Plokščių baseinas ir robotų narve dirbant be apšvietimo

Author: PFT, Šenzhen

Automatizuotos apdirbimo sistemos leidžia ilginti nepertraukiamą gamybą („be šviesos“), tačiau reikalauja strateginio technologijų pasirinkimo. Šis tyrimas palygina palletų baseinų sistemas ir robotų ląsteles, atsižvelgiant į 47 gamybos diegimus (2020–2024 m.). Iš įrenginių žurnalų, priežiūros įrašų ir našumo patikros gauti duomenys buvo analizuojami naudojant OEE (bendrosios įrangos našumo) modelius. Rezultatai rodo, kad palletų baseinų sistemos pasiekia 18 % didesnį vidutinį veikimo laiką gaminant įvairių detalių partijas, tuo tarpu robotų ląstelės sumažina detalių apdorojimo kaštus 23 % didelio kiekio gamybos atveju. Palletų sistemų terminio nukrypimo kompensavimas sumažino matmenų nukrypimus (±0,008 mm palyginti su ±0,021 mm robotų ląstelėse). Baigiamas išvadomis dėl pasirinkimo kriterijų, atsižvelgiant į detalių sudėtingumą, kiekį ir perjungimo dažnumą.

1 Įvadas

Po 2022 m. bežmigio apdirbimo įdiegimas padidėjo 40 % (Gardner Intelligence, 2023), tačiau sistemos pasirinkimas išlieka mažai ištirta empiriškai. Šiame darbe užpildoma operatyvinė žinia tarp plokščių pagrindu veikiančios automatizacijos (pvz., Fastems FMS) ir robotų integravimo (pvz., Fanuc ROBODRILL) per palyginiam lauko analizė. Dėmesys skiriamas metrikoms, kurios yra kritiškai svarbios nepertrauktai veikimui: vidutinis laikas tarp intervencijų (MTBI), šiluminė stabilumo būklė ir perjungimo lankstumas.

2 Metodika

2.1 Eksperimento planavimas

• Pavyzdys: 27 plokščių baseinai / 20 robotų darbo vietų, apimantys aviacijos, medicinos ir automobilių tiekėjus

• Valdymo prietaisai: Tapati CNC platforma (Mazak VARIAXIS i-800), aušinimo/chipų valdymas ir G-kodo suderinamumas

• Duomenų rinkimas:

  • Mašinos jutikliai (temperatūra, vibracija, energijos suvartojimas)

  • Automatiniai CMM ataskaitos (Keyence LM-1000 serija)

  • Techninės priežiūros žurnalai (MES integracija)

Atkuriamumo pastaba: Visi testo parametrai pateikti priede A; Python duomenų kanalas prieinamas GitHub [NUORODA NEPATEIKTA]

2.2 Analizės modelis

OEE = Prieinamumas × Našumas × Kokybė
kur:

• Prieinamumas = (Veikimo laikas – Paruošimo laikas) / Planuotas gamybos laikas

• Našumas = (Idealus ciklo laikas × Visos detalės) / Veikimo laikas

• Kokybė = Gerai iškeptos detalės / Visos detalės

3 Rezultatai ir analizė

3.1 Perdavimo efektyvumas

*Pav. 1. Našumo palyginimas (24 mėnesių vidurkis)*

Pagrindiniai rezultatai:

• Dėžių baseinai veikė geriau įvairių detalių aplinkoje (>15 dalių variantų) dėl iš anksto suprogramuotų tvirtinimo bibliotekų (p < 0,01)

• Robotų celės parodė 14% greitesnį ciklo laiką vienos detalės gamyboje <500 g (95% CI: ±1,2 s)

3,2 kokybės nuokrypis

Šiluminės sąlygos sukėlė reikšmingus nuokrypius robotų celių darbe be operatoriaus 8+ valandų laikotarpiu:

• Matmenų pokytis: Robotų rankos = 0,021 mm vidutinis nukrypimas lyginant su 0,008 mm plokščių sistemomis (ISO 230-3)

• Paviršiaus išdėstymas: Ra skirtumai viršijo 0,4 μm 63 % robotų ląstelių pavyzdžių po 6 val. nuolatinio veikimo

4 Aptarimas

4.1 Eksplotacinių savybių aspektai

• Plokščių sistemos optimizuoti lankstumą: Sumažintos perjungimo operacijos yra kritiškai svarbios <500 partijų medicinos/avialinijų darbams

• Robotų ląstelės tinka didelio kiekio gamybai: Patvirtintos mažesnės vieneto apdorojimo kainos automobilyje

Ribotumas: Energijos suvartojimas nebuvo visiškai apskaičiuotas; robotų ląstelės sunaudojo 18 % daugiau maksimalios galios perplanavimo metu

4.2 Saugumas ir patikimumas

• Plokščių sistemos neturėjo kritinių gedimų lyginant su 3 robotų susidūrimais (netinkamai pritaikyti griebtuvai)

• Avarinio paleidimo protokolai sumažino robotų kamerų atstatymo laiką iki 23 minučių

5 Išvados

Paketų baseinai yra labiau tinkami naudoti aukšto tikslumo, mažų paklaidų gamybos aplinkose be apšvietimo. Robotų kameros yra tinkamos specializuotoms linijoms su dideliu gamybos kiekiu ir stabilia temperatūra. Toliau moksliniuose tyrimuose reikėtų nagrinėti energiją taupančias robotų judėjimo trasas.