При выполнении монотонных и повторяющихся действий, например, при наживлении гаек или завинчивании болтов, поддержание стабильно высокого качества работы человеком становится затруднительным. К концу рабочего дня наступает усталость, снижается концентрация внимания, возможны отвлечения – будь то приветствие коллеге или даже внезапный чих в самый ответственный момент. Кроме того, подобные задачи сами по себе могут быть непростыми для выполнения вручную.
Вес крепежных элементов, вероятно, не достигнет десятков килограммов, однако инструменты, используемые для работы с ними, вполне могут оказаться тяжелыми. К тому же, однообразные и повторяющиеся движения приводят к развитию так называемых травм от повторяющихся нагрузок (Repetitive Strain Injuries, RSI) и синдрому профессионального перенапряжения (Occupational overuse syndrom, OOS). Это проявляется в дискомфорте, болях в мышцах и суставах, а также заболеваниях опорно-двигательного аппарата, возникающих вследствие частого повторения однотипных движений на протяжении длительного времени. Особенно подвержены этим недугам работники, занятые погрузочно-разгрузочными работами и конвейерным производством.
Внедрение коллаборативных роботов (коботов) для автоматизации процессов установки крепежа предоставляет ряд значительных преимуществ. Во-первых, по сравнению с человеком, кобот демонстрирует более высокую скорость и точность в работе с инструментами, что способствует повышению производительности и качества выпускаемой продукции. Датчики усилия и другие сенсоры позволяют коботам точно определять момент завершения затяжки крепежа, предотвращая чрезмерное усилие, которое может повредить резьбу и привести к браку. Кроме того, совместная работа коботов и людей на этапах сборки и монтажа позволяет сотрудникам избегать выполнения операций, потенциально опасных для здоровья, а также высвободить время для решения более сложных и творческих задач.
Универсальность коботов – одно из ключевых их достоинств, позволяющее производителям оперативно реагировать на изменения и адаптироваться к новым условиям. Это особенно актуально в эпоху глобальной неопределенности, поскольку обеспечивает уверенность в том, что инвестиции в автоматизацию будут оправданы, ведь производство с использованием коботов обладает широким спектром применения и высокой степенью адаптивности.
В качестве примера можно привести японскую корпорацию Nissan, развернувшая две линии с коботами UR10на производственной площадке в Йокогаме, которые используются для автоматизированной сборки. Этот шаг был обусловлен демографическими изменениями, характерными для многих предприятий Японии, а также стремлением минимизировать время такта – интервал между отгрузкой готовой продукции клиентам. Когда администрация завода выявляет узкое место в производственном процессе (например, из-за отсутствия нескольких сотрудников), что приводит к увеличению времени такта, они перераспределяют ресурсы UR10. Изначально роботы выполняли ослабление болтов на опорных кронштейнах кулачкового вала цилиндрической головки, после чего «механизированная бригада» была переведена на установку впускных коллекторов, осуществляемую совместно с сотрудниками.
На заводе компании Opel в Эйзенахе коботы UR10 применяются на линии сборки двигателей , осуществляя совместную с персоналом деятельность по монтажу компрессоров систем кондиционирования. Организовав двухсменную работу, роботы-ассистенты каждые две минуты затягивают три болта с усилием в точности 22 Ньютон-метра, что является необходимым условием для обеспечения прочности соединения и предотвращения дефектов из-за чрезмерного усилия. До настоящего момента достижение подобной стабильности и точности без использования робототехнических решений было нереальным. Так, модели UR10 способны обрабатывать до 30 электродвигателей различных типов (всего 7) в течение одного часа. После успешного завершения опытной эксплуатации на предприятии в Эйзенахе компания Opel планирует внедрить этот опыт и на других своих производственных площадках.
Компания Rupes, крупный итальянский производитель инструментов и оборудования для шлифовки, роботизированные помощники способствовали реализации идеи достижения абсолютного отсутствия дефектов («zero defects»). Процесс сборки продукции Rupes нередко предполагает установку очень маленьких компонентов. Более того, неточное размещение и ненадежное крепление этих деталей неизбежно приведет к поломке инструмента в будущем. Это достаточно монотонная и трудоемкая операция для человека, требующая постоянного поддержания высокой концентрации внимания. Роботы же легко справляются с этой задачей, что позволяет компании существенно уменьшить объем отходов производства и количество бракованной продукции.
На производственной площадке PT JVC Kenwood Electronics Indonesia (JEIN), где ежемесячно выпускается около 400 000 навигационных, аудио- и видеоустройств для автомобилей, Коботы продемонстрировали разнообразные возможности применения. . Компания внедрила семь коллаборативных роботов UR3 с целью улучшения качества продукции, повышения производительности и обеспечения безопасности персонала, поддержания стабильного времени цикла, а также сокращения операционных издержек. Одним из ключевых достоинств коботов для JEIN стала их небольшая занимаемая площадь, что позволило интегрировать их в ограниченное пространство производственного цеха без создания помех для сотрудников. Компания запрограммировала коботов на выполнение трех критически важных задач при сборке продукции: установку компонентов на печатные платы, завинчивание крепежных элементов и пайку. UR JVC Kenwood Group, получив положительный опыт внедрения коботов в JEIN, теперь планирует использовать их на своих предприятиях в Японии, Китае, Малайзии и Таиланде.
Коллаборативные роботы предлагают широкий спектр возможностей. Операции по сборке представляют собой лишь один из сценариев, который тем не менее является важным при производстве сложных изделий. В условиях пандемии COVID-19, когда производители сталкиваются с беспрецедентной неопределенностью и правительства вводят новые ограничения и санкции за нарушение социального дистанцирования, компаниям становится крайне сложно обеспечивать непрерывность производственного процесса. Коботы предоставляют необходимый уровень гибкости, компактности, безопасности и простоты эксплуатации для адаптации к сложным условиям и поддержания жизнеспособности бизнеса.
