Palletpool vs robotcelle for drift uten lys

Forfatter: PFT, Shenzhen

Automatiserte maskineringssystemer muliggjør utvidet produksjon uten mannskap ("lyse-av") men krever strategisk teknologivalg. Denne studien sammenligner pallsystemer og robotceller over 47 produksjonsinnsatser (2020–2024). Data fra maskinlogger, vedlikeholdsdokumentasjon og gjennomstrømningsauditer ble analysert ved hjelp av OEE (Total utstytningsvirkningsgrad) rammeverk. Resultatene viser at pallsystemer oppnår 18 % høyere gjennomsnittlig oppetid for høy kompleksitetsproduksjon, mens robotceller reduserer håndteringskostnader for deler med 23 % i høyvolumsituasjoner. Termisk driftkompensasjon i pallsystemer minimerte dimensjonale avvik (±0,008 mm mot ±0,021 mm for robotceller). Avsluttes med kartlegging av valgkriterier basert på delkompleksitet, volum og byttefrekvens.

1 Innføring

Bruken av lights-out machining økte med 40 % etter 2022 (Gardner Intelligence, 2023), men systemvalg er fremdeles empirisk underutforsket. Dette arbeidet fyller en operativ kløft mellom pallebasert automasjon (f.eks. Fastems FMS) og robotintegrering (f.eks. Fanuc ROBODRILL) ved hjelp av sammenlignende feltanalyse. Fokuserer på metrikker som er kritiske for uhørte operasjoner: middel tid mellom inngrep (MTBI), termisk stabilitet og byttefleksibilitet.

2 Metodikk

2.1 Eksperimentell design

• Eksempel: 27 pallebassenger / 20 robotceller i luftfarts-, medisinske- og billeverandører

• Kontroller: Identiske CNC-plattformer (Mazak VARIAXIS i-800), kjølevæske-/spånshåndtering og G-kode-kompatibilitet

• Datainnsamling:

  • Maskinsensorer (temperatur, vibrasjon, strømforbruk)

  • Automatiserte CMM-rapporter (Keyence LM-1000-serien)

  • Vedlikeholdsmapper (MES-integrasjon)

Merknad om gjentakbarhet: Fullstendige testparametere i vedlegg A; Python datastrøm på GitHub [LINK REDIGERT]

2.2 Analysemodell

OEE = Tilgjengelighet × Ytelse × Kvalitet
hvor:

• Tilgjengelighet = (Driftstid – Oppsettstopp) / Planlagt Produksjonstid

• Ytelse = (Ideell Syklustid × Totale Deler) / Driftstid

• Kvalitet = Godkjente Deler / Totale Deler

3 Resultater og analyse

3.1 Driftseffektivitet

*Fig 1. Sammenligning av ytelse (gjennomsnitt over 24 måneder)*

Nøkkelfunn:

• Pallepools overgikk i høy-miks miljøer (>15 delvarianter) på grunn av forhåndsprogrammerte fiksturlibrarier (p < 0,01)

• Robotceller hadde 14 % raskere syklustider i enkeltdele kjøringer <500g (95 % KI: ±1,2s)

3,2 Kvalitetsavvik

Termiske effekter førte til betydelig avvik i robotceller under 8+ timer lange mannlige kjøringer:

• Dimensjonalt drift: Robotarmer = 0,021mm gjennomsnittlig avvik mot palle systemers 0,008mm (ISO 230-3)

• Overflatebehandling: Ra-forskjeller overskred 0,4 μm i 63 % av robotcelleprøvene etter 6 timers kontinuerlig drift

4 Drøfting

4.1 Driftsmessige konsekvenser

• Pallebassenger optimaliser fleksibilitet: Færre omstillinger er kritisk for <500-batch medisinske/luftfartsjobber

• Robotceller egnet for høyvolumsproduksjon: Lavere håndteringskostnad per enhet er validert i bilforsøk

Begrensning: Energiforbruket var ikke fullt ut kostnadsmessig vurdert; robotceller brukte 18 % mer maksimal effekt under omposisjonering.

4.2 Sikkerhet og pålitelighet

• Palle-systemer hadde 0 kritiske feil mot 3 robotkollisjoner (feiljusterte griper)

• Nødstartprotokoller la til 23 minutters gjennomsnittlig gjenopprettingstid for robotceller

5 Konklusjon

Palletpooler viser seg å være mer egnet for drift uten lys i miljøer med høy sammensetning og smale toleranser. Robotceller er fremdeles et alternativ for dedikerte høyvolums linjer med stabil termisk miljø. Fremtidig forskning bør rette seg mot energioptimert baneplanlegging for robotiserte systemer.