Cobot Vloot: Een Bewezen Oplossing voor Arbeidstekorten

Aldo Albieri, operations manager bij Thyssenkrupp Bilstein, aarzelt niet om het een "revolutie" te noemen wanneer hij de snelle uitrol van Universal Robots' collaboratieve robotarmen door het bedrijf's Hamilton, Ohio, plant beschrijft, dat high-tech veringoplossingen voor de auto-industrie produceert. "Ik voelde dat we op het juiste moment met de juiste kans zaten om erbij te zijn. We zagen collaboratieve robots worden gebruikt op een volledig andere manier dan we traditioneel zes-as robots zien draaien," zegt hij, beschrijvend bezoeken aan kleine familiegeloofde machinefabrieken waar fabrikanten met weinig of geen robotica-ervaring zelfs complexe taken automateerden met cobots. "Ze gebruikten geen veiligheidsafscherming, en de cobots stonden op wielen en werden tussen taken verplaatst. Dat was toen het echt klikte," zegt meneer Albieri, die sindsdien de implementatie van een nieuwe cobot op Bilstein's Hamilton-locatie elke twee maand heeft overzien voor bijna twee jaar.

"Het gebeurde op een ongelooflijk hoge snelheid met ons snel evolueren van trial-and-error in het begin, met leveranciers die de machine-integratie deden," zegt meneer Albieri. Hij realiseerde zich snel dat in-sourcing van de cobot-implementaties de weg was om te gaan. Zijn Industry 4.0-team dat de cobot-applicaties beheerde, onderzocht andere opties, maar hij zegt: "We besloten te partneren met één type cobot - en dat is toen we onze eerste cobot met Universal Robots kozen. We realiseerden ons dat UR de meest geavanceerde oplossing had voor meer precieze pick-and-place. De cobot is gemakkelijk te onderhouden en te programmeren, en het presenteert de beste verhouding van snelheid en herhaalbaarheid."

Presidentiële Rij

Bilstein's interne Industry 4.0-groep heeft nu negen UR10-cobots geïmplementeerd, het grootste van de UR-modellen, met een bereik van 1300 mm en 10 kg draagcapaciteit. Een tiende UR10 wordt gebruikt als testmodel voor toekomstige applicaties. "We plannen om nog ongeveer 40 cobot-applicaties in onze organisatie te implementeren," zegt meneer Albieri, uitleggend hoe het bedrijf op het naamconcept voor de nieuwe cobot-collega's is gekomen. "We hadden een systeem nodig dat sequentieel toegepast kon worden op 45 tot 50 cobots en besloten er wat plezier aan te geven door ze naar Amerikaanse presidenten te noemen." De cobot-vloot strekt zich nu uit van George Washington tot John Tyler.

Ergonomische Risico's Elimineren

Een van de meest opvallende applicaties op de Hamilton-plant bevat de James Monroe en John Quincy Adams cobots die in tandem werken bij het assembleren van Thyssenkrupp's Active Damping System (ADS) dempers. De multi-stap cyclus begint met Monroe die een binnenbuis oppakt die het aan een perforatiemachine voedt en vervolgens op een transferfixture plaatst, waar Adams het oppakt en in een "huwelijksstation" laadt, waar het een buitenbuis grijpt, ze samenvoegt, en op de uitlaatglijbaan plaatst. Terwijl ze probeerden de cobots te programmeren om in sequentie met de getende machines te draaien, maakten de ingenieurs een nieuwe ontdekking om de implementatie te vergemakkelijken: Ze realiseerden zich dat ze de cobots simpelweg konden leren de startknoppen op de machines in te drukken in plaats van de cobots hardwired in het controlsysteem te integreren.

De John Adams cobot pakt en plaatst een onderdeel gevolgd door een meetinstrumentinspectie. "Vroeger controleerden we twee onderdelen elke een of twee uur om te zorgen dat we nog waren waar we dachten dat we waren; maar nu hebben we 100-procent inspectie," zegt Doug McIe, fabricatieingenieur bij Thyssenkrupp Bilstein.

100% Inspectie

Een andere taak die nu geautomatiseerd is, is kwaliteitsinspectie, waar vier cobots meetinstrumentinspectie doen en de na-vul-krimp en finale assemblage controleren. "Toen we de meetinstrumentinspectie deden, controleerden we twee onderdelen elke een of twee uur om te zorgen dat we nog waren waar we dachten, maar nu hebben we 100% inspectie," zegt Doug McIe, fabricatieingenieur bij Thyssenkrupp Bilstein. De cobot geïmplementeerd in de finale assemblage is uitgerust met een Cognex-camera en beweegt snel tussen inspectiepunten om ervoor te zorgen dat alle componenten in de juiste positie zijn en dat het label correct wordt toegepast en leesbaar is. "Elk enkel onderdeel dat binnenkomt wordt gecontroleerd, en als het faalt, wijst de robot het eigenlijk in het proces af," legt meneer McIe uit.

Nieuwe Groei- en ROI-Avenue

Sinds Bilstein de cobot-automatisering in-house bracht, is de return on investment (ROI) voor de UR-cobots verbeterd. "We hebben projecten met zowel langere als kortere ROI's," zegt meneer Albieri. "Maar onze comfortzone is een terugverdientijd van ongeveer 10 tot 14 maanden om de investering te verantwoorden. Cobots zijn zeker een snellere rendementsopbrengst dan traditionele robots." Hij test nu ook twee autonome mobiele robots van Mobile Industrial Robots (MiR) om materiaal aan de lijnen te leveren, de geen-waarde-toevoegende handelingen tussen verschillende locaties uitvoerend.

Thomas Jefferson (links) en Andrew Jackson cobots werken in tandem bij het overbrengen van net gevormde staalbuizen van de lasoperatie naar het perforatieproces.

Het vrijmaken van arbeid om aan andere taken te werken speelt een significante rol in het leveren van de snelle ROI. "De UR-cobots gaven ons de kans te groeien, uit te breiden, meer banen te creëren en onze meest waardevolle bronnen - onze menselijke bronnen - in nieuwe projecten te verplaatsen, waar de know-how het meest nodig was," zegt meneer Albieri, benadrukkend dat het laten groeien van het bedrijf in de huidige arbeidsmarkt zonder cobots moeilijk zou zijn. "Als we alleen vertrouwd op het aannemen van nieuwe mensen, zouden we nooit in staat zijn om driemaal de oorspronkelijke grootte te bereiken. De cobots hebben een nieuwe groeiavenue geopend voor ons terwijl we in staat waren de bestaande werkgelegenheid te behouden. Geen werknemer zal zijn of haar baan verliezen aan een robot."

Betrek de Operators

Terwijl Bilstein nog steeds traditionele automatisering implementeert voor snelle cycli in gesloten ruimtes, richt het bedrijf zich op het laten overnemen door de cobots van taken waar werknemers kansen definiëren. Jordan Osterholt, procesingenieur in het Industry 4.0-team van het bedrijf, legt uit dat het betrekken van operators bij het identificeren van automatiseringsrijpe taken de sleutel is. "Operators zijn aan de voorfront van alle bouw die in dit bedrijf plaatsvindt," zegt hij. "Hen vragen 'waar kunnen we je helpen het proces te verbeteren?' is voor ons erg nuttig geweest bij het ontwikkelen van nieuwe applicaties."

Gevestigd in de Aftermarket-sectie van Bilstein's Hamilton-plant, doet de achtste UR10, Martin Van Buren, de na-vul-krimp, oppakken van een kar, laden in de machine en de cyclus beëindigen door het gekrimpte onderdeel op te houden voor camera-inspectie om correct krimpen te waarborgen.

Volgens meneer Albieri is de implementatie van cobots niet alleen een technologisch avontuur. "Het gaat echt over het implementeren van een nieuwe organisatie met transparantie en open communicatie," zegt hij. "Je wilt niet dat werknemers op een dag aankomen op het werk en realiseren dat ze een robot naast zich hebben werken." Hij zorgde ervoor dat de eerste UR-cobots voor het shopfloor-team worden gebracht voordat ze geïmplementeerd werden. "We legden uit dat deze cobots er waren om ons bedrijf uit te breiden en helpen repetitieve ergonomische problemen en werkomstandigheden die niet het meest gunstig voor mensen zijn te verwijderen. En dat is de absolute realiteit geweest," legt hij uit, detailerend de impact van de cobots' collaboratieve aard. "Er is nu niet zo'n grote barrière meer tussen de mensen en de technologie. De cobots delen de werkruimte met onze werknemers, die gewoon de intuïtieve teach pendant kunnen grijpen en de cobots bedienen, omdat de interface er meer uitziet als een iPad dan een robotcontroller."

De cobots werden welkom geheeten door operator Quenna Quarles, die de nu-geautomatiseerde taken hanteerde. "Ik had vroeger veel pijn en klachten, constant fysiek moeten perforeren, dit verplaatsen," zegt ze. "Nu kunnen we productiewijs veel beter stromen, en mijn baan is gemakkelijker want ik laad gewoon de buizen en laat de cobots de rest regelen."

Kopiëren/Plakken van Applicaties

Het engineering-team dat de cobot-applicaties ontwikkelde, had geen eerdere robotica-ervaring. "We begonnen met simpele pick-and-place taken om de bal aan het rollen te brengen," zegt meneer McIe. "Volgende was het uitvinden van de interface met de machines. Het was wat lastiger, maar zodra we het hadden gedaan, verspreidde het zich echt snel, en we begonnen applicaties overal in de fabriek te zien die we bijna konden kopiëren en plakken."

Meneer Osterholt legt uit hoe het doorlopen van de gratis UR Academy trainingsmodules op de UR-website instrumentaal was in de ontwikkelingsfase. "Ik deed de tour van hoe de robot te programmeren en liep recht naar onze testrobot en pas toe wat ik geleerd had," zegt hij.

Nieuwe Applicaties Testen

De demorobot is op wielen zodat hij simpelweg machine-kant op gerold kan worden om een taak te testen. "We kunnen de cobot in een gewone 110V stopcontact steken en meteen beginnen met testen," legt meneer McIe uit. "Met een traditionele industriële robot zouden we eerst gaten moeten boren en het aan de vloer bouten. Dit bespaart ons veel tijd." Naast het inzetten van een testrobot voor het ontwikkelen van nieuwe applicaties, gebruikt Bilstein ook de RoboDK-software, gecertificeerd via het UR+ platform om plug-and-play te zijn met UR-cobots. "De software-simulaties helpen ons echt uitvinden of onze cycletijd accuraat genoeg gaat zijn dat het de moeite waard is de tooling te prototypen en eruit te brengen. We kunnen de inspanning op het computerscherm stoppen, en wanneer we het leveren, is het bijna klaar om te gaan."

Het Industry 4.0-team werkt nu aan het inverteren van twee UR10-cobots op een UR+ gecertificeerde 7e-as bereikuitbreider van Vention en plant om de snelle uitrol voort te zetten, elke twee maanden een nieuwe cobot op de shopfloor te introduceren. "Er zijn zoveel kansen daarbuiten," zegt meneer Albieri. "De lucht is de grens."

Universal Robots USA Inc. | 631-610-9664 | universal-robots.com

Thyssenkrupp Bilstein of America Inc. | 513-881-7600 | bilstein.com

Meer Lezen

Hier is nog een artikel over dit onderwerp:

Collaboratieve Robots voor DIY Automatisering

Next-generation, new-generation, co-worker - noem het hoe je wilt; er is een robotica-revolutie aan het rollen in productie, opslag, materiaalhantering en toeleveringsketens wereldwijd.

LINK :: short.gardnerweb.com/urcobot

Over de Auteur

Joe Campbell

Joe Campbell is senior manager van applicatieontwikkeling bij Universal Robots. Het bedrijf levert flexibele automatiseringsoplossingen die wereldwijd gebruikt worden door fabrikanten van alle maten om arbeidsbehoeftes aan te pakken, productiviteit te verhogen en competitiever te worden.