Meningkatkan Kecerdasan dan Keselamatan Robot di Manufaktur
Pandemi menyoroti kebenaran sedih manufaktur: manusia sakit
COVID-19 telah mengajarkan pelancong manufaktur pelajaran berharga: ketika manusia sakit, mesin perkakas dan peralatan diam. Tentu, mereka sudah mengetahuinya, sama seperti mereka mengetahui bahwa karyawan makan siang dan liburan, terlambat karena mobil mereka tidak akan menyala, dan pergi bekerja di toko di jalan sebelah untuk lima puluh sen lebih per jam. Untuk alasan ini, di antara alasan lain, pemilik dan manajer bengkel lama menghadapi tekanan untuk mengotomatisasi; sekarang, di tengah pandemi global, mereka gila untuk melakukannya.
“AS telah berjuang dengan kekurangan tenaga kerja terampil selama bertahun-tahun, tetapi ketergantungan pada operator manusia menjadi sangat tantangan akhir-akhir ini,” kata Mark Sumner, wakil presiden penjualan dan pemasaran di penyedia otomasi industri Acieta LLC, Waukesha, Wis. “Durante bertahun-tahun kami menerima panggilan dari produsen yang mengatakan, ‘Saya sedang memikirkan otomasi. Beritahu saya bagaimana cara ini mungkin meningkatkan garis bawah kami.’ Sejak COVID-19, namun, itu telah berubah menjadi, ‘Kami membutuhkan robot. Bagaimana cara memulainya?’”
Norma Baru
Ada banyak alasan untuk perubahan ini, katanya. Pertimbangkan bengkel mesin dan pabrik pembuatan dalam dunia yang cemas tentang transmisi virus. Dalam lingkungan ini, mesin perkakas biasanya cukup jauh satu sama lain sehingga jarak sosial tidak akan menjadi masalah. Namun apa yang terjadi pada waktu maksi, ketika karyawan berkumpul untuk berbagi cerita tentang akhir pekan mereka di danau, atau mengeluh tentang kinerja tim olahraga favorit mereka?
Dan dampak apa yang akan dikenakan pemakaian masker wajib pada moral karyawan, tidak termasuk rintangan plexiglass, pemeriksaan suhu di pintu, dan tanda pengingat orang untuk tetap enam kaki terpisah? Apa tentang pemadaman yang pasti harus terjadi ketika rekan kerja positif? Dengan keberuntungan, semuanya ini akan sementara. Mungkin imunolog akan cepat mengembangkan vaksin, dan pada tahun ini berikutnya, kita dapat membatalkan 2020 sebagai anomali. Namun bagaimana jika vaksin tidak pernah datang? Dan bagaimana tentang pandemi berikutnya? Pertanyaan seperti ini membuat produsen ragu, dan banyak dari mereka telah mengatakan, “Cukup sudah. Mari kita mengotomatisasi di mana saja mungkin.”
Berita baik? Melakukannya sekarang lebih mudah dari sebelumnya. Sumner mengatakan jarak sosial berarti akan ada lebih banyak ruang untuk menempatkan robot antara rekan kerja, sementara Steve Alexander, wakil presiden operasi Acieta, menambahkan bahwa sistem visi dan kemampuan canggih lainnya memiliki efek positif pada biaya dan fleksibilitas robot.
“Semakin banyak pelanggan menggunakan kamera untuk menemukan bagian yang ditempatkan secara acak, baik di palet, di rak, atau di konveyor,“ katanya. “Robot dapat menentukan orientasinya dan kemudian mengambil bagian, serta menentukan apakah fitur ada—lubaran, misalnya, atau barcode—dan kemudian membuat keputusan sesuai dengan itu. Ini mengurangi kebutuhan akan fixture dan biaya terkaitnya, sambil juga membuat robot lebih mudah diterapkan.”
Melihat Jelas dengan Kamera
Sistem visi paling populer Acieta adalah iRVision FANUC, yang Alexander jelaskan adalah opsi pada robot FANUC apa pun. Namun dia cepat menunjukkan bahwa kamera pihak ketiga dan OEM tersedia untuk praktis merek robot apa pun, berapa usianya. Masalah menentukan bagaimana Anda akan menggunakan kamera seringkali bagian yang lebih sulit dari persamaan visi.
“Tentu saja ada rekayasa yang terlibat,” katanya. “Anda perlu menata tata letak fisik yang benar, bidang pandang, pencahayaan yang tepat, dan sebagainya. Dan kemudian di sisi perangkat lunak, Anda perlu mengajari robot, mengkoreksi apa yang dilihat kamera dan bagaimana gambar-gambar tersebut terkait dengan tugas yang sedang dikerjakan. Ini tidak semudah memasang kamera.”
Seseorang yang tahu segalanya tentang ini adalah Dave Bruce, manajer rekayasa dan ahli visi robot dengan FANUC America Corp., Rochester Hills, Mich. Dia dan rekan kerja Greg Buell—ahli cobot dan insinyur senior untuk segmen penanganan material FANUC—setuju bahwa sistem visi semakin populer dan canggih, tetapi memperingatkan bahwa penggunaannya memerlukan pekerjaan tambahan.
“Visi telah berkembang jauh dalam beberapa tahun terakhir,” kata Bruce. “Kami telah memilikinya pada tiga generasi pengontrol terakhir kami, dan untuk dua dari itu, kami telah melakukan dorongan besar ke visi 3D (3DV), yang menggunakan kamera point cloud yang sangat cepat untuk memetakan lingkungan robot. Kami mengantisipasi bahwa penggunaan robot industri dan kolaboratif akan meningkat sangat besar dalam beberapa tahun ke depan.”
Teknologi lain adalah sensing gaya, kemampuan yang membuat robot lebih aman dan lebih canggih. Force Control FANUC, misalnya, sering digunakan bersama dengan produk visi perusahaan untuk melakukan operasi deburring dan perakitan; tugas-tugas ini menjadi lebih mudah ketika didukung oleh perangkat lunak cerdas. “Kami memiliki produk lain yang disebut Intelligent Deburr,” Buell kata. “Itu memungkinkan pengguna untuk mengunggah gambar CAD bagian, dan perangkat lunak akan menghasilkan jalur gerak terbaik untuk deburring. Itulah tingkat kecerdasan buatan yang membantu produsen mencapai ROI tercepat yang mungkin pada investasi otomasi mereka.”
Keputusan Secara Real-Time
Kecuali Anda adalah salah satu orang yang takut takeover robotik masa depan atas ras manusia, kecerdasan buatan (AI) deterministik mungkin segmen paling menarik dari industri otomasi. Itulah sebabnya robot yang dilengkapi AI tidak hanya lebih canggih, tetapi jauh lebih murah untuk dioperasikan.
“Sekitar 40 persen biaya berkelanjutan robot terletak pada pemrogramannya,” kata Jason Barton, chief commercial officer untuk Realtime Robotics Inc. berbasis Boston. “AI dapat mengurangi biaya tersebut hingga 70 persen. Realtime Robotics mencapai ini dengan mengotomatisasi proses pemrograman robot untuk menentukan cara paling efisien untuk pergi dari Titik A ke Titik B, dan kemudian menghasilkan program sesuai dengan itu.” Yang lebih lagi, sistem dapat secara dinamis memodifikasi program tersebut saat kondisi tertentu muncul, teknologi yang tidak jauh dari yang digunakan oleh kendaraan otonom untuk menavigasi di kota.
“Sebelum kita memiliki GPS di mobil dan ponsel, supir akan mencetak petunjuk rinci ke tempat yang tidak dikenal,” kata Barton. “Tetapi jika ada penutupan jalan atau lalu lintas yang padat, Anda dalam kesulitan karena Anda tidak memiliki cara untuk mengubah rute Anda saat itu juga. Itulah cara pemrograman konvensional untuk robot saat ini. Anda harus memprogram setiap titik jalur individual untuk setiap gerakan yang diperlukan untuk robot yang diberikan, dan jika Anda memiliki banyak robot yang bekerja sama, Anda harus memprogram masing-masing untuk bekerja sama secara harmonis. Ini adalah tugas yang melelahkan dan memakan waktu, yang mampu kami hapus.”
Robot yang memprogram diri sendiri dan sadar akan lingkungannya mungkin akan menjadi pengubah permainan, cukup besar sehingga Realtime Robotics telah bermitra dengan sejumlah produsen robot, di antaranya Mitsubishi Electric Automation Inc., Vernon Hills, Illinois. Adam Welch, manajer produk robotika untuk Mitsubishi, mengatakan sistem visi 3D yang canggih seperti ini membantu memastikan bahwa semua robot dalam sel atau area kerja akan beroperasi dengan efisien, sadar spasial di mana mereka saat ini, dan di mana mereka berencana berada di masa depan.
Penilaian Risiko dan Kemampuan
“Kami menggunakan teknologi ini untuk berbagai aplikasi robotik dengan kepadatan tinggi, termasuk di industri otomotif dan makanan dan minuman,” Welch kata. “Karena sistem secara intuitif memahami peran dan tanggung jawab setiap robot, ia mampu membuat hierarki, menyatakan bahwa robot nomor satu memiliki prioritas atas robot nomor dua, dan seterusnya. Ini mengelola bahkan proses manufaktur yang sangat ketat dengan cukup efisien, tanpa kebutuhan akan pemrograman canggih.”
Tentu saja, itu tidak berarti sistem pemrograman tradisional dan peralatan keselamatan akan pergi dalam waktu dekat. Ben Sagan, manajer pengembangan bisnis di Mitsubishi Electric Automation, menyarankan solusi MELFA SafePlus perusahaan melengkapi garis robot industri mereka dengan berinteraksi dengan berbagai peralatan keselamatan. Ini termasuk area scanner, light curtains, dan safety mat, semuanya bertujuan untuk mengurangi kecepatan robot atau membatasi geraknya berdasarkan umpan balik dari aksesori ini.
Bagi mereka yang berpikir, “Bagus, mari kita buang kandang besar dan jelek itu dan ganti dengan sistem seperti ini,” jangan terlalu cepat. Seperti rekan mereka di seluruh industri, kedua ahli menyatakan bahwa pelanggan harus melakukan penilaian risiko sebelum menerapkan robot apa pun. “Ini benar bahkan dengan robot kolaboratif,” katanya menambahkan, sambil menunjukkan bahwa Mitsubishi Electric Automation akan merilis cobot pertamanya—MELFA ASSISTA—sometime this fall. “Kritis bagi produsen untuk menganalisis aplikasi robotik apa pun sehubungan dengan tata letak sel, mesin perkakas, konveyor dan peralatan penanganan material lainnya, dan seberapa besar interaksi manusia yang akan ada,” Sagan kata.
Pandemi Mempercepat Lebih Banyak Otomasi
Joe Campbell sepenuhnya setuju dengan ide lebih banyak cobot. Manajer senior untuk pemasaran strategis dan pengembangan aplikasi di Universal Robots USA Inc., Ann Arbor, Mich., mengatakan produsen perlu merangkul robotika—kolaboratif atau tidak—secepat mungkin. “Bahkan sebelum pandemi, situasi sangat jelas,” katanya. “Setidaknya 500.000 pekerjaan manufaktur tidak terisi. Lebih dari 10.000 baby boomer pensiun setiap hari, dan 27 persen tenaga kerja manufaktur berusia 55 atau lebih. Dan argumen terakhir untuk lebih banyak otomasi? Kesediaan milenial dan orang muda lainnya untuk memasuki perdagangan berada pada titik terendah.”
Situasi ini sendiri telah menjadi pengantar konstan untuk otomasi, kata Campbell. Sekarang tambahkan pandemi global ke dalam campuran. Akibatnya, bengkel dari semua ukuran mulai membeli cobot dan robot, menyisipkan mereka dengan tenaga kerja manusia yang bertolak jarak sosial dalam upaya untuk kembali ke level sebelum pandemi. Dengan itu datang keinginan untuk reshore di mana saja mungkin, menyamakan lapangan biaya tenaga kerja rendah dengan robot yang lebih cerdas dan lebih canggih.
Salah satu contoh ini adalah ActiNav Universal Robots, sistem picking bin otonom yang diperkenalkan bulan April lalu. Berbeda dengan picker bin yang ditemukan di gudang e-commerce dan pusat pemenuhan yang pada dasarnya adalah solusi “pick and drop”, ActiNav adalah apa yang disebut Universal Robots sebagai “pick and place.” Dikatakan cukup akurat untuk tending mesin CNC, dan cukup cerdas untuk mengambil objek yang ditempatkan secara acak dari bin yang sangat dalam. Sebagian besar kemampuan ini berasal dari pertama untuk perusahaan, sistem visi resolusi tinggi yang disediakan oleh Photoneo Inc., Erlanger, Ky., bersama dengan perangkat lunak yang dikembangkan Universal Robots di dalam perusahaan.
“Itulah sihir sebenarnya di balik ActiNav,” Campbell kata. “Dengan bin-picking tradisional, Anda harus memprogram semua skenario yang berbeda, sesuatu yang praktis tidak mungkin dilakukan di bin yang dipenuhi dengan bagian logam kecil. Dengan ActiNav, Anda menunjukkan bagian, bin, dan di mana Anda ingin bagian pergi, dan perangkat lunak melakukan sisanya. Ini cukup sederhana sehingga Anda dapat menyiapkan bagian baru dari nol dalam dua hingga empat jam, sesuatu yang mungkin memakan waktu beberapa bulan.”
Bergerak dengan Aman
Menurut Campbell, COVID-19 akhirnya menunjukkan kepada semua orang apa yang terjadi ketika Anda membiarkan manufaktur Anda pergi ke tempat lain. “Cukup pandemi atau gangguan serupa dan Anda ditutup,” katanya. “Karena ini, perusahaan di mana saja ingin membawa pekerjaan kembali ke dalam rumah, dan mereka ingin melakukannya sekarang. Karena kekurangan tenaga kerja, Namun, satu-satunya cara untuk melakukannya secara efektif adalah dengan otomasi fleksibel yang mudah diterapkan, mudah diprogram dan dioperasikan, dan dengan protokol keselamatan yang tepat, dapat digunakan bersama dengan karyawan manusia. Robot kolaboratif memenuhi kebutuhan ini pada semua hitungan.”
Joe Chudy, wakil presiden dan manajer umum ABB Robotics U.S., Auburn Hills, Mich., juga telah mendengar panggilan industri untuk lebih banyak otomasi, meskipun solusinya sedikit berbeda. “Pelanggan kami memberitahu kami bahwa kebutuhan untuk mempercepat adopsi robotika dan otomasi adalah kritis, baik untuk melindungi kesehatan karyawan mereka dan untuk meningkatkan kelangsungan bisnis,” katanya. “Sekarang sebagian besar ingin mengubah keseimbangan globalisasi dan lokisasi untuk membawa produksi lebih dekat ke rumah, yang dikenal sebagai nearshoring, sambil meningkatkan fleksibilitas produksi dan meningkatkan ketangguhan rantai pasokan.”
Memenuhi kebutuhan ini memerlukan alat intuitif yang membantu pengguna membuat keputusan yang lebih baik. Salah satunya adalah suite perangkat lunak SafeMove perusahaan, yang Chudy katakan memungkinkan operator lebih besar kebebasan untuk berkolaborasi dengan robot di ruang terbatas dan dengan praktis tanpa pengapit, dengan asumsi sensor keselamatan, laser scanner, dan light barrier yang tepat tersedia. Ini dapat digunakan di seluruh rentang robot industri ABB, “membuat setiap robot menjadi cobot” melalui deteksi dan pencegahan gerakan elektronik yang dapat dikonfigurasi yang membatasi kecepatan, gerakan, dan posisi robot ketika seseorang mendekat.
Dia juga menunjukkan kebutuhan akan perangkat lunak simulasi dan pemrograman offline, di antaranya RobotStudio perusahaan. Yang pertama memungkinkan pengguna untuk membuat, mensimulasikan, dan menguji instalasi robot lengkap dalam lingkungan virtual 3D tanpa mengganggu baris produksi aktual. “Ini berarti baris produk baru dapat dipasang lebih cepat dan meningkatkan kecepatan penuh tanpa kejutan selama komisi. Ini adalah kompetensi kritis bagi produsen, mengingat mass customization dan siklus hidup produk yang lebih pendek saat ini,” katanya. “Dan seperti perangkat lunak CAM dan mesin perkakas CNC, pemrograman robot offline menghilangkan waktu henti dan gangguan lantai pabrik yang terjadi dengan metode pemrograman manual.”
