În activitățile solicitante, puțin ergonomice și repetitive, robotică poate reduce sarcina angajaților. Însă, în special în asamblare, trebuie luate în considerare multe aspecte înainte ca soluțiile de automatizare să fie implementate economic și să ofere în total ușurări pentru personalul de la „bandă”. Exact astfel de exemple de implementare sunt testate în prezent de o echipă de proiect de la Fraunhofer IWU și Volkswagen Sachsen GmbH la Fraunhofer IWU: ca un sistem de asamblare hibrid-autonom (HAutoMont), care permite o asamblare economică și parțial autonomă a carcaselor de subcaroserie pentru automobile. Echipa elaborează recomandări pentru o dezvoltare ulterioară a proceselor de asamblare și a componentelor adaptate la automatizare.
Carcasele de subcaroserie (UBV) sunt adesea montate în muncă deasupra capului sau în poziții corpului solicitante sub vehicul, ceea ce duce la o încărcare a umerilor, gâtului și spatelui. Componente mari, flexibile, cu forme complexe pot fi de asemenea poziționate doar cu un anumit efort fizic. Pentru fixare se folosesc de obicei cleme sau șuruburi, care nu sunt întotdeauna la îndemână, ci trebuie ridicate și transportate separat. În special, componentele foarte mari necesită pentru înșurubare o a doua persoană, iar spațiul de mișcare nu este întotdeauna generos. Așadar, totul pledează pentru automatizarea acestor sarcini? Din păcate, nu este atât de simplu...
UBV: o provocare specială pentru automatizare
…deoarece omul dispune de forțe pe care tehnologia nu le are. El nu depinde de niciun senzor sau de un opritor de bandă pentru a poziționa exact componenta. De asemenea, el este flexibil din punct de vedere temporal și nu necesită un interval de timp exact alocat pentru o (parțială) sarcină în cadrul unui ciclu. Poate prinde și transporta fără probleme părți moi (în limbaj tehnic: flexibile). Dacă părțile diferă, acest lucru nu reprezintă o provocare semnificativă pentru om nici la prindere, nici la fixare sau înșurubare. Combinația dintre poziționare, fixare și înșurubare necesită adesea mult timp în soluțiile de automatizare. Dacă o clemă nu se fixează din prima, aceasta înseamnă adesea muncă suplimentară – pentru care în timpul limitat al ciclului nu există aproape niciun tampon de timp. O altă provocare sunt componentele voluminoase, greoaie și parțial greu de stivuit, cu un necesar semnificativ de spațiu, care restricționează opțiunile de manipulare mecanică. Prin revizuiri ale produsului (măsuri de îmbunătățire a modelului), de asemenea, adesea crește diversitatea variantelor, mai exact: numărul de părți care trebuie luate în considerare în cadrul unui ciclu de asamblare pe parcursul întregului ciclu de viață al produsului. Uneltele speciale pentru astfel de părți ar trebui fabricate într-un număr mare și eventual revizuite sau înlocuite după o perioadă relativ scurtă.
Început util: un model, o componentă, soluție de asamblare flexibilă
Echipa de proiect a decis devreme asupra unei componente pentru Volkswagen ID.3 – din cele 13 componente ale carcasei de subcaroserie a fost creată o componentă de protecție, care îmbunătățește aerodinamica vehiculului, „așa-numita cursă”. De asemenea, astfel de componente sunt dezvoltate pe parcursul duratei modelului; prin urmare, este util să se reflecte provocarea unei variații secvențiale.
În cadrul studiului experimental, ca soluție de automatizare flexibilă sunt utilizate acum roboți de manipulare și înșurubare. Suporturile iau componenta în trei puncte pentru a minimiza deformările acestei produse din polipropilenă, care are 110 cm lungime, 88 cm lățime și doar 2 mm grosime, cu o rigiditate proprie corespunzător scăzută. Un robot de înșurubare recunoaște pentru fiecare șurub prin care orificiu din componentă trebuie să fie ghidat. El introduce șuruburile și le strânge. Acest proces parțial automatizat ar putea fi integrat într-o etapă de producție cu sarcini în principal manuale – ca soluție hibrid-autonomă.
Experiențele obținute în timpul montării acestei componente sunt utilizate pentru a face viitoarele generații de componente și procesele de producție mai adaptate la automatizare.
Recomandări pentru o adaptare a componentelor și proceselor de producție adaptate la automatizare
- O luare în considerare timpurie a cerințelor de automatizare în dezvoltarea produsului facilitează proiectarea corespunzătoare a componentelor și proceselor de producție
- Componentele care pot fi montate mecanic ar trebui să fie ușor de prins în puncte definite, să fie manipulate cu rigiditate scăzută și să fie ușor de poziționat. Ele ar trebui să fie concepute astfel încât să permită, de exemplu, o prindere sau
- Poziționare și aliniere. Ele ar trebui să permită o manipulare cât mai puțin deformabilă. Ajustările acestor componente pe parcursul duratei modelului nu ar trebui să afecteze gradul de automatizare atins. Părțile geometric simple sunt mai ușor de montat – atât pentru om, cât și pentru mașină.
- Toleranțe scăzute la poziția altor componente de subcaroserie, cum ar fi bara frontală, facilitează procesele de asamblare automatizate
- Combinația a două componente foarte flexibile complică conexiunile prin înșurubare
- Cu cât există mai puțină variație în tehnica de conectare și cu cât diversitatea componentelor de șuruburi și cleme este mai mică, cu atât sunt necesare mai puține unelte speciale (instrumente). Schimbările de unelte nu pot fi realizate în timpi de ciclu scurți.
- Spațiul rămâne o resursă limitată în asamblarea finală; soluțiile de automatizare ocupă mai mult spațiu decât angajații – atunci când oamenii lucrează în spații de lucru direct adiacente sau se suprapun cu roboți, necesarul de spațiu crește suplimentar din cauza măsurilor de securitate.
- Sensibilitatea umană („simțul”) la potrivirea componentelor este adesea greu de înlocuit. Prin urmare, ar trebui automatizată asamblarea componentelor unde se pot obține cele mai mari efecte în ceea ce privește rentabilitatea și ergonomia.
Partenerii în proiectul HAutoMont sunt Volkswagen Sachsen GmbH, Müller și Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH și Fraunhofer IWU.
Contact:
