У випадках виснажливих, малоефективних і повторюваних дій робототехніка може полегшити роботу співробітників. Але саме в монтажі потрібно враховувати багато факторів, перш ніж автоматизаційні рішення можуть бути економічно доцільно впроваджені – і в цілому створити полегшення для персоналу «на конвеєрі». Саме такі приклади впровадження випробовує проектна команда з Fraunhofer IWU та Volkswagen Sachsen GmbH наразі в Fraunhofer IWU: як гібридно-автономну монтажну систему (HAutoMont), яка дозволяє економічний та частково автономний монтаж захистів під днищем автомобілів. Команда розробляє рекомендації для подальшого розвитку монтажних процесів і компонентів, що відповідають вимогам автоматизації.
Захисти під днищем (UBV) часто монтуються в умовах роботи над головою або в напруженій позі під автомобілем, що призводить до навантаження на плечі, шию та спину. Великі, гнучкі компоненти з складними формами також можуть бути розміщені лише з певними зусиллями. Для кріплення зазвичай використовуються кліпси або гвинти, які не завжди під рукою, а їх потрібно спеціально взяти і перенести. Особливо великі компоненти вимагають для закручування додаткової особи, і не завжди простір для руху достатньо великий. Отже, все говорить на користь автоматизації цих завдань? На жаль, це не так просто...
UBV: особливий виклик для автоматизації
…адже людина має сильні сторони, яких не вистачає техніці. Вона не залежить від жодних сенсорів або навіть зупинки конвеєра, щоб точно розмістити компонент. Вона також є часово гнучкою і не потребує в межах одного циклу точно визначеного часового вікна для (часткової) задачі. М’які (технічний термін: гнучкі) частини вона може без проблем захоплювати та транспортувати. Якщо частини відрізняються, це не створює значних труднощів для людини ані при захопленні, ані при фіксації чи закріпленні. Поєднання позиціонування, фіксації та закріплення часто займає багато часу в автоматизаційних рішеннях. Якщо кліпса не зафіксована з першого разу, це часто означає повторну роботу – для якої в межах обмеженого циклу майже немає резерву часу. Ще одним викликом є об’ємні, громіздкі та частково важкі для укладання компоненти з їх значними вимогами до простору, які додатково обмежують площинні можливості для машинного оброблення. Через доопрацювання продукту (заходи з догляду за моделлю) часто зростає різноманітність варіантів, точніше: кількість частин, які потрібно враховувати протягом усього життєвого циклу продукту в одному монтажному циклі. Спеціальні засоби для таких частин повинні бути виготовлені у великій кількості і, можливо, після відносно короткого часу доопрацьовані або замінені.
Розумний старт: одна модель, один компонент, гнучке монтажне рішення
Проектна команда рано визначилася з компонентом для Volkswagen ID.3 – з 13 частин захисту під днищем було створено елемент екранування, який покращує аеродинаміку автомобіля, «так званий гонщик». Такі частини також іноді розвиваються протягом терміну моделі; тому має сенс враховувати виклик послідовної варіації.
У експериментальному дослідженні як гнучке автоматизаційне рішення тепер використовуються роботи для оброблення та закручування. Присоски захоплюють компонент у трьох точках, щоб мінімізувати деформації цього 110 см завдовжки, 88 см завширшки та лише 2 мм завтовшки продукту з поліпропілену з відповідно низькою жорсткістю. Робот для закручування розпізнає при кожному гвинті, через яке отворення в компоненті його потрібно провести. Він подає гвинти і затягує їх. Цей автоматизований підпроцес може бути вбудований у виробничий етап з іншими ручними завданнями – як гібридно-автономне рішення.
Досвід при монтажі цього компонента використовується для того, щоб зробити майбутні покоління компонентів і виробничі процеси ще більш придатними для автоматизації.
Рекомендації для автоматизаційно-орієнтованої адаптації компонентів і виробничих процесів
- Раннє врахування вимог автоматизації в розробці продукту полегшує виготовлення компонентів і виробничих процесів, що відповідають вимогам виробництва.
- Компоненти, що підлягають машинному монтажу, повинні добре захоплюватися в визначених точках, мати низьку деформацію при обробленні та легко позиціонуватися. Вони повинні бути спроектовані так, щоб, наприклад, підтримувати безпроблемне зафіксування або
- Позиціонування та вирівнювання. Вони повинні дозволяти якомога менше деформоване оброблення. Зміни цих компонентів протягом терміну моделі не повинні впливати на досягнутий рівень автоматизації. Геометрично прості частини легше монтувати – як для людини, так і для машини.
- Низькі допуски щодо розташування інших компонентів під днищем, таких як передній бампер, полегшують автоматизовані монтажні процеси.
- Поєднання двох дуже гнучких компонентів ускладнює з’єднання гвинтів.
- Чим менше варіацій у з’єднувальних технологіях і чим менше різноманіття частин гвинтів і кліпс, тим менше спеціальних засобів (інструментів) потрібно. Зміна інструментів не може бути реалізована в короткій тактовій частоті.
- Площа залишається дефіцитом у фінальному монтажі; автоматизаційні рішення займають більше площі, ніж співробітники – коли люди працюють у безпосередньо сусідніх або перекриваючих з роботами робочих зонах, потреба в площі зростає через заходи безпеки.
- Людська чутливість («відчуття») при підгонці частин часто важко замінити. Тому автоматизувати слід при монтажі компонентів, де з точки зору економічності та ергономіки можна досягти найбільших ефектів.
Партнери в проекті HAutoMont – Volkswagen Sachsen GmbH, Müller und Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH та Fraunhofer IWU.
Контакт:
