Zadanie:
Dobrze znany producent pił łańcuchowych STIHL, z siedzibą w Waiblingen w pobliżu Stuttgartu, wytwarza również całą gamę benzynowych pił tnących. To tutaj znalazł zastosowanie robot współpracujący CR-35iA. Piła tnąca waży około 10 kg i bez pomocy modelu CR-35iA operator musi obsługiwać ją sam. Jak dotąd dowiedziono, że stwarza to duże obciążenie dla operatora.

Rozwiązanie:
Wykorzystanie robota powinno zmniejszyć obciążenie pracowników linii pakującej piły tnące. Na nowej linii pakującej zadaniem robota jest usunięcie szlifierko-przecinarki z podwieszonego przenośnika, przeprowadzenie testu wstrząsowego i utrzymanie w górze do chwili pozytywnego zakończenia końcowego przeglądu wzrokowego. Następnie robot umieszcza piłę tnącą w pudle transportowym.

Wynik:
Robot zmniejsza obciążenie pracowników linii pakującej, poruszając się z prędkością 250 mm/s. I przejmuje od pracowników podnoszenie ciężkich ładunków. Ponieważ pojedyncza piła tnąca waży około 10 kg, całkowita waga przenoszonego przez pracownika ładunku sięga około 8 ton w ciągu jednej zmiany. Oprogramowanie „Line Tracking” firmy FANUC i opcja „Collision Guard”, które były już znane firmie STIHL, upraszczają proces. Firma STIHL pracuje z robotami marki FANUC w placówkach na całym świecie od lat 90-tych.

Pobierz plik PDF

Model współpracujący – STIHL otwiera nowe możliwości dzięki robotom współpracującym marki FANUC

Producent pił silnikowych STIHL, z siedzibą w Waiblingen koło Stuttgartu, korzysta już z setek robotów. Teraz zainstalowano pierwszego robota współpracującego. Firma STIHL dokonała wyraźnego kroku naprzód w zakresie rozwoju technologii, korzystając z robota CR-35iA marki FANUC. Robot zmniejsza obciążenie pracowników linii pakującej piły tnące.

Uruchomienie produkcji zajęło tylko trzy dni. Do tej pory osiągnięto już określoną liczbę sztuk. Stało się to dzięki dobremu przygotowaniu, jakie stało za pierwszym wdrożeniem robota współpracującego w firmie STIHL. Firmowy zespół inżynierii produkcji spędził cały rok nad opracowaniem wymagań technicznych i przygotowaniem miejsca pracy dla modelu CR-35iA. Wszystkie intensywne przygotowania opłaciły się. Nawet podczas pierwszej zmiany nocnej robot pracował bez najmniejszych zakłóceń. To tutaj zespół kierownika grupy, André Lange, który jest odpowiedzialny za planowanie usług i sprzętu, skorzystał z bliskiej znajomości technologii robotów marki FANUC, które firma rozwinęła podczas wielu wcześniejszych zastosowań:

Zarówno obsługa, jak i programowanie to druga natura zespołu, co, jak podkreśla André Lange, „pozwoliło nam skoncentrować się na wdrażaniu koncepcji miejsca pracy opartego na współpracy”.

Firma STIHL podąża ścieżką wzrostu już od wielu lat

W ubiegłym roku producent pił łańcuchowych osiągnął rekordowy obrót w wysokości 3,46 miliardów euro. Od 2015 do 2019 roku światowe inwestycje firmy w rozwój, produkcję i sprzedaż produktów sięgnęły kwoty około 1 miliarda euro. Z tego 300 milionów euro zostało zainwestowanych w samą firmę matkę – wyraźne oddanie dla niemieckiej spółki. Gama produktów dla profesjonalnego użytkownika, w tym piły tnące, jest produkowana i pakowana w głównej siedzibie firmy, w Waiblingen. To tutaj znalazł zastosowanie robot współpracujący CR-35iA.

Na nowej linii pakującej zadaniem robota jest usunięcie piły tnącej z podwieszonego przenośnika, przeprowadzenie testu wstrząsowego i utrzymanie w górze do chwili pozytywnego zakończenia końcowego przeglądu wzrokowego. Następnie robot umieszcza piłę tnącą w przygotowanym pudle transportowym. W obszarze współpracy robot porusza się tylko z dozwoloną prędkością 250 mm/s. 
Model CR-35iA zajmuje się obsługą wymagających zadań

Przed wprowadzeniem robota do stacji roboczej operator przeprowadził ręcznie test obsługi i wstrząsowy.

Zasadniczo test wstrząsowy to test akustyczny, w wyniku, którego piła tnąca zostaje wstrząśnięta – ale jest to ważny krok w zakresie zapewnienia jakości i końcowego przeglądu. Jeśli podczas wstrząśnięcia słychać „klikający” dźwięk, oznacza to, że głowica ssąca została prawidłowo zainstalowana i piłę można zapakować. Ponieważ pojedyncza piła tnąca waży około 10 kg, oznacza to w sumie około osiem ton podniesionych przez pracownika w ciągu jednej zmiany. Dlatego robot zapewnia pracownikowi znaczną ulgę.

Personel linii pakującej był zaangażowany w projekt od samego początku. Nie tylko byli oni w stanie dokonać specjalistycznej oceny konfiguracji testowej, ale również mieli wpływ na konstrukcję i ergonomię. Markus Wahl z działu Inżynierii produkcji w firmie STIHL, odpowiedzialny za budowę systemów montażowych, był zaangażowany w codzienną pracę z robotami podczas fazy rozwojowej: „Pracownicy linii pakującej przedstawili wiele dobrych pomysłów, które my z kolei wdrożyliśmy”. Ponieważ sugestie wynikały bezpośrednio z praktycznego doświadczenia, miało to sens zarówno pod względem inżynieryjnym, jak i od samego początku zwiększało akceptację wśród pracowników.

Podwieszony przenośnik posiada około 80 uchwytów mocujących detale. Ale ponieważ czas regulacji mocowania każdej piły do końcowej inspekcji jest różny, nie wszystkie uchwyty są zajęte. Czasami wolnych jest nawet kilka uchwytów, jeden po drugim. Obciążony hak na podwieszonym przenośniku, na którym zawieszona jest piła tnąca, jest rozpoznawany przez kilka systemów kamer na torze przenośnika, a informacje są przesyłane do głównego sterownika i systemu zarządzania danymi. Robot synchronizuje swoją prędkość z przenośnikiem za pomocą oprogramowania „Line Tracking” firmy FANUC, a następnie chwyta w odpowiednim momencie. Jak wyjaśnia Markus Wahl: „Celem jest użycie robota w procesie ciągłym, aby nie miał on chwil bezczynności”. Jednym w wielu drobnych trików, jakie zostały zastosowane, jest prędkość wieszaka: Została ona przemyślana tak, aby przybierać zmienne wartości.

Dzięki temu, robota można używać w pełnym zakresie. Istnieje również pośrednie przechowywanie za wiszącym przenośnikiem. Z tego bufora korzysta się, przykładowo, kiedy więcej pił tnących przybywa do stacji pakującej niż pracownik może przejrzeć, lub jeśli udaje się on na przerwę. Wówczas robot pracuje całkowicie automatycznie. Celem we wszystkich tych sytuacjach jest zachowanie pustego podwieszonego przenośnika. Jeśli „uzupełnienie” z linii montażowej jest mniejsze, robot pracuje tak, by opróżnić bufor. W tym miejscu zmienną jest pracownik. Czasy poszczególnych testów mogą się różnić. 

I jak komentuje Markus Wahl: „Musieliśmy to naprawić za pomocą inżynierii sterowania

Jeśli robot nie złapie przedmiotu obrabianego, istnieją różne scenariusze rozbiórki. Robot chwyta piłę tnącą dwoma uchwytami, jednym po drugim. Tylko wtedy, kiedy obydwa uchwyty chwycą piłę, robot może ją zdjąć z podwieszonego przenośnika. Jeśli do tego nie dojdzie, czeka na kolejną część.

I to dlatego, zauważa Markus Wahl: „sprawdzamy pełny ładunek podniesiony bezpośrednio przez chwytak”.

Firma STIHL wykorzystuje nową technologię do produkcji

Firma STIHL opracowała własny chwytak dla modelu CR-35iA. Jest on oparty na konwencjonalnym chwytaku. Jednakże nie jest to widoczne w sposób oczywisty, gdyż chwytak ma osłonę, dzięki czemu warstwa ochronna ma dodatkowy efekt amortyzujący w sytuacji, kiedy dojdzie do kontaktu z pracownikiem. Aby to uzyskać, inżynierowie produkcji w Waiblingen musieli zastosować sporo dodatkowych elementów i oprogramowania. W wyniku tego, chwytak został rozwinięty w interaktywny element człowiek-maszyna. Dlatego wskazuje poprzez lampki LED, w jakim trybie się znajduje. Przykładowo, czerwona lampka LED świeci się, kiedy robot pracuje w trybie wysokiej prędkości 750 mm/s. Bezpieczny tryb MRC (Machine Robot Collaboration – współpraca człowiek-maszyna) jest wskazywany niebieską lampką LED. Podświetlane przyciski, umieszczone na chwytaku, umożliwiają operatorowi potwierdzenie statusu OK lub podobnie statusu NOK (nie OK), jeśli odkryje on usterkę. Należy wówczas wyładować piłę tnącą za pomocą chwytaka w celu dokonania niezbędnych poprawek. Jeśli robot jest w stanie spoczynku, na przykład, gdy skanery wykryły osobę w obszarze bezpieczeństwa, funkcja chwytaka zostaje wyłączona. W wyniku tego do perfekcji opanowano działania mające na celu spełnienie wymagań operacyjnych – nośność 10 kg, maksymalna prędkość 750 mm/s i stromy profil przyspieszenia. 
Zrobotyzowane chwytaki ze specjalnymi czujnikami dotykowymi, działają jako element interakcji między człowiekiem a robotem
Wysiłek związany z integracją systemów, nie tylko w odniesieniu do chwytaka, budzi pytanie, dlaczego firma STIHL nie polegała na zewnętrznym integratorze systemów i przejęła prace rozwojowe we własne ręce. Markus Wahl nie potrzebuje wiele czasu na udzielenie odpowiedzi: „Znamy nasze produkty, nasze procesy i naszych pracowników w centrum produkcyjnym. A ponieważ na wczesnym etapie rozmawialiśmy z osobami w dziale produkcji, znamy również różne sytuacje, do których może dojść”. Ponadto, praca z odpowiednimi bazami danych produktów i montażu, a także uzyskanie wiedzy odnośnie struktury systemu produkcyjnego, może wymagać od zewnętrznego integratora znacznego czasu. Jak podkreśla André Lange: „Nie potrafilibyśmy określić wcześniej naszych wymagań”.

Możliwość zastosowania robota współpracującego CR-35iA z normalnym systemem sterowania FANUC, podobnie jak jego żółtych „kolegów”, okazało się jedną z głównych zalet: Technologia sterowania i interfejs użytkownika są takie same. Wykorzystane komponenty systemu, podobnie jak oprogramowanie „Line Tracking” marki FANUC, które jest szczególnie użyteczne do synchronizacji z podwieszonym systemem przenośnika, integracji systemów kamer lub sprawdzonego oprogramowania „Collision Guard”, są już dobrze znane i doceniane przez firmę STIHL.
I to tutaj firma STIHL posiada całkiem spore doświadczenie. Od pierwszego pojawienia się robotów w połowie lat dziewięćdziesiątych, zgromadzono sporą wiedzę specjalistyczną w zakresie inżynierii robotyki, szczególnie dzięki setkom robotów marki FANUC, działających we wszystkich zakładach firmy STIHL na świecie. André Lange podkreśla, że: „Przyjmujemy i wdrażamy względnie jednolite koncepcje produkcji we wszystkich zakładach. Sprzęt produkcyjny, który jest stosowany na całym świecie, taki jak roboty FANUC, ułatwia nam życie na różnych poziomach, od inżynierii i programowania, po serwis.

Oczekuje się, że w przyszłości zwiększy się wykorzystanie robotów w naszych procesach produkcyjnych" – wyjaśnia Lange. Fakt, że roboty współpracujące są obecnie ośrodkiem zainteresowania, sprowadza się wyłącznie do dalszego rozwoju istniejącej strategii produkcji, z wysokim poziomem integracji pionowej. André Lange: „Zawsze zadajemy sobie pytanie: jak roboty mogą każdego dnia ułatwiać pracownikom wykonywanie ich obowiązków? Roboty współpracujące to technologia, która otwiera nowe możliwości: Mamy teraz sposobność, by człowiek pracował ramię w ramię z robotem. Pragniemy to przetestować, aby pójść naprzód i zyskać przewagę nad konkurencją.”

Argumenty, że André Lange opowiada się za MRC, mogą stosować się w mniejszym lub większym stopniu do konwencjonalnej robotyki. Jednakże, wyraźnie wskazuje on, gdzie leży kluczowy dla firmy STIHL krok naprzód: „Mamy już wysoki poziom automatyzacji, ale od teraz musimy znaleźć i zamknąć istniejące luki. Niniejsza technologia otwiera nowe możliwości projektowania zakładu produkcyjnego.”

Bezpieczeństwo bierze górę

Model CR-35iA był w codziennym użyciu przez ponad pół roku, a zadowolenie z jego pracy jest podzielane nie tylko przez kierowników projektu, André Langego i Markusa Wahla. Został on również w pełni zaakceptowany przez pozostałych pracowników. Czule nazywany w firmie "Hulkiem", robot współpracujący to coś, czego żaden z pracowników firmy STIHL nie chce się pozbywać.

Otwarta współpraca z organami kontrolującymi przestrzeganie zasad BHP jest warta zachodu

Model CR-35iA był w codziennym użyciu przez ponad pół roku, a zadowolenie z jego pracy jest podzielane nie tylko przez kierowników projektu, André Langego i Markusa Wahla. Został on również w pełni zaakceptowany przez pozostałych pracowników. Czule nazywany w firmie "Hulkiem", robot współpracujący to coś, czego żaden z pracowników firmy STIHL nie chce się pozbywać.

O firmie STIHL

Grupa STIHL opracowuje, produkuje i dystrybuuje zmotoryzowany sprzęt dla leśnictwa i rolnictwa, jak również ogrodnictwa krajobrazowego, branży budowlanej i wymagających użytkowników prywatnych. Asortyment produktów uzupełnia seria sprzętu ogrodniczego VIKING. Produkty są sprzedawane w ponad 160 krajach za pośrednictwem sieci autoryzowanych agentów serwisowych – obejmują 37 filii handlowych i marketingowych, około 120 importerów i ponad 45 000 autoryzowanych dilerów. Firma STIHL produkuje w siedmiu krajach na świecie: w Niemczech, Stanach Zjednoczonych, Brazylii, Szwajcarii, Austrii, Chinach i Filipinach. Od 1971 roku firma STIHL jest najlepiej sprzedającą się na świecie marką zmotoryzowanych pił łańcuchowych. Firma została założona w 1926 roku i ma swoją główną siedzibę w Waiblingen, koło Stuttgartu. W 2016 roku firma STIHL wygenerowała sprzedaż na poziomie 3,46 miliarda euro, zatrudniając 14 920 pracowników na całym świecie.