Bagaimana Otomasi Melesat Selama COVID-19: Tren, Fleksibilitas, dan Kenaikan Cobot
Solusi yang lebih aman, lebih cepat, dan lebih cerdas membantu industri selama pandemi
Tren panjangnya menuju otomasi manufaktur dengan benar telah dipercepat oleh pandemi COVID-19. Sekitar satu tahun ke dalam krisis, ini adalah waktu yang baik untuk bertanya tentang dampak jangka panjang. Apakah pandemi mendorong otomasi ke area baru? Apakah pemasok membuat otomasi lebih fleksibel? Lebih mudah diimplementasikan?
Menurut sifatnya, robot kolaboratif (cobot) lebih mudah diimplementasikan daripada sepupu tradisional mereka. Karena cobot dirancang untuk berbagi ruang kerja dengan mitra manusia mereka, sebagai rutinitas, mereka sering tidak memerlukan pengamanan dan dapat muat di ruang yang relatif kecil dan terisi (saat dikonfirmasi oleh penilaian risiko keselamatan). Mereka juga lebih mudah diatur, ujar Dick Motley, Direktur kelompok integrator sistem resmi FANUC America Corp. di Rochester Hills, Mich. Dia menjelaskan bahwa pengguna dapat, sebagian, melatih cobot seri CRX FANUC dengan secara harfiah meraih lengan dan memimpinnya berkeliling. Ini membuat "pengaturan aplikasi sederhana sangat mudah dan intuitif. Anda memiliki otomatisasi robot yang dapat diterapkan dengan cepat." Dia menambahkan bahwa "ada ekosistem yang tumbuh dari pemasok periferal untuk gripper dan pedestal untuk robot untuk duduk, dan berbagai ketentuan untuk dengan mudah mengatasi utilitas yang keluar ke end-of-arm tool robot."
Berita buruk adalah cobot lambat. Meski mereka dibangun dengan sensor yang membatasi gaya yang akan mereka berikan jika mereka bersentuhan dengan sesuatu, "cukup sulit untuk memenuhi standar keselamatan pada kecepatan tinggi," ujar Motley. "Karena terlepas dari seberapa sensitif sistem deteksi kontak Anda, Anda mencoba menantang fisika jika Anda memiliki sesuatu yang bergerak sangat cepat dan kemudian perlu segera memberinya henti." Jadi meski Anda mungkin berpikir cobot akan mengambil alih dunia otomasi (dan penjualan era COVID-19 telah meledak), aplikasi mereka memiliki batasan.
Motley merujuk pada "operasi palletisasi kecepatan rendah yang relatif" di akhir garis manufaktur pelanggan sebagai cocok untuk cobot. "Mereka membuat dua hingga empat kotak produk per menit, dengan kepadatan konveyor yang luar biasa yang memberi makan produk ini ke akhir untuk dipalletisasi. Mereka tidak memiliki ruang fisik untuk melakukan implementasi robot tradisional dengan perhitungan jarak berhenti dan semua hal yang masuk ke dalam sel robot tradisional. Opsi otomasi mereka hanya memasang cobot. ... Jika Anda pergi cukup lambat, kotak kardus mungkin tidak akan menyakiti Anda."
Aman dan Mudah untuk Manusia
Ini tidak berarti robot tradisional tidak dapat beroperasi dalam dekatan dengan manusia, atau bahwa mereka sangat sulit diatur. Atau bahwa cobot yang bergerak lambat dapat beroperasi tanpa pengamanan jika mereka menangani sesuatu yang tajam atau bahkan berbahaya. Untuk mengatasi kekhawatiran ini, FANUC dan OEM lainnya memiliki sistem yang "membatasi jangkauan gerakan atau kecepatan robot" untuk memungkinkan interaksi intermiten dengan manusia, ujar Motley. FANUC menyebut arsitektur keselamatan mereka "Dual Check Safety," atau DCS. "Mungkin Anda ingin menetapkan zona 'keep out' di satu sisi robot sementara operator memuat bagian atau sesuatu yang akan diambil robot. Anda mengaktifkan batasan perangkat lunak untuk mencegah robot pergi ke sana, biasanya dipertahankan oleh light curtain atau safety mat atau scanner. Tetapi kemudian, setelah orang meninggalkan zona pemuatan itu, robot dapat segera kembali ke kecepatan penuh."
Motley juga menunjukkan bahwa "penyesuaian DCS dapat dilakukan dalam lingkungan simulasi paket pemrograman offline Roboguide FANUC. Mereka dapat dilakukan dengan laptop yang ditempelkan ke robot, atau dengan salah satu perangkat antarmuka pengguna kami, apakah itu iPendant kami atau Teach Pendant tablet baru kami." Antarmuka tablet baru sangat mudah digunakan, ujar Motley. "Ini adalah gaya pemrograman yang sama sekali baru yang tidak dekat dengan bahasa komputer. Ini adalah timeline ikon drag-and-drop."
Di Promess Inc., Brighton, Mich., Direktur Aplikasi John Lytle melaporkan bahwa pandemi telah mempercepat upaya perusahaan untuk membuat Electric Press Workstations mereka melakukan fungsi tambahan. Promess telah membuatnya mudah untuk menambahkan unit mereka ke garis produksi dengan membuatnya kompak dan terkontained, dengan light curtain terintegrasi untuk mencegah cedera pada operator. "Mereka mengotomatisasi pengaturan dengan sensing yang menentukan apakah itu membuat bagian yang baik, dan Anda dapat menempatkannya di mana saja dan menyesuaikan dengan perubahan di pabrik." Promess telah menambahkan fungsi pendukung dan meningkatkan informasi yang dapat dikomunikasikan unit kepada sisa pabrik. Misalnya, selain menekan dua bagian bersama dan mengonfirmasi bahwa gaya dan perjalanan yang diukur sesuai harapan dan pengaturan therefore baik, Work Station mungkin juga mengambil ukuran dimensi dan meneruskan informasi tersebut. Ini menghilangkan kebutuhan untuk stasiun pengukuran terpisah.
Melakukan pengukuran tersebut memerlukan kamera dan/atau laser, dan Promess mengintegrasikan teknologi sehingga pengguna akhir tetap mendapatkan unit "plug and play" mandiri. Seperti yang dijelaskan Lytle, "Kami fokus untuk membuatnya mudah bagi pengguna akhir, jadi tidak seperti proyek ilmu pengetahuan besar yang memerlukan teknisi kamera, ahli PLC, integrator tingkat tinggi, dan sebagainya. Kami memiliki tim perangkat lunak 20 orang di sini, bekerja setiap hari untuk membuatnya mudah. Jadi ketika pelanggan mendapatkan Work Station, itu sudah disiapkan. Mereka hanya memasukkan parameter." Dia menambahkan bahwa kamera dapat melakukan lebih dari sekadar mengukur bagian. Mereka juga dapat digunakan untuk orientasi bagian. Ini memungkinkan pengaturan yang lebih kompleks, seperti dapat secara otomatis mengambil dari beberapa bagian pada palet. Plus Promess telah mengintegrasikan cobot untuk memuat/membuang bagian otomatis. Hasil akhirnya, menurut Lytle, adalah Work Station multifungsi yang menyederhanakan transfer line dan berkontribusi pada jarak sosial, sambil juga mengirim data ke peralatan lain di pabrik "melalui Internet atau Intranet untuk membuat keputusan tentang apa yang harus dilakukan."
Lebih Cerdas dan Fleksibel
Menurut Joe Chudy, manajer umum ABB Robotics USA, Auburn Hills, Mich., "semua industri, dalam instalasi besar dan kecil, mencari cara untuk menghilangkan orang dari proses mereka." Peningkatan tertinggi dalam permintaan—penguatan yang dapat dikaitkan langsung dengan pandemi—adalah di manufaktur medis, kemasan/logistik, dan pengolahan makanan. Kedua terakhir sangat menantang, mengingat kebutuhan mereka akan kecepatan ekstrem di tengah input yang tidak konsisten. Seperti yang diungkapkan Chudy, "tidak rahasia bahwa Amazon tidak dapat merekrut cukup orang dan tidak dapat mengotomatisasi dengan cukup cepat. Hal yang sama berlaku untuk WalMart dan semua orang di ruang itu. Namun jumlah dan keragaman item yang harus Anda angkat dan urutkan dengan cepat memaksa Anda untuk mengimplementasikan bentuk AI (buatan cerdas) apapun."
Chudy mengatakan industri pengolahan makanan juga sedang kesulitan dan mendorong inovasi otomasi. Dia menggambarkan pemotongan daging dan pengemasan sebagai lingkungan yang secara inherent mencuramkan bagi manusia untuk bekerja, dengan pandemi hanya menambah kesedihan. Dan "protein" (seperti industri menyebut produk mereka) bervariasi dari satu bagian ke bagian lain. "Kami bertanya pada diri sendiri apakah kami dapat membersihkan tulang ayam. Apa yang dapat kami lakukan dengan sayap? Hal-hal seperti itu," menceritakan Chudy.
Diberikan ketidakkonsistenan bentuk protein, memenuhi tantangan ini memerlukan baik sistem kamera cerdas dan AI untuk mengarahkan gripper robot. "Ada juga pengembalian cepat dari pembatasan protein yang hilang dalam pemotongan," tambah Chudy. "Jadi teknologi visi yang Anda gunakan, dengan water knife atau teknik lainnya untuk memotong material ini secepat mungkin, adalah hal besar. Belajar bagaimana protein disajikan kepada robot, di mana sistem visi harus pergi, dan bagaimana Anda harus mengarahkannya, semuanya memasuki aplikasi."
Pada jangka panjang, Chudy berpendapat, kemajuan AI yang didorong oleh tantangan ini juga akan diterapkan ke dunia pemesinan logam. Misalnya, kemampuan random bin picking sedang meningkat karena perbaikan AI, katanya, "serta de-palletizing dan beberapa tugas logistik. Waktu akuisisi adalah yang benar-benar penting dalam random bin picking. Seberapa cepat saya dapat menemukan bagian tersebut? Seberapa cepat saya dapat pergi mengambilnya? Ini sama di pasar logistik." Chudy percaya kecepatan penting dan memproses volume data gambar yang diperlukan untuk mengambil bagian telah sampai sekarang membatasi aplikasi tersebut. "Sekarang kita melihat aplikasi tersebut berkembang di pasar ini seiring teknologi tumbuh dan menjadi lebih kuat dan kurang intensif perawatan," ujar Chudy.
Dia mengatakan fixtureless welding dan smart welding juga sedang dipelajari, di mana "Anda menyajikan bagian dan komponen ke kamera dan itu memutuskan bagaimana melasnya, dan toleransi, dan mengukur celah, dan melakukan semua hal yang akan dilakukan programmer tradisional. Ini bekerja baik di laboratorium, tetapi kami belum menerapkannya di produksi."
Teknologi visi adalah inti dari sistem ini. Dan seperti yang diungkapkan Chudy, itu dulu "membuat banyak orang di industri logam gugup," karena sistem visi sebelumnya memerlukan teknisi spesialisasi untuk memasang dan merawat. "Sekarang aplikasi baru ini mampu memantau diri sendiri."
Motley juga berbicara tentang teknologi visi sebagai penguat luar biasa yang telah lebih mudah diimplementasikan. "Ketika Anda memberi robot mata untuk dapat beradaptasi dengan lingkungan, itu memungkinkan segala macam hal dalam hal pengurangan biaya untuk menyiapkan aplikasi, pengurangan waktu pergantian, lebih sedikit bagian yang berubah, fleksibilitas yang lebih baik, keandalan yang lebih tinggi, dan pemeriksaan dalam proses." Dia mengatakan teknologi visi 3D baru FANUC, yang disebut 3DV, menawarkan "sensor yang serbaguna, kompak yang dapat dengan mudah dibangun ke dalam end-of-arm tooling pada robot. Robot secara harfiah membawa matanya di sekitarnya daripada hanya memiliki sensor stasioner, meskipun sensor stasioner masih memiliki tempat mereka. Dan 3D point cloud memberikan robot lebih banyak informasi daripada gambar 2D datar, tambahnya. Dengan lebih banyak informasi tentang apa yang di depannya, "kontrol robot lebih baik dapat memutuskan apa yang harus dilakukan selanjutnya."
Pemesinan Logam
Menangani kemasan dan protein sangat berbeda dari aplikasi pemesinan logam tipikal. Jadi, seperti yang dijelaskan Dave Suica, presiden Fastems LLC, West Chester, Ohio, teknologi gripper sedang berubah. "Kami telah mulai beralih ke gripper yang dikontrol servo. Banyak bagian dapat berubah bentuk. Gripper daya reguler dapat memberikan terlalu banyak gaya, lebih dari yang dibutuhkan untuk mengatasi faktor gesekan untuk mengangkat bagian. Dengan kontrol servo, Anda pergi ke posisi, dan kemudian itu memiliki override untuk seberapa tekanan yang diberikan." Secara umum, Suica mengatakan orang cenderung menuju otomatisasi "tinggi" yang tidak memerlukan pergantian gripper secara manual untuk beralih pekerjaan. "Dengan otomatisasi cerdas dan pergantian gripper otomatis, dan kontrol komputer versus PLC, Anda dapat membuatnya dinamis. Anda dapat beralih dari bagian A ke bagian B ke bagian C tanpa ada orang di sana. Kami memiliki sistem yang berjalan selama 72 jam secara otonom."
Sementara Fastems paling dikenal untuk sistem manufaktur fleksibel besar (FMS), itu menangani seluruh rentang konfigurasi robot dan penanganan palet. Suica mengatakan pandemi telah menyebabkan beberapa perusahaan membeli dan mengotomatisasi mesin tunggal hanya untuk dengan cepat re-shore produk tertentu. Namun apakah Fastems menyampaikan FMS besar atau robot untuk mesin tunggal, "masih ada garis penuh perangkat lunak manajemen manufaktur," ujar Suica. "Masih ada jadwal. Masih ada kapasitas untuk menjalankan bagian berbeda pada waktu yang berbeda." Fastems bangga dapat diintegrasikan dengan sistem ERP perusahaan untuk jadwal prediktif dan dinamis. "Jadi, seiring sistem ERP mengubah persyaratan, kami secara otomatis mengubah urutan bagian apa yang dibuat kapan, sehingga Anda menjaga aliran tanpa membangun inventori."
Kembali ke tantangan kemasan dan pengaturan, Motley mengatakan akar otomotif FANUC telah melayani mereka dengan baik. "Kemampuan kami untuk mengeluarkan benang sealant untuk menutup badan mobil sebelum cat, dan mengkoordinasikannya sangat erat dengan gerakan robot sehingga ketika Anda pergi cepat, Anda tidak mendapatkan area tipis dalam benang sealant ... dan ketika Anda pergi lambat di sekitar sudut Anda tidak mendapat tumpukan besar, tebal ..." berkontribusi langsung pada kemampuan untuk mengeluarkan adhesive dalam operasi pengaturan.
Kontrol Jarak Jauh Bergerak ke HTML5
Peningkatan otomasi dan jarak sosial yang dipicu oleh pandemi pada gilirannya telah menyoroti kebutuhan akan kemampuan pemantauan jarak jauh. Pemantauan jarak jauh tidak baru, dan hampir semua produsen kontrol, otomasi, dan mesin menawarkan solusi semacam itu. Namun Fagor Automation–USA, Elk Grove Village, Illinois, baru-baru ini melangkah lebih jauh dengan mempercepat rilis arsitektur kontrol berbasis HTML5. Seperti yang dijelaskan Manajer Umum untuk Amerika Utara Harsh Bibra, HTML5 tidak hanya berbasis browser, ini "konsisten di seluruh browser yang berbeda. Seorang mungkin menggunakan iPhone. Orang lain mungkin memiliki perangkat Google. Orang ketiga mungkin menggunakan Windows 10 di laptop. Dengan antarmuka berbasis HTML5 pada mesin, mereka semua akan melihat hal yang sama dengan cara yang serupa. HTML5 membuat platform mesin Anda independen."
HTML5 menyediakan akses seluler yang lebih baik untuk business intelligence juga, ujar Bibra, bersama dengan geolocation. Dengan geolocation, dia menjelaskan, Anda dapat membatasi koneksi jarak jauh ke perangkat yang berada di lokasi tertentu, sehingga meningkatkan keamanan. Misalnya, Anda dapat membatasi koneksi jarak jauh ke rumah karyawan, tetapi tidak di tempat lain, untuk mencegah akses jika karyawan kehilangan ponselnya. Lebih jauh lagi, tambah Bibra, "HTML5 tidak terbatas. Tergantung pada kekuatan logika yang Anda tulis, atau kekuatan antarmuka manusia-mesin yang Anda ciptakan, itu dapat memberikan kebebasan tingkat N dalam artian orang di ujung lain dapat memiliki akses ke apa saja. Itu berarti Anda dapat memberdayakan koneksi jarak jauh untuk tidak hanya memantau aktivitas, tetapi juga memasukkan perintah mesin, seperti cycle start atau cycle stop. Dengan kata lain, kontrol jarak jauh adalah yang terbaik dari jarak sosial."
