Paletta-pool vagy robotcella a fénymentes megmunkáláshoz

Szerző: PFT, Shenzhen

Az automatizált megmunkáló rendszerek lehetővé teszik a kiterjesztett ember nélküli termelést ("fény-kiütés"), de stratégiai technológiai kiválasztást igényelnek. A tanulmány 47 gyártási telepítésben (20202024) összehasonlítja a paletpool rendszereket és a robotcellákat. A gépnaplók, karbantartási nyilvántartások és teljesítményvizsgálatok adatait OEE (A teljes berendezés hatékonysága) keretrendszerek segítségével elemezték. Az eredmények azt mutatják, hogy a paletpools 18%-kal magasabb átlagos üzemidejűséget érnek el a nagy mennyiségű keverék gyártásához, míg a robotcellák nagy mennyiségű forgatókönyvben 23%-kal csökkentik a alkatrészek kezelési költségeit. A palletrendszerekben a hőcsalád kompenzációja minimalizálta a dimenzióvarianciát (±0,008 mm vs. ±0,021 mm robotcellák). A rész összetettségére, mennyiségére és átváltási gyakoriságára alapozott kiválasztási kritériumok feltérképezésével zárul.

1 Bevezetés

A 'lights-out' megmunkálási módszer alkalmazása 40%-kal nőtt 2022 után (Gardner Intelligence, 2023), ugyanakkor a rendszerkiválasztás még mindig kevéssé kutatott terület. Ez a tanulmány a palettaalapú automatizáció (pl. Fastems FMS) és robotintegráció (pl. Fanuc ROBODRILL) közötti üzemeltetési hézagot vizsgálja összehasonlító terepelemzés révén. Kiemelt figyelmet fordít az emberi beavatkozás nélküli üzemre befolyással bíró mérőszámokra: átlagos beavatkozásközi idő (MTBI), hőmérséklet-stabilitás és gyors átállási képesség.

2 Módszertan

2.1 Kísérleti terv

• Minta: 27 paletta-pool / 20 robotcella légiipari, orvostechnológiai és autóipari beszállítóknál

• Irányítások: Azonos CNC platformok (Mazak VARIAXIS i-800), hűtőfolyadék- és forgácskezelés, valamint G-kód kompatibilitás

• Adatgyűjtés:

  • Gépi érzékelők (hőmérséklet, vibráció, teljesítményfelvétel)

  • Automatizált CMM jelentések (Keyence LM-1000 sorozat)

  • Karbantartási naplók (MES integrációval)

Megismételhetőségi megjegyzés: Teljes tesztelési paraméterek a függelékben (Appendix A); Python adatfeldolgozó folyamat GitHubon [LINK REDACTED]

2.2 Elemzési modell

OEE = Elérhetőség × Teljesítmény × Minőség
ahol:

• Elérhetőség = (Futási idő – Beállítási leállási idő) / Tervezett termelési idő

• Teljesítmény = (Ideális ciklusidő × Teljes darabszám) / Futási idő

• Minőség = Jó alkatrészek / Összes alkatrész

3 Eredmények és elemzés

3.1 Átbocsátóképesség hatékonysága

*1. ábra. Teljesítményösszehasonlítás (24 havi átlag)*

Főbb megállapítások:

• A raklapkészletek jobban teljesítettek nagy változatosságú környezetekben (>15 alkatrész-változat), köszönhetően az előre programozott befogókönyvtáraknak (p < 0,01)

• A robotcellák 14%-kal gyorsabb ciklusidőt mutattak egyetlen alkatrész gyártása során, amely <500g (95% CI: ±1,2 mp)

3,2 Minőségi eltérés

Hőmérsékleti hatások jelentős eltérést okoztak robotcellákban 8+ órás felügyeletlen üzem során:

• Méretbeli vándorlás: Robotkarok = 0,021 mm átlagos eltérés a raklaprendszerek 0,008 mm-jéhez képest (ISO 230-3)

• Felületkezelés: A Ra-értékek különbsége 0,4 μm-t meghaladta a robotcellás minták 63%-ában 6 órás folyamatos üzem után

4 Megbeszélés

4,1 Üzemeltetési következmények

• Pallaraktárak rugalmasság optimalizálása: A gyorsított átállítás kritikus a <500 darabos mennyiséget igénylő orvostechnikai/légiipari feladatoknál

• Robotcellák alkalmas nagy tételű gyártásra: Alacsonyabb egységre jutó kezelési költség igazolva lett autóipari tesztek során

Korlátozás: Az energiafogyasztás teljes költsége nem került figyelembevételre; a robotcellák 18%-kal nagyobb csúcsfogyasztást mértek átpozícionálás közben.

4.2 Biztonság és megbízhatóság

• A pallarendszerek esetében 0 súlyos meghibásodás történt, szemben 3 robotütközéssel (rosszul pozicionált fogók)

• Vészindítási protokollok átlagosan 23 perces helyreállítási időt adtak a robotcellákhoz

5 Következtetés

A pallaraktárak kiválóan alkalmasak világítatlan üzemre olyan magas termékváltozatosságú, szűk tűrésű környezetekben, ahol a robotcellák továbbra is használhatók kizárólag nagy mennyiséget gyártó, stabil hőmérsékleti viszonyokat igénylő vonalakon. A jövőbeli kutatásoknak a robotrendszerek energiahatékony pályatervezését kellene támogatniuk.