Kolek Pallet berbanding Sel Robot untuk Pemesinan Tanpa Cahaya

Penulis: PFT, Shenzhen

Sistem pemesinan automatik membolehkan pengeluaran tanpa henti ("lights-out") tetapi memerlukan pemilihan strategi teknologi. Kajian ini membandingkan sistem kolam palet dan sel robot merentasi 47 pelaksanaan pengeluaran (2020–2024). Data daripada log mesin, rekod penyelenggaraan, dan audit pengeluaran dianalisis menggunakan kerangka OEE (Overall Equipment Effectiveness). Keputusan menunjukkan kolam palet mencapai 18% jangka hayat min lebih tinggi untuk pengeluaran pelbagai jenis keluaran, manakala sel robot mengurangkan kos pengendalian komponen sebanyak 23% dalam situasi pengeluaran berjumlah tinggi. Pampasan hanyutan haba dalam sistem palet meminimumkan kebezaan dimensi (±0.008mm berbanding ±0.021mm sel robot). Kesimpulannya memetakan kriteria pemilihan berdasarkan kompleksiti komponen, jumlah pengeluaran, dan kekerapan peralihan.

1 pengenalan

Penggunaan pemesinan tanpa kehadiran manusia meningkat sebanyak 40% selepas tahun 2022 (Gardner Intelligence, 2023), namun pemilihan sistem masih kurang dikaji secara empirikal. Kajian ini bertujuan untuk mengatasi jurang operasi antara pengautomasian berbasis palet (contoh: Fastems FMS) dan integrasi robotik (contoh: Fanuc ROBODRILL) melalui analisis lapangan secara perbandingan. Memberi fokus kepada metrik yang kritikal untuk operasi tanpa kehadiran manusia: purata masa antara intervensi (MTBI), kestabilan haba, dan kelenturan peralihan.

2 Kaedah

2.1 Reka Bentuk Eksperimen

• Sampel: 27 kolam palet / 20 sel robot di kalangan pembekal aeroangkasa, perubatan, dan automotif

• Kawalan: Platform CNC yang serupa (Mazak VARIAXIS i-800), pengurusan cecair sejuk/keluaran serpih, dan keserasian G-code

• Pengumpulan data:

  • Sensors mesin (suhu, gegaran, penggunaan kuasa)

  • Laporan CMM automatik (siri Keyence LM-1000)

  • Log penjagaan (integrasi MES)

Nota Kebolehpasangan: Parameter ujian penuh dalam Lampiran A; paip talian data Python di GitHub [LINK REDACTED]

2.2 Model Analisis

OEE = Ketersediaan × Prestasi × Kualiti
di mana:

• Ketersediaan = (Jangka Masa Operasi – Masa Henti Persediaan) / Masa Pengeluaran Dijadualkan

• Prestasi = (Masa Kitaran Unngul × Jumlah Bahagian) / Jangka Masa Operasi

• Kualiti = Bahagian Baik / Jumlah Bahagian

3 Keputusan & Analisis

3.1 Kecekapan Aliran

*Rajah 1. Perbandingan prestasi (purata 24-bulan)*

Penemuan utama:

• Kolam palet memberikan prestasi lebih baik dalam persekitaran tinggi-varian (>15 varian bahagian) disebabkan oleh perpustakaan jig yang telah diprogramkan (p < 0.01)

• Sel robot menunjukkan kitaran 14% lebih cepat dalam pengendalian bahagian tunggal <500g (95% CI: ±1.2s)

3.2 Varians Kualiti

Kesan haba menyebabkan penyimpangan ketara dalam sel robot semasa pengendalian tanpa juru lebih dari 8 jam:

• Hanyutan Dimensi: Lengan robot = 0.021mm purata penyimpangan berbanding 0.008mm pada sistem palet (ISO 230-3)

• Permukaan Selesai: Perbezaan Ra melebihi 0.4μm dalam 63% sampel sel robot selepas pengendalian berterusan selama 6 jam

4 Perbincangan

4.1 Implikasi Operasi

• Kolam Palet mengoptimumkan fleksibiliti: Pengurangan pertukaran menjadi lebih kritikal untuk kerja-kerja dalam pukal <500 dalam bidang perubatan/aeroangkasa

• Sel Robot sesuai untuk pengeluaran berjumlah tinggi: Kos pengendalian per unit yang lebih rendah telah disahkan melalui ujian dalam industri automotif

Keterbatasan: Penggunaan tenaga tidak sepenuhnya dikenakan kos; sel robot menggunakan 18% lebih tinggi kuasa puncak semasa penggantian posisi.

4.2 Keselamatan & Kebolehpercayaan

• Sistem palet tidak mengalami kegagalan kritikal berbanding 3 perlanggaran robot (pengapit tidak selari)

• Protokol permulaan kecemasan menambah masa pemulihan purata sebanyak 23 minit untuk sel robot

5 Kesimpulan

Kolam palet menunjukkan kesesuaian yang lebih tinggi untuk operasi tanpa cahaya dalam persekitaran dengan campuran tinggi dan toleransi ketat. Sel robot masih sesuai digunakan untuk talian pengeluaran berjumlah tinggi dengan keadaan suhu yang stabil. Kajian pada masa depan perlu memberi fokus kepada perancangan laluan yang menjimatkan tenaga bagi sistem berasaskan robot.