Почему производителям с высоким ассортиментом и малым объемом стоит внедрять коллаборативные роботы

Коллаборативные роботы все более привлекательны для производителей, которым нужны гибкие решения для растущего ассортимента продукции, но у которых может не быть масштаба работ или капитальных ресурсов для оправдания крупных инвестиций в системы автоматизации.

Эти коллаборативные роботы, обычно называемые «коботами», могут выполнять задачи с минимальной программировкой и адаптироваться к вариациям в позиции и размере детали. Люди работают рядом с коботами, снижая потребность в специальных приспособлениях, которые могут делать работу с высоким ассортиментом и малым объемом (HMLV) неэффективной. Коботы также могут перемещаться туда, где выполняется работа на цехе.

Purdue Manufacturing Extension Partnership выявило производителей, которые имеют многое для выигрыша от внедрения коботов. Инвестиции в коллаборативные роботы могут иметь наибольший смысл для:

• Производителей от 50 до 500 сотрудников с семейным ассортиментом продукции
• Владельцев, ищущих быстрый период окупаемости капитальных инвестиций (например, 6 месяцев)
• Менеджеров, которые не могут заполнить смены, но могут перераспределить сотрудников на более ценные позиции
• Операторов с повторяющимися или опасными работами

Благодаря частично выполняемой работе программой «Науки измерений для производственной робототехники» в лаборатории инженерии Национального института стандартов и технологий (NIST), коллаборативные роботы теперь меньше, легче и проще для интеграции малыми и средними производителями (СМП) и имеют улучшенную интероперабельность в рабочих ячейках.

Считайте кобота удаленным помощником оператора цеха

Согласно исследованиям MIT, человеко-роботное сотрудничество на 85 процентов продуктивнее, чем работа людей или роботов в одиночку. Кобот работает почти как помощник сотрудника.

Чистая робототехника требует невероятных объемов программирования и датчиков для учета множества возможных переменных. Например, гораздо более эффективно затратами, чтобы человек приносил и представлял детали роботу для подсборки или сварки, чем обучать робота перемещаться в других местах объекта — со всеми связанными факторами безопасности и окружающей среды — для сбора материалов и выполнения работы.

Коботы, с другой стороны, работают с программным обеспечением для многих машин и приложений, что означает, что их можно быстро переразвернуть для добавления гибкости операциям. Они также легкие, но надежные. Многие коботы имеют гарантии, охватывающие достаточное количество операционных часов для непрерывной работы в течение нескольких лет.

Три наиболее распространенных типа коботов:

1. Стационарные (Fixed-base) – часто однорукие, выполняющие повторяющуюся работу с деталями и инструментами.
2. Мобильные – особенно полезны для задач pick-and-place и быстрых переналадок.
3. Носемые – такие как экзоскелеты, позволяющие пользователю использовать преимущества человека и силу и выносливость машины.

Коллаборативные роботы можно запрограммировать для множества приложений

Задачи сильно варьируются при работе HMLV, что создает проблемы для производительности и общей эффективности оборудования. Но работа HMLV часто все еще включает монотонные рутины, которые могут приводить к ошибкам и повторяющимся движениям, вызывающим напряжения и травмы у рабочих.

Среди множества приложений, для которых коллаборативные роботы используются в цехах HMLV:

• Обслуживание станков (Machine tending) – это наиболее распространенное использование коботов, заменяющее повторяющиеся задачи по подбору и установке деталей или инструментов.
• Адаптивная сборка – Гибкость кобота позволяет ему вкручивать винты, затягивать болты, нажимать детали, наносить клеи и многое другое.
• Инспекция деталей и продуктов – Роботы не испытывают умственной усталости, ограничивающей человеческие инспекции, и могут выполнять эту задачу гораздо быстрее, будучи оснащенными множеством высокоразрешающих камер и/или датчиков.
• Сварка – Гибкость коботов проявляется в их все более частом использовании для точечной и дуговой сварки. Существует острый дефицит сертифицированных сварщиков; ожидается, что это использование будет продолжать расти.
• Упаковка и отгрузка – Задачи варьируются от нанесения термоусадочной пленки до укладки деталей в коробки и погрузки паллет. Коботы — хорошие кандидаты для выполнения задач по тяжелому подъему.

Универсальность коботов — среди самых привлекательных преимуществ для работы HMLV. Это как иметь сотрудника, который может освоить множество разных, часто неприятных задач.

Сложности при внедрении коллаборативных роботов

Лаборатории NIST продолжают работать над унификацией для коботов, чтобы системы с, казалось бы, идентичными спецификациями могли измеряться, оцениваться и сравниваться повторяемым и значимым образом.

Елена Мессина, руководитель группы в отделе интеллектуальных систем лаборатории инженерии NIST, дает представление о проблемах для расширенного использования коботов:

• СМП могут знать о трендах и потенциальных выгодах робототехники, но часто колеблются инвестировать без уверенности в успехе.
• Даже с коммерчески доступными технологиями производители могут быть оставлены наедине со своими ресурсами, чтобы определить, будет ли коллаборативный робот фактически работать как ожидается. У СМП может не быть выделенного программиста, а сложность программирования варьируется по производителям коботов.
• Необходимо иметь четко определенный результат для достижения правильной интеграции и внедрения. Иначе интеграция может стать более продолжительными расходами, чем ожидалось.

Коллаборативные роботы также имеют ограничения, включая:

• Они часто работают на более низкой скорости, чем стандартная автоматизация.
• Многие коботы имеют ограниченную грузоподъемность и радиус действия, хотя доступно несколько моделей, решающих эти вопросы.
• Коботы для некоторых опасных приложений могут требовать дополнительной инфраструктуры безопасности, такой как клетки или сканеры зон.

Центры MEP могут помочь вам извлечь выгоду из коботов

Производители могут получить пользу от традиционного ценностного предложения робототехники, которое предоставляют коботы — выполняя повторяющиеся задачи, освобождающие человеческих рабочих для более сложной работы. Кроме того, коботы могут стоить значительно дешевле систем автоматизации и позиционировать производителей для будущих инноваций.

Коллаборативная робототехника может быть пугающим рубежом для СМП, особенно для тех, чьи ранние попытки с автоматизацией и цифровыми технологиями не прошли хорошо. Ваш местный центр MEP может провести вас через процесс внедрения коллаборативных роботов и помочь принять обоснованное решение об инвестициях.