватов, а также компьютерному управлению вместо ПЛК вы можете сделать его динамичным. Вы можете переключаться из части А в часть В и в часть С без присутствия людей. У нас есть системы, которые автономно работают 72 часа».

Хотя компания Fastems наиболее известна своими большими гибкими производственными системами (FMS), она обрабатывает весь спектр конфигураций роботов и обработки поддонов. Суика сказал, что пандемия заставила некоторые компании покупать и автоматизировать отдельные машины только для того, чтобы быстро перепрофилировать определенный продукт. Но независимо от того, поставляет ли Fastems большую FMS или робота для одной машины, «у нее все равно есть полная линейка программного обеспечения для управления производством», — сказал Суйка. «У него все еще есть расписание. Он по-прежнему способен запускать разные части в разное время». Fastems гордится тем, что может интегрироваться с ERP-системой компании для предиктивного и динамического планирования. «Итак, когда система ERP меняет требования, мы автоматически меняем последовательность того, какие детали и когда изготавливаются, чтобы вы могли поддерживать свой поток без создания запасов».

Возвращаясь к проблеме упаковки и сборки, Мотли сказал, что автомобильные корни FANUC сослужили ей хорошую службу. «Наша способность наносить каплю герметика для герметизации кузова автомобиля перед покраской и очень точно координировать это с движениями робота, так что, когда вы едете быстро, вы не получаете тонкого пятна в полоске герметика… и когда вы двигайтесь медленно за угол, вы не получите большую толстую кучу … », что напрямую способствовало возможности дозирования клея при сборочных операциях.

Удаленное управление переходит на HTML5

Увеличение автоматизации и социального дистанцирования, вызванное пандемией, в свою очередь, подчеркнуло необходимость в возможностях удаленного мониторинга. Удаленный мониторинг не нов, и практически все производители систем управления, автоматизации и машин предлагают такие решения. Но компания Fagor Automation, США, Элк-Гроув-Виллидж, штат Иллинойс, недавно пошла еще дальше, ускорив выпуск архитектуры управления на основе HTML5. Как объяснил генеральный менеджер по Северной Америке Харш Бибра, HTML5 не только основан на браузере, но и «согласован во многих браузерах». Один человек может использовать iPhone. У другого может быть устройство Google. Третий человек может использовать Windows 10 на ноутбуке. С интерфейсом на основе HTML5 на машине все они будут видеть одно и то же в одинаковом виде. HTML5 делает вашу машину независимой от платформы».

По словам Бибра, HTML5 обеспечивает лучший мобильный доступ к бизнес-аналитике, наряду с геолокацией. Он отметил, что с помощью геолокации вы можете ограничить удаленные подключения к устройствам, которые находятся в определенных местах, тем самым повысив безопасность. Например, вы можете ограничить удаленное подключение домом сотрудника, но не где-либо еще, чтобы предотвратить доступ, если сотрудник потеряет свой телефон. Более того, добавил Бибра, «HTML5 не имеет ограничений. В зависимости от мощи логики, которую вы пишете, или мощи созданного вами человеко-машинного интерфейса, он может обеспечить N-ю степень свободы в том смысле, что человек на другом конце может иметь доступ ко всему». Это означает, что вы можете предоставить удаленному соединению возможность не только отслеживать активность, но и вводить машинные команды, такие как запуск или остановка цикла. Другими словами, дистанционное управление — это лучший способ социального дистанцирования.