Otomatisasi untuk Semua Orang

Otomatis dulunya hanya untuk pabrik besar, tapi sekarang bengkel kerja kecil juga bisa mendapat manfaat

Mengotomatiskan job shop semakin cepat, didorong oleh pengaruh gabungan dari Industri 4.0, kekurangan tenaga kerja manufaktur terampil yang terus berlanjut, dan pandemi COVID.

Ketersediaan opsi pengangkutan robot dan material yang lebih disesuaikan dari sebelumnya membantu produsen yang lebih kecil menghasilkan lebih banyak sambil memindahkan operator ke tugas yang lebih bernilai tambah. Lonjakan permintaan akan alat pelindung diri (APD), ditambah dengan kebutuhan untuk melindungi pekerja, juga telah meningkatkan upaya otomatisasi toko.

Manfaat otomatisasi, yang diperkuat dengan jelas selama pandemi, dirangkum dengan rapi oleh Courtney Ortner, chief marketing officer untuk Absolute Machine Tools yang berbasis di Lorain, Ohio:“Dengan penggunaan cobot (robot kolaboratif), Anda memiliki mitra kerja dan Anda tidak tidak perlu khawatir tentang jarak sosial. Juga, banyak toko kehilangan pekerja karena karantina, jadi ini memungkinkan toko untuk terus berjalan bahkan dengan kehilangan staf. Dan kita tidak bisa melupakan kemampuan manufaktur mati lampu lebih umum karena penggunaan otomatisasi; bahkan dengan cobot, Anda dapat mengatur pekerjaan pada Jumat malam dan pada Senin pagi selesai—seringkali memungkinkan Anda untuk menjadi yang terdepan dalam siklus produksi Anda.”

March of the Cobots

Robot sering kali menjadi hal pertama yang dipikirkan orang ketika topik beralih ke manufaktur otomatis. Varian mereka yang aman bagi manusia, cobot, terus ditingkatkan dalam kemudahan penyiapan, fleksibilitas, dan muatan.

Sejak diperkenalkan 15 tahun lalu, unit dari Universal Robots (UR), Boston, telah menjadi andalan di toko-toko pekerjaan, terutama di lingkungan campuran tinggi dan volume rendah. Dengan versi muatan 16 kg (UR16) yang diperkenalkan pada tahun 2019, UR terus mendorong batas-batas di mana robot dapat menyesuaikan diri dengan alur kerja produksi.

2020 merupakan tahun yang sangat sibuk, kata Joe Campbell, kepala pemasaran UR untuk Amerika Utara. Dua tema telah muncul:reorganisasi yang didorong oleh pandemi dan penerapan model produksi baru.

Toko-toko kecil khususnya—didesak untuk secara efisien menggunakan setiap inci dari real estat terbatas—menggelar cobot untuk menjaga jarak sosial para pekerja, katanya. “Jika Anda memiliki sekelompok tiga alat, Anda memasukkan satu atau dua cobot untuk memberi ruang bagi operator untuk bernapas.”

Selain itu, toko-toko menyadari bagaimana cobot dapat meningkatkan keuntungan. "Toko-toko mengambil tampilan yang berbeda" pada jadwal khusus hari kerja "dan menemukan tim manufaktur terbuka untuk lebih banyak fleksibilitas." Seorang pelanggan UR membuat shift akhir pekan dan menemukan bahwa banyak anggota tim menerima peluang baru. Dalam kasus lain, toko yang sebelumnya menampilkan satu operator terampil yang melakukan penyiapan dan pemuatan alat berat telah menambahkan cobot untuk fungsi pemuatan sementara operator mengawasi beberapa alat berat.

Unit UR menghemat jam toko dalam waktu penyiapan. Mereka dapat diatur untuk berfungsi di lantai, dinding atau langit-langit melalui layar sentuh; robot lain sering dibuat khusus untuk orientasi tertentu. Waktu siklus juga berkurang, terutama karena cobot UR dapat dikonfigurasi dengan gripper ganda untuk secara bersamaan membongkar bagian yang sudah jadi dan memasukkan blank baru.

Penting bagi fleksibilitas UR adalah kemampuan untuk menggabungkan cobotnya dengan serangkaian peralatan dan perangkat lunak pihak ketiga. Ini diakses melalui program UR+, “semacam toko aplikasi” untuk UR, kata Campbell. Antarmuka mekanis, elektrik, dan perangkat lunak untuk robot UR diterbitkan, dan pihak ketiga mengembangkan produk untuk memenuhi spesifikasi tersebut. “Lebih penting lagi, mereka menyerahkannya kepada kami untuk pengujian dan validasi. Jika kami mengatakan gripper adalah plug-and-play, itu—karena kami telah mengujinya.”

Termasuk dalam ekosistem UR dari 288 periferal adalah majalah bagian, sistem penglihatan, sensor, opsi pemasangan, penutup robot, dan aplikasi. Misalnya, Beacon by Hirebotics memungkinkan operator memantau cobot melalui cloud. “Anda dapat melihat statistik produksi dan melakukan penyesuaian dengan cepat,” kata Campbell.

Pada bulan Maret, program UR+ diperluas untuk menyertakan kit aplikasi yang menggabungkan komponen seperti gripper dengan perangkat lunak “untuk memecahkan masalah aplikasi tertentu”. Satu kit, oleh Robotiq, dilengkapi pengamplas orbital, perangkat keras pemasangan, selang vakum, dan perangkat lunak yang memungkinkan pengguna memprogram protokol pengamplasan untuk produk seperti furnitur atau lemari. “Anda dapat memprogram kontur kompleks dalam hitungan menit, bukan hari,” kata Campbell. Sementara itu, kit ActiNav UR adalah kit pemuatan mesin fleksibel yang memungkinkan pengguna mengambil suku cadang dari nampan dan memuatnya ke berbagai mesin dengan orientasi yang tepat. “Anda dapat memperkenalkan bagian baru ke dalam sistem dalam waktu kurang dari satu jam.”

Kunci lain untuk membuat toko mengadopsi otomatisasi adalah pilihan pelatihan virtual. UR baru-baru ini melewati tonggak sejarah pelatihan lebih dari 100.000 operator online melalui UR Academy, yang menampilkan modul pelatihan gratis dalam pemrograman dan penerapan cobot UR.

“Jika Anda harus mengirim tiga masinis utama Anda ke luar lokasi selama lebih dari seminggu untuk mendapatkan pelatihan, produksi Anda akan hancur,” kata Campbell. Toko-toko kecil “sangat tertarik dengan kemampuan untuk melakukan 90 persen pelatihan mereka secara online”.

Pemuatan Cepat untuk Masa Depan

Selain tekanan otomatisasi dari pandemi, pemindahan produksi ke A.S. adalah pendorong utama robot dan peralatan pemuatan lainnya untuk bengkel kerja.

“Produsen dan toko pekerjaan yang secara historis lambat mengadopsi robotika mulai merangkul robotika lebih dari sebelumnya,” kata Jake Corning, manajer produk dan insinyur mesin untuk Acieta LLC, Waukesha, Wis. “Karena ada lebih banyak yang diketahui daripada yang tidak diketahui, keduanya minat dan pesanan meningkat sejak pandemi dimulai. Mereka melihat manfaat yang ditawarkan robotika dalam menjaga mesin mereka tetap berjalan dan suku cadang dibuat bahkan pada saat jarak sosial, karyawan yang sakit, dan/atau penutupan yang memengaruhi kemampuan produksi.”

Selain itu, dengan terganggunya rantai pasokan global, “mereka juga melihat bahwa pandemi akan membawa sejumlah besar dukungan kembali ke Amerika Serikat. Mereka akan menghadapi kekurangan tenaga kerja yang lebih signifikan daripada sebelum pandemi jika mereka gagal merangkul otomatisasi. Pada akhirnya, terlepas dari tragedi yang ditimbulkan pandemi di negara kita, pabrikan AS sudah lebih nyaman merangkul teknologi robot dan melihat manfaat yang akan meningkatkan daya saing mereka, meningkatkan kepuasan dan loyalitas kerja pekerja, dan memberikan konsumen Amerika yang lebih kompetitif. harga.”

Acieta menawarkan berbagai solusi yang sangat cocok untuk rutinitas campuran tinggi dan volume rendah, Corning menjelaskan.

“Sistem FastLOAD CX1000 dan CR2000 dimaksudkan agar mudah digunakan bagi pengguna robot pemula,” katanya. “Antarmuka layar sentuh kami untuk CR2000 membuatnya sangat mudah untuk menjalankan robot dengan ukuran bagian yang berbeda. Operator hanya perlu memasukkan parameter suku cadang, dan sistem secara otomatis menyesuaikan program untuk menjalankan suku cadang baru. Gripper robot dan pemasangan suku cadang fleksibel untuk berbagai macam ukuran suku cadang sehingga banyak suku cadang yang berbeda dapat berjalan pada sistem yang sama.”

Pergantian pada CR2000 dapat dilakukan dalam hitungan menit, dan sistem CX1000, CR2000, dan DR2000 dirancang agar robot dapat terus berjalan saat operator memuat atau membongkar komponen. “Ini memungkinkan mesin bekerja tanpa henti selama istirahat, makan siang, dan bahkan di luar shift selama ada cukup suku cadang masuk.”

Dipasang di atas roda, CX1000 mudah bermanuver di lantai bengkel. Ini juga tersedia dengan beberapa pilihan keranjang perbaikan cepat dan menggunakan robot CRX-10iA/L FANUC, “yang memiliki antarmuka layar sentuh yang sangat mudah digunakan dengan ikon pemrograman drag-and-drop,” kata Corning. “Ketika tantangan Anda lebih kompleks atau skalanya lebih besar, solusi khusus kami juga dapat dirancang untuk pengoperasian suku cadang dengan campuran tinggi dan volume rendah dengan menggunakan teknologi seperti vision, tool changer ujung-of-arm, dan pemasangan fleksibel.”

Sel perawatan mesin yang menyertai Acieta telah terbukti populer, kata Corning. “Mereka adalah sistem robot standar yang dirancang untuk bekerja dengan berbagai macam suku cadang. Karena mereka adalah produk standar pra-rekayasa, mereka jauh lebih murah daripada sistem adat tradisional dan dapat dikirimkan hanya dalam waktu satu minggu. Ketiga sistem dapat merawat beberapa peralatan mesin sekaligus. Selain itu, sistem CX1000 dan CR2000 kami menggunakan robot kolaboratif, yang membantu memaksimalkan penggunaan ruang lantai karena tidak memerlukan pagar pengaman.”

Untuk pekerjaan otomatisasi toko untuk pertama kalinya, titik awal yang bagus adalah CX1000 kolaboratif, kata Corning. Dengan membebaskan pekerja dari tugas yang berulang, otomatisasi memungkinkan mereka “mempelajari cara memprogram atau melakukan pemeliharaan pada sistem robot. Seorang operator yang sebelumnya merawat satu mesin sekarang dapat mengelola sistem robot di beberapa mesin.”

Memecahkan Masalah Penting

Dengan pemahaman mendalam tentang kebutuhan unik permesinan dan bengkel kerja, Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., membantu produsen mengotomatisasi dengan tujuan mendatangkan lebih banyak bisnis sekaligus menciptakan tenaga kerja yang lebih terampil.

“Kami membutuhkan lebih banyak ahli mesin yang baik,” tegas John Lucier, manajer otomatisasi FANUC untuk Metode. “Itulah yang membantu kami dengan robot. Robot membantu toko mendapatkan lebih banyak pekerjaan sehingga mereka dapat menempatkan lebih banyak masinis untuk bekerja.” Seorang masinis terlatih tidak sedang memuat dan menurunkan mesin, “dia sedang menyiapkannya, memilih alat, dan menulis program”.

Seperti pemasok lain, Methods telah mengalami lonjakan otomatisasi terkait pandemi, katanya, terutama untuk memproduksi suku cadang ventilator.

Sebelum pandemi, Lucier ingat mengunjungi banyak toko bervolume rendah yang melihat otomatisasi untuk pertama kalinya. Operasi volume sedang yang mengubah sel dua atau tiga kali seminggu untuk menghasilkan sekitar 5.000 bagian menjadi umum, dan Metode menyediakan lini Job Shop Cell Pro berbasis konveyor untuk lingkungan tersebut. Pembagi jalur yang dapat disesuaikan memungkinkan pergantian cepat antara bagian kecil dan besar. Pilihan populer lainnya adalah serangkaian laci yang menampilkan pelat baja atau aluminium dengan lubang untuk 20 hingga 40 bagian.

Workholding adalah pertimbangan utama lainnya, Lucier menambahkan; catok otomatis adalah solusi yang relatif sederhana. “Tidak harus rumit, dengan klem ayun dan hal-hal seperti itu. Ini bisa berupa chuck tua yang bagus atau catok dengan pneumatik atau hidrolik untuk membuka dan menutup, dan Anda membuat rahang Anda sendiri—tidak seperti yang dilakukan banyak toko dengan sekitar 50 bagian.

Untuk suku cadang bervolume lebih rendah, bahkan serendah ukuran lot satu, Metode menawarkan sistem carousel penyimpanan putar robot Plus-K dan Plus-K 60. “Kami tidak membuat robot menjadi part-specific; robot diatur untuk membawa workholding generik masuk dan keluar dari mesin, apakah itu catok kecil atau palet. Robot diatur untuk mengambil fitur umum di bagian depan workholding.” Bagian dimuat ke dalam ragum manual, dan robot diprogram sebelumnya untuk bertindak seperti sistem pemuatan palet; tidak diperlukan pemrograman pengguna akhir. Sistem ini juga meningkatkan penawaran alat standar pada RoboDrill, dari 21 menjadi 161 alat opsional.

Dengan solusi seperti ini, toko kerja biasanya melihat laba atas investasi dalam waktu kurang dari 12 hingga 18 bulan. “Tujuan kami adalah meyakinkan Anda untuk menjalankannya dua atau tiga shift—untuk mengambil sel robot, mengisi sistem infeed dengan suku cadang dan pulang pada pukul 17.00, dan mendapatkan dua hingga enam jam waktu pengoperasian. Jika saya bisa mendapatkan sistem otomatis yang menangani 80 persen pekerjaan yang Anda rencanakan, kami melakukannya dengan sangat baik.”

Solusi Informing Methods adalah koneksi lama ke toko kerja dan pengetahuan tentang cara kerjanya, kata Lucier, yang juga seorang masinis berdasarkan perdagangan. Misalnya, ia sering mengingatkan toko-toko bahwa mereka dapat mengerjakan sendiri gripper baja atau aluminium mereka sendiri. Dan, mengutak-atik program yang sudah disediakan pada robot bisa lebih mudah daripada pemrograman CNC. Grup integrasi otomatisasi perusahaan sangat menyadari masalah seputar peralatan mesin, mulai dari pendingin dan chip hingga rotasi pahat, masa pakai pahat, deburring, dan banyak lagi.

“Jika Anda akan menempatkan robot pada peralatan mesin, Anda menginginkan robot integrator yang melakukan itu,” Lucier menyimpulkan. “Manfaat robot seharusnya tidak sulit untuk dibenarkan.”

Menilai Kebutuhan, Menambah Kecepatan

Memahami kebutuhan otomatisasi bengkel kerja dimulai dengan evaluasi menyeluruh terhadap volume yang diperlukan untuk meningkatkan produktivitas.

Saat dipekerjakan oleh klien, kata Absolute's Ortner, “kami melakukan tata letak sistem, memutuskan praktik terbaik untuk mengotomatisasi—sistem konveyor, robot, penanganan bahan mentah, penanganan bagian akhir—kemudian mendesainnya dalam CAD untuk memastikan semua bagian pas di lantai mereka. rencana, sambil bekerja sesuai anggaran mereka.”

Selain menawarkan serangkaian peralatan otomatisasi standar, mulai dari cobot hingga penanganan suku cadang hingga pemantauan, Absolute “menawarkan paket turnkey,” kata Ortner. “Kami mencari apa yang kami rasa sebagai solusi terbaik dan bekerja sama dengan pemasok tersebut untuk memastikan kesuksesan.”

Pengalaman Absolute dalam mencari peralatan yang tepat jelas terbayar, katanya. “Satu klien yang menggunakan cobot OB7 mendapatkan efisiensi 20 persen lebih banyak dan lebih sedikit memo dalam satu shift. Mereka mampu mengurangi waktu pengiriman hingga dua minggu pada proses khusus ini, yang membuka mesin atau sel untuk pekerjaan tambahan untuk ROI yang lebih tinggi. Juga, karena mereka tidak harus melakukan tugas yang berulang sesering mungkin, ada lebih sedikit klaim kompensasi pekerja untuk perusahaan—dan pekerja juga tidak sering sakit, menghemat banyak uang.”

Seperti yang ditemukan oleh toko lain, peningkatan ketersediaan operator untuk tugas lain sering kali berarti “mereka memiliki lebih banyak waktu untuk berkontribusi pada keseluruhan proses, seperti pemeriksaan kontrol kualitas. Mereka lebih terlibat dalam manajemen proses daripada hanya menekan tombol dan tidak terlalu bosan dan lelah.”

Mendapatkan manfaat tersebut bisa sangat hemat biaya, tambah Ortner. “Jalur cobot kami dari Productive Robotics mulai dari $34.900 untuk paket CNC dasar. Anda dapat beralih dari paket CNC dasar dan meningkatkan ke sel yang terintegrasi penuh menggunakan beberapa cobot, konveyor, pengukuran dalam proses, dan metode presentasi bagian.”

Pemantauan Untuk Output Lebih Banyak

Untuk membantu toko menjaga pekerjaan sesuai jadwal dan menjalankan lebih banyak proyek tanpa pengawasan, Mitsubishi Electric Automation Inc., Vernon Hills, Illinois menawarkan Integrated Machine Analytics (IMA) berbasis MTConnect untuk pemantauan alat berat. Aplikasi IMA Mobile menawarkan entri yang mudah dipasang ke pemantauan mesin.

Dengan IMA, toko “dapat lebih memahami produksi, yang membantu penjadwalan pekerjaan secara akurat untuk memanfaatkan sepenuhnya mesin dan jam kerja yang tersedia, serta menawar lebih banyak pekerjaan secara lebih akurat,” kata Robert Brodecki, manajer produk layanan seluler IMA untuk Mitsubishi Electric Automation.

Satu-satunya perangkat keras yang diperlukan adalah kabel Ethernet dan hub/switch jika menghubungkan beberapa mesin, dan hanya membutuhkan waktu 5-10 menit untuk menyiapkan mesin, jelasnya. “Dengan titik biaya rendah, pengguna dapat melihat ROI dalam beberapa hari, terutama jika mereka menjalankan produksi tanpa pengawasan atau mati lampu dan telah kehilangan waktu produksi karena kerusakan mesin dan tidak mengetahuinya nanti. Dengan notifikasi IMA Mobile, Anda akan mengetahui dalam waktu 10 hingga 15 detik jika mesin berhenti memotong, di mana pun Anda berada.”

Pemantauan mesin meningkatkan throughput secara signifikan, tambahnya. “Hanya melihat keadaan eksekusi, banyak toko pekerjaan biasanya memiliki mesin yang menjalankan pekerjaan antara 25 dan 40 persen dari waktu yang tersedia. Melalui pemantauan sederhana dari status saat ini melalui IMA Mobile, mereka dapat dengan cepat memindahkannya ke 50 persen atau lebih dengan dapat segera menangani mesin apa pun yang telah menghentikan produksi karena alasan apa pun. Ini adalah data aktual langsung dari mesin juga; itu menghilangkan permainan tebak-tebakan tentang berapa lama mesin itu memotong, dalam keadaan diam, atau mati.” Jam kerja mesin yang tersedia diperluas dengan menjalankan lebih banyak shift dengan lebih sedikit pekerja—atau tanpa pengawasan—tanpa kehilangan produksi karena penghentian yang tidak terduga.

Dengan IMA Mobile, operator dapat beralih ke tugas bernilai tambah “dengan mengetahui bahwa aplikasi akan memberi tahu mereka saat pekerjaan selesai atau terganggu oleh sesuatu yang perlu diperhatikan”.

Dengan biaya masuk yang relatif rendah, Brodecki mencatat, IMA memungkinkan pengguna “memahami produksi mereka dan melakukan peningkatan, serta memulai proyek pemesinan tanpa pengawasan yang lebih sederhana sambil diyakinkan bahwa mesin mereka terus berjalan. Karena semuanya dibangun di sekitar standar MTConnect, jika pengguna memutuskan untuk pindah ke sistem pemantauan yang lebih mendalam dan dapat disesuaikan, mereka tidak perlu membayar untuk menghubungkan mesin mereka lagi; mereka hanya mengarahkan perangkat lunak baru ke Agen MTConnect dan data mesin dapat diakses dengan cepat.”

Kemudahan masuk itu sangat penting untuk mengotomatisasi di masa COVID, ia menyimpulkan. “Masuk akal, karena perusahaan ingin mengotomatisasi lebih banyak, tetapi sulit untuk mengetahui secara pasti di mana dan bagaimana tanpa data produksi yang akurat untuk mengidentifikasi area yang akan diotomatisasi. Pada awal pandemi, banyak perusahaan yang kami ajak bicara masih ragu-ragu tentang pemantauan mesin. Karena pandemi telah berlalu dan perusahaan menyadari bahwa mereka tidak akan dapat menghindari otomatisasi dan solusi kerja jarak jauh lagi, mereka telah memindahkan proyek-proyek ini ke daftar teratas.”