В результате глобального увеличения потребности в электромобилях и гибридных транспортных средствах, американская фирма, специализирующаяся на регенерации батарей, интегрировала роботизированные технологии с интеллектуальным программным обеспечением для определения оптимальной комбинации аккумуляторных модулей – этапа, имеющего решающее значение в процессе производства.
Применение
Внедрение автоматизированной системы подбора аккумуляторных модулей для восстановления батарей гибридных автомобилей на производстве Dorman Products Inc.
Задача
Перед компанией стояла задача оптимизировать процесс поиска и сопоставления 28 необходимых модулей, чтобы гарантировать правильную конфигурацию восстановленной аккумуляторной батареи.
Решение
Автоматизированная система, разработанная с использованием программного обеспечения RobotStudio и включающая в себя робота ABB и интеллектуальное ПО, позволила сократить время сборки батареи на 66% и повысить ежедневную производительность завода по выпуску готовых аккумуляторных блоков на 300%.
Реализация проекта компанией Dorman Products Inc., американским производителем решений для восстановления аккумуляторных батарей, ярко показала возможности программного обеспечения RobotStudio от , ABB позволяющего создавать модели автоматизированных процессов для решения сложных производственных задач. Благодаря внедрению, один робот ABB способен извлекать продукцию из хранилища, вмещающего 5000 ячеек.
По сведениям от Dorman, внедрение роботизированной системы позволило уменьшить время сборки батарей на 66%, что повлекло за собой увеличение ежедневного производства готовых аккумуляторных батарей заводом на 300%. Также было отмечено снижение возвратов по гарантии на 27%.
Предприятие компании, расположенное в Санфорде (штат Северная Каролина) и специализирующееся на сборке аккумуляторных батарей для автомобилей Toyota Prius с гибридным приводом, столкнулось с трудностями в процессе поиска и подбора 28 модулей, необходимых для создания оптимальной батареи. До применения новых методов операторам приходилось вручную, методом проб и ошибок, сопоставлять до сотни восстановленных модулей, чтобы найти подходящую комбинацию для конкретного аккумуляторного блока.
«У наших клиентов отсутствовали необходимые знания о работе с нашей продукцией, что приводило к затягиванию сроков выполнения заказов и большому количеству возвратов», – делится Майкл Мента (Michael Menta), вице-президент Dorman по инженерно-техническим вопросам. – «Нам потребовалось пересмотреть весь процесс, от начала до конца, чтобы определить причины возникающих проблем».
Попытка частичной автоматизации процесса, основанная на системе предварительной оценки поступающих на завод модулей, не позволила решить проблему задержек и улучшить качество восстановленных аккумуляторных блоков в отношении подбора оптимальных комбинаций модулей.
Майкл Мента и его команда обратились к компании Production Systems Automation (PSA), базирующейся в Пенсильвании, с целью поиска возможных решений для автоматизации производства. По словам Майкла Менты, «мы не имели четкого представления о том, каким образом будет реализована автоматизированная система сопоставления модулей и возможно ли ее создание вообще».
Для решения данной задачи инженер проекта PSA Крис Леснефски использовал программу RobotStudio от компании ABB для моделирования, поскольку альтернативных приложений подобного рода не существовало.
«Создаваемые в RobotStudio модели отличаются исключительной реалистичностью. Они полностью соответствуют тому, как будет функционировать концепция и ее составляющие элементы на производстве, – подчеркивает он. – Я получил возможность проводить эксперименты с различными подходами, получая точные данные о радиусе действия, скорости перемещения, расстоянии до объектов, расположении конвейера и других параметрах. Это дало нам возможность оптимизировать расположение оборудования и траектории движения робота для достижения максимальной эффективности производственного цикла. RobotStudio – выдающийся инструмент для проектирования систем, проверки концепций и, в конечном итоге, программирования роботизированных комплексов».
Предложенное Леснефски решение было направлено на максимально эффективное использование заводской площади при одновременном повышении производительности. Оно включало установку десяти стеллажей с ячейками для хранения до 5000 модулей, расположенных в форме десятиугольника, в центре которого был размещен шестиосевой промышленный робот IRB 4600 производства ABB. Робот, обладающий полезной нагрузкой в 40 кг и радиусом действия 2,55 метра, способен определять параметры модуля и извлекать его из любой ячейки расположенных вокруг него стеллажей.
Благодаря линейной направляющей, установленной на манипуляторе робота, он может достигать любой точки на стеллажах. Его манипулятор оснащен захватом Schunk и датчиками, обеспечивающими плавное перемещение продукции без риска столкновений с препятствиями. Любой модуль, получивший повреждение в результате удара, подлежит утилизации.
С одной стороны ячейки расположено отверстие для двухуровневого конвейера с сервоприводом. По одной из конвейерных лент поступают батарейные модули для хранения в «модульной библиотеке», а вторая забирает модули, которые были отобраны как наиболее подходящие для формирования определенного блока батареи.
На выполнение операции по размещению или извлечению одного модуля из хранилища роботу требуется всего восемь секунд. В среднем, система функционирует на протяжении ста четырех часов еженедельно: определенное время отводится на помещение модулей в хранилище, а другое – на их изъятие из ячеек.
Интеллектуальная составляющая решения Dorman играет столь же значимую роль, как и механическая часть, отвечающая за перемещение батарейных модулей. Она включает контроллер робота IRC 5 от ABB, который посредством программируемого логического контроллера (ПЛК) взаимодействует с программой LabVIEW.
При поступлении модулей в хранилище камера SICK Inspector сканирует их QR-код для привязки данных о дате получения и предварительной оценки к информации о месте хранения. Программа LabVIEW сохраняет эти сведения, что особенно важно, поскольку позволяет определять наиболее вероятные оптимальные комбинации для каждого из 28 модулей батареи. Система также считывает QR-код при вывозе модуля из хранилища.
«Когда робот запускает процесс подбора модулей, программа LabVIEW, исходя из спецификаций конкретного заказа, указывает ему, какие модули необходимо достать и в какой последовательности, – объясняет Майкл Мента. – Мы используем собственные критерии для формирования пар из модулей».
Два модуля формируют пару. Четырнадцать таких пар образуют блок. Для обеспечения эффективной работы необходимо точное соответствие каждого модуля своему партнеру, а также идеальное сочетание всех пар между собой.
Использование специализированного программного обеспечения предоставляет компании Dorman значительное преимущество в управлении запасами. Программа позволяет отслеживать модули, которые длительное время не используются на складе или были признаны несовместимыми при повторных попытках подбора для аккумуляторного блока, и исключает их из складского учета.
По информации компании Dorman, специалисты PSA внесли существенный вклад не только в разработку оптимальной конфигурации системы автоматизации с помощью RobotStudio, но и в определение необходимых компонентов и обеспечение полноценной передачи данных. «Контроллер робота IRC 5 от ABB, взаимодействующий с программируемым логическим контроллером (ПЛК) и программой LabVIEW, выступает ключевым элементом данного решения», – отмечает Майкл Мента.
«Внедрение роботизированного хранилища моделей в виде круглой башни оказало существенное положительное влияние на результаты нашей деятельности по восстановлению аккумуляторных батарей для гибридных автомобилей, – заключает Майкл Мента. – Мы перешли от крайне трудоемкого ручного процесса, связанного с постоянным поиском подходящих сочетаний модулей среди корзин, к автоматизированному процессу, который значительно облегчил работу наших сотрудников».
Данный подход продемонстрировал значительно более высокую результативность с точки зрения бизнес-показателей. Учитывая прогнозируемый устойчивый рост потребительского интереса к электромобилям и гибридным транспортным средствам, можно предположить, что это не единственная автоматизированная система, созданная для определения наилучших комбинаций компонентов аккумуляторных батарей.
