Палетна система проти роботизованої комірки для обробки в режимі вимкненого освітлення

Автор: PFT, Шеньчжень

Автоматизовані системи обробки дозволяють здійснювати тривале виробництво без участі людини (режим "вимкнене світло"), але вимагають стратегічного вибору технологій. У цьому дослідженні порівнюються системи з використанням палет і роботизовані системи на основі 47 реалізацій у виробництві (2020–2024). Аналіз даних з журналів обладнання, записів обслуговування та перевірок продуктивності здійснювався за допомогою методології OEE (Overall Equipment Effectiveness). Результати показали, що системи з використанням палет забезпечують на 18% більший середній час безперервної роботи для виробництва з високою номенклатурою, тимчасом як роботизовані системи скорочують витрати на обробку деталей на 23% у сценаріях масового виробництва. Компенсація теплового дрейфу в палетних системах мінімізувала розмірні відхилення (±0,008 мм порівняно з ±0,021 мм для роботизованих систем). У дослідженні наведено критерії вибору технологій, засновані на складності деталей, обсязі виробництва та частоті переналадки.

1 Вступ

Впровадження технології обробки у режимі без чергового оператора зросло на 40% після 2022 року (Gardner Intelligence, 2023), однак вибір систем залишається емпірично недостатньо вивченим. Ця робота спрямована на усунення експлуатаційного розриву між палетною автоматизацією (наприклад, Fastems FMS) та роботизованою інтеграцією (наприклад, Fanuc ROBODRILL) шляхом порівняльного аналізу на практиці. Увагу приділено ключовим показникам для роботи без присутності оператора: середній час між втручаннями (MTBI), теплова стабільність та швидкість переналадки.

2 Методологія

2.1 Експериментальний дизайн

• Зразок: 27 палетних басейнів / 20 роботизованих робочих місць у постачальників авіаційної, медичної та автомобільної промисловості

• Керування: Ідентичні CNC-платформи (Mazak VARIAXIS i-800), система охолодження/видалення стружки, сумісність з G-кодом

• Збір даних:

  • Датчики стану верстата (температура, вібрація, споживання електроенергії)

  • Автоматизовані звіти КВВ (Keyence LM-1000 series)

  • Журнали обслуговування (інтеграція з MES)

Примітка щодо відтворюваності: Повні параметри тесту в додатку А; Python-пайплайн даних на GitHub [ПОСИЛАННЯ ВИДАЛЕНО]

2.2 Аналітична модель

OEE = Наявність × Продуктивність × Якість
де:

• Наявність = (Час роботи – Час простою на налаштування) / Плановий час виробництва

• Продуктивність = (Ідеальний циклічний час × Загальна кількість деталей) / Час роботи

• Якість = Якісні деталі / Загальна кількість деталей

3 Результати та Аналіз

3.1 Ефективність пропускної здатності

*Рис. 1. Порівняння продуктивності (середнє за 24 місяці)*

Основні висновки:

• Палетні пули показали кращі результати в умовах високого різноманіття (>15 варіантів деталей) завдяки заздалегідь запрограмованим бібліотекам пристосувань (p < 0,01)

• Роботизовані робочі комірки демонстрували на 14% більш швидкі цикли при обробці однієї деталі вагою менше 500 г (95% ДІ: ±1,2 с)

3,2 Варіація якості

Теплові ефекти призвели до суттєвих відхилень у роботизованих комірках під час безперервної роботи понад 8 годин:

• Розмірне відхилення: Роботизовані руки = 0,021 мм середнє відхилення порівняно з 0,008 мм у палетних систем (ISO 230-3)

• Фінішна обробка поверхні: Відмінності Ra перевищували 0,4 мкм у 63% зразків роботизованих комірок після 6 годин безперервної роботи

4 Обговорення

4.1 Операційні наслідки

• Палетні пули оптимізувати гнучкість: Зменшення змін обладнання критично важливе для медичних/авіаційних замовлень серіями <500

• Роботизовані робочі комірки підходять для великих обсягів виробництва: Підтверджено нижчу вартість обробки одиниці продукції в автомобільному виробництві

Обмеження: Споживання енергії не враховане повністю; роботизовані комірки споживали на 18% більше пікової потужності під час переобладнання.

4.2 Безпека та надійність

• Системи палет мали 0 критичних збоїв порівняно з 3 зіткненнями роботів (неправильно виставлені захоплювачі)

• Протоколи аварійного перезапуску додали в середньому 23 хвилини часу відновлення для роботизованих комірок

5 Висновок

Палетні басейни демонструють кращу придатність для роботи без участі людини в умовах високого різноманіття та малих допусків. Роботизовані робочі комірки залишаються ефективними для спеціалізованих ліній з високим обсягом виробництва та стабільних температурних умовах. Майбутні дослідження мають бути спрямовані на планування енергоефективних траєкторій руху для роботизованих систем.