Automatyka i robotyka

Roboty współpracujące – potencjał automatyzacji w branży automotive

Krzysztof Hajzyk 7 października 2020

Roboty współpracujące lub inaczej coboty (z ang. collaborative robots, cobots) stwarzają dodatkowe możliwości automatyzacji w przemyśle motoryzacyjnym. Charakteryzuje je m.in. możliwość pracy w małej przestrzeni roboczej, ramię w ramię z człowiekiem, szybkość wdrożenia i przezbrajania do nowych zadań oraz intuicyjne programowanie i obsługa. Mogą wspierać m.in. takie procesy jak montaż, wkręcanie czy obsługę maszyn, zarówno w dużych przedsiębiorstwach, jak i kilkuosobowych zakładach.

Producenci na całym świecie inwestują w automatyzację. Badanie „Barometr robotyzacji MŚP”[1] przeprowadzone w Polsce pod koniec 2019 roku i obejmujące także firmy z sektora automotive pokazało, że najistotniejszym czynnikiem motywującym MŚP do robotyzacji jest poprawa efektywności produkcji (82,7%). Następnie firmy wymieniały: zwiększenie wolumenu wytwarzanych produktów (71,2%), skrócenie czasu od zamówienia do realizacji (68,3%), wyeliminowanie błędów ludzkich (61,5%), trudności z zatrudnieniem lub utrzymaniem personelu (60,6%), podniesienie konkurencyjności (58,7%) oraz bezpieczeństwa pracy (53,8%) a także standaryzację procesów (53,8%).

Dzisiejszy rynek motoryzacyjny to nie tylko szybka, powtarzalna produkcja masowa. Konsumenci oczekują niestandardowych produktów i dużej dostępności do informacji i rozrywki. Lokalne firmy z sektora MŚP działające w łańcuchu dostaw w branży automotive mierzą się z wieloma wyzwaniami. Typowy dostawca dostarcza część produktów do producentów samochodów, natomiast resztę do innych sektorów lub klientów końcowych (np. producentów tworzyw sztucznych). Taki schemat często wymaga zarządzania kombinacją produkcji typu „manufacture-to-stock” lub „manufacture-to-order” w jednym czasie. Wytwarzanie na zamówienie oznacza ciągłe ustalanie wielkości produkcji i cech produktów. W rezultacie dostawcy z sektora automotive muszą podnosić efektywność i elastyczność produkcji w swoich zakładach.

Roboty współpracujące mogą pomóc w spełnieniu tych potrzeb – zapewniają producentom samochodów i dostawcom z branży motoryzacyjnej powtarzalność i elastyczność, także w procesach, których wcześniej nie można było zautomatyzować. Możliwość pracy przez całą dobę oraz powtarzalność ruchu na poziomie 0,03 mm pozwalają firmom maksymalnie wykorzystać moce produkcyjne przy zachowaniu spójnych standardów jakości. Lekka konstrukcja i niewielkie gabaryty sprawiają, że coboty mogą pracować także w zakładach o bardzo ograniczonej przestrzeni roboczej.

Zastosowania

Coboty umożliwiają niemal całkowitą automatyzację procesów w segmencie automotive. Gwarantują stałą jakość, precyzję, a także jednolity poziom dozowania nawet po wielu powtórzeniach. Ponadto zwiększają precyzję poszczególnych podprocesów i przyczyniają się do ograniczenia ilości powstających odpadów. Roboty współpracujące dobrze sprawdzają się w procesach montażu, wkręcania, pick & place i obsługi maszyn. Ich wdrożenie pozytywnie wpływa na tempo i jakość, przy jednoczesnym ograniczeniu ryzyka urazów związanych z pracą przy ciężkich maszynach. Możliwość zamontowania różnych elementów wykonawczych i systemów przetwarzania obrazu sprawia, że w zależności od potrzeb firma może wykorzystać cobota do pracy przy różnych etapach produkcji, np. utrzymywaniu stałego momentu obrotowego podczas dokręcania. Roboty współpracujące mogą montować elementy z tworzyw sztucznych, metalu lub z innych materiałów.

Wykorzystanie cobotów w branży automotive – przykłady z rynku

Opel, czołowy producent samochodów, wdrożył cobota UR10 do zautomatyzowania procesu mocowania sprężarek klimatyzacji do bloków silnika. Zespół zarządzający fabryką wybrał robota UR10 ze względu na jego zasięg i niezwykłą łatwość programowania. Proces wdrożenia robota, począwszy od montażu elementu wykonawczego do zamontowania robota na linii, Opel zrealizował we własnym zakresie. Cobot współpracuje obecnie z personelem zakładu w jednym z procesów w cyklu „stop and go” i pomaga w zadaniu dokręcania trzech śrub z dokładnością do 22 Nm w tempie co dwie minuty. Robot obsługuje łącznie trzydzieści silników, do siedmiu różnych rodzajów na godzinę, odciążając pracowników od monotonnej czynności. Producent planuje powielać udane doświadczenia z aplikacją pilotażową i kolejny UR10 czeka już w warsztacie programistycznym na swoją kolej do pracy.

PSA to drugi co do wielkości producent samochodów w Europie. Firma zadecydowała o wdrożeniu cobotów na linii montażowej w swojej fabryce w Sochaux we Francji. Cobot w Sochaux ma za zadanie przykręcać śruby po obu stronach produkowanego pojazdu i nie zakłócać pracy osób zajmujących się innymi etapami montażu. UR10 nadaje się do tego idealnie ze względu na swój zasięg. Cobota przymocowano do kolumny, która porusza się pod pojazdem podczas procesu produkcji. Ramię robota porusza się w jasno określonym cyklu: UR10 wkręca trzy śruby po prawej stronie i trzy po lewej stronie. Następnie obraca się z powrotem do pozycji wyjściowej i czeka na kolejny pojazd. Cobot pracuje bezpiecznie na zmniejszonej prędkości, obok pracowników, bez konieczności stosowania barier ochronnych. Nie zgłoszono ani jednej usterki do ponad 200 000 wyprodukowanych pojazdów. „Dzięki cobotom mogliśmy obniżyć cenę naszych samochodów, a jednocześnie byliśmy w stanie poprawić ich tolerowanie i wymiarowanie geometryczne (GD&T) nawet o 10%” – mówi Cedric Grandjean, specjalista ds. elementów architektonicznych, etap końcowy linii montażowej, PSA.

Liczne studia przypadku opisujące wdrożenia cobotów dobrze ilustrują wszechstronność tych rozwiązań. Dzięki łatwości programowania i obsługi są one narzędziem, które w rękach operatora otwartego na technologię może pomóc firmom szybciej rozwijać się i skuteczniej konkurować na rynku. Więcej informacji na temat zastosowania cobotów w przemyśle motoryzacyjnym można uzyskać na stronie: www.universal-robots.com/pl/industry


[1] Badanie „Barometr robotyzacji małych i średnich przedsiębiorstw” przeprowadziło ASM – Centrum Badań i Analiz Rynku na grupie 300 małych i średnich polskich przedsiębiorstw pod koniec 2019 roku. Wśród ankietowanych znalazły się przedsiębiorstwa z branż: motoryzacyjnej, elektrycznej i elektronicznej, spożywczej, tekstyliów, wyrobów szklanych i ceramicznych, wyrobów papierowych, metalowej i maszynowej oraz przetwórstwa tworzyw sztucznych. Badanie zrealizowano techniką CATI. Badanie zostało przeprowadzone na zlecenie firmy Universal Robots.


Artykuł powstał we współpracy z Universal Robots