Роль автоматизации в будущем производстве

Промышленная робототехника представляется тем, что взрывает сознание производителей. С одной стороны, сегодня все эти технологии влияют практически на каждый производственный процесс. С другой, часто порождают недоразумения. Робототехника пересекает ту границу в умах многих производителей и операторов станков, которая очерчивает зону понимания и самой работы, и потенциала ее улучшения. Возможно, более очевидным является то, что технологии робототехники существуют вне параметров любой конкретной производственной экспертизы, например, металлического литья. Соответствующие предприятия являются определенным рыночным сектором для многих разработчиков робототехники, и все же умение, необходимое для программирования и эксплуатации этих устройств, отличается от металлургической, механической или конструкторской инженерии, которая характеризует большинство работающих в данных направлениях. В 2015 году глобальные поставки промышленных роботов составили 240 тысяч единиц по сравнению с 159 тысячами в 2012 году.

Рост продаж во многом обусловлен автопроизводителями и производителями, работающими в автомобильной цепочке поставок, и, следовательно, плотность применения роботов выше в странах с высокой концентрацией автомобильных производств. В Японии, например, на 10 тысяч сотрудников автомобильной промышленности установлено 1562 промышленных робота.

При этом спрос на промышленные роботы не стабилизируется и уж тем более не снижается. Недавно компания ABB сообщила, что она расширяет производство в бизнес-подразделении ABB Robotics, в том числе в новом центре производства роботов в Мичигане, который произвел и отправил свой первый робот в начале этого года.

Конечно, ABB Robotics является одним из тех разработчиков, которые создают автоматизированные устройства, специально предназначенные для, например, манипулирования хрупкими сердечниками. Для подготовки тяжелых песчаных форм, заливки и обработки горячего металла, управления литьевыми машинами.

Или для конечного шлифования больших объемов литых деталей. Эти задачи проблемны и рискованны для операторов, но роботизация рабочего процесса часто является средством повышения пропускной способности, большей производительности и снижения производственных затрат.

То, что не всегда очевидно для оператора металлического литья, это потенциал новых производственных возможностей, которые появляются вслед за роботизированием рабочего места. С другой стороны, это требует больших познаний в части их собственных производственных дисциплин, чем при работе параллельно с промышленными роботами. Нередко новые возможности робототехники бывают изначально внедрены в какой-либо другой отрасли, после чего оказываются адаптированы к конкретной потребности в области металлического литья.

Если некоторые литейщики и другие производители с осторожностью относятся к принятию робототехники, они могут оценить огромные организационные изменения, которые следуют за ее внедрением. Компании Stratasys и Siemens предложили взглянуть, каким образом робототехника является связующим звеном в гораздо более обширных производственных концепциях дигитализации, Industry 4.0 или Industrial Internet of Things, сокращенно IIoT, он же промышленный интернет вещей.

Компания Stratasys является разработчиком аддитивных производственных систем, а также производителем деталей, изготовленных по аддитивной технологии, в том числе трехмерных печатных шаблонов и форм для инвестиционного литья.

В одном из случаев своего сотрудничества Stratasys и Siemens создали ссылку от программного обеспечения Siemens NX для CAD/CAM/CAE на платформу Stratasys GrabCAD Print, чтобы к услугам разработчиков и производителей продуктов был плавный, так называемый бесшовный рабочий процесс трехмерной печати.

Они представили Stratasys Robotic Composite 3D Demonstrator, который включает в себя программное обеспечение для управления жизненным циклом продукта компании Siemens, а также технологии управления движением и CNC-автоматизацией для создания высокопроизводительных деталей в рабочей ячейке.

Заявляя о намерении помочь заказчикам принять новый образ мышления, один из руководителей Siemens сказал, что партнерство с Stratasys ставит их на курс производства на заказ, но заказ массовый. Робот, обслуживающий аддитивный производственный процесс, может легко управлять машиной для литья под высоким давлением.

Или устанавливать сердечники, или заливать металл в форму. Понимание будущего производства, это понимание того, как дизайн продукта согласовывается с потребностями в производственном программировании, и как эта информация доставляется в рабочую ячейку, где и происходит производство.

Приверженность Siemens цифровому видению предприятия наряду с его тесным сотрудничеством со Stratasys может помочь многим отраслям сократить время выхода на рынок, добиться гибкости в операциях и повысить эффективность рабочих процессов через горизонтальную, от станка к станку, и вертикальную, то есть по всей заводской вертикали, интеграцию, говорит Арун Джейн из Siemens Digital Factory.

Демо-единица, представленная партнерами прошлой осенью, работает на основе технологии fused-deposition modeling от Stratasys. Функционирование этой аддитивной производственной системы основано на расширяемой и масштабируемой архитектуре, которая может интегрироваться с другими процессами.

С субтрактивным производством, с формированием, с встроенными контролем и проверками, а также с отделкой продукта. Так удается создавать конструкции, оптимизированные по весу и эффективности. Это новый гибридный производственный подход.

Рабочий процесс внедрен в программное обеспечение Siemens NX, которое позволяет дизайнерам создавать детали, моделировать производство, оценивать дизайн в смысле его технологичности, а также генерировать и отправлять инструкции по изготовлению для производства деталей. Производительность контролируется и передается непосредственно в системы управления производственными операциями.

Этот рабочий процесс CAD-to-product упрощает производство и обеспечивает качество деталей и прослеживаеимость за их изготовлением и представляет собой шаблон для производственного процесса, ориентированного на автоматизированное производство. С роботом как одним из звеньев производственной цепочки.

Другой специалист по робототехнике, Comau, также полагается на концепцию Industry 4.0, на такие понятия, как завод будущего, чтобы сосредоточить внимание производителей на своих разработках. В этом году данная компания продемонстрировала рабочую ячейку с несколькими блоками автоматизации, включая управляемые транспортные средства.

Производственный процесс становится понятным благодаря использованию киберфизических единиц, которые являются интеллектуальными, простыми в использовании, способными работать независимо и в полной безопасности совместно с операторами-людьми.

Такие агрегаты, как эти рабочие ячейки, обеспечивают гибкие, масштабируемые и хорошо скоординированные производственные операции, но технология, информирующая и направляющая такие системы, является интерактивной, адресной и полностью подключенной к гораздо более широкой сети данных. Если это ближайшее будущее производства, некоторым производителям может понадобиться дополнительная помощь, чтобы понять, как управлять таким производством и программировать его.

Это создает новую концепцию в области робототехники Lean Robotics, которая впервые была внедрена генеральным директором компании Robotiq Самуэлем Бушаром. Эта компания является основным разработчиком коллаборативной робототехники, поэтому акцент на программировании и функциональном управлении в даномь случае более чем уместен.

Lean Robotics, это также название книги Бушара, в которой он подробно описывает методологию, в соответствии с которой каждый завод может упростить развертывание им роботизированных рабочих ячеек. Цель такого развертывания, по словам автора, состоит в том, чтобы решить проблему нехватки квалифицированных кадров, ускорить разработку новых производственных программ.

И снизить издержки производства. Операторы завода управляют развертыванием, что же касается программирования, то у них надзорная роль, которая не столь очевидна в системах робототехники, где сетевые подключения и обмен данными являются приоритетными.

Если вы впервые используете робот, как вы можете начать это делать, спрашивает Бушард. Как вы проходите путь от своей первоначальной идеи к эффективно работающему роботу? А если у вас уже развернуто несколько роботизированных участков, как вы можете расширить это по всему заводу или распространить на несколько заводов?

Lean, что буквально означает тощий, в данном же случае экономичный, по идее уже является привычным подходом для производителей. Сегодня этот подход наверняка должен привлечь внимание приверженцев робототехники.

Методология Lean robotics подчеркивает, что роботы являются инструментами для использования их людьми, и эта методология идентифицирует человеческие технические навыки, которые должны быть даны операторам и все время применяться для оптимизации роботизированных операций.