Automatisering & Cobots: De toekomst van industriële testing vormgeven

Naar mate industriële organisaties streven naar volledige omarming van digitale transformatie en implementatie van data-gedreven analytics langs de gehele industriële waardeketen, is er één grote trend naar voren gekomen: de toepassing van robots in apparaattesting.

Met fabrikanten die rennen naar digitalisering om de impact van COVID-19 op mondiale toeleveringsketens te beperken, claimen sommige bronnen zelfs dat de pandemie kan leiden tot een 75,7% versnelling in robotadoptie in de productie-industrie.

Digitale transformatie in de productie hangt af van collaboratieve robots (cobots), maar hun introductie in testing is een gespecialiseerde taak die domeinkennis van robots vereist alsook verificatie- en validatieprocessen.

Waarom automatiseren?

Het testproces in de productie kan veelzijdig zijn, wat veel acties vereist die simultaan voltooid moeten worden om de benodigde data te genereren. Naar mate het aantal acties toeneemt, neemt de complexiteit van de taak toe. Dit kan leiden tot moeilijkheden in het handhaven van het tempo en de nauwkeurigheid van testen tijdens handmatige uitvoering. Dit heeft een kloteffect op productiviteit en, uiteindelijk, de bottom line.

De adoptie van technologieën zoals robotica kan de efficiëntie en betrouwbaarheid van zowel product- als systeemtesten aanzienlijk verbeteren. En door bepaalde functies te automatiseren, blijft meer tijd voor menselijke operators om resultaten te interpreteren en analyseren.

Het nieuwe tijdperk van robotica: cobots

Robots zijn niet one-size-fits-all. Verschillende typen kunnen overwogen worden voor commerciële toepassingen, met capaciteiten die geschikt zijn voor wijd uiteenlopende taken. Deze zijn breed ingedeeld als:

• Servicerobots: Assistent-robots voor mensen in diverse routinematige taken. Over het algemeen hebben ze een gedefinieerd bereik en toegewijde functionaliteit zoals verpakking, inspectie, of een thuissistent.
• Custom robots: Specifieke mechatronische ontwerpen bedoeld om toegewijde taken te vervullen, zoals push/pull systemen.
• Industriële robots: Gespecialiseerde servicerobots die sneller zijn, prestatie-georiënteerd en kunnen worden gebruikt als stand-alone of geclusterde eenheden, zoals een productielijn.
• Collaboratieve robots (cobots): Kleinere robots, in staat om in een collaboratieve omgeving te werken naast menselijke operators.

Met verschillende robotopties beschikbaar, rijst de vraag: welke moet gekozen worden voor apparaattesting? De hooggespecialiseerde aard van service- of custom robots betekent dat ze de flexibiliteit missen die vereist is voor testomgevingen. Daarentegen zijn industriële robots beter geschikt voor taken ver buiten menselijke capaciteiten.

Cobots zijn daarom de duidelijke keuze. Ze bieden een reeks voordelen die ze ideaal maken voor het werken naast menselijke operators – ze zijn lichtgewicht, kleiner in formaat en energiezuinig. Per definitie zijn ze collaboratief, voorzien van constructionele en operationele mechanismen om te kwalificeren als een veilige metgezel voor samenwerken in dezelfde tijd en ruimte als menselijke operators. Inherent veiligheidskenmerken, zoals beperkingen in hun snelheid en kracht of virtuele veiligheidslimieten, maken ze allemaal ideaal voor een labopstelling. In vergelijking missen andere robotvormen dergelijke voorzorgsmaatregelen, wat betekent dat ze een veiligheidsrisico kunnen vormen voor menselijke operators en andere apparatuur.

De roadmap naar cobot-isatie

Cobots zijn versterkt met visuele, geluids- en sensorcapaciteiten voor het uitvoeren van end-to-end testing van actuatie, wat hen een breed bereik aan toepassingen in testprocessen geeft:

• Functionele testing: Testen van fysieke, actie-gebaseerde features van een apparaat of module
• Prestatietesting: Consistent en rigoureus testen van apparaatin- en outputs
• Gebruikerstesting: Namaken van maximaal mogelijke gebruikersacties om functionaliteit van device under test (DUT) te dekken
• Systeemtesten: Testen in een zware of gevaarlijke omgeving voor eindgebruik
• Geassisteerde testing: Robot die mensen assisteert bij het uitvoeren van repetitieve taken, zodat mensen zich kunnen richten op testevolutie

Cobots worden al in sommige industrieën gebruikt. In Duitsland hebben wetenschappers werkzaam voor Fraunhofer IPA een mobiele cobot ontwikkeld voor Bosch die de uithoudingsduur van huishoudapparaten zoals vaatwassers test, ze herhaaldelijk in- en uitlaadt tot ze verslijten. Werknemers worden ontlast van een hoogst repetitieve taak en kunnen rekenen op een gestandaardiseerde en gecontroleerde 24-uurs operatie – op hun beurt kunnen ze hun eigen middelen inzetten voor genuanceerdere taken.

Tegelijkertijd heeft de Spaanse automobiel-industrieleverancier Continental cobots inzet om de productielijnen te verbeteren. In 2016 introduceerde het bedrijf talloze collaboratieve robots om de productie en hantering van printplaten te automatiseren. Dit bracht de changeover-tijden met 50% terug, van 40 minuten handmatig naar 20 minuten – waardoor die tijd beter elders benut kon worden.

Organisaties moeten verschillende factoren overwegen voordat ze cobots in testprocessen implementeren. Eerst is de grote keuze aan modellen – een grondig begrip van het apparaat dat onder testcondities gaat is nodig om het type robot, sensoren en de end-effector (robothand of vinger) te selecteren die tijdens testen vereist zal zijn.

Eenmaal de selectie gemaakt, moeten werknemers goed getraind worden om te begrijpen hoe de cobot te bedienen. Hierna moeten organisaties een proefrun doen – testen op timing en verificatie-effectiviteit. Zonder correct proefdraaien of training is er een potentiële risico op de veiligheid van personeel of productievertragingen omdat personeel de apparatuur niet correct kan bedienen. Ook zonder het proces daadwerkelijk te testen, is er geen manier om te weten of het correct werkt – er is geen kans om ontwerpen te herbeoordelen of te herkalibreren en aan te passen indien nodig.

Met deze stappen gedaan, pas dan moet productiedeployment beginnen. Echter, dit is geen eenmalige beoordeling – organisaties moeten doorgaan met schaalbaarheidsanalyse en waardemonitoring, een upgrade- en onderhoudsstrategie produceren voor het geval onvoorziene problemen ontstaan.

Een heldere toekomst voor cobots

Wijdverspreide toepassingen van cobots in end-to-end apparaattesting zijn al gevonden, maar naarmate de technologie vooruitgaat, kunnen we verwachten dat deze toepassingen zullen blijven uitbreiden. De potentie voor cobots om te assisteren bij digitale transformatie is enorm, vooral in industrieën zoals luchtvaart, gezondheidszorg, industriële automatisering, en consumentenproducten, retail en distributie (CPRD).

Ontwerpmatig moedigen cobots nauwere samenwerking met mensen aan, dus het gaat niet alleen om taken uit handen van werknemers te nemen – het gaat erom te overwegen hoe werknemerstijd vrijgemaakt kan worden om meer waarde te creëren in de industriële keten tegelijkertijd automatisering, duurzaamheid en een veilige collaboratieve testomgeving te maximaliseren.

Voor meer informatie over productieonderwerpen - bekijk de nieuwste editie van Manufacturing Global.
Volg ons op LinkedIn en Twitter.