Aktuální vydání

celé číslo

07

2024

Elektrické, hydraulické a pneumatické pohony; polohovací mechanismy

Kamerové systémy a zpracování obrazu

celé číslo

Robotické buňky HXG pro automatizaci malosériové, často se měnící výroby

Investice do automatizace výroby nejsou malé. Proto je třeba klást důraz na účelnost, udržitelnost, flexibilitu a návratnost řešení. Vzhledem k velmi rychlým změnám požadavků na výrobu je žádoucí, aby pořizované řešení bylo odladěné, univerzální a likvidní pro případ změny charakteru výroby. O tom, jak tyto požadavky splňuje patentované řešení univerzální robotické buňky HXG, jsem hovořil s Pavlem Bortlíkem, ředitelem firmy Acam Solution, s. r. o.

Firma Acam Solution se letos představí také na MSV v Brně jako partner a spoluvystavovatel firmy Fanuc (hala P, stánek 33) a o buňce HXG bude Pavel Bortlík hovořit ve vstupu během série rozhovorů Digital Stage (pav. F) dne 6. října ve 14:40 až 15:00 h.

 

Současná doba s sebou přináší nutnost často obměňovat sortiment, měnit objem výroby, optimalizovat výrobní technologie a přizpůsobovat výrobu požadavkům zákazníků. Současně ale musí výrobci čelit nedostatku pracovních sil. Oba požadavky vedou k potřebě pružné automatizace a robotizace. Jak dokážete takovým zákazníkům pomoci?

Náš koncept robotické buňky HXG vznikl právě jako odpověď na tyto požadavky. Dokáže řešit to, co jste uvedl, a ještě přináší něco navíc: dovede se vypořádat i s nedostatkem místa. Při malosériové výrobě totiž vzniká ještě jeden problém: výrobce musí být schopný po určitou dobu v případě potřeby dodávat náhradní díly. To znamená, že musí uchovávat všechny jednoúčelové nástroje a přípravky. Čím méně jednoúčelových prvků, tím méně místa je třeba ve skladu na zařízení, která se již nepoužívají. A také tím rychlejší je opětovné spuštění výroby, když je třeba.

Buňky HXG rovněž umožňují stávající zařízení snadno přizpůsobit pro nový projekt. To s sebou nese také možnost efektivně vyrábět i malé série výrobků, které by jinak byly příliš drahé.

 

Jak tedy robotická buňka HXG vypadá?

Je to modulární systém, jehož základem je centrální manipulátor s vlastním řídicím systémem (obr. 1). Centrálním manipulátorem může být robot, otočný stůl, pneumatický manipulátor nebo jejich kombinace. Manipulátor dokáže polotovary přesouvat mezi jednotlivými pracovišti. HXG znamená hexagon, centrální prvek tedy má šest přípojných míst. Šest pracovišť je často málo, takže se celá linka může skládat z několika centrálních prvků propojených transportními moduly. V nich může být dopravník, robot nebo například další otočný stůl. Takto lze vytvořit v podstatě libovolnou linku.

Tato modulární konstrukce je výhodná zvláště v současné době, kdy se sortiment výroby často obměňuje. Zákazník má technologické moduly, které může rychle zapojit do jiné sestavy a využívat je pro jiný výrobek. Odpadá tím velká spousta konstrukční práce.

Protože požadavky našich zákazníků jsou různorodé, umíme HXG přizpůsobit také pro jiné uspořádání, v němž využíváme robot, který odebírá polotovary z dopravníku a podává je do HXG. Moduly v HXG vykonají potřebné operace a robot hotový díl zase položí na dopravník. Takové pracoviště jsme realizovali například pro montáž tlakových lahví hasicích přístrojů. Polotovary do HXG podává standardní šestiosý robot umístěný za ochranným plotem. V jedné buňce HXG se poskládá ventil, v druhé se lahev naplní pěnivem, našroubuje se na ni ventil, celek se zváží, potiskne a robot hotovou lahev uchopí a uloží ji do výstupního boxu. Kromě montážních operací je zde i několik kontrolních stanovišť, kde se kontroluje správné sestavení ventilu, jeho správná montáž na lahev a hmotnost náplně v lahvi.

 

V jakých oblastech průmyslu se buňky HGX nejčastěji používají?

Ve strojírenské výrobě, sklářském průmyslu, při automatizaci montážních operací… Spektrum je opravdu pestré. Teď třeba projektujeme testery kompresorů do klimatizací.

HXG se ale může uplatnit i ve farmacii, například nyní řešíme linku pro skládání katetrizačních setů. Těch je několik typů a HXG umožňuje snadno přejít z jednoho typu na druhý.

 

V tomto případě asi budete řešit i zvýšené požadavky na hygienu, že?

Ano, každé prostředí je specifické a musíme v něm dodržet platné normy a předpisy, což v případě farmacie, výbušného prostředí či potravinářství vede ke zvýšení ceny oproti standardním aplikacím. Zákazníci z těchto oblastí nejsou většinou překvapeni, protože jsou si vědomi, že jejich provoz není typický, a cenovou hladinu automatizace znají. Jsou ale i takoví, kteří mají o koncové ceně rozdílnou představu, ale aspoň je to pestré.

 

Dodáváte jednotlivé moduly, nebo celé sestavy?

Obojí je možné, záleží na tom, co zákazník požaduje. Lišit se může i stupeň automatizace. Například dodáváme poloautomatické sestavy, kde pracovník manuálně zakládá polotovar, robotická buňka vykoná požadované operace a pracovník si hotový díl zase odebere. Pochopitelně, když bude chtít zákazník zvýšit stupeň automatizace, přibude pracoviště automatického zakládání.

 

Zákazník za vámi přijde se záměrem, že potřebuje zvýšit kapacitu výroby, realizovat automatickou kontrolu nebo odstranit manuální práci, protože je namáhavá a nikdo ji nechce dělat. Pomůžete mu, nebo si musí přinést hotový projekt?

U nás to probíhá tak, že napřed se zákazníkem diskutujeme o tom, co si od automatizace slibuje, jakou má vytíženost výroby jednotlivých dílčích operací, co plánuje do budoucna. Na základě toho mu doporučíme HXG nebo také navrhneme jiné řešení. Naší předností je, že nedodáváme pouze HXG, ale zabýváme se i výrobou jednoúčelových strojů, návrhem, výrobou a montáží výrobních linek s roboty, takže můžeme posoudit, co je pro zákazníka vhodné, aniž bychom ho museli poslat jinam nebo mu navrhli vlastní řešení s HXG, o kterém ale nebudeme přesvědčeni, že je pro něj to nejvýhodnější.

Když posoudíme, že danou úlohu je nejvýhodnější řešit s HXG, provádíme simulaci, kde zjišťujeme, jak by bylo možné celou úlohu rozdělit na samostatné operace do jednotlivých modulů. Když je zákazník spokojen, vytvoříme reálnou cenovou nabídku. Zákazník tak dopředu ví, kolik ho bude řešení s HXG stát. Což v současné situaci, kdy se ceny mimořádně rychle mění, není snadné. Současně se zákazníkem vyčíslíme i přínosy, které mu investice poskytne.

 

Jaké nástroje používáte pro projektování a simulace?

Konstrukční práce děláme v Inventoru od Autodesku, pokud jde o simulace, záleží na použité technice. Protože často pracujeme s roboty Fanuc, používáme jejich RoboGuide, ale pracujeme i v prostředí RobotStudio od ABB a měli jsme i projekty, kde jsme pracovali v prostředí Process Simulate od firmy Siemens PLM. Záleží na preferencích zákazníka.

 

Pro jaké typy zákazníků je HXG vhodné? Spíše pro malé a střední podniky, nebo i pro ty velké?

To je zajímavé. HXG bylo určeno primárně pro malé a střední podniky.

Byli jsme zvyklí dodávat do velkých firem, které mají odstávku dvakrát za rok, a my musíme v době těchto odstávek realizovat spoustu projektů. I když máme všechno perfektně připravené, čas je neúprosný a omezuje, kolik projektů jsme pro ně schopni realizovat. Proto jsme chtěli v mezidobí dělat projekty i pro malé a střední podniky a pro ně jsme vymysleli HXG. Jenže se ukázalo, že prosadit HXG v těchto firmách je obtížné. Koncept se jim sice líbí, ale je pro ně hodně nákladný. Jednání trvají velmi dlouho, protože zákazníci se potřebují vnitřně ujistit, že je to správná cesta k automatizaci jejich výroby. Důležité je správné zadání, aby zákazníci věděli, co od HXG očekávají. Proto nabízíme analýzy, o kterých jsem tu už hovořil, kdy jim vlastně pomůžeme vytvořit jejich zadání. Proto se jich ptáme na spoustu věcí, jež jsou pro ně možná samozřejmé, ale v zadání se na ně nesmí zapomenout.

Paradoxně více HXG jsme dodávali velkým firmám. HXG oproti jednoúčelovým linkám nabízí nesrovnatelnou pružnost a možnost reagovat na změny. Například když chtějí přejít od značení inkoustem na značení laserem, u jednoúčelové linky to znamená spoustu konstrukční práce, kdežto u HXG prostě odvezou jeden modul a připojí jiný. Navíc je tam aspekt likvidity: v okamžiku, kdy HXG není třeba, rozebere se na jednotlivé moduly, které je možné znovu použít jinde. U linky navržené na míru to tak jednoduché není, tu je zpravidla možné jen pracně rozebrat na jednotlivé náhradní díly.

Robotická buňka HXG je vhodná pro zákazníky, kteří často přecházejí mezi několika typy produktů. Tam, kde by dříve potřebovali údržbáře a několik hodin, zvládne změnu operátor sám a během několika desítek minut.

Nedávno jsme realizovali projekt, kde HXG pomohla vyřešit jiný problém. Technologické zařízení je ve třetím patře a pro dopravu je možné využít jen malý průmyslový výtah. My jsme byli jediní, kteří jsme dokázali doma celé zařízení postavit, oživit, rozpojit, přestěhovat na místo a znovu zapojit, aniž bychom potřebovali několik dní na montáž, ustavení a oživení na místě. Linku jsme na místě uvedli do provozu během pár dnů.

 

Takže vyprojektujete, dodáte, oživíte a zákazník začne vyrábět. A co když potřebuje nějaké změny, musí se obrátit zase na vás?

Může. Ale chtěli bychom, aby HXG byla otevřená platforma. Snažíme se dělat rozhraní tak, aby byla velmi jednoduchá, dáváme zákazníkovi přístup ke zdrojovým kódům a snažíme se, aby pro zákazníka nebylo složité HXG upravovat nebo doplňovat jeho vlastními silami. Není výjimkou, že zákazník si od nás koupí pouze základ modulu a na něj si postaví vlastní technologické zařízení.

V budoucnu bychom chtěli HXG nabízet jako starter kit, základní sestavu, kterou si zákazník potom sám doplní podle svých potřeb nebo se obrátí na integrátora, na kterého je zvyklý a který zná jeho technologie, a nebo rozšíření poptá u nás.

 

To tedy znamená, že rozhraní modulů je standardizované?

Ano, je standardizované a děláme vše pro to, aby všechny nové verze byly s tímto rozhraním kompatibilní. Rozhodně nechceme zklamat zákazníky, kteří do nás vložili svou důvěru, a nutit je, aby s novou verzí HXG museli všechna rozhraní upgradovat.

 

Jak rozhraní v praxi vypadá?

Zahrnuje mechanické propojení, elektrické konektory a přívod médií. Používáme konektorový systém CombiTac od Stäubli, protože nám umožňuje jedním konektorem připojit napájení, data i stlačený vzduch. Mechanické připojení je realizováno systémem VERO-S od firmy Schunk, který je hodně využíván u obráběcích strojů. V HXG zajišťuje připevnění modulů definovanou silou a ve správné poloze. Zapojení usnadňují naše vlastní naváděcí čepy.

Naším záměrem je, aby u systému HXG při změně výroby nebyl třeba technolog nebo programátor, ale aby pracovník, který linku obsluhuje, stisknutím tlačítka modul uvolnil, odjel s ním, připojil jiný, software mu pomohl zkontrolovat, zda připojil správný modul, a on mohl zahájit výrobu. To všechno by mu mělo zabrat nanejvýš několik desítek minut.

 

Jaké moduly jsou vlastně k dispozici a jak si je zákazník může vybírat?

Měli jsme ušlechtilou myšlenku, že vytvoříme sortiment katalogových modulů, z nichž si budou zákazníci skládat, co potřebují, jenže to se moc neosvědčilo, protože každý potřebuje něco jiného. Předpokládáme, že postupně vytvoříme nabídku předem navržených modulů s tím, že v nich většinou bude třeba něco doupravit: použít jiný přípravek nebo lůžko polotovaru, zvýšit výkon laseru a podobně. Zatím pracujeme s tím, že máme základní buňky tří velikostí, které dodáváme jako prázdné a které obsahují drážkované frézované desky, do nichž je možné snadno a bezpečně instalovat technologická zařízení. Konkrétní osazení modulu potom záleží na konstruktérovi nebo preferencích zákazníka. Například když zákazník ke značení standardně používá lasery Panasonic, namontujeme mu laser Panasonic s požadovaným výkonem – nebo si jej do drážek snadno upne sám.

 

V současné době žijeme v době digitalizace, takže zákazník očekává, že kromě hardwaru dostane i software pro vizualizaci provozu linky a případně i pro čtení diagnostických informací a pro údržbu. Co mu v tomto směru nabídnete?

My máme dvě možnosti. V první se držíme platformy WinCC od firmy Siemens, která toto všechno dokáže, v druhé nabízíme vlastní uživatelské prostředí AVIC, které běží na běžném průmyslovém PC pod Windows a umožňuje správu dílčích programů a sběr diagnostických dat. AVIC je vlastně pokročilé HMI se třemi režimy: pro operátora, pro technologa a pro údržbáře. Má vlastní SQL databázi a velmi flexibilní strukturu přístupových práv uživatelů. Umožňuje realizovat pokročilé funkce, jako je vést seznam naučených procesů a jejich konfigurace, sledovat historii stavů zařízení, spravovat výrobní dávky, evidovat historii servisních zásahů a podobně.

 

A co byste zákazníkovi doporučil?

U WinCC jsme omezeni tím, co nám umožňuje jeho rozhraní. U našeho prostředí není třeba kupovat žádné runtime licence a naši programátoři jsou schopní naprogramovat potřebné konektory. Když jde o zákazníka, který má všechno postavené na softwaru Siemens, asi bude preferovat WinCC. Jiní zákazníci zase preferují pružnost a možnost náš systém propojit s jejich vlastním podnikovým systémem. Nedokážu říci, co je lepší nebo horší, u každého zákazníka je to jinak.

V současné době se stále více používají kolaborativní roboty. Je možné u HXG po­užít i tento typ robotů?

V současné době řešíme projekt, kde je jedna z operací, která se v HXG provádí, velmi komplikovaná na automatizaci, takže plánujeme, že ji bude vykonávat pracovník spolu s kolaborativním robotem. Pochopitelně při splnění všech požadavků na bezpečnost. Tam, kde je plná automatizace obtížná, může být modulů s kolaborativními roboty i více.

V tomto konkrétním případě navíc nebude jen měnit celé moduly, ale v případě některých změn výroby se vymění jen přípravky v jednotlivých modulech, protože je to jednodušší než odpojit celý modul. Výměnu modulů přitom zajišťuje robot a otočný stůl. Takže při přechodu na nový výrobek stačí vyměnit přípravky, v HMI zvolit jiný program a předat operátorovi nové instrukce.

 

V čem vidíte hlavní výhodu buněk HXG?

Když si zákazník nechá na míru vyrobit jednoúčelový stroj nebo linku, vyjde ho to sice možná levněji než HXG, ale když bude chtít měnit výrobní sortiment, těžko ho může použít jinak nebo prodat. HXG je mnohem flexibilnější, moduly lze podle potřeby přeskládat, dokoupit nové nebo naopak nepotřebné prodat. Současně je HXG osvědčená platforma založená na průmyslových standardech. Je tu tedy mnohem menší riziko spojené s vývojem jednoúčelového proprietárního řešení. Pravděpodobnost, že se nepodaří dodržet termíny nebo rozpočet, je mnohem menší. Rozhodne-li se zákazník pro HXG, v podstatě po podpisu smlouvy zadáváme komponenty do výroby. Od začátku víme, jak bude linka velká, jaký prostor pro ni budeme potřebovat. Jednotlivé moduly se vyvíjejí nebo přizpůsobují paralelně, což uspoří hodně času.

 

Co chystáte na MSV?

Zde budeme vystavovat HXG v konfiguraci s robotem, bez otočného stolu. Chceme prezentovat navádění robotu kamerou, takže budeme produkt odebírat z vibračního zásobníku, budeme jej popisovat laserem, tisk bude kontrolovat 3D kamera a na výstupu předáme zákazníkovi produkt, který pro něj vyrobíme na míru. Bude to jedna buňka HXG, protože z hlediska místa si nemůžeme dovolit více a ukázat přechod mezi procesy, ale složitější sestavy ukážeme zájemcům na videozáznamu a kromě toho budeme mít spolu s firmou Fanuc, v jejímž stánku budeme vystavovat jako její partner, přednášku na Digital Stage v rámci projektu Digitální továrny.

 

Takže zmíněný robot bude Fanuc.

Samozřejmě. S HXG jsme schopni dodat roboty, které zákazník požaduje, ale když je výběr na nás, preferujeme Fanuc.

 

Děkuji Vám za rozhovor.

 

Rozhovor vedl Petr Bartošík.

 

Obr. 1. Schéma robotické buňky H

Obr. 2. Montáž robotické buňky HXG

Obr. 3. Robotická buňka HXG se chystá na MSV, kde ji bude možné vidět ve stánku společnosti Fanuc

 

Jiří Bažata, Sales Manager FANUC Czech:

„S týmem nadšených automatizačních techniků firmy ACAM Solution pod vedením Pavla Bortlíka spolupracujeme už dlouhé roky. Na letošním ročníku MSV Brno jsme se rozhodli návštěvníkům nabídnout něco více než samotné roboty nebo robotické demoaplikace. Chceme jim co nejvíce přiblížit reálná a technicky zajímavá robotizovaná pracoviště. Společnost ACAM Solution je jedním z šesti partnerů, kteří naši výzvu přijali. HXG je unikátní produkt, jenž zcela přesně zohledňuje aktuální požadavky výrobního průmyslu na standardizované, ale zároveň flexibilní řešení automatizace pro malé, střední a velké výrobní dávky. Za Fanuc jsme rádi, že jsme mohli být přímo u zrodu a vývoje konceptu HXG, a já osobně jsem přesvědčený, že si tento produkt najde své zákazníky nejen v rámci lokálního trhu.“