Автоматизация в действии: как производители используют робототехнику для успеха

Истории производителей, внедривших автоматизацию: почему они это сделали, какие были результаты — и советы другим, рассматривающим нового «дроида»

Выбираете новый пикап? Как насчет замены уставшего тралльного мотора или попытки решить, хорош ли тайский ресторан, открывшийся в прошлом месяце? В этих и бесчисленных других ситуациях покупки лучший совет — поговорить с клиентами, купившими эти продукты или пробовавшими эту сомнительную кухню. Каков был их опыт? Получили ли они хороший сервис, и соответствовал ли продукт их требованиям? Возможно, самое главное: купили бы они это снова?

То же верно для роботов. Особенно для роботов. Потому что, учитывая продолжающийся дефицит рабочей силы и надежду на возрождение решоринга в США и в других места, роботизированная автоматизация — ключ к росту и повышению эффективности производственной отрасли. Нигде это не более верно, чем для малого бизнеса вроде MT Solar Co. из Чарло, штат Монтана, где владелец и президент Травис Джордан столкнулся с быстрым ростом с момента основания компании. Джордан недавно обратился к коллаборативным роботам (коботам) как решению. Как оказалось, его решение стало переломным.

«Мы начали с общего производства и фармации около 12 лет назад, затем переключились на солнечную отрасль в конце 2014 года с запуском нашей первой флагманской линейки продуктов», — сказал Джордан. «Мы инвестировали в ЧПУ-плазменный стол незадолго до этого, поэтому наш рабочий процесс тогда предполагал автоматизированную резку отдельных деталей и затем ручную их сварку. Этот подход работал нормально до нескольких лет назад, когда солнечный рынок действительно начал взлетать, и нам пришлось быстро расти. Но как большинство цехов сегодня, мы боролись с поиском квалифицированного персонала. Мы решили посмотреть на робототехнику как способ увеличить пропускную способность по некоторым нашим повторяющимся сварочным работам».

Несмотря на быстрый рост и взлетающий спрос, Джордан быстро указывает, что его производственная команда фокусируется на принципах Lean-производства и поэтому изготавливает свои настраиваемые монтажные системы малыми партиями на just-in-time основе. Его поиск масштабируемого, но гибкого решения в конечном итоге привел его к Universal Robots USA Inc. (UR) в Анн-Арборе, штат Мичиган, где он нашел систему, способную удовлетворить потребности компании в низкосерийном, высокосортном производстве. Инструмент кобот-сварки от партнера UR Vectis Automation в Лавленде, штат Колорадо, оснащен коботом UR10e, интегрированным пультом и ПО «DIY программирования», и прикреплен к переносному модульному приспособленческому столу с встроенным блоком питания от Rhino Cart.

Джордан сказал, они «проваливали шины» у ряда высококачественных систем во время поиска, но большинство были ориентированы на более высокие объемы производства, а не на дюжинку деталей и меньшие партии, которые MT Solar нуждалась обрабатывать, часто на часовой основе. Большинство также требовали защитные клетки — расходы, которых Джордан хотел избежать, если возможно. «Наши потребности в приспособлениях также намного проще, чем они были бы с обычным роботом», — сказал он. «Если деталь не подходит и требует ручной сварки, кто-то может просто подойти и сделать это на том же столе, затем пусть кобот вернется к работе. Это невозможно, когда вы имеете дело со всей этой охраной и поворотными вращательными столами, как вы видите в большинстве автоматизированных сварочных ячеек».

Возможно, его единственное сожаление — что он не купил два. «Позже в этом году мы планируем привезти еще одного кобота, чтобы посвятить один наладке и программированию, а второй — производству», — сказал Джордан. «Это позволит нам достичь непрерывного потока, как требуется в Lean-среде».

Тесные помещения

Стив Диллон делится похожей историей успеха коботов, хотя с совершенно иным обоснованием. Вице-президент CDP Diamond Products в Ливонии, штат Мичиган, он среди третьего поколения инструментальщиков в семье Диллон. Но когда он предложил братьям инвестировать в роботов, чтобы держать их восемь станков FANUC с проводным эрозионным резанием (WEDM) работающими круглосуточно, они были скептичны, но согласились попробовать.

Как следует из названия, CDP Diamond Products проектирует и производит широкий спектр кастомных алмазных режущих инструментов. Один шаг в процессе включает загрузку паяного инструмента в вращательный стол и проводную резку желаемого профиля на каждой канели, операция, которая обычно требует около трех часов. Для максимизации времени бесперебойной работы станка и увеличения пропускной способности Диллон оснастил большинство WEDM парой вращательных столов, но это дало ему только шесть часов бесприсмотровой обработки. Он обратился к своему дистрибьютору FANUC, Methods Machine Tools Inc. в Садбери, штат Массачусетс, за советом.

«Сначала они предложили больше вращательных столов, но эти вещи безумно дорогие, и я знал, что, вероятно, могу получить робота примерно за ту же цену», — сказал Диллон. «Проблема была в площади пола. Я построил термостатические комнаты вокруг проводных станков для максимизации точности деталей, и это означало, что не было места для охраны и клеток и всего того. К счастью, FANUC только что представили свою серию коллаборативных роботов примерно в то же время».

Похоже на сварочное решение MT Solar, Methods предоставили CDP Diamond Products подвижную стойку с карманами для двух дюжин держателей инструментов HSK 63. К этому они прикрепили коллаборативный робот FANUC CRX, у которого достаточно длины руки для обслуживания двух станков. В зависимости от микса инструментов, Диллон и его команда теперь могут работать две или более смены полностью бесприсмотренно, и если оператору нужно зайти и поработать на одном из станков, другой может продолжать как было.

«Так трудно найти людей, что когда мой сын был в старшей школе, я просил его приходить ночью кормить станки», — сказал Диллон. «Всего на днях он звонил из колледжа, спрашивая, есть ли у нас работа для него. Я должен был сказать ему: "Извини, сынок. Тебя заменил робот. Иди учись".»

Поединок с клеткой

Рон Дуглас, владелец и президент Associated MetalCast LLC из Оксфорда, штат Алабама, не имеет проблем с клетками. Его компания установила робота FANUC на одном из своих токарных станков Okuma Genos L300 несколько лет назад, и Дуглас с тех пор стал твердым сторонником автоматизации. Компания теперь имеет три такие ячейки и планирует внедрить еще две летом. Поскольку это так называемые «промышленные роботы» и не коллаборативные, клетки нужны для безопасности людей, хотя одна ячейка использует только световую завесу. Независимо от этого, все они заняты загрузкой и разгрузкой деталей, их чисткой в мойках ячеек, и в одном случае — 100% контролем на интегрированном КИМ.

Associated MetalCast не лит и не ковает детали. Дуглас основал компанию в 1998 году и выбрал ее имя из-за тесного ассоциирования с литейными заводами по всей стране. Она предлагает прецизионную обработку, покраску, термическую обработку, сборку и другие добавленные стоимости процессы для ряда отраслей, включая сельское хозяйство, тяжелую технику и инфраструктуру. И хотя многие из их готовых деталей начинаются как литья или ковки, Associated MetalCast и их 96 сотрудников также обрабатывают большое количество прутков и листов, предоставляя своим клиентам «одно-источник» производственное решение.

Когда спросили, почему он начал автоматизировать, ответ Дугласа не был удивлением. «Учитывая наши проблемы с поиском квалифицированного персонала здесь в Алабаме, автоматизация будет продолжать быть очень большой частью нашего будущего. Это не только повышает эффективность, пропускную способность и последовательность деталей, но и освобождает наших сотрудников для занятия более интересными задачами, чем уход за станками. Все это очень важно в сегодняшнем мире обработки».

Он отметил еще один важный момент — вовлечение членов команды при начале любого проекта автоматизации. «Удивительно, но это было довольно сложно сначала», — сказал Дуглас. «Я боролся за поддержку инженерных и производственных людей, потому что это было для них новым и полностью вне их сферы компетенции. Но как только они начали видеть результаты и поняли, что автоматизация — правильный шаг вперед для компании, они поддержали это. Между их поддержкой и поддержкой нашего интегратора робототехники, внедрение прошло очень успешно».

Разрыв с традицией

Дуэйн Мант, генеральный менеджер Manth Manufacturing Co., Тонаванда, штат Нью-Йорк, имеет долгую историю с роботами. За последние два десятилетия он инвестировал в различные формы автоматизации, включая несколько ганг-стайл токарных станков Wasino с интегрированными портальными загрузчиками, которые он использовал для некоторых компонентов цеха с более высоким объемом. И хотя эти станки сделали для него хорошую работу, он хотел робота, который более гибкий, чем те двух- и трехосевые порталы, и может использоваться в клеточной конфигурации, включающей человеческих рабочих.

«На протяжении нашей 40-летней истории мы всегда пытались стать более конкурентоспособными, и где уместно, автоматизация играла роль в этом», — сказал Мант. «Так что когда мой производственный менеджер Майк Рекс и я начали говорить об увеличении пропускной способности на одной из наших ручных производственных ячеек, просто так случилось, что парень по продажам от Absolute Machine Tools зашел несколько дней назад и оставил листовку для OB7. Кто-то положил ее на мой стол, и я продолжал читать ее и смотреть на ценник и довольно скоро позвонил ему и сказал: "Расскажи мне больше об этом".»

OB7 — это коллаборативный робот от Productive Robotics Inc., калифорнийского спиноффа ZBE Inc., которая строит роботизированные камерные системы для киноиндустрии. Мант не заботился о том, как 12-летняя компания началась — все, что его волновало, это сокращение затрат на рабочую силу в его трехчеловечной фрезерной ячейке. Он приобрел два OB7 и использовал их для ухода за ЧПУ-токарными станками ячейки, оставив одного человека за управлением цилиндрической шлифовальной машиной и присмотром за коботами.

Решение было настолько эффективным, что Рекс скоро искал другие применения OB7, в конечном счете заставив их работать на хонинговых и брошюровочных станках. «У нас также есть OB7, подающий цилиндрическую шлифовальную машину в другой ячейке, что освободило одного из операторов для работы над другими вещами», — сказал Мант. «Они были огромным успехом».

Их и их команды непрерывный толчок к большей эффективности привел к приобретению Manth Manufacturing в конце прошлого года их крупнейшим клиентом, Dynabrade USA из Кларенс, штат Нью-Йорк. «Мы твердо верим, что автоматизация — будущее производства, поэтому мы продолжим инвестировать в возможности Manth, в то же время работая над своим собственным предложением автоматизации», — сказал президент компании Майк Буффамонти. «Dynabrade видит много возможностей для роботизированного удаления материала и шершавания поверхности, поэтому начала работать с различными производителями коботов для предоставления доказательств концепции нашим клиентам. Мы очень взволнованы этим следующим шагом в нашей эволюции».

Установка приоритетов

Ничто из этого не приходит как сюрприз Дугласу Бингаму, старшему директору по производственным технологиям объекта Honeywell International Inc. в Финиксе. С пятью дивизионами, более 100 000 сотрудников по всему миру и 34 миллиардами долларов продаж в прошлом году, производитель из Шарлотты, штат Северная Каролина, имеет обширный опыт с автоматизацией. Будь то автоматизированные линии дыма в Триесте, Италия, или роботизированные сварочные ячейки в Мехикали, Мексика, эта компания Fortune 100 развернула технологию автоматизации по сотням производственных объектов.

Чего не хватало, сказал Бингам, так это комплексной корпоративной стратегии. «Каждый объект брал на себя за годы автоматизацию чего угодно, что, как они видели, даст разумный возврат инвестиций. И хотя это принесло хорошие результаты в большинстве случаев, это также могло быть гораздо более эффективным и рентабельным. Поэтому мы сформировали команду Центра компетенций по автоматизации (COE), которая включает выделенного лидера автоматизации из каждого бизнеса.

Вместо изобретения велосипеда каждый раз, когда строится новый завод или запускается продукт, Бингам и его коллеги будут работать над стандартизацией решений автоматизации компании. Она будет оценивать операции на ключевых объектах, определять, какие производственные технологии или процессы правильны для автоматизации, определять бенчмарки и разрабатывать модульные решения, а затем масштабировать эти решения в области, где они принесут наибольшую выгоду.

В этом celu Бингам недавно выступил на собрании почти 200 интеграционных фирм. Он описал проект и приоритеты своей группы в автоматизации — сварка, уход за станками, удаление заусенцев и контроль среди них — и предложил следующую миссию: «Внедрять интеллектуальные технологии автоматизации на ключевых процессах в нашем основном присутствии для создания предсказуемых, устойчивых и эффективных операций».

Затем он предложил, что их внешняя экспертиза понадобится, если Honeywell собирается выполнить эту миссию, и пригласил их поделиться любыми идеями, которые у них могут быть. «Мы знали, что важно вовлечь этих и других экспертов заранее, чтобы сделать правильные решения наилучшим возможным образом, а затем стандартизироваться вокруг них», — сказал Бингам.

Эта стандартизация критически важна, добавил он, как и детальные технические задания и точные симуляции любых предлагаемых решений. «Это не то, что мы всегда просили на предыдущих проектах автоматизации. Теперь это must. Мы хотим увидеть, как ячейка будет работать, прежде чем мы фактически разместим заказ на закупку. С этим приходит требование использовать только предварительно одобренное оборудование — конкретные бренды ПЛК и роботов, например — и разработку стандартизированных модулей, которые мы затем можем копировать и вставлять по нашим разным объектам. Это поможет устранить мешанину оборудования, которую вы сейчас видите в некоторых наших фабриках, а также сделает автоматизацию легче и более рентабельной для развертывания. Мы только начали этот проект в прошлом году, но я должен сказать, что мы видим множество возможностей перед нами».