Při namáhavých, ergonomicky nevhodných a opakujících se činnostech může robotika ulehčit zaměstnancům. Ale právě v montáži je třeba zohlednit mnoho faktorů, než mohou být automatizační řešení ekonomicky smysluplně implementována – a celkově přinést úlevy pro personál „u pásu“. Přesně takové příklady implementace aktuálně testuje projektový tým z Fraunhofer IWU a Volkswagen Sachsen GmbH na Fraunhofer IWU: jako hybridně autonomní montážní systém (HAutoMont), který umožňuje ekonomickou a částečně autonomní montáž krytů podvozku osobních automobilů. Tým vypracovává doporučení pro automatizaci vhodný další vývoj montážních procesů a komponentů.
Kryty podvozku (UBV) se často montují v nadhlavní práci nebo v namáhavých tělesných polohách pod vozidlem, což vede k zatížení pro ramena, krk a záda. Velké, flexibilní komponenty s komplexními tvary mohou být navíc umístěny pouze s jistým úsilím. K upevnění se obvykle používají spony nebo šrouby, které nejsou snadno po ruce, ale musí být speciálně uchopeny a přenášeny. Zvlášť velké komponenty vyžadují pro šroubování další osobu, ne vždy je prostor pro pohyb dostatečně prostorný. Takže všechno nasvědčuje automatizaci těchto úkolů? Tak snadné to bohužel není…
UBV: zvláštní výzva pro automatizaci
…protože člověk má na druhé straně síly, které technice chybí. Není závislý na žádné senzorice nebo dokonce na zastavení pásu, aby přesně umístil komponent. Je také časově flexibilní a nepotřebuje v rámci cyklu přesně přidělené časové okno pro (částečný) úkol. Měkké (odborně: ohybově měkké) části může bez problémů uchopit a přenášet. Pokud se části liší, nepředstavuje to pro člověka při uchopení, ani při fixaci nebo upevnění významné výzvy. Kombinace polohování, fixace a upevnění často vyžaduje při automatizačních řešeních hodně času. Pokud spona není hned zacvaknuta, znamená to často dodatečnou práci – pro kterou v rámci omezeného cyklu téměř žádná časová rezerva není. Další výzvou jsou objemné, těžkopádné a částečně těžko stohovatelné komponenty s jejich značnými prostorovými nároky, které dále omezují možnosti plochého strojního manipulování. Přes úpravy produktu (opatření pro údržbu modelu) se často zvyšuje variabilita, přesněji: počet částí, které je třeba zohlednit v montážním cyklu během celého životního cyklu produktu. Speciální provozní prostředky pro takové části by měly být vyrobeny v hojném počtu a případně po relativně krátké době přepracovány nebo nahrazeny.
Smysluplný začátek: jeden model, jedna součást, flexibilní montážní řešení
Projektový tým se brzy zaměřil na jednu součást u Volkswagen ID.3 – z 13 součástí krytu podvozku vznikla součást stínění, která zlepšuje aerodynamiku vozidla, „aby vyhrála závod“. Takové součásti jsou někdy dále vyvíjeny během doby modelu; proto je smysluplné zohlednit výzvu sekvenční variability.
V experimentálním výzkumu nyní jako flexibilní automatizační řešení přicházejí do hry manipulátory a šroubovací roboty. Přísavky uchopí součást na třech místech, aby minimalizovaly deformace tohoto 110 cm dlouhého, 88 cm širokého a pouze 2 mm tenkého polypropylenového produktu s odpovídající nízkou tuhostí. Šroubovací robot rozpozná u každého šroubu, kterým otvorem v součásti musí být veden. Provádí šrouby a utahuje je. Tento automatizovaný dílčí proces by mohl být integrován do výrobního úseku s jinak manuálními úkoly – jako hybridně autonomní řešení.
Zkušenosti s instalací této součásti budou využity k tomu, aby budoucí generace součástí a výrobní procesy byly ještě vhodnější pro automatizaci.
Doporučení pro automatizaci vhodné úpravy součástí a výrobních procesů
- Včasné zohlednění požadavků na automatizaci ve vývoji produktu usnadňuje výrobně vhodné navrhování součástí a výrobních procesů.
- Strojově montovatelné součásti by měly být dobře uchopitelné na definovaných místech, manipulovatelné s minimálním zkroucením a snadno umístitelné. Měly by být navrženy tak, aby například umožnily bezproblémové zacvaknutí nebo
- Podporovaly polohování a zarovnání. Měly by umožnit co nejméně deformující manipulaci. Úpravy těchto součástí během doby modelu by neměly narušit dosaženou úroveň automatizace. Geometricky jednoduché části jsou snadněji montovatelné – pro člověka i stroj.
- Nízké tolerance u polohy dalších komponent podvozku, jako je přední nárazník, usnadňují automatizované montážní procesy.
- Kombinace dvou velmi pružných komponent ztěžuje šroubové spojení.
- Čím méně variability v technice spojování a čím menší rozmanitost součástí šroubů a spon, tím méně speciálních provozních prostředků (nástrojů) je potřeba. Výměny nástrojů nejsou v krátkých cyklech realizovatelné.
- Prostor zůstává vzácným zdrojem v konečné montáži; automatizační řešení zabírají více podlahové plochy než zaměstnanci – když lidé pracují v bezprostředně sousedících nebo se překrývajících pracovních prostorech s roboty, zvyšuje se potřeba prostoru dodatečně kvůli bezpečnostním opatřením.
- Lidská citlivost („pocit“) při usazování součástí je často těžko nahraditelná. Automatizovat by se tedy mělo při montáži součástí, kde lze dosáhnout největších efektů z hlediska ekonomiky a ergonomie.
Partnery v projektu HAutoMont jsou Volkswagen Sachsen GmbH, Müller a Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH a Fraunhofer IWU.
Kontakt:
