Robotok szerepe a (digitális) gyártásban

2020. augusztus 19. Kategóriák: Általános, Tecnomatix Címkék: Digital manufacturing, Digitális gyártás, robotos megmunkálás

Gyáraink robotizálása alapvetően kihívás, ugyanakkor egyben egy izgalmas utazás is. A robotok térhódítása manapság már számos területen tapasztalható, a következőkben főleg a gyártási és logisztikai folyamatokkal kapcsolatos robotos alkalmazási területekre fogunk összpontosítani.

Jellemző problémák napjainkban a robotizálás témakörében:

• Dolgozók védelme (social distancing) robotok használatával.
• Dolgozók és robotok együttműködése azonos munkatérben (cobotok).
• Jellemzően robotos tevékenységek hatékony programozása széles termékpaletta esetén.
• Különböző gyártóktól (Fanuc, UR, Yaskawa, ABB, stb.) származó robotok együttes programozása, egy környezeten belül.
• CAD modellek problémamentes felhasználása a robotprogramozáshoz.
• Virtuális beüzemelés, a telepítés előtti virtuális tesztelése a PLC és vezérlési logikának virtuális készülékekkel és robotokkal.

Az Ipar 4.0 robotizálással kapcsolatos kívánalmai között szerepel a fejlett vizualizáció, a tervek korai fázisban történő elfogadása, továbbá az üzleti együttműködés megkönnyítése. Az előbbi célok elérése érdekében az első alapvető lépés, hogy elkészítésük a tervezés alatt álló, vagy már meglévő folyamataink digitális ikerpárját. Nézzük is meg, hogy milyen digitális gyártási megoldásokat alkalmazhatunk, többek között a fenti célok megvalósítása érdekében. Cégünk, a Siemens Gold Smart Expert Partnerének kínálatában többek között megtalálható a teljes digitális gyártási portfólió, amelyen belül robotos cellatervezésre, robotprogramozásra és virtuális beüzemelésre kiválóan alkalmas Process Simulate és RobotExpert szoftverek is megtalálhatók, ahol az utóbbi a Process Simulate olyan verziója, amely a nem autóipari, kisebb cégek robot programozási feladataihoz lett kifejlesztve és a ponthegesztés kivételével az összes robotalkalmazás elérhető benne, mindez kedvezőbb áron.

Kép 1: Virtuális beüzemelés, Process Simulate

A teljesebb kép érdekében, ezek mellett érdemes egyéb aspektusból is vizsgálni a gyártást, a Plant Simulation szoftver segítségével például az anyagáramot, a gépek kihasználtságát, ciklusidőket, kihozatalt stb. elemezhetünk és optimalizálhatunk.

A Tecnomatix Process Simulate a digitális gyártási folyamatok 3D környezetben történő ellenőrzésére szolgál. A 3D termékadatok, az erőforrások virtuális ellenőrzése növeli az összetett gyártási folyamatok átláthatóságát, ami gyorsabb termékkibocsátást, és magasabb gyártási minőséget eredményez.
A Tecnomatix Process Simulate Robotics segítségével nagy bonyolultságú robotos gyártósorok tervezése és szimulációja végezhető el, továbbá az akár különböző típusú robotok (KUKA, ABB, CLOOS, Comau, Duerr, Fanuc, Kawasaki, IGM, Universal, Reis, Straubli, Trallfa, Motoman és még számos gyártó típusai) szinkronizálási feladata jelentősen egyszerűsíthető a beépített valós robotvezérlők használatával. A robotszimulációs eszközök biztosítják az ütközésmentes robotútvonal tervezést, és az optimalizált ciklusokat a robotok számára. Az Offline ipari robotprogramozás (OLP) lehetőségével hatékonyan, állásidő nélkül hozhatók létre a már előzetesen kitesztelt és optimalizált robot programok, amelyeket feltöltve a fizikai robotra már folytatódhat is gyártás. Számos ipari alkalmazása lehetséges, mint például az anyagmozgatás, rakodás, ponthegesztést, ívhegesztés, ragasztás stb.

Kép 2: Offline programozás, Process Simulate

A szoftver főbb előnyei és üzleti értékei a következők:

• Robotos folyamatok virtuális optimalizálása.
• Nagyobb termelékenység az optimalizált ciklusidők révén.
• Szabványos ipari robot programozás lehetősége.
• Rövidebb leállási idő termék változás, vagy új termék esetén.
• A manuális programozásból eredő emberi hibák költségeinek elkerülése.
• Speciális robot szintaktikák egyszerű létrehozása.
• PLC információk együttes szimulációja a robotos környezettel.

A Tecnomatix Process Simulate Human pedig lehetővé teszi a munkahelyek funkcionális és ergonómiai ellenőrzését, biztosítva azt, hogy az alkatrészek elérhetők, szerelhetők és kezelhetők legyenek. Széles eszköztárral rendelkezik az emberi munkavégzés elemzésére és optimalizálására, mint például az elérés, látótérvizsgálat, derékterhelés stb., mindezeket az elterjedt iparági ergonómiai szabványoknak megfelelően.
Az Ipar 4.0 egyik irányaként az ember-robot hatékony és biztonságos együttműködését is célul tűzte ki, az ilyen környezetben lévő robotokat cobot néven ismerhetjük. Általában a nehezebb, jól automatizálható feladatokat a cobot végzi, míg az emberi munkaerő elvégzi azokat a feladatokat, amelyeket neki szükséges, mindezt természetesen összehangolva. Egy ilyen folyamat során egyrészt megtörténik a munkahely és folyamatok tervezése, majd az emberi és robotos munkaterek generálásával és elemzések futtatásával minimalizálhatók, illetve megszüntethetők a potenciális veszélyforrások, azaz célja, hogy minél kisebb legyen az ütközés kockázata. Ha mégis előállna ilyen helyzet a coboton lévő szenzorok megálljt parancsolnak, illetve mozgáspálya módosítására adnak utasítást. Az ilyesfajta interakciók számának csökkentése minden szempontból optimálisabb folyamatot eredményez.

Kép 3: Cobotok, Process Simulate

Egyre jobban előtérbe kerül a virtuális valóság (VR) témaköre is, amely segítségével tovább növelhető a felhasználói élmény, ezen felül a gyártási környezet mérnöki felülvizsgálata is gördülékenyebbé válik, realisztikus folyamat felülvizsgálatra kerülhet sor, oktatások tarthatók a segítségével, könnyeben azonosíthatók a lehetséges problémák és optimalizálási lehetőségek, segíti az együttműködést más csapatokkal és akár a megrendelővel is.

Kép 4: VR, Process Simulate

A Siemens Plant Simulation szoftvere egy esemény-vezérelt folyamatszimulációs eszköz, amely alkalmas különböző gyártási és logisztikai folyamatok leképezésére, vizsgálatára és fejlesztésére. A folyamatok az intelligens objektumokból felépíthetők, az egyedi sajátosságaik (vezérlések, ciklusidők, dolgozói logikák és képességek) beállíthatók. A folyamatelemző eszközök között megtalálható az anyagáram (Sankey) diagram, a gépek, robotok és egyéb erőforrások kihasználtsága, a szűkkeresztmetszet-elemzés, a dolgozói tevékenység vizsgálata, valamint az energiahatékonyság és költség elemzése. A Plant Simulation az Ipar 4.0 alaprendszereként alkalmas fejlett automatizálási technikák (PLC, robotizálás, drónalapú anyagszállítás, AGV rendszerek stb.) tervezésére is.

Kép 5: Robotok az anyagáramban, Plant Simulation

Széles termékpalettát és az ezzel járó komplexitást igénylő testreszabás nem az egyetlen követelménye a modernkori gyártásnak. A gyártók arra törekszenek, hogy kiszűrjék a fölösleges folyamatokat, annak érdekében, hogy kiváló minőségű egyedi termékeket állítsanak elő, versenyképes áron, gyorsabban, mint valaha. Ez magában foglalja az anyag és energia megtakarítását, termékátállási időkből adódó késedelem csökkentését, továbbá a rugalmas gyártásra történő áttérés során a beruházási költségek minimalizálását és a jövőbeli képességek maximalizálását. Az előbbiek alapján egyértelműen látszik, hogy a rugalmas automatizálás kulcsfontosságú eleme a jelen és jövő iparának egyaránt.

Összefoglalásképpen elmondható, hogy ma már a gyártási folyamataink szimulációjára és az ebből adódó kompetitív eredmények megszerzésére, rendelkezésünkre állnak a megfelelő eszközök, amelyek rohamtempóban egészülnek ki újabbnál újabb megoldásokkal és eszközökkel, így megkönnyítve és elősegítve például a robotos folyamataink helyes, gyors és optimális tervezését.

(Szerző: Haraszkó Csaba, konzultáns digitális gyártás területen)