Úkol:
Známý výrobce řetězových pil STIHL, sídlící ve Waiblingenu poblíž Stuttgartu, vyrábí také řadu benzinových zkracovacích pil. A zde vstupuje na scénu spolupracující robot CR-35iA. Zkracovací pila váží přibližně 10 kg a bez pomoci modelu CR-35iA by s ní musela obsluha manipulovat sama. Jak se ukázalo, to bylo až dosud pro obsluhu značná zátěž.

Řešení:
Použití robota by mělo snížit zatížení zaměstnanců na lince pro balení zkracovacích pil. Na nové balicí lince je úkolem robota sundat zkracovací pilu ze závěsného dopravníku, provést zkoušku protřepání a udržet ji zavěšenou, dokud nebude úspěšně dokončena konečná vizuální kontrola. Následně robot umístí zkracovací pilu do přepravního obalu.

Výsledek:
Robot snižuje zatížení zaměstnanců balicích linek a současně zvyšuje rychlost na 250 mm/s. A od zaměstnanců přebírá zvedání těžkých břemen. Jelikož jedna zkracovací pila váží přibližně 10 kg, činí celkové přepravované množství za jednu směnu na jednoho zaměstnance přibližně 8 tun. Program společnosti FANUC „Tracking Line“ a možnost „Collision Guard“, se kterými byla firma STIHL již velmi dobře seznámena, tento proces zjednodušují. Firma STIHL používá roboty FANUC po celém světě od 90. let minulého století.

Stáhnout PDF

Kolaborativní model – firma STIHL otevírá nové možnosti díky spolupracujícím robotům FANUC


U firmy STIHL, výrobce motorových pil se sídlem v Waiblingenu nedaleko Stuttgartu, se již nyní používají stovky robotů. Nyní byl přidán první spolupracující robot. Firma STIHL využitím modelu FANUC CR-35iA učinila jasný krok ve vývoji technologie. Robot snižuje zatížení zaměstnanců na lince pro balení zkracovacích pil.

Spuštění výroby trvalo pouhé tři dny. Od té doby bylo dosaženo požadovaného počtu kusů. Toho bylo dosaženo dobrou přípravou, která stála za prvním použitím spolupracujícího robota ve firmě STIHL. Vlastní firemní technický tým strávil celý rok vývojem technických požadavků a přípravou pracoviště na model CR-35iA. A všechna ta nákladná příprava se vyplatila. Dokonce i při první noční směně robot pracoval bez jediné chyby. Toto je místo, kde vedoucí skupiny André Lange, který je zodpovědný za plánování služeb a hardwaru, těžil z důkladné znalosti technologie robotů společnosti FANUC, kterou si vytvořil při mnoha aplikacích:

Manipulaci a programování má tým již zažité, což, jak zdůrazňuje André Lange, „nám umožnilo soustředit se na implementaci konceptu spolupracujícího pracoviště.“

Firma STIHL dosahuje růstu již po mnoho let

V loňském roce dosáhl výrobce motorových pil obrat ve výši 3,46 miliardy eur. Mezi roky 2015 a 2019 dosáhly celosvětové investice firmy do vývoje, výroby a prodeje produktů přibližně 1 miliardy eur. Z toho bylo 300 milionů eur investováno jen do mateřské společnosti – jasný závazek vůči umístění v Německu. Celá řada produktů pro profesionální uživatele, včetně zkracovacích pil, je vyráběna a balena v centrále společnosti ve Waiblingenu. A zde vstupuje na scénu spolupracující robot CR-35iA.

Na nové balicí lince je úkolem robota sundat zkracovací pilu ze závěsného dopravníku, provést „zkoušku protřepání“ a udržet ji zavěšenou, dokud nebude úspěšně dokončena konečná vizuální kontrola. Robot pak zkracovací pilu umístí do připraveného přepravního obalu. V této spolupracující oblasti se robot pohybuje pouze povolenou rychlostí 250 mm/s. 
Model CR-35iA se stará o náročné úkoly

Předtím, než byla na této pracovní stanici zavedena manipulace robotem, musel manipulaci a zkoušku protřepáním provádět operátor manuálně.

Zkouška protřepáním je vlastně akustický test, při kterém se se zkracovací pilou třepe – jedná se však o důležitý krok pro zajištění kvality a finální kontroly. Pokud při třepání uslyšíte zvuk „kliknutí“, je sací hlava nainstalována správně a zkracovací pilu je možné zabalit. Jelikož jedna zkracovací pila váží přibližně 10 kg, tak celková zvednutá zátěž činí za jednu směnu na jednoho zaměstnance přibližně osm tun. Proto robot zaměstnancům poskytuje značnou úlevu.
Pracovníci balicí linky byli do projektu zapojeni od začátku. Nejenže byli schopni nabídnout odborné posouzení sestav testu, ale měli také vliv na design a ergonomii. Markus Wahl z technického oddělení ve firmě STIHL, který je zodpovědný za budování montážních systémů, pracoval během vývojového období s roboty každý den: „Zaměstnanci pracující na balicí lince měli velké množství dobrých nápadů, které jsme použili.“ Vzhledem k tomu, že návrhy vycházeli přímo z praktických zkušeností, mělo to jak technický smysl, tak i větší přijetí pracovníky od samého počátku.

Na závěsný dopravník lze zavěsit přibližně 80 obrobků. Avšak vzhledem k tomu, že doba trvání seřizovacích prací na každé zkracovací pile se může během finální zkoušky lišit, ne všechny pozice obrobku na nepřetržitém dopravníku jsou obsazeny. Někdy může být několik po sobě jdoucích pozic neobsazeno. Zatížený hák na závěsném dopravníku, na kterém visí zkracovací pila, je podél dráhy dopravníku rozpoznáván několika kamerovými systémy a tato informace je přenášena do hlavní řídicí jednotky a správy dat. Robot synchronizuje svou rychlost s dopravníkem prostřednictvím programu pro sledování linky společnosti FANUC „Line Tracking“ a potom pilu ve správnou chvíli uchopí. Markus Wahl vysvětluje: „Cílem je využít robota co nejpravidelněji, aby nedocházelo k žádným prodlevám.“ Jedním z mnoha malých použitých triků je rychlost závěsu: Byl navržen tak, aby byl variabilní.

Aby mohl být robot využíván v plném rozsahu, je po závěsném dopravníku použito průběžné úložiště. Tato vyrovnávací úložiště se používá například v případě, že na balicí stanici dorazí více zkracovacích pil, než může zaměstnanec kontrolovat, nebo když jde na přestávku. Robot pak pracuje plně automaticky. Cílem je udržovat závěsný dopravník za všech okolností prázdný. Pokud se „doplňování“ z linky sníží, robot začne pracovat na vyprázdnění vyrovnávacího úložiště. Proměnnou veličinou je na této pozici zaměstnanec. Časy pro jednotlivé testy se mohou lišit. 

A jak komentuje Markus Wahl: „Na toto jsme se s techniky kontroly museli zaměřit.“

Pokud robot přístroj mine, máme zavedeny různé scénáře likvidace. Robot zachytí zkracovací pilu za dvě rukojeti, jednu po druhé. Pouze po uchopení obou rukojetí může robot sundat zkracovací pilu ze závěsného dopravníku. Pokud k tomu nedojde, čeká na další kus.

 

To je důvod, říká Markus Wahl: „Proč kontrolujeme plný náklad zvednutý přímo na unašeči.

Firma STIHL používá při výrobě novou technologii

Firma STIHL vytvořila pro model CR-35iA svůj vlastní unašeč. Je založen na konvenčním unašeči. To však není jasně vidět, protože unašeč je opatřený krycí vrstvou, takže ochranná vrstva má při kontaktu s lidmi další tlumící účinek. Aby toho bylo možno dosáhnout, bylo nezbytné, aby výrobní inženýři ve Waiblingenu začlenili celou řadu dalších technických řešení. Výsledkem je, že unašeč byl rozvinut do interaktivního prvku člověk-stroj. Nyní prostřednictvím LED diod označuje, v jakém režimu se nachází. Červená LED dioda například svítí, když robot pracuje ve vysokorychlostním režimu při rychlosti 750 mm/s. Bezpečný režim MRC (Machine Robot Collaboration) je označen modrou LED diodou. Osvětlená tlačítka umístěná na unašeči umožňují obsluze potvrdit stav OK (v pořádku) nebo stav NOK (není v pořádku) v případě, že zjistí závadu a zkracovací pilu drženou unašečem je třeba odstranit a přepracovat. Pokud je robot v klidu, například proto, že snímače zjistili přítomnost osoby v bezpečnostní oblasti, je funkce unašeče deaktivována. Díky tomu se zvládlo úsilí o splnění provozních požadavků – užitečná nosnost 10 kg, maximální rychlost 750 mm/s a prudký profil zrychlení. 
Robotické unašeče, se speciálním hmatovým snímáním, působí mezi člověkem a robotem jako interakční prvek.
Úsilí spojené s integrací systémů, a to nejen s ohledem na unašeče, vyvolává otázku, proč se firma STIHL nespoléhala na externího systémového integrátora a raději se zabývala vlastním vývojem. Markus Wahl nemusí nad odpovědí přemýšlet dlouho: „Známe naše produkty, naše procesy a naše zaměstnance ve výrobním centru. A protože jsme hovořili s pracovníky ve výrobě již v rané fázi, známe také různé situace, které mohou nastat". Kromě toho by externímu integrátorovi trvalo značnou dobu, než by se seznámil s příslušnými databázemi produktů a sestav a získal znalosti týkající se struktury výrobního systému. Jak zdůrazňuje André Lange: „Naše požadované specifikace bychom nemohli definovat předem.“

Ukázalo se, že možnost použití spolupracujícího robota CR-35iA s běžným řídicím systémem společnosti FANUC, který je stejný jako u jeho žlutých „kolegů“, má jednu zásadní výhodu: Řídící technologie a uživatelské rozhraní jsou stejné. Použité systémové komponenty, jako je program společnosti FANUC „Line Tracking“, který je obzvláště užitečný pro synchronizaci se závěsným dopravním systémem, integrace kamerových systémů nebo osvědčené softwarové řešení „Collision Guard“, jsou ve firmě STIHL již známé a velmi oceňované. 

A právě zde má firma STIHL mnoho zkušeností. Od prvního zavedení robotiky v polovině devadesátých let minulého století se v této oblasti nahromadilo velké množství know-how, zejména díky stovkám robotů FANUC pracujících ve všech závodech firmy STIHL na celém světě. André Lange zdůrazňuje, že: „Na všech pracovištích přijímáme a dodržujeme relativně jednotné koncepce výroby. Výrobní zařízení, které využíváme po celém světě, například roboty FANUC, nám na různých úrovních usnadňují život, od inženýrství a programování až po servis".

V budoucnu můžeme očekávat, že se v našich výrobních procesech využití robotů zvýší,“ vysvětluje André Lange. Skutečnost, že spolupracující robotika je v současnosti středem pozornosti spočívá pouze v dalším rozvoji stávající výrobní strategie se svou vysokou úrovní vertikální integrace. André Lange: „Vždy si klademe otázku: Jak mohou roboti odlehčit každodenní zátěž zaměstnanců? Spolupracující robotika je technologie, která otevírá nové možnosti: Nyní máme možnost, aby lidé pracovali společně s robotem. Tuto možnost chceme vyzkoušet, abychom mohli jít kupředu a získat konkurenční výhodu.“

Argumenty, které má André Lange ve prospěch MRC, lze víceméně aplikovat i na konvenční robotiku. Nicméně jasně poukazuje na to, co je pro firmu STIHL klíčovým krokem: „Již máme zaveden vysoký stupeň automatizace, od této chvíle však musíme vyhledávat a uzavírat stávající mezery. Tato technologie otevírá nový prostor pro projektování výrobních závodů.

Bezpečnost především

Model CR-35iA je v každodenním provozu déle než půl roku a spokojenost s robotem nemá jen projektový manažer André Lange a Markus Wahl. Byl zcela přijat i pracovníky obsluhy. Spolupracující robot, kterému láskyplně říkají Hulk, je něco, co si žádný zaměstnanec firmy STIHL nechce nechat ujít.

Otevřená spolupráce s orgány BOZP se vyplatí

Model CR-35iA je v každodenním provozu déle než půl roku a spokojenost s robotem nemá jen projektový manažer André Lange a Markus Wahl. Byl zcela přijat i pracovníky obsluhy. Spolupracující robot, kterému láskyplně říkají Hulk, je něco, co si žádný zaměstnanec firmy STIHL nechce nechat ujít.

O firmě STIHL

Skupina STIHL Group vyvíjí, vyrábí a distribuuje motorová zařízení pro lesnictví a zemědělství, jakož i pro zahradnictví, stavebnictví a náročný soukromé uživatele. Sortiment výrobků doplňuje řada zahradního vybavení VIKING. Výrobky jsou výhradně prodávány ve více než 160 zemích prostřednictvím sítě autorizovaných servisních zprostředkovatelů – skládajících se z 37 dceřiných společností zabývajících se prodejem a marketingem, přibližně 120 dovozců a více než 45 000 autorizovaných prodejců. Firma STIHL vyrábí v sedmi zemích po celém světě: Německu, USA, Brazílii, Švýcarsku, Rakousku, Číně a na Filipínách. Od roku 1971 je firma STIHL nejprodávanější motorových pil na světě. Společnost byla založena v roce 1926 a sídlí ve Waiblingenu poblíž Stuttgartu. V roce 2016 vygenerovala firma STIHL se svými 14 920 zaměstnanci po celém světě prodej ve výši 3,46 miliardy eur.