Применение коботов в автомобильной промышленности

Кажется, что еще вчера роботы жили исключительно на страницах фантастических рассказов. Сегодня многие компании только делают свои первые шаги на пути автоматизации, нередко в глазах их сотрудников робот на производстве – это что-то диковинное, новое. Но есть одна отрасль, где робот и человек работают в одних цехах уже больше полувека.

С точки зрения оптимизации и автоматизации производства автомобильная промышленность всегда была в авангарде. Именно в этой индустрии Генри Форд в самом начале XX века наладил поточное производство на основе конвейера, а в 1920-е годы Ллойд Рэймонд Смит построил автоматизированную фабрику по производству автомобильных рам, которую можно назвать прообразом заводов, работающих по принципам Lights-out Manufacturing. Хотя стоит отметить, что совсем без рабочих обойтись не получилось, но зато удалось сократить их число в 10 раз, при этом увеличив общую производительность в 3 раза.

История промышленной робототехники также тесно связана с автомобильной промышленностью. Именно на заводе автомобильного гиганта General Motors в начале 1960-х заработал первый промышленный робот компании UNIMATE. По современным меркам робот UNIMATE был не слишком сложным. Следуя программе на перфокарте, он выполнял всего одну функцию на линии сборки – опускал раскаленные отливки деталей автомобиля в охлаждающую жидкость и передавал дальше по конвейеру. Но с 1970-х годов уже вся индустрия начнет активно использовать промышленную робототехнику на различных участках производственных линий.

Сегодня автомобильная отрасль претерпевает серьезные изменения. Настолько серьезные, что даже эффективная связка «конвейер – промышленные роботы» уже не является залогом победы в конкурентной борьбе.

Во-первых, изменились запросы потребителей. Сегодня они предпочитают приобретать высококастомизированную продукцию. Теперь уже не получится удовлетворить клиентов, выпуская сотнями тысяч стандартизированный Ford Model T. У автомобилей появляются новые функции, новые модули, новые типы двигателей, увеличивается количество и разнообразие деталей при их сборке. При этом жизненный цикл продукции только сокращается. Неустанно сокращаются также размеры партий готовой продукции.

Сегодня производство автомобилей должно быть точным, эффективным и, что самое главное, гибким. И если с точностью и эффективностью у традиционных промышленных роботов все в порядке, то гибкость не является их отличительной чертой. Они громоздки, их сложно и очень затратно перемещать по производственному цеху, вокруг них необходимо выстраивать целые периметры безопасности, их долго перепрограммировать и переоснащать для выполнения других функций. Кроме того, любая неисправность на производственной линии с традиционными промышленными роботами ведет к значительным простоям, которые в текущих условиях производителям все труднее компенсировать.

Коллаборативные роботы (коботы) создают для автопроизводителей новые возможности. Во-первых, коботы способны работать бок о бок с человеком, не подвергая его опасности. Они имеют небольшие габариты, вокруг них не требуется устанавливать ограждения. Их легко перемещать по производственному цеху и перенастраивать для выполнения новых задач. Габариты и вес кобота позволяют установить его даже на мобильную платформу, что еще больше упрощает его релокацию. Кроме того, с помощью коботов возможно автоматизировать те задачи, которые долгое время сильно зависели от ручного труда, например, при операциях сборки. Не говоря уже о том, что кобот, как и любой промышленный робот, способен работать почти круглосуточно без отдыха.

Указанные преимущества коботов позволяют компаниям автомобильной отрасли легче адаптировать производственные линии под новые условия, а также быть готовыми к постоянным изменениям. Сегодня коботы все больше используются автопроизводителями для выполнения огромного спектра задач: начиная погрузочно-разгрузочными работами, заканчивая сложным неразрушающим контролем и проверкой качества продукции.

Применение коботов в производстве автомобилей

Существует 6 основных областей, где автопроизводители применяют коллаборативных роботов. Это сборочные работы, покраска, сварка, обслуживание станков, полировка и финишные работы, контроль качества продукции. До появления коботов каждый тип работ выполнял отдельно разработанный для нее промышленный робот. Сегодня же один кобот Universal Robots способен выполнять все эти работы, нужно только снарядить его подходящим концевым эффектором или захватом.

Сборка

Коботы помогают автопроизводителям с оптимизацией огромного количества работ по сборке продукции. На автомобильных заводах коботы могут работать не только с небольшими деталями автомобиля (дверные ручки, дворники, антенны), но и с более с тяжелыми, такими как двери, люки и колеса.

Компании Lear Corporation потребовалось автоматизировать часть работ по сборке сидений для автомобиля. При этом размер производственного цеха не позволял Lear Corporation разместить громоздкие роботизированные узлы. Небольшой кобот UR5 (? 149 мм) идеально вписался в ограниченное пространство. Сегодня каждый кобот UR на заводе компании выполняет в день порядка 8500 действий по завинчиванию крепежа, попутно проверяя наличие необходимого количества крепежа на продукции и незамедлительно сигнализируя, если чего-то не хватает.

Сейчас на заводе компании в Китае работает порядка 38 коботов UR, которые выполняют не только работы по затяжке винтов, но также погрузочно-разгрузочные работы, работы по инспекции электрооборудования и другие важные задачи.

Покрасочные работы

Покрасочные работы со временем стали одной из областей, где используются преимущественно роботы, поскольку они способны обеспечивать стабильный высококачественный результат при покраске даже больших поверхностей. Они работают точнее и эффективнее, что снижает расход краски, а значит и производственные затраты. Кроме того, краска часто бывает токсична и представляет серьезную опасность для людей, но не для коботов.

Сварочные работы

Сварка – еще одна трудоемкая и опасная задача, которая идеально подходит для коботов. Электрическая дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка лазером, ультразвуковая сварка, газовая дуговая сварка, плазменная сварка, точечная контактная сварка, а также пайка – все это по плечу коллаборативным роботам при условии правильного оснащения. Платформа UR+ предлагает различные программные и аппаратные решения для автоматизированной сварки, например, недорогая сварочная система Olympus UR идеально подходит для небольших производителей автозапчастей.

Обслуживание станков

Работы по обслуживанию станков часто очень грязные, нередко даже опасные для человека, поэтому их, как и любую другую неэргономичную работу, проще и выгоднее передать для выполнения коботам.

Для того, чтобы расширить ассортимент своей продукции и объем ее выпуска, чтобы поставлять детали автопроизводителям, чешская компания Attl a spol. S.r.o. решила автоматизировать ряд задач на производстве. На заводе компании три кобота UR5 закладывают заготовки труб в станок для закругления кромок. Один рабочий цикл занимает у робота примерно 2 секунды, то есть каждую минуту изготавливается 30 труб. Все три робота работают в среднем по 20 часов в день, 6 дней в неделю.

Полировка и финишные работы

Удаление лишнего материала с заготовок, обрезка лишнего металла, сверление, фрезерование, шлифовка, полировка и финишная отделка деталей – важные части производства транспортных средств. Как и большинство работ в автопроизводстве, данные работы включают себя множество однообразных и повторяющихся действий, часто опасных для здоровья сотрудников. Часто работники, занятые на них страдают от RSI (Repetitive Strain Injuries) – травмам от повторяющихся деформаций, а также от синдрома профессионального перенапряжения (Occupational overuse syndrom, OOS). Это дискомфорт, боли в мышцах и суставах, заболевания опорно-двигательного аппарата, вызванные частым повторением однообразных движений в течение продолжительного времени.

Контроль качества

От контроля качества конечной продукции зависит многое, хотя бы даже прибыль от успешной продажи качественной продукции или же серьезные убытки из-за отзыва бракованной партии и ее замены. Современные коботы способны в автоматическом режиме осуществлять различные типы контроля, включая оптический контроль, метрологию, неразрушающий контроль и т.д.

На заводе Ford в городе Крайова, Румыния, три кобота UR10 работают в связке. Один смазывает распределительный вал, второй заполняет двигатели автомобилей маслом, после чего третий кобот, оснащенный ультрафиолетовой лампой и системой машинного зрения, внимательно осматривает продукцию на предмет протечек. Вся последовательность действий выполняется без участия человека, его вмешательство необходимо только для перенастройки системы для выполнения новых задач.

Индийского производитель автомобильных комплектующих Craft and Technik Industries (CATI) также внедрил коллаборативных роботов для контроля качества и для обслуживания станков ЧПУ. Помимо того, что так компания снизила до нуля количество дефектов продукции и возвратов товара от клиентов, возросла эффективность производства, а также на 20% увеличился его объем.

Сегодня существует бесчисленное множество возможностей для внедрения коллаборативной робототехники, а также различных сценариев применения данных машин. Коботам есть что предложить даже автопрому, отрасли которая первой начала активно автоматизировать производство и добилась здесь серьезных успехов. Их внедрение способно обеспечить повышение качества продукции, сокращение сроков производства и снижение травматизма на рабочем месте. При этом они позволяют производителям легко достичь того уровня гибкости, который жизненно необходим в современном динамично меняющемся мире.

Источник: robogeek.ru

Комментарии: