Koostöörübot: Ideaalne väikeseeriatootmise jaoks

Miks koostöörübotid muudavad väikeseeriatootmist

Liikumine inimese ja roboti koostöö suunas kaasaegses tootmises

Me näeme, et nendega koostöörobotitega toimub midagi üsna suurt, mida nimetatakse sageli ka cobotiteks. Need tähistavad suurt muutust selles, kuidas masinad töötavad inimestega koos, mitte lihtsalt nende täieliku asendamisega. Täidavad traditsioonilised tehase robotid vajavad turvaakreid, kuid cobotid on teistsugused. Need uued mudelid on varustatud omadega nagu LiDAR-sensorid, edasijõudnud 3D-nägemissüsteemid ja jõuanduritehnoloogia, mis võimaldab neil töötada inimeste kõrval, põhjustamata kahju. Paljudele tootmisoperatsioonidele tähendab see, et nad saavad teha igavaid, korduvaid töid, näiteks osade liigutamist seastest või masinate laadimist/väljalaadimist. Samal ajal saavad inimtöölised keskenduda toote kvaliteedi kontrollile ja oluliste otsuste langetamisele, kus loeb hinnang. Hiljutise Future Market Insightsi raporti kohaselt valib peaaegu pooled (umbes 42%) väikesest ja keskmisest ettevõttest coboteid vanema automatiseerimise meetodite asemel, kuna need võtavad vähem ruumi, paigaldatakse kiiresti ja võimaldavad ettevõtetel paremini kasutada oma olemasolevaid töökoja alasid.

Kuidas koostöörobotid suurendavad paindlikkust ja reageerivust

Koostöörobotid tõelist head tegid seal, kus operatsioonidele on vaja kiiresti muutuda. Nende moodulitehitus koos lihtsasti kasutatavate programmeerimissüsteemidega võimaldab meil liigutada neid pakendusalalt monteerimisliinidele või kvaliteedikontrolli alla alla kahe tunni jooksul. See on umbes 90 protsenti kiirem kui vanade automatiseeritud süsteemide ümberpaigutamine. Vaadates tegelikke tehaseid, kus neid koostöörbote kasutatakse, teatavad enamikud, et nende reageerimiskiirus toote disainimuutustele on 30–50 protsenti kiirem. See teeb kogu erinevuse, kui valmistatakse spetsiaalseid detaile või lühikesi partii eriversioone. Lisaks on olemas ka mobiilsed versioonid, mis toovad materjalid täpselt õigesse kohta täpselt õigel hetkel. Pole enam vaja laguneda konveierlindi ja kulutada nädalaid kallitele ümberkorraldustele.

Koostöörobotite kasvav levik väike- ja keskmise suurusega ettevõtetes

Väikesed ja keskmise suurusega ettevõtted kasutavad koostöörboteid praegu tõesti aktiivselt. Ka arvud räägivad huvitavat lugu – SMEde seas on kasutuselevõtu kiirus tegelikult olnud kolm korda suurem kui suurtes korporatsioonides alates varasest 2022. aastast. Vastavalt viimastele 2024. aasta tööstusandmetele kasutab juba umbes kahe kolmandiku tootmisettevõtetest, kus töötab alla 500 töötaja, koostöörboteid tootmissarjade jaoks, mis on väiksemad kui 1000 ühikut. Miks? Nendele ettevõtetele meeldib, et nad ei vaja enam kallist turvavarustust, saavad oma raha tagasi vaid natuke rohkem kui aastaga ja nende töölised on rõõmsamad, sest ohtlikud tööd teevad masinad. Vaadake näidet Hispaania autotööstusest. Seal kasvasid töökojad, kes võtsid koostöörbotitehnoloogia kasutusele, oma väikeste partide tootmises peaaegu kahekordistunud, samal ajal vähendades tööõnnetusi peaaegu kaheksakümnendiku võrra. Üsna muljet avaldav, kui sellest järele mõelda.

Koostöörbotide peamised eelised kohandatud, väikese mahuga tootmises

Suurenenud nõudluse rahuldamine mitmekesise, väikeseeriale tootmise vallas

Koostöörobotid tõelisti heafiguurides, kui igas partii tootmises valmistatakse üle 15 erineva toote – see puudutab ligikaudu kahte kolmandikku väikeseeriale tootjatest, nagu viimase aasta McKinsey uuringust selgus. Need masinad suudavad üllatavalt kiiresti lülituda üle autode osade ja meditsiiniseadmete valmistamise vahel – mõnikord toimub tootmisvahetus vaid mõne tunni jooksul. Traditsioonilised tootmiskonfiguratsioonid võivad uue ülesande jaoks ümberprogrammeerimiseks kuluda nädalaid, kuid koostöörrobotitel on lihtsad visuaalsed programmeerimisvahendid, mis vähendavad seadistusaega oluliselt. Mõned tehased on teatanud, et tänu nendele intuitiivsetele liidestele on nad säästnud 40 kuni 60 protsenti varasematest seadistusajadest, nagu Automation World sel aastal mainis.

Ümberkonfigureeritavad töövoogud, mis minimeerivad seismisaega

Kaasaegsed koostööraboticellid integreerivad moodulkaanvahetid, mis toetavad 15+ lõpp-effektori konfiguratsiooni , kaotades eraldi jooned iga ülesande jaoks. Hiljutine tööstusharu võrdlus leidis, et koostöörobotitega rajatistes saavutatakse 92% seadmete kasutusaste, võrreldes fikseeritud automatiseerimisega tehaste 61%-ga. See tõhusus on oluline erinevate tellimuste hallamisel, näiteks:

• 50 ühiku partii lennukitootmisse toetidest
• 200 kohandatud IoT-sensori korpust
• 75 prototüüpi meditsiinilist implantaati

Rakendatavad vahetused paindlike koostööraboticellide abil

Tippautotootedokkide koostöörabotite kasutamine annab 24-minutilised vahetused tootemite vahel – 83% kiiremad kui tavapärane automatiseerimine (AMFG 2024). See kiirus tuleneb kergkonstruktsioonist (15–35 kg koormuskandevõime) ja pildijuhtimisest positsioneerimises, mis kohandub automaatselt uute kinnitusesteemide paigutusega.

Juhtumiuuring: Elektroonikakogumi rida paindliku koostööraboti integreerimisega

Kesk-USA tootja vähendas sõjaliste ühenduste tarniaega 14 päevast 36 tunnini koostöörabotite kasutuselevõtu tõttu. Süsteem koosneb:

• Tugevusepiiratud UR10e käsivarred õrnade komponentide käitlemiseks
• Modulaarsed EOAT riiulid 12 eriotstarbelise haardega
• Reaalajas MES-integratsioon tellimuste prioriteedijärjekorra jaoks
  See seadistus saavutas 99,4% esmase läbikäigu tootlikkuse, samal ajal kohandudes nädalate kaupa partii suurustega vahemikus 25 kuni 300 ühikut.

Koostöörobotite integreerimine olemaslevatesse tootmissüsteemidesse

Tootjatel, kes soovivad saada oma investeeringutelt head tasuvust, samal ajal kui ei segaks igapäevaseid toiminguid, tuleb sobitada koostöörõbotite võimalusi nendega, mis toimub juba tehasepõhjas. Eelmisel aastal avaldatud uuringu kohaselt saavutavad ettevõtted, kes paigaldamise eel hoolikalt analüüsivad oma ülesandeid, integreerimise 37 protsenti kiiremini võrreldes neile kohtadega, kus lihtsalt visatakse robotid sisse ja vaadatakse, mis juhtub. Alustage kõigi nende igavate, korduvate tööde leidmisest, nagu kruvide pingutamine või komponentide korraldamine, kus need koostöörõbed saavad võtta üle ning vähendada töötajate väsimust, säilitades siiski automaatika maailma 2023. aasta aruande kohaselt elektrooniliste seadmete montaaži puhul tavapäraseks loetava ±0,1 millimeetri suuruse väga kitsa lubatava väärtuse ulatuse. Katsetamise käigus on mõistlik esmalt seada üles eraldi koostöörõbotite töökohad, et saaks testida nende sobivust masinate toitmiseks tavapäraste vahetuste jooksul enne nende levitamist mitmesse erinevasse tootmispiirkonda korraga.

Inimese ja kobotite koostööks sobivate ülesannete hindamine

Keskendu kõrgfrecuentsetele, madala muutuvusega ülesannetele, kus kobotid täiendavad inimese otsustusvõimet. Üldised eesmärgid on CNC-masinate laadimine (kasutab 72% varakult kasutuselevõtjatest) ja nägemisega juhitud inspekteerimine, mis nõuab täpsust alla 0,5 mm.

Operatsioonide ja koostöörobotite vaheliste rollide selgeks määratlemine

Rakendada rollipõhist jaotust: töötajaid juhitakse keeruliste tööriistamuutustega, samas kui kobotid tegelevad korduvate keevitustega või liimide rakendustega. Selle mudeli kasutavad rajatised teatavad 22% vähematest tootmisvigadest (Robotics Business Review 2023).

Alustamine väiksest: katseprojektid, et laiendada kobotite kasutamist ohutult

Alustage 90 päeva kestva katsega pakendamise või paletiseerimise valdkonnas, kus kobotid annavad tavaliselt 5−7 kuu ROI. See etappiline lähenemisviis toetab tööjõuga kohanemist ja genereerib tsükli aja andmeid tulevaste optimeerimiseks.

Õige koostöörobot väikese partii tõhususe jaoks

Toetuskoormuse, ulatuse ja täpsuse hindamine konkreetsete rakenduste jaoks

Koostöörobotid annavad maksimaalse väärtuse siis, kui nende tehnilised andmed vastavad rakenduse nõuetele. Kasutage seda raamistikku valiku juhendamiseks:

RAKENDUS	Soovitatav kandevõime	Optimaalne ulatus	Täpsuse tolerants
Elektroonikakomplekteerimine	3–5 kg	700–900 mm	±0,05 mm
Masiniseire	10–15 kg	1 300–1 500 mm	±0,2 mm
Täpsusõdustamine	5–8 kg	1 000–1 200 mm	±0,1 mm

Aastal 2024 tehtud robotite efektiivsuse uuringust selgus, et 68% tootjatest omandab liiga suure kandevõimega kooboteid, mis suurendab algset maksumust 14 000–22 000 USA dollarit ühe seadme kohta. Näiteks kulutab 10 kg kandevõimega koobot, mis töötleb 3 kg komponente, iga tsükli jooksul oma potentsiaalsest energiast täiendavalt 40%. Tuleb alati arvestada lõpp-effektori kaaluga (+15–20% varuga) ning tulevaste lisavarustuste vajadustega. Koostöörrobotite valiku juhendites rõhutatakse, et enne ulatuse nõuete lõplikku kinnitamist tuleb mõõta maksimaalsed detailide mõõtmed.

Koobootide funktsionaalsuse sobitamine kohandatud tootmistingimustega

Kaasaegsed koobotid pakuvad eriliste töövoogude jaoks modulaarseid haardeid, nägemissüsteeme ja jõutagasisidet. Ravimite partii- tootmisel vähendavad IP54 tihenduse ja <0,01 N jõutundlikkusega mudelid praktiliselt nullini saastumise ohtu ampullide käitlemisel. Kohandatud mööblitööstuses saavutavad 360° turvajälgimise ja 6-teljelise paindlikkusega koobotid traditsioonilisest automatiseerimisest 92% kiiremad lihvimis- ja poleerimisseadistused.

Parimate koobottimudelite võrdlus VKEde ja nišštootmise jaoks

Kolm tegurit määravad väikeste partide seadistuste rentaabluse:

• ROI-periood : Kergekoormuse montaažirobootid tasuvad 8–14 kuu jooksul, raskemate tööstusrobotite puhul on see aeg 22 kuud või rohkem
• Turvatõendid : Otsige ISO 10218-1 nõuetele vastavust ja kaitsepeatumise jõudu alla 150 N
• Ecosüsteemi küpsus : Süsteemid eelvaliditud kolmandate osapoolte tarvikutega vähendavad integreerimiskulusid 33%

Tippmüüjad pakuvad nüüd 12-tunnise ümberpaigutamise garantiid mitmesuguste tooteliinide jaoks. Eelistage neid, kes pakuvad kohalikku tehnilist tuge, sest tõestatud integreerimispartnerlused vähendavad plaanimeetmatuid seismiseid esimese operatsiooniaasta jooksul 79%.

Koostöörobotite täiustamine tehisintellekti ja nägemissüsteemidega

Tehisintellekti roll nutikamas inimese ja koostööroboti suhtluses

Kaasaegsed koostöörobotid kasutavad tehisintellekti inimlike žestide, häälkäskude ja töövoogude reaalajas tõlgendamiseks. Masinõpe võimaldab ennustavaid kohandusi – näiteks robotkäe kiiruse vähendamist operaatori lähedal või kiiremate partide prioriteediks seadmist ERP-andmete põhjal – vähendades kognitiivkoormust ja tagades pidevuse.

Masinvaatus reaalajas kvaliteedikontrolli ja kohanduvuse jaoks

Tehisintellektiga toetatud vaate süsteemid suudavad tuvastada vigu peaaegu täiusliku täpsusega, umbes 99,9%, kontrollitud keskkondades, avastades isegi väikesi puudusi alla 0,1 mm, isegi siis, kui asjad liiguvad kiiresti. Selle süsteemi tegeliku väärtuse annab selle võime teha reaalajas kohandusi. Näiteks, kui tuvastatakse mõni nihke, võib robotkäsi muuta keevituskohta. Või kui töödeldakse õrnasid osi, võib süsteem automaatselt reguleerida, kui tugevalt neid haarab. Me nägime seda toimivat imet ravimipakendustööstuses hiljuti. Mõned tootjad teatasid jäätmete vähenemisest ligikaudu 32% pärast nende nutikate vaatesüsteemide kasutuselevõttu. Need suutsid kontrollida umbes 1200 üksikut detaili iga tunni jooksul, nagu raporteeris Medical Design Briefs 2023. aastal.

Juhtumiuuring: Tehisintellektiga toetatud kooperatiivrobot (cobot) ravimipakenduses

Üks suur mängija meditsiinivaldkonnas alustas hiljuti koostöösrobotite kasutamist, mis on varustatud täpsemate AI-mikroskeemidega ja suudavad hallata vähemalt 37 erinevat ravimivormi kõik samal pakendusjoonel. Süsteem kasutab erilist valguskandmise tehnoloogiat, et kontrollida, kui täis iga kapsel on, ja võib tegelikult aeglustada või kiirendada transportöörbelte vastavalt sellele, mida hetkel vajatakse. Need muudatused on vähendanud toodete vahetuseks kuluvat aega peaaegu kahe kolmandiku võrra, samas kui kvaliteedikontrolli tulemused on peaaegu täiuslikud – täpsusega 99,98%. Eelmise aasta Packaging World Insightsi andmetel näitab see justkui need nutikad masinad suudavad toime tulla farmatseutilise tootmise range nõuetega.

KKK

Mis on koostöösrobotid ja kuidas erinevad nad traditsioonilistest tööstusrobotitest?

Koostöörobotid, ehk kaasrobotid, on kavandatud inimeste kõrval töötamiseks ilma turvavarretest hoolimata, erinevalt traditsioonilistest tööstusrobotitest. Neil on arenenud andurid ja tehnoloogia, mis võimaldab neil ohutult liikuda inimeste läheduses.

Miks kasutavad VKE-d üha enam koostöörobotid?

VKE-d eelistavad koostöörobotid, kuna need nõuavad vähem ruumi, on kiiresti paigaldatavad ja tagavad parema investeeringu tasuvuse, kui korduvate ülesannete tegemisega samal ajal tagatakse töötajate ohutus.

Kuidas suurendavad koostöörobotid tootmises paindlikkust ja reageerivust?

Kaasrobotid pakuvad moodulipõhiseid ja lihtsasti programmeeritavaid süsteeme, mis võimaldavad kiiret liikumist ja kohandumist erinevates tootmisvaldkondades, reageerides seega kiiremini kui vanad automatiseeritud süsteemid.