Используйте навигацию

Задание:
Производитель хорошо известных бензопил STIHL, базирующийся в Вайблингене, неподалеку от Штутгарта, также производит ряд бензиновых отрезных пил. Именно здесь коллаборативный робот CR-35iA был введен в эксплуатацию. Вес отрезной пилы около 10 кг и без помощи CR-35iA оператор должен манипулировать ею сам. До сих пор это было значительным бременем для оператора.

Решение:
С помощью робота следует уменьшить нагрузку на работников линии упаковки отрезных пил. На новой линии упаковки задачи работа – снять отрезную пилу с подвесного транспортера, выполнить испытание встряхиванием и удерживать ее подвешенной, пока окончательный визуальный осмотр не будет завершен положительно. Затем робот кладет отрезную пилу в упаковочную коробку.

Результат:
Робот снимает нагрузку с работников упаковочной линии, двигаясь со скоростью 250 мм/с И он берет на себя подъем тяжелых грузов. Поскольку вес одной отрезной пилы примерно 10 кг, общий переносимый вес за одну смену на работника составляет около 8 тонн. Программное обеспечение "Line Tracking" (Отслеживание производственной линии) от FANUC и опция "Collision Guard" (Защита от столкновения), которые уже были очень знакомы STIHL, упрощают процесс. STIHL работает с роботами FANUC в своих операциях по всему миру с 1990-х годов.

Скачать PDF

Модель сотрудничества — STIHL открывает новые перспективы с коллаборативным роботом FANUC


Сотни роботов уже используются у производителя бензопил STIHL, базирующегося в Вайблингене, неподалеку от Штутгарта. Теперь добавлен первый коллаборативный робот. Компания STIHL сделала четкий шаг вперед в развитии технологий, используя FANUC CR-35iA. Робот уменьшает нагрузку на работников на линии упаковки отрезных бензопил.

Запуск производства занял всего три дня.
К тому времени указанное число деталей уже было получено. Это произошло благодаря хорошей подготовке после первого размещения коллаборативного работа в STIHL. Собственная команда из технологического отдела компании провела целый год, разрабатывая технические требования и подготавливая рабочее место для CR- 35iA. Вся эта интенсивная подготовка окупилась. Даже в первую ночную смену робот работал безупречно. Здесь команда лидера группы Андре Ланге, который отвечает за обслуживание и планирование оборудования, извлекла пользу из тесного знакомства с технологией роботов FANUC, которую они развивали во многих приложениях:

Как манипулирование, так и программирование являются второй натурой для команды, которая, как отмечает Андре Ланге, "позволила нам сосредоточиться на реализации концепции коллаборативного рабочего места".

Объем производства STIHL растет в течение многих лет

В прошлом году производитель бензопил достиг рекордного объема реализации в 3,46 млрд. евро. Между 2015 и 2018 годами инвестиции в компанию по всему миру в разработку продуктов, производство и продажи составили около 1 млрд. евро. Из них 300 млн. евро было инвестировано в одну только материнскую компанию — четкая приверженность немецкому местонахождению. Ассортимент продукции для профессиональных пользователей, включая отрезные пилы, производится и упаковывается в главном подразделении компании — в Вайблингене. Именно здесь коллаборативный робот CR-35iA был введен в эксплуатацию.

На новой линии упаковки задача робота - извлечь отрезную пилу из подвесного транспортера, выполнить испытание встряхиванием и удерживать ее подвешенной, пока окончательный визуальный осмотр не будет завершен. Затем робот кладет отрезную пилу в хорошо подготовленную упаковочную коробку. В этой коллаборативной зоне робот движется только с разрешенной скоростью 250 мм/с. 
CR-35iA выполняет обработку при сложных задачах.

До внедрения обработки роботом на этой рабочей станции тест манипулирования и встряхивания проводился вручную оператором.

В основном, тест встряхивания представляет собой акустическое испытание, согласно которому встряхивание отрезной пилы — важный шаг в обеспечении качества и итоговой проверки. Если во время встряхивания можно услышать звук щелчка, то напор на такте всасывания установлен правильно, и отрезную пилу можно упаковывать. Поскольку вес одной отрезной пилы около 10 кг, это равно общему поднятому весу около восьми тонн в сутки на одного работника. Следовательно, робот значительно облегчает рабочий процесс.

Сотрудники линии упаковки были привлечены к проекту с самого его начала. Работники не только давали экспертную оценку схеме проведения испытания, но и влияли на конструкцию и эргономику. Маркус Вагл из технологического отдела компании STIHL, ответственный за изготовление сборочных систем, ежедневно в период разработки занимался роботами: “Работники линии упаковки внесли много хороших идей, которые мы воплотили в жизнь.” Поскольку предложения поступали непосредственно из практического опыта, это имело инженерный смысл и с самого начала получило признание среди работников.

Подвесной транспортер имеет 80 держателей для обрабатываемых деталей. Но поскольку продолжительность наладочных работ на каждой отрезной пиле во время заводского испытания может меняться, не все держатели для обрабатываемых деталей на транспортере непрерывного действия заняты. Время от времени несколько позиций подряд бывают незанятыми. Загруженный крюк на подвесном транспортере, к которому подвешена отрезная пила, распознается несколькими системами камер вдоль ленты транспортера, и эта информация передается на главный контроллер и управление данными. Робот синхронизирует свою скорость с транспортером благодаря программному обеспечению "Line Tracking" (Отслеживание производственной линии) от FANUC, а затем выполняет захват в нужный момент. Как Маркус Вагл объясняет: "Цель состоит в том, чтобы использовать робот максимально бесперебойно, чтобы он не простаивал." Один из многих используемых приемов — это скорость подвесного держателя: он был спроектирован так, чтобы мог менять скорость.
Итак, чтобы робот можно было использовать в максимальной степени, существует также промежуточное хранение после подвесного транспортера. Этот буфер используется, например, когда больше отрезных пил прибывает на упаковочную станцию, чем работник может проверить, или если он идет на перерыв. Тогда робот работает полностью автоматически. Цель во всех ситуациях — удержать подвесной транспортер пустым. Если "пополнение" из сборки меньше, робот работает, чтобы опорожнить буфер. Переменной величиной в этой позиции является работник. Времена для отдельных тестов могут варьироваться. 

И как Маркус Вагл комментирует: "Мы должны были справиться здесь с организацией автоматического управления"

Если робот пропускает деталь, есть разные сценарии устранения. Робот захватывает отрезную пилу за две ручки, одна за другой. Только тогда, когда обе ручки схвачены, робот может снять отрезную пилу с подвешенного транспортера. Если этого не происходит, он ждет следующей части.

И поэтому, отмечает Маркус Вагл: "Мы проверяем весь груз, поднятый непосредственно в захвате."

STIHL использует новые технологии производства

Компания STIHL разработала свой собственный захват для CR-35iA. Он разработан на основе обычного захвата Однако здесь не видно, что захват имеет покрытие, поэтому защитный слой имеет дополнительный демпфирующий эффект при столкновении с человеком. Для этого производственным инженерам в Вайблингене понадобилось произвести немало дополнительной работы. Как следствие, захват превратился в элемент взаимодействия человека с машиной. На режим работы указывают светодиоды. Красный светодиод светится, например, когда робот работает в скоростном режиме при 750 мм/с. Режим безопасной MRC (взаимодействия машины с роботом) обозначается синим светодиодом. Подсвеченные кнопки, размещенные на захвате, позволяют оператору подтвердить состояние ОК (исправности) или аналогичным образом состояние NOK (неисправности), если он обнаружил дефект, а отрезная пила, удерживаемая захватом, должна быть сброшена для возобновления работы. Если робот остановился, потому что сканеры обнаружили человека в зоне безопасности, то функция захвата деактивируется. В результате сложная задача соответствия рабочим требованиям – 10 кг грузоподъемность, 750 мм/с максимальная скорость и профиль резкого ускорения – была выполнена. 
Захваты роботов со специальными механорецепторными датчиками действуют как элемент взаимодействия между человеком и роботом.
Усилия, вложенные в системную интеграцию, не только в отношении захвата, подняли вопрос о том, почему STIHL не полагалась на какого-то внешнего системного интегратора, а прибегла к собственной разработке. Для Маркуса Вагл ответ очевиден: "Мы знаем свои изделия, свои процессы и своих работников на производственном участке. И раз мы говорили с людьми на производстве на ранней стадии, мы также знаем о различных ситуациях, которые могут случиться." К тому же работа с соответствующим изделием и базами данных о процессах сборки и получение знаний о структуре производственной системы требует значительного времени для внешнего системного интегратора. Как Андре Ланге отмечает: "Мы не могли определить наших технических требований заранее".

 Возможность использовать коллаборативный робот CR-35iА с нормальной системой управления FANUC, подобно его желтым "коллегам", оказалась одним из главных преимуществ: Технология управления и пользовательский интерфейс — это все одно и то же. Используемые компоненты системы, такие как программное обеспечение "Line Tracking" (Отслеживание производственной линии) от FANUC, которое особенно полезно для синхронизации с подвесной конвейерной системой, интеграция систем камер или проверенная временем опция программного обеспечения "Collision Guard" (Защита от столкновения) уже хорошо известны и по достоинству оценены компанией STIHL. 

И здесь STIHL имеет большой опыт работы. С момента появления робототехники в середине девяностых годов было накоплено много знаний и опыта в инженерном обеспечении робототехники, особенно с сотнями роботов FANUC, которые работают на всех заводах компании STIHL по всему миру. Андре Ланге отмечает, что: "Мы ввели практику соблюдения относительно единых производственных концепций во всех подразделениях компании. Производственное оборудование, которое используется во всем мире, такое как роботы FANUC, облегчает нам жизнь на многих уровнях - от инженерного обеспечения и программирования до обслуживания".

В будущем следует ожидать, что использование роботов в наших производственных процессах будет возрастать", - объясняет Ланге. Тот факт, что коллаборативная робототехника в настоящее время находится в центре внимания, сводится к дальнейшему развитию существующих производственных стратегий с их высоким уровнем вертикальной интеграции. Андре Ланге: "Мы всегда задаем себе вопрос: Как роботы могут облегчить повседневную нагрузку сотрудников? Коллаборативная робототехника — это технология, которая открывает новые перспективы: Теперь мы можем дать людям возможность работать рука об руку с роботом. Мы хотим испытать это, чтобы двигаться вперед и получить конкурентное преимущество."

Аргументы, которые Андре Ланге приводит в пользу MRC (взаимодействия машины с роботом), могут более или менее одинаково применяться к обычной робототехнике. Тем не менее, он четко указывает, куда STIHL должна сделать главный шаг вперед: "Мы уже имеем высокий уровень автоматизации, но теперь мы должны искать и закрывать существующие пробелы. Эта технология открывает новые возможности для проектирования производственного предприятия".

Безопасность — прежде всего

CR-35iA ежедневно работал более полугода, и его работой довольны не только руководители проекта Андре Ланге и Маркус Вагл. Его также в полной мере одобрили рабочие. Этот коллаборативный робот, которого рабочие между собой ласково называют Халком, является именно таким, от которого ни один рабочий STIHL не хочет отказаться.

Открытое сотрудничество с органом по охране труда дает свои результаты.

CR-35iA ежедневно работал более полугода, и его работой довольны не только руководители проекта Андре Ланге и Маркус Вагл. Его также в полной мере одобрили рабочие. Этот коллаборативный робот, которого рабочие между собой ласково называют Халком, является именно таким, от которого ни один рабочий STIHL не хочет отказаться.

О STIHL

Группа STIHL разрабатывает, производит и поставляет моторизованное оборудование для лесного и сельского хозяйства, а также для садоводства, строительной отрасли и требовательного частного потребителя. Ассортимент продукции дополняется линейкой садового оборудования VIKING. Продукция продается эксклюзивно в более чем 160 странах через сеть уполномоченных сервисных агентов, состоящих из 37 оптовых и маркетинговых подразделений, около 120 импортеров и более 45 000 авторизованных дилеров. STIHL выпускает продукцию в семи странах мира: Германии, США, Бразилии, Швейцарии, Австрии, Китае и Филиппинах. С 1971 года STIHL является самым продаваемым в мире брендом бензопил с двигателями. Компания основана в 1926 году и имеет штаб-квартиру в Вайблингене, недалеко от Штутгарта. Имея 14920 работников по всему миру, в 2016 году компания STIHL обеспечила продажи в размере 3,46 млрд. евро.