Attività:
Il noto produttore di motoseghe STIHL, con sede a Waiblingen, nelle vicinanze di Stoccarda, in Germania, produce anche una vasta gamma di troncatrici a benzina. In questa sede è stato messo in funzione il robot collaborativo CR-35iA. A causa del peso elevato delle troncatrici, ciascuna pesante circa 10 kg, senza l'assistenza di CR-35iA gli operatori dovrebbero manipolare questi prodotti in via del tutto manuale. Fino a oggi, questa operazione si è dimostrata molto pesante per gli operatori.
La soluzione:
Attraverso l'utilizzo del robot è possibile ridurre il carico il carico ai dipendenti nella linea di imballaggio delle troncatrici. Nella nuova linea di imballaggio, il robot deve rimuovere la rettificatrice da un nastro trasportatore sospeso, eseguire il test di scuotimento e mantenere il prodotto in sospensione fino al completamento dell'ispezione visiva. Quindi, il robot deve collocare la troncatrice in una scatola di imballaggio.
Il risultato:
Il robot riduce il carico ai dipendenti nella linea di imballaggio spostandosi a una velocità di 250 mm/s. Grazie a questo prodotto, il personale può evitare il sollevamento di carichi molto pesanti. Poiché una singola troncatrice pesa circa 10 kg, il carico totale trasportato da ciascun dipendente in un singolo turno è pari a circa 8 tonnellate. Il software “Line Tracking” di FANUC e la relativa opzione “Collision Guard”, ben conosciute da STIHL, consentono di semplificare questo processo. STIHL utilizza i robot FANUC nelle linee operative di tutto il mondo a partire dagli anni '90.
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Software Line Tracking con opzione Collision Guard in dotazione a CR-35iA
Modello di collaborazione: STIHL apre nuove possibilità con il robot collaborativo FANUC
Centinaia di robot vengono utilizzati dal produttore di seghe motorizzate STIHL, con sede a Waiblingen, vicino a Stoccarda, in Germania. L'azienda ha implementato il proprio primo robot collaborativo. STIHL sta lavorando allo sviluppo della tecnologia utilizzando FANUC CR-35iA. Il robot consente di ridurre il carico di lavoro del personale della linea di imballaggio delle troncatrici.
L'avvio della produzione ha richiesto solo tre giorni. Quindi, è stato ottenuto il numero richiesto di elementi prodotti. Ciò era dovuto all'efficace preparazione della prima implementazione di un robot collaborativo presso STIHL. Il team di sviluppo dei prodotti interno dell'azienda ha impiegato un intero anno per lo sviluppo dei requisiti tecnici e la preparazione del luogo di lavoro per l'implementazione di CR-35iA. Questa preparazione avanzata si è dimostrata molto efficace. Il robot ha funzionato senza il minimo problema anche durante il primo turno di notte. Il team del leader del gruppo André Lange, responsabile dell'assistenza e pianificazione hardware, ha sfruttato la conoscenza avanzata della tecnologia robotica di FANUC sviluppata da questo team per molte applicazioni:
La manipolazione e programmazione sono fra le principali mansioni di questo team, attività che secondo André Lange “hanno consentito al team di dedicarsi all'implementazione dell'idea di luogo di lavoro collaborativo”.
STIHL cresce da anni
Nell'ultimo anno, il produttore di seghe motorizzate ha ottenuto un fatturato record di 3,46 miliardi di euro. Tra i 2015 e 2019, l'investimento globale nello sviluppo, nella produzione e vendita di prodotti è stato di circa 1 miliardo di euro. Di questa cifra, 300 milioni di euro sono stati investiti nella sola azienda principale, un chiaro impegno nei confronti della sede tedesca dell'azienda. La sede principale dell'azienda di Waiblingen si occupa della produzione e dell'imballaggio di una vasta gamma di prodotti per i professionisti, fra cui le troncatrici. In questa sede è stato messo in funzione il robot collaborativo CR-35iA.
Nella nuova linea di imballaggio, il robot deve rimuovere la rettificatrice da un nastro trasportatore sospeso, eseguire il test di scuotimento e mantenere gli articoli in sospensione fino al completamento corretto dell'ispezione visiva. Quindi, il robot deve porre la troncatrice in una scatola di imballaggio già preparata. In quest'area di collaborazione, il robot può spostarsi solo alla velocità consentita di 250 mm/s.
CR-35iA consente di gestire le attività più complesse
Prima dell'introduzione della manipolazione robotica in questa stazione di lavoro, i test di scuotimento e manipolazione venivano eseguiti manualmente da un operatore.
In sostanza, il test di scuotimento è di natura acustica: la troncatrice viene fatta oscillare in una fase importante per l'ispezione finale e il controllo qualità. Se durante l'oscillazione viene emesso un suono di scatto, la testa aspirante sarà installata correttamente e sarà possibile imballare la troncatrice. Una singola troncatrice pesa circa 10 kg, pari a un peso totale sollevato di circa 8 tonnellate da ciascun operatore durante un intero turno. Il robot consente di ridurre il carico di lavoro del personale.
Il personale della linea di imballaggio è stato coinvolto nel progetto fin dall'inizio. Questi tecnici hanno eseguito una valutazione avanzata della configurazione di test e influenzato l'ergonomia e il design del prodotto. Markus Wahl, reparto di progettazione della produzione di STIHL e responsabile dei sistemi di montaggio, è stato coinvolto su base quotidiana nello sviluppo del robot durante il periodo di progettazione: “Il personale della linea di imballaggio ha fornito molte valide idee in seguito implementate”. Essendo i consigli derivati dall'esperienza pratica, è stato possibile ottimizzare la progettazione e favorire l'accettazione del prodotto da parte del personale sin dall'inizio.
Il nastro sospeso utilizza circa 80 supporti per gli elementi di lavoro. A causa della variabilità della durata del lavoro di regolazione su ciascuna troncatrice durante i test di fine linea, non vengono occupati tutti i supporti degli elementi di lavoro del nastro continuo. In alcuni casi restano inutilizzate diverse posizioni consecutive. Un gancio di carico posto sul nastro trasportatore in sospensione, su cui viene agganciata una troncatrice, viene riconosciuto da diversi sistemi basati su fotocamera lungo il binario del nastro, trasmettendo queste informazioni al controller principale e alla gestione dei dati. Il robot sincronizza la propria velocità con il nastro trasportatore utilizzando il software FANUC "Line Tracking", in modo da eseguire la presa al momento giusto. Markus Wahl aggiunge: “Intendiamo utilizzare il robot nella maniera più continua possibile in un ordine privo di tempi morti”. Una delle tecniche utilizzate riguarda la velocità del gancio, progettata in funzione della variabilità.
Grazie alla possibilità di utilizzare il robot nella maniera più completa possibile, è presente anche un'area di stoccaggio posta subito dopo il nastro a ganci. Questo buffer viene utilizzato in diversi casi, come ad esempio quando la stazione di imballaggio riceve un numero di troncatrici più elevato rispetto alle capacità di ispezione di un operatore o in caso di pausa dello stesso. Quindi, il robot opera in maniera del tutto automatica. In ogni situazione occorre svuotare sempre il nastro trasportatore in sospensione. In presenza di una fornitura insufficiente di elementi dalla linea di montaggio, il robot cerca sempre di svuotare il buffer. L'operatore è una delle variabili legate a questa posizione. I tempi necessari per i test possono variare considerevolmente.
Markus Wahl commenta: “Abbiamo dovuto sistemare questo elemento durante la progettazione del controllo”
Se il robot dovesse saltare un elemento di lavoro, potrebbero presentarsi tre diversi scenari di demolizione. Il robot esegue il pinzaggio della troncatrice utilizzando le due maniglie, una dopo l'altra. Quando entrambe le maniglie sono bloccate, il robot può rimuovere la troncatrice dal nastro trasportatore in sospensione. In questo caso, esso attenderà la parte successiva.
Caratteristiche salienti secondo Markus Wahl: “Eseguiamo il controllo del carico completo in sospensione direttamente alle pinze”.
STIHL utilizza una nuova tecnologia per la produzione
STIHL ha sviluppato una pinza proprietaria per CR-35iA. Essa si basa su una pinza convenzionale. Tuttavia, non si tratta di un elemento visibile poiché la pinza è dotata di un involucro con strato protettivo atto a ridurre i danni in caso di contatto con il personale. A tale scopo, i tecnici di produzione dello stabilimento di Waiblingen hanno dovuto svolgere un notevole lavoro di progettazione aggiuntiva. Di conseguenza, la pinza è stata trasformata in un elemento interattivo uomo-macchina. La pinza indica la propria modalità operativa utilizzando alcuni LED. Ad esempio, il LED rosso si accende quando il robot opera in modalità ad alta velocità a 750 mm/s. La modalità sicura MRC (Machine Robot Collaboration, collaborazione robot macchina) viene indicata da un LED blu. I pulsanti illuminati sulla pinza consentono all'operatore di confermare lo stato di OK o NOK in caso di difetto, con la conseguente necessità di comandare alla pinza di sganciare la troncatrice per una riparazione. Se il robot si trova in una posizione statica a causa del rilevamento, da parte degli elementi di scansione, di una persona nell'area di sicurezza, la funzionalità della pinza verrà disattivata. Di conseguenza, i requisiti operativi (10 kg di capacità di carico, 750 mm/s di velocità massima e profilo di accelerazione ripido) sono stati soddisfatti in maniera eccellente.
Le pinze robotizzate con particolare sensibilità tattile agiscono come elemento di interazione fra uomo e robot
L'intensa attività in termini di integrazione dei sistemi, non solo per quanto riguarda la pinza, ha reso piuttosto singolare la scelta effettuata da parte di STIHL, ovvero la conduzione dello sviluppo a livello interno e non tramite un integratore di sistemi esterno. Secondo Markus Wahl, questo dubbio non richiedeva una valutazione particolarmente estesa: “Conosciamo i prodotti, processi e dipendenti del nostro centro di produzione. Avendo già parlato con il personale di produzione nella fase iniziale del processo, conoscevamo già le diverse situazioni ipotetiche che avrebbero potuto verificarsi.” Inoltre, la gestione del database di montaggio e dei prodotti e l'acquisizione delle conoscenze sulla struttura del sistema di produzione avrebbe richiesto tempo per un integratore esterno. André Lange sottolinea questo aspetto: “Non avremmo mai potuto definire le specifiche dei nostri requisiti in maniera anticipata”.
La possibilità di utilizzare il robot collaborativo CR-35iA con un normale sistema di controllo FANUC, come per i prodotti analoghi, si è dimostrato uno dei vantaggi principali offerti dal prodotto: la tecnologia di controllo e l'interfaccia utente erano omogenee. I componenti del sistema (es. il software FANUC “Line Tracking” per la sincronizzazione con il nastro trasportatore in sospensione, l'integrazione dei sistemi delle fotocamere o l'opzione software comprovata “Collision Guard”) erano già ben conosciuti e apprezzati in STIHL.
STIHL vanta una notevole esperienza in questo campo. Sin dalla prima introduzione dei robot nella metà degli anni '90, l'azienda ha sviluppato una notevole conoscenza nel campo della progettazione robotica grazie alle centinaia di robot FANUC utilizzati negli stabilimenti STIHL di tutto il mondo. André Lange sottolinea questo aspetto: “Utilizziamo e rispettiamo idee di produzione relativamente uniformi in tutte le sedi. Le apparecchiature di produzione utilizzate in tutto il mondo, come ad esempio i robot FANUC, semplificano il nostro lavoro dalla progettazione fino alla programmazione e assistenza”.
“In futuro, i robot verranno utilizzati con sempre maggiore intensità nei nostri processi di produzione", spiega Lange. L'attenzione ai robot collaborativi deriva allo sviluppo delle attuali strategie di produzione, caratterizzate da un alto livello di integrazione verticale. André Lange aggiunge: “Ci poniamo sempre la seguente domanda: in che modo utilizzare i robot per ridurre il carico di lavoro quotidiano del personale? La robotica collaborativa è una tecnologia che apre nuovi scenari: possiamo consentire alle persone di lavorare fianco a fianco con un robot. Intendiamo mettere alla prova questo concetto per ottenere un vantaggio competitivo sempre più elevato.”
Le argomentazioni utilizzate da André Lange a sostegno del MRC potrebbero essere valide anche per la robotica convenzionale. Tuttavia, Lange sottolinea le successive fasi per STIHL: “Disponiamo già di un elevato livello di automazione, ma dobbiamo colmare le lacune esistenti. Questa tecnologia apre nuovi scenari per la progettazione degli stabilimenti di produzione”.
La sicurezza innanzitutto
CR-35iA viene utilizzato nelle operazioni quotidiane da oltre sei mesi, ottenendo elevati livelli di soddisfazione presso i responsabili dei progetti André Lange e Markus Wahl e il resto del personale. Il prodotto è stato accettato dall'intera forza lavoro. Il robot collaborativo viene simpaticamente denominato "Hulk" ed è diventato un elemento indispensabile per il personale di STIHL.
L'importanza della cooperazione aperta con l'autorità OHS
CR-35iA viene utilizzato nelle operazioni quotidiane da oltre sei mesi, ottenendo elevati livelli di soddisfazione presso i responsabili dei progetti André Lange e Markus Wahl e il resto del personale. Il prodotto è stato accettato dall'intera forza lavoro. Il robot collaborativo viene simpaticamente denominato "Hulk" ed è diventato un elemento indispensabile per il personale di STIHL.
Informazioni su STIHL
Il gruppo STIHL sviluppa, produce e distribuisce apparecchiature motorizzate per agricoltura, attività forestali, giardinaggio, settore edile e utenti privati molto esigenti. La linea di prodotti dell'azienda è integrata dalla linea di apparecchiature per giardinaggio VIKING. Questi prodotti vengono venduti in oltre 160 Paesi attraverso una rete di agenti di assistenza autorizzati costituiti da 37 gruppi di vendita e affiliati di marketing, circa 120 importatori e oltre 45.000 rivenditori autorizzati. STIHL gestisce la produzione in sette Paesi: Germania, USA, Brasile, Svizzera, Austria, Cina e Filippine. Sin dal 1971, STIHL è leader mondiale nel campo della produzione e vendita di seghe motorizzate. L'azienda è stata fondata nel 1926 e vanta una sede centrale in Waiblingen, vicino a Stoccarda, in Germania. Nel 2016, STIHL ha ottenuto un fatturato pari a 3,6 miliardi di euro e vanta 14.920 dipendenti in tutto il mondo.
