Úloha:
Svetoznámy výrobca motorových píl, STIHL, so sídlom vo Waiblingene pri Stuttgarte vyrába okrem motorových aj benzínové skracovacie píly. A práve v tomto závode uviedol STIHL do prevádzky kolaboratívny robot CR-35iA. Skracovacie píly majú hmotnosť približne 10 kg a bez robota CR-35iA ich operátor musí prenášať sám. Operátori sa doposiaľ museli s ťažkými pílami namáhať sami. To už je však minulosť.

Riešenie:
Zavedenie robota by malo znížiť záťaž pracovníkov baliacich liniek so skracovacími pílami. Úlohou robota na novej linke je vybrať reznú brúsku zo zastaveného dopravníka, vykonať shake test a zabezpečiť, aby dopravník zostal zastavený, až kým sa úspešne nedokončí posledná vizuálna kontrola. Následne robot odloží skracovaciu pílu do prepravky.

Výsledok:

Robot s rýchlosťou pohybu 250 mm/s odbremeňuje pracovníkov baliacich liniek. Pracovníci už nemusia zdvíhať ťažké píly. Urobia to za nich roboty. Jedna skracovacia píla má hmotnosť približne 10 kg, pričom jeden zamestnanec prenesie za jednu zmenu v prepočte 8 ton. Softvér od FANUCU na sledovanie dielov na dopravníku, Line Tracking, a na ochranu pred kolíziou, Collision Guard, ktoré už STIHL veľmi dobre poznal, celý proces zjednodušujú. STIHL využíva roboty FANUC vo svojich prevádzkach po celom svete už od deväťdesiatych rokov minulého storočia.

Stiahnuť PDF

Kolaboratívny model: spoločnosť STIHL otvára brány kolaboratívnym robotom FANUC


V závodoch výrobcu motorových píl, STIHL, so sídlom vo Waiblingene blízko Stuttgartu sú v prevádzke už stovky robotov. A teraz svoju rodinu robotov rozšírili aj o prvý kolaboratívny robot. STIHL urobil rázny krok vpred k technologickému vývoju, keď sa rozhodol pre FANUC CR-35iA. Robot odbremeňuje pracovníkov baliacich liniek so skracovacími pílami.

Spustenie výroby trvalo len tri dni. Už po troch dňoch sa podarilo vyrobiť stanovený počet kusov, a to vďaka dobrej príprave na prvotné uvedenie kolaboratívneho robota do prevádzky v spoločnosti STIHL. Tím výrobných inžinierov zo STIHLU sa celý rok venoval vypracovaniu technických požiadaviek a príprave pracoviska na spustenie robota CR-35iA. A intenzívna príprava priniesla ovocie. Už na prvej nočnej zmene išlo všetko ako po masle. Práve vtedy sa ukázalo, do akej miery pomohla tímu vedúceho skupiny, Andrého Langa, ktorý má na starosti servis a plánovanie hardvéru, osobná skúsenosť s robotickou technológiou spol. FANUC, ktorú využívajú v mnohých oblastiach:

Obsluhu aj programovanie robota akoby mal celý tím v krvi, vďaka čomu sa podľa slov Andrého „mohol (tím) zamerať na spustenie modelu kolaboratívneho pracoviska.“

STIHL napreduje už roky

V minulom roku dosiahol tento výrobca motorových píl rekordný obrat 3,46 miliardy eur. V rokoch 2015-2019 spoločnosť celkovo investovala do vývoja, výroby a predaja približne 1 miliardu eur, z toho 300 miliónov sa investovalo výhradne do materskej firmy, čím sa ukázala oddanosť spoločnosti nemeckému závodu. V sídle spoločnosti vo Waiblingene sa vyrába a balí celý rad výrobkov na odborné použitie vrátane skracovacích píl. A práve v tomto závode zaviedol STIHL kolaboratívny robot CR-35iA.

Úlohou robota na novej linke je vybrať skracovaciu pílu zo zastaveného dopravníka, vykonať „shake test“ a zabezpečiť, aby dopravník zostal zastavený, až kým sa nedokončí posledná vizuálna kontrola. Následne robot odloží skracovaciu pílu do prepravky. Na kolaboratívnom pracovisku sa robot pohybuje len max. povolenou rýchlosťou 250 mm/s.
Robot CR-35iA si poradí aj s náročnými prácami

Pred zavedením robota na pracovisku linku obsluhovali a výrobky testovali operátori manuálne.

„Shake test“ je v podstate akustický test, pri ktorom robot potrasie pílou, no zároveň ide aj o dôležitú časť kontroly kvality a výslednej kontroly. Ak počas trasenia počujete pílu cvaknúť, nasávacia hlava je správne namontovaná a píla sa môže zabaliť. Jedna skracovacia píla váži okolo 10 kg, pričom jeden pracovník za zmenu prenesie až cca osem ton. Práve preto robot výrazne pracovníkom uľahčuje prácu.
Pracovníci baliacej linky boli súčasťou projektu hneď od začiatku. Nielen že mohli odborne zhodnotiť prípravu testu, no zároveň sa podieľali aj na projektovaní a ergonómii. Markus Wahl, výrobný inžinier v STIHLE, ktorý je okrem toho zodpovedný aj za návrh montážnych systémov, sa s robotmi počas vývoja stretával každý deň. „Pracovníci baliacej linky prišli s mnohým vylepšeniami, ktoré sme neskôr použili.” Tieto vylepšenia vychádzali priamo z praxe, preto boli relevantné aj po inžinierskej stránke, a vďaka nim zamestnanci túto zmenu pozitívne prijali od samého začiatku.

Na zastavenom dopravníku sa nachádza približne 80 lôžok na upevnenie obrobkov. Dĺžka zásahov v rámci EOL testoch na jednotlivých pílach sa však môže líšiť, preto na spustenom dopravníku nie je vždy upevnených až 80 obrobkov. Niekedy býva zopár po sebe nasledujúcich lôžok prázdnych. Nieľko kamerových systémov pozdĺž dráhy dopravníka zaznamená hák na zastavenom dopravníku, na ktorom visí píla, a prenáša tieto údaje do hlavného ovládania, a ukladá do správy údajov. Rýchlosť robota sa zosynchronizuje s rýchlosťou dopravníka prostredníctvom sledovacieho softvéru Line Tracking a robot v správnom okamihu zodvihne pílu. Ako vysvetľuje Markus Wahl: „Naším cieľom je využívať robota v čo najsúvislejších intervaloch, aby nemal žiadne prestoje.” Jedným z malých „zlepšovákov“ je variabilná rýchlosť závesu.
Robot môžu vďaka tomu využívať v plnom rozsahu a zároveň dočasne uložiť pílu za dopravníkom. Táto funkcia sa využíva, keď sa napríklad v baliacej stanici nahromadí viacero píl, ako dokáže pracovník skontrolovať alebo keď má prestávku. V tomto prípade robot pracuje úplne automatizovane. Cieľom vo všetkých staniciach je, aby bol dopravník prázdny. Ak z montáže prichádza menej píl, robot zatiaľ vyprázdni dočasné úložisko. Premennou je v tomto prípade pracovník. Časy testov jednotlivých píl sa môžu líšiť.

Markus Wahl dodáva: “Na tomto sme sa museli dohodnúť s oddelením riadenia.

Ak by robotu ušiel obrobok, načrtajú sa iné katastrofické scenáre. Robot uchopí pílu za obe rúčky, jednu po druhej. Len ak drží obe rúčky, môže robot zdvihnúť pílu zo zastaveného dopravníka. Ak sa tak nestane, musí počkať na ďalší kus.

A práve preto Markus Wahl dodáva: „Úplne zodvihnutú pílu kontrolujeme priamo na chápadle.“

STIHL využíva novú technológiu vo výrobe
STIHL vyvinul svoje vlastné chápadlo robota CR-35iA. Novovyvinuté chápadlo vychádza z bežných chápadiel. To však nie je viditeľné, pretože má kryt, ktorý slúži na silnejšie tlmenie nárazu ochrannej vrstvy, keď sa robot dostane do kontaktu s človekom. Vývoj takéhoto chápadla dal výrobným inžinierom z Waiblingenu riadne zabrať. Výsledkom ich práce je chápadlo, ktoré slúži ako komunikačná stanica medzi človekom a strojom. LED svetlá signalizujú, v akom režime robot pracuje. Červené svetlo sa rozsvieti, keď je robot vo vysokorýchlostnom režime (750 mm/s). Spustený kolaboratívny režim MRC (angl. Machine Robot Collaboration) signalizuje modré svetlo. Ak sú tlačidlá na chápadle rozsvietené, operátor môže potvrdiť, či je výrobok v poriadku (OK) alebo je chybný (NOK). Ak zistí chybu, skracovacia píla sa musí vybrať z chápadla a opraviť. Ak je robot zastavený, pretože skenery zaznamenali napríklad pohyb v nebezpečnom priestore, chápadla sa deaktivujú. Vyvinutím takéhoto chápadla sa STIHLU podarilo splniť požiadavky na prevádzku, a to nosnosť 10 kg, max. rýchlosť 750 mm/s a prudké zrýchlenie.
Chápadlá robota so špeciálnymi haptickými senzormi slúžia ako komunikačné spojenie človeka a robota.
Ak vezmeme do úvahy úsilie vynaložené na systémovú integráciu (nielen chápadla), načrtá sa otázka, prečo STIHL nevyužil služby externého systémového integrátora, ale rozhodol sa riešiť vývoj interne? Podľa Markusa Wahla je odpoveď veľmi jednoduchá: „Poznáme svoje produkty, svoje procesy a svojich zamestnancov vo výrobnom závode. Na základe toho, že sme zapojili aj ľudí z výroby už v prvotnom štádiu projektu, máme prehľad o situáciách, ktoré môžu nastať.“ Okrem toho externý integrátor by sa musel oboznámiť s našimi produktovými a montážnymi databázami a naštudovať si štruktúru nášho výrobného procesu, čo by stálo veľmi veľa času. André Lange poznamenal: „Naše špecifické požiadavky by sme nevedeli stanoviť vopred.“

Kompatibilita kolaboratívneho robota CR-35iA so štandardným ovládacím systémom FANUC, rovnako ako v prípade jeho „žltých kolegov”, sa ukázala ako jedna z najväčších výhod. Technológia ovládania a používateľské rozhranie sú úplne rovnaké. STIHL už systémové komponenty (ako napr. softvér Line Tracking od FANUCU), ktorý je užitočný najmä pri synchronizácií robota so zastaveným dopravníkom, integráciu kamerových systémov alebo osvedčený softvér Collision Guard veľmi dobre poznal a vedel ich oceniť.
Práve v tejto oblasti má STIHL rozsiahle skúsenosti. Od počiatkov robotiky v polovici deväťdesiatych rokov sa robotické inžinierstvo v spoločnosti STIHL značne vyvíjalo, najmä vďaka stovkám FANUC robotom vo všetkých prevádzkach STILHU po celom svete. André Lange zdôraznil: „Zavádzame a riadime sa relatívne jednotnými výrobnými konceptmi vo všetkých závodoch. Výrobné zariadenia, ktoré používame po celom svete, ako napríklad roboty FANUC, nám zjednodušujú prácu v rôznych oblastiach, či už ide o inžinierstvo, programovanie alebo servis.“

„Môžeme predpokladať, že v budúcnosti sa budú roboty zapájať do výrobných procesov čoraz viac,“ dodáva Lange. Kolaboratívna robotika je momentálne v centre záujmu, čo vyplýva výhradne z ďalšieho vývoja zavedených výrobných stratégií s vertikálnou integráciou na najvyššej úrovni. „Stále si kladieme tú istú otázku: Ako nám roboty môžu každodenne uľahčovať život a odbremeniť našich zamestnancov? Kolaboratívna robotika je technológia, ktorá otvára nové možnosti. V súčasnosti môžu ľudia pracovať bok po boku s robotmi. Túto stratégiu chceme otestovať, aby sme dokázali stále napredovať a mať výhodu pred konkurenciou.“, dodáva André Lange.

Výhody modelu MRC, ktoré spomína André Lange, sa viac menej vzťahujú aj na konvenčné roboty. No okrem toho jasne uvádza, kam by sa mal STIHL ďalej uberať: „Výrobu sme už do určitej miery automatizovali, no odteraz sa musíme zamerať na oblasti, v ktorých máme medzery. Táto technológia dáva priestor novému konceptu výrobných závodov.“

Bezpečnosť na prvom mieste

Robot CR-35iA je denne v prevádzke už viac ako polroka a vynachváliť si ho nevedia nielen projektoví manažéri, André Lange a Markus Wahl, ale aj pracovníci na linke. Všetci zamestnanci si chodia obzerať kolaboratívny robot, ktorému interne vravia Hulk.

Otvorená spolupráca s úradmi BOZP sa vyplatí

Robot CR-35iA je denne v prevádzke už viac ako polroka a vynachváliť si ho nevedia nielen projektoví manažéri, André Lange a Markus Wahl, ale aj pracovníci na linke. Všetci zamestnanci si chodia obzerať kolaboratívny robot, ktorému interne vravia Hulk.

O STIHLE

Skupina STIHL vyvíja, vyrába a distribuuje motorové zariadenia pre lesnícky priemysel, poľnohospodárstvo, záhradnú architektúru, stavebníctvo a náročných spotrebiteľov. Portfólio produktov dopĺňa sortiment záhradníckeho náradia značky VIKING. Ich výrobky sa do viac ako 160 krajín distribuujú cez sieť výhradných dodávateľov, ktorú tvorí 37 predajných skupín a marketingových spoločností, približne 120 dovozcov a vyše 45000 autorizovaných predajcov. STIHL má výrobné závody v 7 krajinách po celom svete: v Nemecku, USA, Brazílii, Švajčiarsku, Rakúsku, Číne a na Filipínach. Od roku 1971 je STIHL najpredávanejšia značka motorových píl na svete. Spoločnosť bola založená v roku 1926 a sídli vo Waiblingene pri Stuttgarte. V roku 2016 dosiahol STIHL obrat 3,46 miliardy eur a celosvetovo zamestnáva 14920 ľudí.