Memaksimalkan Produktivitas Ruang Pengelasan dengan Sel Kerja Robotik Lean

Dirancang berdasarkan prinsip manufaktur lean untuk mengurangi boros dan meningkatkan alur kerja, sel kerja las bus robotik dapat memberikan akurasi, keandalan, serbaguna, dan kecepatan untuk banyak aplikasi industri yang meliputi berbagai industri. Meskipun beberapa produsen akan berpendapat bahwa sel kerja robotik paling efisien di pasar adalah yang memiliki jejak terkecil, ada faktor lain yang perlu dipertimbangkan. Ini membawa kita pada pertanyaan: apa yang merupakan penggunaan paling efisien dari lantai pabrik yang berharga?

Agar produsen mendapatkan pengembalian investasi (ROI) maksimal selama periode pengembalian yang ditetapkan, sangat penting untuk menggunakan sel kerja yang paling efisien mungkin untuk menangani aplikasi dan tipe bagian tertentu. Tren pembelian terbaru menunjukkan bahwa pembelian sel kerja robotik yang lebih besar dengan robot tambahan dapat menjadi solusi yang lebih produktif bagi perusahaan untuk meningkatkan throughput dan meningkatkan kualitas produk, memenuhi kekurangan tenaga kerja dan memenuhi permintaan pelanggan dalam prosesnya.

Sementara banyak produsen berasas Asia menekankan sel kerja robotik dengan jejak kecil adalah yang terbaik, perusahaan di AS secara umum kurang khawatir tentang lantai pabrik. Namun, mentalitas ini berubah seiring produsen mencoba memenuhi inisiatif untuk produktivitas yang ditingkatkan. Yaskawa membuat berbagai sel kerja las standar, yang merupakan bagian dari seri ArcWorld^®. Sel-sel ini dapat digunakan untuk menggambarkan enam faktor yang berkontribusi pada produktivitas lantai pabrik. Dalam gilirannya, faktor-faktor ini juga dapat membantu menjelaskan tren pembelian terbaru dan mengevaluasi penggerak utama untuk mendapatkan lebih banyak produktivitas dari lantai pabrik.

Enam Faktor Kunci yang Perlu Dipertimbangkan:
Jawaban atas efisiensi sel kerja mungkin ada dalam membandingkan faktor-faktor tertentu dan meninjau rasio sederhana. Untuk mengevaluasi produktivitas sel kerja robotik, produsen harus mempertimbangkan hal berikut:

1. Luas Bagian
   Luas bagian adalah cukup ruang yang diperlukan untuk mendukung produk. Misalnya, pemasok kursi otomotif memiliki perbedaan ukuran yang jelas antara bracket penegang duduk, kursi depan, dan bingkai kursi belakang split 60/40 untuk sub-assembly. Memiliki luas bagian yang cukup untuk secara efektif dan efisien memproduksi bagian berkualitas dengan alat adalah kunci. Posisi bagian juga adalah faktor. Jika bagian perlu di-reorientasi, membutuhkan volume tiga dimensi yang lebih besar.
    
2. Luas Sel Kerja
   Ini merujuk pada ukuran jejak seluruh sel kerja, atau seberapa banyak lantai pabrik yang dihabiskan oleh sistem robotik. Produsen mungkin melihat sel kecil sebagai penggunaan yang lebih efisien dari lantai pabrik. Sementara jejak sel adalah pertimbangan yang valid, memilih sistem robotik berdasarkan jejak saja tidak ideal. Demikian pula, sel kerja satu stasiun harus dievaluasi sebagai pasangan saat dibandingkan dengan sel dua stasiun.
    
3. Luas Keselamatan
   Ruang terbuka, di mana operator harus keluar selama indeksasi posisi untuk mematuhi peraturan keselamatan, dikenal sebagai luas keselamatan. Beberapa produsen akan menyesuaikan sel kerja robotik dengan pintu gulung untuk meminimalkan ruang luas keselamatan. Menyimpan kotak bagian untuk bagian kecil di dalam area ini membantu menggunakan ruang ini dan meningkatkan ergonomi.
    
4. Area Operator / Penyimpanan Bagian
   Area operator merujuk pada ruang tempat operator mengambil atau menempatkan bagian ke dalam alat sel. Sel dengan ruang keselamatan dapat secara potensi memadatkan operator dengan penyimpanan bagian, yang akan mengharuskan sel satu stasiun dilengkapi dengan gang yang lebih lebar. Sel satu stasiun kadang-kadang ditempatkan satu sama lawan, jadi operator memuat satu dan kemudian melayani sel di sisi lain gang.
    
5. Jumlah Robot
   Jumlah robot las bus – atau "arcs" yang merujuk pada lampu las bekerja – dalam sel kerja juga sangat penting saat memilih solusi robotik. Menambahkan robot kedua atau ketiga dapat hampir menglipat ganda atau melipat tiga produksi las dengan sedikit atau tanpa dampak pada lantai pabrik. Ini meningkatkan "kepadatan arc" dari sel kerja tertentu.
6. Biaya
   Harga sel kerja dipertimbangkan di setiap tahap desain dan implementasi. Banyak kali, robot adalah persentase yang lebih kecil dari biaya ketika positioner, kontrol sel, dan alat termasuk. Item lain, seperti sensor laser, juga dapat meningkatkan biaya tetapi meningkatkan waktu siklus. Persyaratan bagian dan throughput pelanggan akan menentukan seberapa besar mereka mungkin menilai fitur yang menambahkan biaya ini saat menciptakan sel yang sangat efisien.

Aplikasi
Saat memilih sel kerja yang paling produktif untuk aplikasi dan tipe bagian tertentu, produsen harus mengevaluasi faktor kunci yang mempengaruhi efisiensi sel kerja sebagai perbandingan. Misalnya:

• Luas Bagian / Luas Sel Kerja = Rasio Luas Bagian terhadap Sel Kerja
• Bagian / Sel Kerja X Jumlah Robot Arc = Kepadatan Arc atau Rasio Produktivitas Sel Kerja
• Rasio $ terhadap Lantai dan # Arc = Rasio Nilai
• Biaya Integrasi (1x per sel kerja): PLC + HMI + Drop Daya + Alat + Etc.

  Contoh 1: Bengkel atau perusahaan otomotif mungkin mempertimbangkan ArcWorld C-52 (AWC-52), yang merupakan sel kerja kompak untuk fabrikasi volume rendah hingga menengah yang memiliki dua stasiun meja datar (AWC-52S memiliki headstock untuk memutar bagian). Sel ini memberikan performa kuat dalam paket kompak, dengan:    

• Jejak lantai yang dikurangi
• Satu robot Motoman^® sumbu enam
• Pintu gulung
• Paket las terintegrasi
• Ukuran bagian maks (mm) kapasitas 760 x 700

Memilih sel kerja yang lebih kecil berdasarkan ukuran bagian mungkin tampak sebagai penggunaan terbaik dari lantai pabrik, tetapi setelah mempertimbangkan ukuran bagian yang lebih kecil dalam conjunction dengan jejak total sel kerja, efisiensi area keseluruhan dari sel ini hanya 12%.

Dalam menilai kapasitas produksi sel, jumlah robot las bus juga dievaluasi. Setelah menghitung rasio luas bagian terhadap robot dan membandingkannya dengan jumlah arc, ditentukan bahwa rasio produktivitas sel kerja AWC-52 masih 12% efisien karena satu robot. Meskipun biaya masuk rendah, waktu ramp-up cepat, desain jejak sempit, dan kemampuan pengamanan yang mudah, sel kerja ini mungkin kurang bagi beberapa produsen saat perbandingan dibuat.

Demikian pula, sel kerja satu stasiun kompak harus dievaluasi sebagai pasangan, dibandingkan dengan sel dua stasiun. Konfigurasi jenis ini menambahkan robot las bus ekstra ke dalam proses, tetapi juga menambahkan lebih banyak ruang ke area operator. Sementara sel kerja ini menghilangkan waktu sapu positioner, itu memaksa operator untuk berjalan, menawarkan ergonomi yang buruk dan potensialmente meningkatkan waktu siklus.

Beberapa produsen akan menempatkan sel ini satu sama lawan, di mana ruang operator ditangani oleh satu operator. Ini dapat mendorong rasio produktivitas hingga 30% berdasarkan dua robot dan luas bagian/sel kerja. Penggunaan dua sel akan menghasilkan 2x biaya integrasi, yang dapat signifikan bagi produsen otomotif dengan alat otomatis.

Contoh 2: Produsen yang mencari sel kerja untuk melas bagian kecil yang tidak memerlukan pemosisian mungkin mempertimbangkan ArcWorld 1000 (konfigurasi satu robot) atau ArcWorld 1200 (konfigurasi dua robot). Pre-engineered untuk produksi bagian kecil hingga menengah untuk aplikasi las volume menengah hingga tinggi, ArcWorld ini menawarkan:

• Meja putar servo berkecepatan tinggi (meja atas 60 in atau 72 in)
• Satu atau dua robot Motoman sumbu enam
• Unit Keselamatan Fungsional (FSU)
• Paket las terintegrasi
• Ukuran bagian maks (mm) kapasitas 1.000 x 474

Menggunakan perbandingan sub-assembly yang sama (lihat Contoh 1), sel AW1000 ditemukan 10% efisien menggunakan rasio luas bagian terhadap luas sel kerja. Meskipun diperkenalkan meja putar servo berkecepatan tinggi, kehadiran area keselamatan menciptakan "ruang mati" yang tidak dapat digunakan selama operasi. Di sisi positif, area operator memerlukan gerakan minimal dari operator, menciptakan ergonomi yang lebih baik.

Saat kepadatan arc dihitung dalam hubungan dengan rasio luas bagian terhadap luas sel kerja, terungkap bahwa penambahan robot las bus ekstra dalam konfigurasi ini (AW1200) meningkatkan produktivitas sel kerja keseluruhan menjadi 19%. Saat membandingkan harga daftar antara sel kerja ArcWorld lainnya, AW1200 mewakili harga/arc terendah dari semua sel kerja, menjadikannya nilai yang baik. Hanya ada 1x biaya integrasi untuk sel ini.

Contoh 3: Sel kerja paling populer kami, seri AWIV-6000 dengan positioner roda feris, memberikan penggunaan paling efisien dari lantai pabrik. Pre-engineered untuk produksi bagian volume menengah hingga tinggi, ini menawarkan:

• Kapasitas berkecepatan tinggi, positioner slim-line hemat ruang
• Satu, dua, tiga, atau empat robot Motoman sumbu enam
• Unit Keselamatan Fungsional (FSU)
• Paket las terintegrasi
• Ukuran bagian maks (mm) kapasitas 4.000 dan 1.525

Menggunakan perbandingan efisiensi lantai pabrik yang sama (lihat Contoh 1 dan Contoh 2), sel kerja seri ArcWorld IV-6000 ditemukan 30-34% efisien menggunakan rasio luas bagian terhadap luas sel kerja. Sementara penambahan positioner slim-line berkecepatan tinggi dalam hubungan dengan luas bagian dan luas sel kerja meningkatkan efisiensi sel, kehadiran area keselamatan masih menciptakan "ruang mati" yang tidak dapat digunakan selama operasi. Beberapa produsen telah menggunakan tirai gulung untuk melalui area keselamatan guna mengurangi jarak yang digunakan oleh light curtain.

Seperti dalam contoh sel kerja ArcWorld C-series dan ArcWorld 1000 series, kehadiran robot las bus meningkatkan faktor produktivitas setiap sel. Saat kepadatan arc dihitung dalam hubungan dengan rasio luas bagian terhadap luas sel kerja untuk setiap sel dalam seri ArcWorld IV-6000, temuan adalah sebagai berikut:
 

• AWIV-6000SL luas bagian / sel X 1 robot arc = rasio produktivitas 60%
• AWIV-6200SL luas bagian / sel X 2 robot arc = rasio produktivitas 67%
• AWIV-6300SL luas bagian / sel X 3 robot arc = rasio produktivitas 100%

Kepadatan arc dalam hubungan dengan rasio luas bagian terhadap luas sel memberikan ArcWorld IV-6300SL persentase yang lebih besar, menjadikannya sel kerja paling fleksibel dan produktif dalam konfigurasi standar kami.

Pelanggan yang kembali telah beralih dari menentukan sel AWIV-6300 dengan 3 robot dan jangkauan positioner 3 meter ke sel dengan empat robot (AWIV-6400) dan jangkauan positioner 4 meter. Meskipun ini sedikit meningkatkan rasio luas bagian terhadap luas sel (efisiensi lantai pabrik) pelanggan dari 34% menjadi hanya 36%, rasio kepadatan arc (atau efisiensi produktivitas) meningkat sangat besar dari 101% menjadi 143%. Selain itu, menambahkan lebih banyak robot adalah solusi yang hemat biaya karena biaya integrasi sel, seperti PLC, HMI, alat, pengamanan, dan drop utilitas, tidak meningkat.

Kesimpulan:
Sel kerja robotik kompak menawarkan jejak yang dikurangi, tetapi tidak selaras penggunaan paling efisien dari lantai pabrik. Bengkel pekerjaan mungkin ingin mengevaluasi kapasitas ukuran bagian dalam hubungan dengan jejak sel kerja untuk menentukan penggunaan paling FLEKSIBEL dari lantai pabrik. Selain itu, dalam upaya meningkatkan PRODUKTIVITAS lantai pabrik, perusahaan otomotif mungkin ingin mempertimbangkan untuk memperluas area kerja sedikit untuk menambahkan lebih banyak robot. Mengevaluasi biaya beberapa konfigurasi sel kerja yang berbeda, termasuk biaya integrasi, dapat membantu produsen memastikan bahwa mereka memaksimalkan NILAI lantai pabrik mereka.