Robotyzacja

Jak podwoić efektywność linii produkcyjnej

Firma KAPS mieszcząca się w małopolskiej Rzezawie działa od 25 lat. Specjalizuje się w tworzeniu preparatów do impregnacji pielęgnacji i czyszczenia obuwia wykonanego z różnych materiałów. 90% produktów firmy KAPS jest wytwarzanych w Polsce. W procesie ich opracowywania i wdrażania bierze udział grupa działających lokalnie technologów i projektantów wspieranych wiedzą i doświadczeniem renomowanych instytucji badawczo naukowych. Dotąd proces pakowania realizowany był ręcznie, co wiązało się z dużą ilością monotonnej pracy. Firma postanowiła go jednak zautomatyzować.

Założenie było takie, by jedną linię produkcyjną mogła obsługiwać jedna osoba. Realizację tego celu rozpoczęto od wprowadzenia zautomatyzowanego stanowisko do pakowania. Składa się ono z robota EPSON VT6L, magazynu kartonów, stacji formowania kartonów, transportera zasilającego oraz transportera odbierającego pełne kartony.

Opakowania z preparatem do pielęgnacji obuwia po napełnieniu zakręceniu i naklejeniu etykiety transportowane są na stanowisko pakowania. Zrobotyzowane stanowisko pakujące jest zintegrowane z linią intralogistyczną pozwalającą na transport gotowych opakowań do stanowiska a następnie do magazynu, gdzie oczekują w kolejce do wysyłki.

Opracowaniem tego rozwiązania zajęła się firma Nandor z Bochni, a sprzęt i doradztwo zapewniła firma ASTOR. Inżynierowie z firmy Nandor opracowali wielofunkcyjny chwytak i zaprogramowali robota w taki sposób, aby na jednym stanowisku było realizowanych 5 różnych zadań.

Jak teraz wygląda proces pakowania?

1. Robot pobiera jeden z kartonów z magazynku.
2. Składa go i formuje opakowanie, podkleja.
3. Odkłada w miejsce, gdzie na transporterze zasilającym podjeżdżają produkty do pakowania.
4. Robot pobiera trzy puszki z preparatem do pielęgnacji obuwia i wkłada do kartonu. Czynność powtarza jeszcze trzy razy, by zapełnić cztery rzędy w opakowaniu.
5. Zapakowany produktu odjeżdża na transporterze do magazynu.

Kluczową cechą wykorzystanego robota jest zintegrowany kontroler, który pozwala na dodatkową oszczędność miejsca na hali – nie ma konieczności podłączania zewnętrznego układu sterowania. Warto też zwrócić uwagę na przelotowy „nadgarstek” robota pozwalający na ukrycie przewodów a tym samym zwiększenie bezpieczeństwa pracy.

Korzyści

Przedstawiciele zarządu przekonują, że wykorzystanie robota pakującego EPSON zapewniło zwiększenie produkcji o 50% i znaczące odciążenie pracowników. Twierdzą, że inwestycja okazała się przełomem umożliwiającym lepsze dostosowanie się do wymagań rynku i poprawienie komfortu pracy zespołu.

Dzięki niskim kosztom zakupu i użytkowania robot świetnie sprawdza się jako alternatywa dla prostych samodzielnie wbudowanych manipulatorów. Inwestycja opłaca się również w przypadku linii pracujących na jedną zmianę.

Firma KAPS myśli o dalszej robotyzacji linii produkcyjnej.

Robotyzacja

Pomiędzy cobotem a tradycyjnym robotem przemysłowym

Tradycyjne roboty przemysłowe nie są projektowane z myślą o dzieleniu przestrzeni roboczej z ludźmi. Pracują w celach, koncentrują się na własnych zadaniach. Można je tylko częściowo przystosować do pracy z ludźmi przez podłączenie zewnętrznej kurtyny świetlnej, skanera laserowego czy maty bezpieczeństwa. Tak wyposażone roboty mogą unieruchamiać ramię, gdy systemy te wykryją obecność człowieka. To jednak dla produkcji przemysłowej oznacza pewne ryzyko i koszty. Koszty związane są z przestojem, bo najczęściej zatrzymanie jednego robota oznacza opóźnienie dla całej linii produkcyjnej.

Z kolei coboty to urządzenia, w przypadku których problem bezpiecznej współpracy z człowiekiem jest znacznie mniejszy. Dzięki temu, że maszyny te poruszają się z prędkością bezpieczną dla ludzi, ryzyko poważnego urazu czy zranienia pracownika jest zredukowane do minimum. Jednak także w tym przypadku jest pewien minus. Coboty zapewniają wprawdzie wyższy stopień bezpieczeństwa, ale jednocześnie znacznie spowalniają proces produkcji i sprawiają, że ruchy maszyn są mniej precyzyjne niż przy wykorzystaniu tradycyjnych robotów przemysłowych.

Precyzja, szybkość i bezpieczeństwo

Od niedawna istnieje rozwiązanie hybrydowe, które zapewnia bezpieczeństwo przy jednoczesnej dbałości o szybkość i ciągłość procesu produkcyjnego. Firma Epson opracowała kontroler do konwencjonalnych (na razie wybranych) modeli robotów, który znacznie zwiększa bezpieczeństwo ludzi, a jednocześnie pozwala zachować precyzję i szybkość pracy. Jeśli chcemy, by robot z takim kontrolerem był bezpieczny dla ludzi, którzy mogą znaleźć się w pobliżu, musimy wyposażyć go w zewnętrzne maty, kurtyny czy wiązki laserowe. Gdy jednak to zrobimy, do funkcji zatrzymywania pracy ramienia robota w obecności człowieka (można ją wyłączyć), dołączają dwie inne: Safety Limited Speed (SLS) i Safety Limited Position (SLP). Co to za funkcje i czym się różnią?

Jak nie przerywać pracy i zwiększyć bezpieczeństwo

Funkcja Safety Limited Speed (SLS) pozwala ograniczyć prędkość ruchów robota w momencie, gdy zbliża się do niego człowiek. Robot wciąż pracuje, proces produkcji nie jest przerwany, ale człowiek może np. bezpiecznie odebrać część towaru albo sprawdzić jakość pracy wykonywanej przez robota. Ograniczoną prędkość pracy robota można oczywiście programować, dostosowując ją do potrzeb.

Funkcje bezpieczeństwa Epson w praktyce. Źródło: Epson

Jak wirtualnie ograniczyć obszar pracy robota

Druga funkcja – Safety Limited Position (SLP) – pozwala tworzyć wirtualne bariery dla ramienia robota, czyli wytyczać obszar, w którym ramię nie może się poruszać. Ma to dwa podstawowe zastosowania. Pierwsze z nich także związane jest z bezpieczeństwem pracowników. Jeśli człowiek podchodzi do stanowiska robota, a mata, kurtyna czy wiązka lasera wykryją jego obecność, robot z uruchomionym systemem SLP nie tylko zwolni, ale też zacznie poruszać się tak, by ominąć miejsce, w którym przebywa człowiek.

Warto dodać, że systemy bezpieczeństwa w nowych kontrolerach Epson przywracają roboty do pracy w normalnym trybie, gdy tylko człowiek się oddali. Nie ma potrzeby resetowania ustawień, jak w przypadku tradycyjnych robotów, które zatrzymują się w reakcji na obecność człowieka.

Drugie zastosowanie systemu SLP pozwala tak zdefiniować przestrzeń pracy robota, by ruchy jego ramienia nie wchodziły w zasięg pracy innych maszyn blisko usytuowanych czy przeszkód, które mógłby uszkodzić. To rozwiązania korzystne, gdy np. specyfika linii produkcyjnej wymaga bliskiego sąsiedztwa kilku robotów albo gdy w jakiejś części robot dysponuje ograniczoną przestrzenią.

Safety Limited Position – omówienie funkcji. Źródło: Epson

Bez kompromisów

Dla menedżera produkcji, wykorzystanie powyżej opisanych systemów oznacza wymierne korzyści:

• daje szansę na poprawę bezpieczeństwa zakładu produkcyjnego,
• umożliwia takie zaprojektowanie przestrzeni roboczej, by roboty dzieliły ją z ludźmi, co zapewnia większą kontrolę nad procesem produkcji,
• pozwala zminimalizować obszar roboczy, co przekłada się na większą elastyczność w projektowaniu przestrzeni zakładu produkcyjnego,
• zapewnia skrócenie przestojów, a tym samym poprawia produktywność,
• daje możliwość ograniczenia kosztów, ponieważ w celu obsługi robota nie trzeba montować dodatkowych stanowisk odkładczych i załadunkowych.

Dotąd menedżer produkcji, kupując nowe rozwiązania, stał przed dylematem co wybrać: szybkość i precyzję czy bezpieczeństwo. Teraz nie musi wybierać – ma do dyspozycji rozwiązanie precyzyjne, szybkie i bezpieczne.

Więcej o rozwiązaniach Epson tutaj.