Pri napornih, malo ergonomskih in ponavljajočih se dejavnostih lahko robotika razbremeni zaposlene. Vendar pa je pri montaži treba upoštevati številne dejavnike, preden je mogoče gospodarsko smiselno uvesti rešitve avtomatizacije – in ustvariti olajšave za osebje 'na traku'. Prav takšne primere izvedbe trenutno preizkuša projektna ekipa iz Fraunhofer IWU in Volkswagen Sachsen GmbH na Fraunhofer IWU: kot hibridno-avtonomen montažni sistem (HAutoMont), ki omogoča gospodarsko in delno avtonomno montažo zaščit podvozja osebnih avtomobilov. Ekipa pripravlja priporočila za nadaljnji razvoj montažnih procesov in komponent, ki so primerne za avtomatizacijo.
Zaščite podvozja (UBV) se pogosto montirajo v nadglavnih delih ali v napornih telesnih položajih pod vozilom, kar obremenjuje ramena, vrat in hrbet. Velike, fleksibilne komponente s kompleksnimi oblikami je mogoče namestiti le z določenim naporom. Za pritrditev se običajno uporabljajo sponke ali vijaki, ki niso vedno pri roki, temveč jih je treba posebej vzeti in imeti pri sebi. Še posebej velike komponente zahtevajo za vijak dodatno drugo osebo, prostor za gibanje pa ni vedno velikodušno določen. Torej, ali vse govori v prid avtomatizaciji teh nalog? Tako enostavno pa ni ...
UBV: poseben izziv za avtomatizacijo
... kajti človek ima po drugi strani moči, ki jih tehnologija nima. Ni odvisen od nobene senzorike ali celo ustavitve traku, da bi natančno postavil komponento. Je tudi časovno fleksibilen in ne potrebuje natančno določenega časovnega okna za (del)nalogo v okviru cikla. Mehke (strokovno: upogljive) dele lahko brez težav prime in prenese. Če se deli razlikujejo, to za človeka ne predstavlja pomembnih izzivov pri prijemanju, fiksiranju ali pritrdjevanju. Kombinacija pozicioniranja, fiksiranja in pritrdjevanja pogosto zahteva veliko časa pri rešitvah avtomatizacije. Če sponka ni takoj zaklenjena, to pogosto pomeni dodatno delo – za kar v omejenem ciklu skoraj ni časovnih rezerv. Dodatni izziv so voluminozni, okorni in delno težko zložljivi deli z njihovimi znatnimi prostorskimi zahtevami, ki dodatno omejujejo možnosti za strojno ravnanje. Z izboljšavami na izdelku (ukrepi za vzdrževanje modela) se pogosto povečuje tudi raznolikost variant, natančneje: število delov, ki jih je treba upoštevati v montažnem ciklu skozi celoten življenjski cikel izdelka. Posebna delovna sredstva za take dele bi morala biti izdelana v velikem številu in jih je morda treba po relativno kratkem času predelati ali zamenjati.
Smiselna začetna točka: en model, ena komponenta, fleksibilna montažna rešitev
Projektna ekipa se je zgodaj odločila za eno komponento pri Volkswagen ID.3 – iz 13 delov zaščite podvozja je nastal del zaščite, ki izboljšuje aerodinamiko vozila, 'zmagovalec'. Taki deli se včasih še naprej razvijajo skozi življenjsko dobo modela; zato je smiselno upoštevati izziv sekvenčne raznolikosti.
V eksperimentalni raziskavi se kot fleksibilna rešitev za avtomatizacijo zdaj uporabljajo roboti za ravnanje in vijakovanje. Sesalci prevzamejo komponento na treh točkah, da bi zmanjšali deformacije na tem 110 cm dolgem, 88 cm širokem in le 2 mm tankem izdelku iz polipropilena z ustrezno nizko lastno togostjo. Robot za vijakovanje prepozna pri vsakem vijaku, skozi katero odprtino v komponenti ga je treba voditi. Izvaja vijake in jih zategne. Ta avtomatizirani delni proces bi lahko bil vključen v proizvodni odsek z drugimi ročnimi nalogami – kot hibridno-avtonomna rešitev.
Izkušnje pri vgradnji te komponente se uporabljajo za oblikovanje prihodnjih generacij komponent in proizvodnih procesov, ki bodo še bolj primerne za avtomatizacijo.
Priporočila za prilagoditev komponent in proizvodnih procesov, ki so primerne za avtomatizacijo
- Zgodnje upoštevanje zahtev avtomatizacije v razvoju izdelkov olajša ustrezno zasnovo komponent in proizvodnih procesov
- Komponente, ki jih je mogoče montirati strojno, bi se morale dobro prijemati na določenih točkah, obvladovati brez zvijanja in se enostavno pozicionirati. Morajo biti zasnovane tako, da omogočajo na primer brez težav zaklepanje ali
- Podpirajo pozicioniranje in usklajevanje. Morajo omogočati čim manj deformacij pri ravnanju. Prilagoditve teh komponent med življenjsko dobo modela ne smejo vplivati na enkrat doseženo stopnjo avtomatizacije. Geometrijsko preprosti deli so lažje montirani – tako za človeka kot za stroj.
- Nizke tolerance pri položaju drugih komponent podvozja, kot je sprednji odbijač, olajšajo avtomatizirane montažne procese
- Kombinacija dveh zelo upogljivih komponent otežuje vijakove povezave
- Manj ko je raznolikosti v povezovalni tehniki in manjša je raznolikost delov vijakov in sponk, manj posebnih delovnih sredstev (orodij) je potrebnih. Menjave orodij niso izvedljive v kratkih ciklih.
- Prostor ostaja redka dobrina v končni montaži; rešitve avtomatizacije zasedajo več osnovne površine kot zaposleni – ko so ljudje zaposleni v neposredno sosednjih ali se prekrivajočih delovnih prostorih z roboti, se potreba po prostoru dodatno povečuje zaradi varnostnih ukrepov.
- Človeška senzitivnost ('čut') pri prileganju delov je pogosto težko nadomestiti. Avtomatizirati bi bilo treba torej pri montaži komponent, kjer so glede na gospodarstvo in ergonomijo dosegljivi največji učinki.
Partnerji v projektu HAutoMont so Volkswagen Sachsen GmbH, Müller in Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH in Fraunhofer IWU.
Kontakt:
