W przypadku męczących, mało ergonomicznych i powtarzalnych czynności roboty mogą odciążyć pracowników. Jednak w montażu należy wziąć pod uwagę wiele czynników, zanim rozwiązania automatyzacyjne będą mogły być ekonomicznie uzasadnione - i w sumie przynieść ulgę personelowi "na linii". Takie przykłady wdrożenia testuje obecnie zespół projektowy z Fraunhofer IWU i Volkswagen Sachsen GmbH w Fraunhofer IWU: jako hybrydowy, autonomiczny system montażowy (HAutoMont), który umożliwia ekonomiczny i częściowo autonomiczny montaż osłon podwozia samochodów. Zespół opracowuje zalecenia dotyczące dalszego rozwoju procesów montażowych i komponentów odpowiednich do automatyzacji.
Osłony podwozia (UBV) często montowane są w pracy nad głową lub w męczącej pozycji ciała pod pojazdem, co prowadzi do obciążenia ramion, szyi i pleców. Duże, elastyczne komponenty o skomplikowanych kształtach można ponadto ustawiać tylko z pewnym wysiłkiem. Do mocowania zazwyczaj używa się klipsów lub śrub, które nie są łatwo dostępne, lecz muszą być specjalnie pobierane i transportowane. Szczególnie duże komponenty wymagają dodatkowo drugiej osoby do przykręcania, a przestrzeń robocza nie zawsze jest wystarczająco duża. Czy zatem wszystko przemawia za automatyzacją tych zadań? Niestety, to nie jest takie proste...
UBV: szczególne wyzwanie dla automatyzacji
… ponieważ człowiek z drugiej strony dysponuje siłami, których brakuje technice. Nie jest on zależny od żadnej sensoryki ani zatrzymania taśmy, aby dokładnie ustawić komponent. Jest również elastyczny czasowo i nie potrzebuje w ramach cyklu ściśle przydzielonego okna czasowego na (częściowe) zadanie. Miękkie (w terminologii fachowej: giętkie) części może bez problemu chwytać i transportować. Jeśli części się różnią, nie stanowi to dla człowieka znaczącego wyzwania ani przy chwytaniu, ani przy mocowaniu czy przykręcaniu. Kombinacja ustawiania, mocowania i przykręcania często zajmuje dużo czasu w rozwiązaniach automatyzacyjnych. Jeśli klips nie zaskoczy od razu, często oznacza to konieczność poprawek - na co w ramach ograniczonego czasu cyklu prawie nie ma zapasu czasowego. Kolejnym wyzwaniem są objętościowe, nieporęczne i częściowo trudne do układania komponenty o znacznych wymaganiach przestrzennych, które dodatkowo ograniczają opcje powierzchniowe dla obsługi maszynowej. W wyniku przeróbek produktu (działania związane z pielęgnacją modelu) często zwiększa się różnorodność wariantów, dokładniej: liczba części, które należy uwzględnić w cyklu montażowym przez cały cykl życia produktu. Specjalne narzędzia do takich części musiałyby być produkowane w dużej liczbie i ewentualnie po stosunkowo krótkim czasie przerabiane lub wymieniane.
Sensowny początek: jeden model, jeden komponent, elastyczne rozwiązanie montażowe
Zespół projektowy szybko zdecydował się na jeden komponent w Volkswagenie ID.3 - z 13 komponentów osłony podwozia stworzono komponent osłonowy, który poprawia aerodynamikę pojazdu, "w wyścigu". Takie komponenty są czasami rozwijane w trakcie cyklu modelu; dlatego sensowne jest uwzględnienie wyzwania sekwencyjnej różnorodności.
W badaniach eksperymentalnych jako elastyczne rozwiązanie automatyzacyjne wykorzystano teraz roboty do obsługi i przykręcania. Przyssawki chwytają komponent w trzech punktach, aby zminimalizować odkształcenia tego produktu z polipropylenu o długości 110 cm, szerokości 88 cm i grubości zaledwie 2 mm, o odpowiednio niskiej sztywności własnej. Robot przykręcający rozpoznaje przy każdej śrubie, przez które otwory w komponencie musi być prowadzona. Podaje śruby i dokręca je. Ten zautomatyzowany proces częściowy mógłby być włączony w odcinek produkcyjny z innymi zadaniami manualnymi - jako hybrydowe, autonomiczne rozwiązanie.
Doświadczenia z montażu tego komponentu są wykorzystywane do dalszego automatyzowania przyszłych generacji komponentów i procesów produkcyjnych.
Zalecenia dotyczące dostosowania komponentów i procesów produkcyjnych do automatyzacji
- Wczesne uwzględnienie wymagań automatyzacyjnych w rozwoju produktu ułatwia projektowanie komponentów i procesów produkcyjnych odpowiednich do produkcji
- Komponenty nadające się do montażu maszynowego powinny być łatwe do chwytania w określonych punktach, obsługiwane z minimalnym odkształceniem i łatwe do ustawienia. Powinny być zaprojektowane tak, aby na przykład umożliwiały bezproblemowe wpinanie lub
- Ustawianie i wyrównywanie. Powinny umożliwiać jak najmniej odkształcające się obsługiwanie. Dostosowania tych komponentów w trakcie cyklu modelu nie powinny wpływać na osiągnięty stopień automatyzacji. Geometria prostych części ułatwia montaż - zarówno dla człowieka, jak i maszyny.
- Niskie tolerancje w położeniu innych komponentów podwozia, takich jak zderzak przedni, ułatwiają zautomatyzowane procesy montażowe
- Kombinacja dwóch bardzo elastycznych komponentów utrudnia połączenia śrubowe
- Im mniej różnorodności w technice łączenia i im mniejsza różnorodność części śrub i klipsów, tym mniej specjalnych narzędzi (narzędzi) jest wymaganych. Wymiana narzędzi nie jest możliwa w krótkich czasach cyklu.
- Powierzchnia pozostaje cennym zasobem w końcowym montażu; rozwiązania automatyzacyjne zajmują więcej powierzchni niż pracownicy - gdy ludzie pracują w bezpośrednio przylegających lub pokrywających się z robotami przestrzeniach roboczych, zapotrzebowanie na powierzchnię dodatkowo wzrasta z powodu działań zabezpieczających.
- Ludzka wrażliwość ("czucie") przy dopasowywaniu części jest często trudna do zastąpienia. Dlatego automatyzować należy przy montażu komponentów, gdzie można osiągnąć największe efekty pod względem opłacalności i ergonomii.
Partnerami w projekcie HAutoMont są Volkswagen Sachsen GmbH, Müller i Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH oraz Fraunhofer IWU.
Kontakt:
