Змяняецца роля трохвосевага серваробата ў прамысловай аўтаматызацыі

Змяненне ролі трохвосевых серваробатаў у прамысловай аўтаматызацыі

Па меры таго, як хваля прамысловай аўтаматызацыі эвалюцыянуе ад «механізаванай замены» да «інтэлектуальнага супрацоўніцтва», трохвосевыя серваробаты перажываюць кардынальную змену сваёй ролі. Калісьці трохвосевыя серваробаты выконвалі дапаможную ролю, выконваючы простыя, паўтаральныя задачы на ​​вытворчых лініях, але цяпер, дзякуючы глыбокай інтэграцыі дакладнага кіравання сервасістэмамі і лічбавых тэхналогій, займаюць цэнтральнае месца ў падключэнні абсталявання, аптымізацыі працэсаў і стымуляванні інтэлектуальнай трансфармацыі вытворчасці.

I. Тры фазы трансфармацыі роляў: ад «замены чалавечай працы» да «вызначэння працэсаў»

Эвалюцыя ролі трохвосевых серваробатаў паслядоўна адпавядала зменлівым патрэбам прамысловай аўтаматызацыі і можа быць выразна падзелена на тры асноўныя этапы, кожны з якіх мае адметнае функцыянальнае пазіцыянаванне і ўклад у каштоўнасць.

1. Этап I: Асноўная замяшчальная роля (2010-2018)
Асноўным патрабаваннем да прамысловай аўтаматызацыі на гэтым этапе было «скарачэнне выдаткаў і павышэнне эфектыўнасці», прычым акцэнт быў зроблены на вырашэнні праблем дэфіцыту працоўнай сілы і высокай інтэнсіўнасці паўтаральнай працы. Асноўная роля трохвосевых серваробатаў заключалася ў замене чалавечай працы, выконваючы асобныя, фіксаваныя задачы, такія як простая апрацоўка матэрыялаў, апрацоўка дэталяў, а таксама пагрузка і разгрузка. Тэхнічныя характарыстыкі: Сервасістэма, арыентаваная ў першую чаргу на кропкавае кіраванне, адпавядае толькі базавым патрабаванням да дакладнасці (у межах ±0,1 мм) і хуткасці, што выключае неабходнасць складанага планавання шляху.
Сцэнарыі прымянення: сканцэнтраваны ў працаёмкіх галінах прамысловасці, такіх як зборка электронных кампанентаў і пагрузка-разгрузка Машына для ліцця пад ціскамс.
Пазіцыянаванне каштоўнасці: як «інструмент, які замяняе ручную працу», яго асноўная каштоўнасць заключаецца ў зніжэнні выдаткаў на працоўную сілу і чалавечых памылак, з абмежаваным уплывам на агульны працэс вытворчай лініі.

2. Другі этап: роля інтэгратара працэсаў (2019-2022)
З ростам колькасці абсталявання на вытворчых лініях «супрацоўніцтва абсталявання» стала новым патрабаваннем. Трохвосевы сервапрывад Рабатызаваная рукапачынаюць выконваць ролю «інтэгратара працэсаў». Яны больш не з'яўляюцца ізаляванымі выканаўчымі блокамі, а хутчэй мастамі, якія злучаюць рознае абсталяванне (напрыклад, станкі, выпрабавальнае абсталяванне і канвееры), што дазваляе бесперашкодна інтэграваць этапы працэсу. Тэхнічныя характарыстыкі: Сервасістэма была мадэрнізавана да «кіравання траекторыяй», якая падтрымлівае складанае планаванне шляху для прамых ліній і дуг з дакладнасцю, палепшанай да ±0,05 мм. Яна таксама мае базавыя інтэрфейсы ўводу/вываду для простага абмену сігналамі з перыферыйнымі прыладамі.
Сцэнарыі прымянення: пашыраны на апрацоўку аўтамабільных дэталяў і дакладную зборку бытавой электронікі. Напрыклад, на вытворчых лініях корпусаў мабільных тэлефонаў ён завяршае бесперабойны працэс «апрацоўка станкоў — візуальны агляд — перадача кваліфікаванай прадукцыі».
Пазіцыянаванне каштоўнасці: як «вузел працэснага злучэння», яго асноўная каштоўнасць заключаецца ў скарачэнні інтэрвалаў працэсаў, паляпшэнні агульнага каэфіцыента выкарыстання (OEE) вытворчай лініі і стымуляванні павышэння эфектыўнасці адной машыны да «эфектыўнасці лініі».

3. Этап 3: Роля інтэлектуальнага цэнтра (з 2023 г. па цяперашні час)
Рост попыту на Прамысловасць 4.0 і «цёмныя фабрыкі» вывеў трохвосевыя серваробатызаваныя рукі на стадыю «інтэлектуальнага цэнтра». Яны з'яўляюцца не толькі выканаўцамі дзеянняў, але і «канцавымі вузламі» для збору, аналізу і прыняцця рашэнняў. Яны могуць дынамічна карэктаваць свае дзеянні на аснове дадзеных у рэжыме рэальнага часу і нават удзельнічаць у гнуткім планаванні вытворчай лініі. Тэхнічныя характарыстыкі: Сервасістэма аб'ядноўвае функцыі зваротнай сувязі па крутоўным моманце і падаўлення вібрацыі, дасягаючы дакладнасці ±0,02 мм. Яна падтрымлівае прамысловы Ethernet (напрыклад, EtherCAT і Profinet) і можа быць падключана да MES (сістэм выканання вытворчасці) і ПЛК (праграмуемых лагічных кантролераў), дасягаючы замкнёнага цыкла «дадзеныя-дзеянне-рашэнне».
Сцэнарыі прымянення: Шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах высокага класа, як новыя энергетычныя акумулятары і інтэлектуальнае абсталяванне. Напрыклад, пры вытворчасці электродаў для літыевых акумулятараў ён можа дынамічна рэгуляваць сілу заціску і хуткасць перадачы на ​​аснове вымярэнняў таўшчыні электрода ў рэжыме рэальнага часу, каб пазбегнуць пашкоджання матэрыялу.
Пазіцыянаванне каштоўнасці: як «інтэлектуальная асноўная адзінка», яе асноўная каштоўнасць заключаецца ў дасягненні гнуткасці і адсочвання на вытворчых лініях, што спрыяе трансфармацыі прамысловай аўтаматызацыі ад «фіксаваных працэсаў» да «дынамічнай аптымізацыі».

II. Асноўныя тэхналогіі, якія спрыяюць трансфармацыі: двайны прарыў у сервасістэмах і лічбавізацыі

Трансфармацыя ролі трохвосевага сервамашына-рабатызаванага маніпулятора з'яўляецца фундаментальна вынікам двайнога прарыву ў тэхналогіі сервакіравання і магчымасцях лічбавай інтэграцыі. Гэтыя дзве тэхналогіі не толькі вызначаюць максімальную прадукцыйнасць маніпулятора, але і непасрэдна ўплываюць на яго каштоўнасць у прамысловай аўтаматызацыі. Яны таксама з'яўляюцца ключавымі паказчыкамі, якія пакупнікі павінны ўлічваць пры выбары. Робат.

1. Сервасістэма: ад «дакладнага кіравання» да «інтэлектуальнага ўспрымання»
Сервасістэма — гэта «сэрца» трохвосевай рабатызаванай рукі, і яе тэхналагічныя мадэрнізацыі маюць фундаментальнае значэнне для яе змены ролі. Раннія сервасістэмы проста вырашалі праблему «дакладнага руху», але цяпер яны ператварыліся ў інтэлектуальныя прылады, здольныя «ўспрымаць і рэгуляваць»:

Палепшаная дакладнасць: выкарыстанне «абсалютнага энкодэра» замест інкрэментнага энкодэра ліквідуе неабходнасць вяртання ў нулявую кропку пры кожным уключэнні, паляпшаючы дакладнасць пазіцыянавання з ±0,1 мм да ±0,02 мм, што адпавядае патрабаванням дакладнай вытворчасці.

Дынамічны водгук: Палепшаны да «кіравання высакахуткасным токавым контурам», час водгуку скарочаны да менш чым 0,1 мс, што дазваляе хутка рэагаваць на змены нагрузкі (напрыклад, захоп дэталяў рознай вагі) і пазбягаць затрымкі руху.

Успрыманне стану: інтэграваныя датчыкі крутоўнага моманту і тэмпературы кантралююць сілу заціску і тэмпературу рухавіка ў рэжыме рэальнага часу. Аўтаматычная абарона ад адключэння ў выпадку перагрузкі або перагрэву зніжае частату паломак абсталявання.

2. Лічбавая інтэграцыя: ад «ізаляванага выканання» да «ўзаемасувязі дадзеных»
Калі сервасістэма — гэта «мускул», то магчымасці лічбавай інтэграцыі — гэта «нервы». Гэтая сістэма пераўтварае трохвосевыя рабатызаваныя рукі з ізаляваных прылад у прамысловы Інтэрнэт, робячы іх ключавым кампанентам замкнёнага цыкла перадачы дадзеных.

Абнаўленне пратаколу сувязі: падтрымка пратаколаў Industrial Ethernet дазваляе непасрэдна звязвацца з сістэмамі MES і ERP, загружаючы дадзеныя аб руху ў рэжыме рэальнага часу (напрыклад, час працы і коды памылак) для дыстанцыйнага маніторынгу і абслугоўвання завода.

Магчымасці перыферыйных вылічэнняў: некаторыя мадэлі высокага класа маюць убудаваныя модулі перыферыйных вылічэнняў, якія дазваляюць лакальна апрацоўваць дадзеныя візуальнага кантролю (напрыклад, адхіленне становішча дэталі) без залежнасці ад галоўнага кампутара, што павышае хуткасць прыняцця рашэнняў больш чым на 50%.

Гнуткае праграмаванне: з дапамогай «візуальнага праграмавання падвеснага пульт дыстанцыйнага кіравання» або «праграмнага забеспячэння для аўтаномнага праграмавання» работнікі на месцы могуць карэктаваць працэсы руху ў залежнасці ад патрэб вытворчасці без неабходнасці прыцягнення спецыялізаваных інжынераў, скарачаючы час, неабходны для пераключэння паміж мадэлямі прадуктаў, з гадзін да хвілін.

III. Сучасныя сцэнарыі асноўных прыкладанняў: ад «агульнага прызначэння» да «галіновай налады»

З гэтай зменай ролі сцэнарыі прымянення трохвосевых серваробатызаваных рук пераходзяць ад «агульнага пакрыцця» да «глыбокай налады для галіны». Вытворчыя патрэбы розных галін значна адрозніваюцца, што прыводзіць да розных тэхнічных канфігурацый і функцыянальных акцэнтаў. Гэта дае аптовым пакупнікам магчымасць сегментаваць свае ланцужкі паставак па галінах.

1. Электронная прамысловасць 3C: прыярытэты дакладнасці і гнуткасці
Прадукты 3C (мабільныя тэлефоны, кампутары і разумныя прылады) характарызуюцца малымі памерамі, высокімі патрабаваннямі да дакладнасці і хуткай ітэрацыяй прадукту. Асноўнымі патрабаваннямі да трохвосевых серваробатызаваных рук з'яўляюцца высокая дакладнасць і хуткая пераналада.
Тыповыя сферы прымянення: перанос матчыных плат мабільных тэлефонаў пасля SMT-зборкі, зборка модуля камеры і дапамога ў ламінацыі экрана.
Тэхнічныя патрабаванні: дакладнасць пазіцыянавання ≥ ±0,03 мм, паўтаральнасць ≥ ±0,01 мм і падтрымка хуткага навучання праграмаванню.
Каштоўнасць для кліента: Дапамога заводам электронікі ў дасягненні высокага аб'ёму вытворчасці з невялікімі партыямі, скарачэнне часу пераходу на новую прадукцыю да менш чым 10 хвілін, задавальненне патрабаванняў хуткай ітэрацыі бытавой электронікі.

2. Аўтамабільная прамысловасць: высокая нагрузка і высокая стабільнасць
Вытворчасць аўтамабільных дэталяў (такіх як падшыпнікі, шасцярні і прыборныя панэлі) характарызуецца высокімі нагрузкамі і працяглым бесперапынным часам працы, што патрабуе высокай грузападымальнасці і высокай надзейнасці.
Тыповыя сферы прымянення: загрузка і разгрузка блока цыліндраў, перагрузка кампанентаў трансмісіі і апрацоўка штампаваных дэталяў.
Тэхнічныя патрабаванні: грузападымальнасць 5-50 кг, сярэдні час напрацоўкі на адмову ≥ 10 000 гадзін, абарона ад перагрузкі і функцыі аварыйнага прыпынку.
Каштоўнасць для кліента: замена ручной працы пры апрацоўцы цяжкіх дэталяў, зніжэнне рызыкі траўмаў на вытворчасці, забеспячэнне бесперапыннай працы вытворчай лініі 24/7 і павышэнне каэфіцыента выкарыстання да больш чым 95%.

3. Харчовая ўпакоўка: гігіена і адпаведнасць патрабаванням
Індустрыя харчовай упакоўкі мае строгія патрабаванні да гігіены, бяспекі і адпаведнасці, патрабуючы, каб трохвосевыя серваробатызаваныя рукі адпавядалі пэўным стандартам матэрыялаў і дызайну:
Тыповыя сферы прымянення: аўтаматызаваная сартаванне і ўпакоўка печыва і шакаладу ў кардонныя скрынкі, а таксама захоп і закручванне вечкаў для бутэлек з вадкімі прадуктамі (малаком і сокам).
Тэхнічныя патрабаванні: Корпус павінен быць выраблены з нержавеючай сталі (304 або 316L) з бясшвоўнай, лёгкачысткай паверхняй, якая адпавядае стандартам FDA (Упраўлення па кантролі за харчовымі прадуктамі і лекамі ЗША) або ЕС 10/2011.
Каштоўнасць для кліента: гэта павінна ліквідаваць рызыку забруджвання ад кантакту чалавека з ежай, адначасова адпавядаючы строгім патрабаванням харчовай прамысловасці, дапамагаючы кліентам плаўна выйсці на сусветны рынак.

IV. Кіраўніцтва па адборы: Патрабаванні да супастаўлення на аснове «пазіцыянавання ролі»

Калі выбар трохвосевага серваробатаграфічнага маніпулятараКаб выбраць прыдатную мадэль для гэтай ролі, улічвайце не толькі высокія ці нізкія патрабаванні, але і этап аўтаматызацыі канчатковага кліента і сцэнар прымянення. Наступныя тры асноўныя вымярэнні служаць ключавымі фактарамі пры выбары мадэлі:

1. Вызначце этап аўтаматызацыі канчатковага кліента.

Калі кліент знаходзіцца на этапе «ручной замены» (напрыклад, невялікі завод па ліцці пад ціскам): выберыце мадэль «базавай замены», арыентуючыся на карысную нагрузку (1-5 кг), базавую дакладнасць (±0,1 мм) і кантроль выдаткаў. Дадатковыя высокакласныя камунікацыйныя функцыі не патрэбныя.

Калі кліент знаходзіцца на этапе «інтэграцыі працэсаў» (напрыклад, завод электронікі сярэдняга памеру): выберыце мадэль «інтэграцыі працэсаў», якая патрабуе падтрымкі кіравання траекторыяй і інтэрфейсаў уводу/вываду для забеспячэння сумяшчальнасці з існуючым абсталяваннем кліента (напрыклад, станкі, канвееры).

Калі кліент знаходзіцца на этапе «інтэлектуальнай мадэрнізацыі» (напрыклад, новая буйная энергетычная ўстаноўка): выберыце мадэль «інтэлектуальнага хаба», якая патрабуе падтрымкі прамысловага Ethernet і магчымасцей загрузкі дадзеных, а таксама гарантуе, што сервасістэма мае магчымасці ўсведамлення стану для задавальнення патрабаванняў інтэграцыі сістэмы MES.

2. Адпаведнасць патрэбам канкрэтнай галіны

Патрабаванні да навакольнага асяроддзя і працэсаў істотна адрозніваюцца ў розных галінах прамысловасці, што патрабуе мэтанакіраванага выбару мадэлі машыны:
Высокадакладная вытворчасць (3C, паўправаднік): прыярытэт аддаецца дакладнасці пазіцыянавання і паўтаральнасці, выбіраючы сервасістэму, абсталяваную абсалютным энкодэрам;
Цяжкая прамысловасць (аўтамабільная, будаўнічая тэхніка): засяродзьцеся на грузападымальнасці і сярэднім напрацоўцы паміж напрацоўкамі (MTBF), выбіраючы машыну з узмоцненай канструкцыяй корпуса і рухавіком большай магутнасці;
Прамысловасць аховы здароўя (харчовая, фармацэўтычная): Забяспечце адпаведнасць матэрыялаў патрабаванням (напрыклад, корпус з нержавеючай сталі, харчовая змазка), каб пазбегнуць рызык, звязаных з неадпаведнасцю патрабаванням кліентаў з-за праблем з матэрыяламі.

3. Засяродзьцеся на выдатках на працягу ўсяго жыццёвага цыклу

Аптовыя пакупнікі павінны ўлічваць не толькі «кошт пакупкі», але і «кошт жыццёвага цыклу» (у тым ліку тэхнічнае абслугоўванне, спажыванне энергіі і мадэрнізацыю) для канчатковага кліента:
Выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне: выбірайце мадэлі з модульнай канструкцыяй для серварухавікоў і рэдуктароў. Гэта дазваляе спрасціць замену кампанентаў, скарачаючы наступны час і выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне.
Выдаткі на энергію: аддавайце перавагу сервасістэмам з «рэжымам энергазберажэння», які аўтаматычна зніжае спажыванне энергіі ў рэжыме чакання або нязначнай нагрузкі, эканомячы кліентам грошы на доўгатэрміновых выдатках на электраэнергію.
Выдаткі на мадэрнізацыю: пераканайцеся, што мадэль падтрымлівае «абнаўленне прашыўкі» і «пашырэнне функцый» (напрыклад, даданне сістэмы тэхнічнага зроку пазней), каб пазбегнуць неабходнасці паўторнай закупкі абсталявання з-за патрэбаў кліента ў мадэрнізацыі.

Выснова: трохвосевыя сервамашыны робататэхнікі адкрываюць «новую эру хабоў» прамысловай аўтаматызацыі

Зрух у ролі трохвосевых серваробатызаваных рук ад «простай замены» да «інтэлектуальнага цэнтра» з'яўляецца не толькі вынікам тэхналагічнай эвалюцыі, але і мікракосмасам эвалюцыі прамысловай аўтаматызацыі ад «перш за ўсё эфектыўнасць» да «гнуткага інтэлекту». Для глабальных аптовых пакупнікоў выкарыстанне гэтай зменлівай тэндэнцыі азначае прадастаўленне канчатковым кліентам рашэнняў, якія больш адаптаваны да іх патрэб і прапануюць большую каштоўнасць, тым самым атрымліваючы канкурэнтную перавагу ў жорсткім ланцужку паставак.

У будучыні, па меры далейшай інтэграцыі алгарытмаў штучнага інтэлекту і серватэхналогій, трохвосевыя серваробатызаваныя маніпулятары будуць валодаць магчымасцямі аўтаномнага навучання — яны змогуць аптымізаваць траекторыі руху на аснове гістарычных дадзеных і нават прагназаваць патэнцыйныя збоі. Гэтая тэндэнцыя яшчэ больш умацуе іх пазіцыі як асновы прамысловай аўтаматызацыі і дасць пакупнікам больш магчымасцей на нішавых рынках.