Közelebb vevőinkhez a maximális termelékenységgel és rugalmassággal
A szerszámgépektől elvárjuk, hogy az eddigieknél még nagyobb költséghatékonysággal, sebességgel és pontossággal működjenek. A kisebb tételszámok megnövelik a gépek átállításának kiadásait, miközben megemelkednek a munkaerőköltségek. A vállalatok erre a jelenségre egészen mostanáig úgy reagáltak, hogy a gyártást olcsóbb munkaerőt biztosító országokba telepítették át. Ma azonban a vásárlók még inkább testre szabott termékeket igényelnek a lehető leggyorsabb kiszállítással. A hosszú szállítási idők miatt az alacsony bérköltségű országokba való kiszervezés lassan eléri a korlátait; ehelyett a vásárlókhoz közeli, rugalmas gyártás lehet a megoldás. A kérdés, amire választ kell kapnunk: Hogyan lehet a jövőben a termelést költséghatékonyan megszervezni szakképzett munkaerő hiányában?
A szerszámgépek hosszú távú termelékenységét csak a robotalapú automatizálással lehet jelentősen megnövelni úgy, hogy ezzel egy időben a szállítási idő is csökken és a demográfiai változások kihívásainak is megfelelünk. Az ipar más területeihez képest a szerszámgépek területén komoly a lemaradás az automatizálás mértékét illetően. A kézzel végzett munka széles körben elterjedt. A gyártásnak csak öt százaléka automatizált, és mindössze két százalékát automatizálták robotokkal.
A gép kapacitás kihasználtságának 70 százalékról csaknem 100 százalékra növelése
A termelés hatékonysága és költséghatékonysága robotos automatizálással az összes szerszámgép 20 százaléka esetében jelentősen növelhető lenne. Az automatizálás típusától függően a megmunkáló központokban a termelékenység akár 80 százalékkal is növelhető. Mivel a robotok nagyon magas fokú pontossággal és állandó megbízhatósággal működnek, a selejtarány gyakorlatilag nulla még komplex és nehéz komponensek esetén is. Ráadásul egész nap képesek dolgozni, és a teljesítményük éppolyan jó 24 óra elteltével, mint az első percekben. Így aktívan hozzájárulnak az állásidő költségeinek mérsékléséhez. Pontosságuk még nagysúlyú munkadarabok esetén is megakadályozza az ütközéseket és sérüléseket – a befogókészülék és a gép esetében egyaránt – ezzel csökkentve a karbantartási költségeket. Teljesen automatizált gyártási folyamatoknál a robotok javítják a gépek kapacitás kihasználtságát is, és csökkentik az egységnyi munkaerőköltséget, ezáltal pedig könnyebb megfelelni a piaci elvárásoknak: az emelkedő minőségi követelményeknek, a rövidebb szállítási időknek és az alacsonyabb áraknak. Röviden a robot révén a szerszámgép még termelékenyebb és értékesebb lesz. Az adatok magukért beszélnek: a szerszámgépek kapacitás kihasználtsága még mintavállalatok esetében is csak 70 százalék körül mozog robotok nélkül, míg robotokkal ez gyakorlatilag 100 százalék.
KUKA PLC.mxAutomation (1)
A robotok és gépek kéz a kézben dolgoznak
A robotok és a szerszámgépek egyre inkább együtt fejlődnek, és kéz a kézben dolgoznak. A robotok már ma is gyorsan és pontosan adagolnak a gépekbe megmunkálandó anyagokat, majd távolítják el a kész munkadarabot. Az automatizált adagolás modern koncepciója minimális ciklusidőkkel és maximális rendszer elérhetőséggel számol, miközben elvárás a rugalmas reagálás a termékek módosításaira és a kereslet változására. A szerszámgép üzemideje alatt a robot a nem produktív időt is hatékonyan tudja felhasználni, és olyan feladatokat láthat el, mint a fúrás, a csiszolás vagy a sorjázás. Feladatokat vesz át a szerszámgéptől, ezzel felszabadítva azt, és lecsökkentve az egyes munkadarabokra jutó megmunkálási időt. Intenzív megmunkálást igénylő munkadarabok esetében például a robot elvégezheti a durva megmunkálást a folyamat első szakaszában, miközben a gép magában elintézi a finommegmunkálást. Gépi köszörülés esetében már az összes gépnek nagyjából a fele robotokkal automatizált. Hatékonyan felhasználhatók jelöléshez és méréshez is, ami új potenciális alkalmazási lehetőségeket teremt a minőségellenőrzés terén.
A robotok nagyobb szerepet vállalnak a megmunkálásban és feladatokat kötnek össze
A robot nem képes átvenni a szerszámgép fő feladatait, és nem is ez a feladata. Ugyanakkor jelentősen optimalizálhatja a szerszámgép termelékenységét a perifériás feladatok átvételével. A szerszámgépeket használó összes alkalmazás mintegy 60 százalékát még mindig fel- és lerakodó műveletek teszik ki, például a munkadarab felvétele, befogása, lehelyezése vagy forgatása. Körülbelül 20 százalékot tesz ki a nullpont befogórendszerekkel történő anyagkezelés. A robot feladatainak csak nagyjából öt százalékát jelentik a megmunkáló műveletek vagy több gép összekapcsolása – raklapozó, fel- és lerakodó rendszerekkel összekapcsolva. A jövőben a megmunkálási és összekötő feladatok aránya növekedni fog a termelésben és főként a logisztikában tapasztalható tendenciák miatt. Ha több gép összekapcsolásáról van szó, a robot lehet rögzített vagy sínrendszerre – úgynevezett lineáris tengelyre – is szerelhető. A KUKA autonóm navigációs járművei hosszabb távolságokra is alkalmazhatók.
A robot, mint szerszámváltó
Egy másik trend: a robot, mint szerszámváltó. Míg a szerszámtárak és más rendszerek 250 szerszámnál többet nem tudnak kezelni, a robotok könnyedén képesek 400 vagy még több szerszámmal ellátni a szerszámtárakat. Ha a robot mobil, és géptől-gépig mozog, több gépen is képes szerszámokat cserélni. Ahol a robotok alkalmazása nem volt gazdaságilag kifizetődő a múltban, ott a több gépen történő felhasználásuk jelentősen lerövidíti a megtérülési időt.
A robot integrációja a gépi környezetbe
A KUKA is kínál megoldásokat a robotok és szerszámgépek közötti kommunikációra. A natív programozási felületek egyszerűbbé teszik a programozást és a KUKA robotok integrációját a gépi környezetbe. A KUKA.PLC mxAutomation irányítási szoftverével lehetővé válik, hogy beágyazott PLC-vel rendelkező külső vezérlők adjanak parancsokat a KUKA robotoknak mozgási parancsokkal. Ez egyszerű módot kínál a robotok által irányított gyártógépek központi, vásárlóbarát kezelői vezérlőegység koncepciójának megvalósítására. A KUKA KR C4 vezérlő kinematikus és biztonsággal kapcsolatos funkciói továbbra is teljes mértékben elérhetőek, mivel a KR C4 mxAutomation parancsértelmezője a PLC parancsokat a pályatervező modulnak adja át, amely a szokásos pontossággal és megbízhatósággal hozza mozgásba a robotot. A KUKA.PLC mxAutomation segítségével az automatizálási technológia szolgáltatóinak csak minimális ismeretekkel kell rendelkezniük a robotprogramozás területén. Az mxAutomation funkcióblokkjai lehetővé teszik, hogy a KUKA robot a megszokott PLC programozási környezeten belül kapjon parancsokat.
Integráció meglévő szerszámgép kezelői vezérlő koncepciókba
A KUKA.PLC mxAutomation ezen kívül a robot- és szerszámgép vezérlők fúziójának alapját is jelenti. Lehetővé teszi a KUKA robotok problémamentes integrációját a meglévő szerszámgép kezelői vezérlő megoldásokba. A robotot tehát a megszokott ember-gép irányítási felületen keresztül is lehet vezérelni. A géphez alkalmazott kézivezérlőkkel a robot beállítása is megtörténhet feltéve, hogy a megfelelő biztonsági óvintézkedések megtörténtek. Ezzel kapcsolatosan jó példa az integrációra a KUKA robotok bevonása a Siemens által kínált Sinumerik rendszerbe. A KUKA.PLC mxAutomation, a Siemens Run MyRobot Handling csomagja és a KR C4 vezérlő és a Siemens Sinumerik 840D sl vezérlő között szinkronizált Profinet interfésszel bármely KUKA robot működtethető és vezérelhető a Sinumerik vezérlővel. A Sinumerik 840D sl a Sinumeriket ismerő CNC operátort ellátja a KUKA robot működtetéséhez szükséges minden megszokott eszközzel a Sinumerik kezelőfelület segítségével. Mindemellett digitális I/O, Profinet, Profibus, EtherNetIP vagy akár EtherCAT opciókkal is elláthatóak a KUKA robotok. Sőt bizonyos gyártók esetében már standard kommunikációs modulokkal is rendelhető a robotvezérlés, ez nagyban megkönnyíti a robot integrációját.
Mobil robot rendszerek a jövő gyárához
Nagyobb fokú testre szabás, több termékvariáció, átváltás a merev tömegtermelésről a személyre szabott termékekre, amelyeket a vásárló maga konfigurálhat a digitális világban a számítógépe előtt ülve – mindezekhez radikálisan változásokra van szükség a gondolkodásban. Ugyanis a termelésnek a mainál jelentősen rugalmasabbá kell válnia az egyéni igényekre szabott termékek világában. Annak érdekében, hogy a jövőben, az Ipar 4.0 keretei között ez megvalósulhasson, új termelési koncepciókra lesz szükség, amelyek rendkívül sokoldalú gyártást tesznek lehetővé ipari méretekben, valamint hálózatok kialakítását a teljes feldolgozási folyamatban. A termelési logisztika alapvető változáson fog keresztülmenni. A jövő sokoldalú, rugalmas gyárának szerves részét fogják képezni a mobil robotrendszerek, amelyek nem csupán szállítják, hanem meg is munkálják a munkadarabokat, és képesek közvetlenül együttműködni az emberekkel. Gondoskodnak róla, hogy ne kelljen minden egyes új műveletet integrálni a meglévő gyártósorokba. Ma, amikor a termékek testre szabása egyre fontosabb, döntő versenyelőnyt jelenthet a nagyobb rugalmasságot kínáló új lehetőségek kihasználása. Az autonóm módon navigáló platformokkal együtt a robotok „megtanulnak járni”, és rugalmasan közlekednek a különböző gyártási területek között ahelyett, hogy mozdulatlanul állnának a biztonsági korlátok mögött. Innen kezdve már nem kell a munkadarabot a robothoz juttatni; a robot megy közvetlenül a munkadarabhoz vagy a szerszámgépekhez.
Mobilitás és ember-robot együttműködés
A biztonsági lézerszkennerek alkalmazása nem csak azt teszi lehetővé, hogy a mobil platformok szerszámgépekkel és kezelőkkel osztozzanak útvonalakon és munkaterületeken. HRC-képes robotokkal kombinálva, amilyen például az LBR iiwa, a mobil robot a kezelő új kollégájaként viselkedik, közvetlenül támogatva őt a munkájában. A KMR iiwa például önállóan képes szerszámokat kihozni a raktárból, és a gépek szerszámtáraiba helyezni – további biztonsági berendezések nélkül. A kezelőnek továbbra is teljes hozzáférése van a gépekhez. A munkadarabok raktár és gépek közötti, illetve egyes gépek közötti szállítása is ugyanígy történik. Ha a gyártási sorrend megváltozik, csak az autonóm jármű útvonalát kell módosítani, és nem a gépek elhelyezkedését. A gyártási folyamatot a maximális termelékenység és nem a merev automatizálás korlátjai határozzák meg.
A robotok az Ipar 4.0 központi elemei
Másik fontos tényező, hogy a robotoknak központi jelentősége lesz a jövő termelési világában. A felhővel együtt a robotoknak is kulcsfontosságú szerepük van az Ipar 4.0-ban. A termelés legrugalmasabb elemeként a robotok képesek mozgatási feladatokat akár a legkisebb tételméretben is – egészen 1-es tételméretig – biztonságosan, hibamentesen elvégezni a felhőből kapott információkkal. A robot ezt követően a tapasztalatait jelentheti vissza a felhőbe, ahol azokat értékelni lehet optimalizálás, dokumentálás és minőségbiztosítás céljából. A KUKA.Connect és a SmartProduction révén a KUKA mindehhez felhő megoldásokat kínál egyetlen forrásból. Nem csak a robotot, hanem a szerszámgépet és a gyártó létesítmény más berendezéseit is össze lehet kapcsolni a KUKA Clouddal az adatok összegyűjtése és elemzése, illetve a gyártási folyamatok optimalizálása érdekében. A robotos automatizálás elengedhetetlen mindenkinek, aki meg akar felelni az Ipar 4.0 kihívásainak – és az azokra épülő megoldásoknak – a jövő termeléséhez.
