Waarom high-mix, low-volume fabrikanten collaboratieve robots moeten adopteren

Collaboratieve robots zijn steeds aantrekkelijker voor fabrikanten die flexibele oplossingen nodig hebben voor hun groeiende productmix, maar misschien niet de schaal van werk of kapitaalmiddelen hebben om grotere investeringen in automatiseringssystemen te rechtvaardigen.

Deze collaboratieve robots, vaak "cobots" genoemd, kunnen taken uitvoeren met minimale programmering en zich aanpassen aan variaties in onderdeelpositie en -grootte. Mensen werken zij-aan-zij met cobots om de behoefte aan custom fixturing te verminderen die high-mix, low-volume (HMLV) werk inefficiënt kan maken. Cobots kunnen ook naar waar het werk is op de shopfloor.

De Purdue Manufacturing Extension Partnership heeft fabrikanten geïdentificeerd die veel te winnen hebben van cobot-adoptie. Investeren in collaboratieve robots maakt het meest zin voor:

• Fabrikanten van 50 tot 500 werknemers met een familie productmix
• Eigenaren die zoeken naar een snelle terugverdientijd op kapitaalinvesteringen (bijv. 6 maanden)
• Managers die shifts niet kunnen vullen, maar werknemers wel kunnen herplaatsen naar meer waardevolle posities
• Operators met repetitieve of gevaarlijke banen

Deels dankzij werk dat wordt gedaan door het Measurement Science for Manufacturing Robotics-programma binnen het Engineering Laboratory (EL) van het National Institute of Standards and Technology (NIST), zijn collaboratieve robots nu kleiner, lichter en makkelijker voor kleine en middelgrote fabrikanten (KMF) te integreren en hebben ze verbeterde interoperabiliteit binnen werkcellen.

Zie een cobot als een remote assistent voor een shopfloor-operator

Mens-robot samenwerking is 85 procent productiever dan mensen of robots alleen werkend, volgens MIT-onderzoek. De cobot functioneert als een soort assistent voor het personeelslid.

Zuivere robotica vereist ongelooflijke hoeveelheden programmering en sensoren om rekening te houden met de veel mogelijke variabelen. Bijvoorbeeld, het is veel meer kosteneffectief voor een persoon om onderdelen te brengen en te presenteren aan een robot voor subassemblage of lassen dan de robot te trainen om elders in een faciliteit te gaan — met alle veiligheids- en omgevingsfactoren betrokken — om materialen te verzamelen en het werk te doen.

Cobots werken daarentegen met software voor veel machines en applicaties, wat betekent dat ze snel heringeset kunnen worden om flexibiliteit aan operaties toe te voegen. Ze zijn ook lichtgewicht maar betrouwbaar. Veel cobots hebben garanties die rekening houden met voldoende operationele uren om continu meerdere jaren te draaien.

De drie meest voorkomende typen cobots zijn:

1. Vast basis – vaak een enkele arm die repetitief werk doet met onderdelen en tools.
2. Mobiel – bijzonder nuttig voor pick-and-place taken en snelle changeovers.
3. Draagbaar – zoals exoskeletten, waarmee de gebruiker de voordelen van mens en de kracht en uithoudingsvermogen van een machine kan combineren.

Collaboratieve robots kunnen geprogrammeerd worden voor veel applicaties

Taken variëren sterk bij HMLV-werk, wat uitdagingen schept voor productiviteit en algehele apparatefficiëntie. Maar HMLV-werk omvat nog steeds monotone routines die tot fouten en repetitieve bewegingen kunnen leiden die spannen en letsels voor werknemers veroorzaken.

Onder de vele applicaties waar collaboratieve robots in HMLV-winkels voor gebruikt worden:

• Machine tending – Dit is het meest voorkomende gebruik van cobots, vervangend de repetitieve taken van het oppakken en plaatsen van onderdelen of tools.
• Adaptieve assemblage – De flexibiliteit van een cobot stelt het in staat een schroef te draaien, een bout vast te draaien, een onderdeel op te klikken, lijm aan te brengen, en meer.
• Inspecteren van onderdelen en producten – Robots ervaren geen mentale vermoeidheid die menselijke inspecties beperkt, en robots kunnen deze taak veel sneller uitvoeren wanneer uitgerust met meerdere high-resolutie camera's en/of sensoren.
• Lassen – De flexibiliteit van cobots is duidelijk met hun toenemend gebruik voor spotlassen en booglassen. Er is een ernstige tekortkoming aan gecertificeerde lassers; verwacht dat dit gebruik blijft stijgen.
• Verpakken en verzenden – Taken variëren van shrinkwrap aanbrengen tot onderdelen in dozen doen en paletten laden. Cobots zijn goede kandidaten voor zware hefopdrachten.

De veelzijdigheid van cobots is een van de meest aantrekkelijke voordelen voor HMLV-werk. Het is alsof je een werknemer hebt die veel verschillende, vaak onaantrekkelijke taken kan meesteren.

Uitdagingen bij implementatie van collaboratieve robots

NIST Labs werken voortdurend aan uniformiteit voor cobots, zodat systemen met schijnbaar identieke specificaties gemeten, geëvalueerd en vergeleken kunnen worden op een herhaalbare en betekenisvolle manier.

Elena Messina, groepsleider bij de Intelligent Systems Division van NIST EL, geeft deze inzichten in uitdagingen voor verhoogd cobot-gebruik:

• KMF's zijn zich bewust van trends en potentiële voordelen van robotica, maar staan vaak terughoudend te investeren zonder zekerheid van succes.
• Zelfs met commercieel beschikbare technologieën kunnen fabrikanten op zichzelf gesteld worden om te bepalen of een collaboratieve robot daadwerkelijk zal presteren zoals verwacht. KMF's missen mogelijk een toegewijde programmeur, en programmeercomplexiteit varieert per cobot OEM.
• Het is essentieel om een duidelijk gedefinieerd resultaat te hebben om juiste integratie en implementatie te bereiken. Anders kan integratie meer van een lopende kost worden dan verwacht.

Collaboratieve robots hebben ook beperkingen, waaronder:

• Ze opereren vaak op langzamere snelheid dan standaard automatisering.
• Veel cobots hebben beperkte draagcapaciteit en bereik, though een paar modellen beschikbaar zijn die die gebieden adresseren.
• Cobots voor sommige gevaarlijke applicaties kunnen extra veiligheidsinfrastructuur vereisen zoals afscherming of gebiedsscanners.

MEP Centers kunnen u helpen baat te hebben bij cobots

Fabrikanten kunnen profiteren van het traditionele robotica-waardevoorstel dat cobots bieden — repetitieve taken uitvoeren die menselijke werknemers vrijmaken voor complexer werk. Bovendien kunnen cobots aanzienlijke besparingen opleveren ten opzichte van automatiseringssystemen en fabrikanten positioneren voor toekomstige innovatie.

Collaboratieve robotica kan een intimiderende grens zijn voor KMF's, vooral voor diegenen wier vroege pogingen met automatisering en digitale technologieën niet goed gingen. Uw lokale MEP Center kan u begeleiden door het implementatieproces van collaboratieve robots en u helpen een weloverwogen investeringsbeslissing te nemen.