Otomatisasi dalam Aksi: Bagaimana Produsen Memanfaatkan Robotika untuk Sukses
Kisah dari produsen yang telah menerapkan otomatisasi: Mengapa mereka melakukannya, apa hasilnya—dan saran bagi yang lain yang mempertimbangkan droid baru
Belanja pickup truck baru? Bagaimana pengganti untuk motor trolling yang lelah, atau mencoba memutuskan apakah restoran Thai yang baru buka bulan lalu bagus atau tidak? Dalam situasi pembelian ini dan banyak lagi, saran terbaik seringkali adalah berbicara dengan pelanggan yang telah membeli produk tersebut atau makan masakan yang mencurigakan itu. Bagaimana pengalaman mereka? Apakah mereka menerima pelayanan yang baik, dan apakah produk memenuhi kebutuhan mereka? Bahkan yang paling penting, apakah mereka akan membelinya lagi?
Hal yang sama berlaku untuk robot. Khususnya robot. Itu karena, mengingat kesenjangan tenaga kerja yang berlanjut dan upaya reshoring yang diharapkan di AS dan di tempat lain, otomatisasi robotika adalah kunci pertumbuhan industri manufaktur dan peningkatan efisiensi. Tidak ada tempat yang lebih benar ini daripada di bisnis kecil seperti MT Solar Co. di Charlo, Mont., di mana pemilik dan presiden Travis Jordan telah menghadapi pertumbuhan yang cepat sejak berdirinya perusahaan. Jordan baru-baru ini beralih ke robot kolaboratif (cobot) sebagai solusi. Ternyata, keputusannya adalah game-changer.
“Kami memulai dengan manufaktur umum dan pembuatan sekitar 12 tahun lalu, kemudian beralih ke industri surya pada akhir 2014 dengan peluncuran garis produk flagship pertama kami,” kata Jordan. “Kami telah berinvestasi pada meja pemotong plasma CNC segera sebelum itu, jadi alur kerja kami saat itu melibatkan pemotongan otomatis bagian-bagian individu lalu mengelaskannya secara manual. Pendekatan itu berjalan dengan baik hingga beberapa tahun yang lalu, ketika pasar surya benar-benar mulai membesar dan kami harus meningkatkan kapasitas dengan cepat. Tetapi seperti sebagian besar bengkel saat ini, kami kesulitan mencari tenaga kerja terampil. Kami memutuskan untuk melihat robotika sebagai cara untuk meningkatkan throughput pada beberapa pekerjaan pengelasan berulang kami.”
Meskipun pertumbuhan yang cepat dan permintaan yang meningkat drastis, Jordan cepat menegaskan bahwa tim produksinya berfokus pada prinsip manufaktur Lean, dan oleh karena itu membuat sistem montase yang dapat disesuaikan dalam ukuran batch kecil pada dasar just-in-time. Pencariannya terhadap solusi yang dapat diskalakan namun fleksibel akhirnya membawanya ke Universal Robots USA Inc. (UR) di Ann Arbor, Mich., tempat dia menemukan sistem yang mampu memenuhi kebutuhan volume rendah, campuran tinggi perusahaan. Cobot Welding Tool dari mitra UR Vectis Automation di Loveland, Colo., dilengkapi dengan cobot UR10e, pendant terintegrasi dan perangkat lunak “DIY programming,” dan ditempel pada meja fixture modular portable dengan supply papan di atas dari Rhino Cart.
Jordan mengatakan mereka mencoba sejumlah sistem berkualitas tinggi selama pencarian, tetapi sebagian besar ditargetkan untuk volume produksi yang lebih tinggi, bukan ukuran lot bagian selusin dan lebih kecil yang MT Solar perlu diproses, seringkali berdasarkan jam. Sebagian besar juga memerlukan safety cage, sebuah biaya yang Jordan ingin hindari jika memungkinkan. “Kebutuhan fixture kami juga jauh lebih sederhana daripada dengan robot konvensional,” katanya. “Jika bagian tidak pas dan memerlukan pengelasan tangan, seseorang dapat langsung melompat ke sana dan melakukannya pada meja yang sama, lalu biarkan cobot kembali bekerja. Itu tidak mungkin saat Anda berhadapan dengan berbagai macam penjaga dan meja putar berputar seperti yang Anda lihat di sebagian besar sel pengelasan otomatis.”
Mungkin satu-satunya penyesalan adalah dia tidak membeli dua unit. “Akhir tahun ini, kami berencana untuk membawa cobot lain sehingga kami dapat melengkapi satu untuk setup dan pemrograman dan satu lagi untuk produksi,” kata Jordan. “Itu akan memungkinkan kami mencapai aliran kontinu, seperti yang diperlukan dalam lingkungan Lean.”
Ruang Terbatas
Steve Dillon berbagi cerita sukses cobot yang serupa, meskipun dengan rasional yang sepenuhnya berbeda. Vice president CDP Diamond Products di Livonia, Mich., dia adalah salah satu dari generasi ketiga pembuat alat dalam keluarga Dillon. Namun saat dia mengajukan kepada saudaranya untuk berinvestasi dalam robot untuk menjaga delapan mesin FANUC wire EDM (WEDM) mereka beroperasi 24 jam sehari, mereka ragu namun setuju untuk mencobanya.
Seperti namanya, CDP Diamond Products merancang dan memproduksi berbagai macam alat potong diamond khusus. Salah satu langkah dalam proses melibatkan pemuatan alat yang telah dibraz ke dalam meja putar dan pemotongan wire profil yang diinginkan pada setiap flute, operasi yang biasanya memakan waktu sekitar tiga jam. Untuk memaksimalkan uptime mesin dan meningkatkan throughput, Dillon melengkapi sebagian besar WEDM dengan pasangan meja putar, tetapi ini hanya memberinya enam jam pemesinan tanpa pengawasan. Dia menghubungi distributor FANUC-nya, Methods Machine Tools Inc. di Sudbury, Mass., untuk saran.
“Pada awalnya, mereka menyarankan lebih banyak meja putar, tapi barang-barang itu sangat mahal, dan saya tahu saya mungkin bisa mendapatkan kisaran harga yang sama untuk robot,” kata Dillon. “Masalahnya adalah ruang lantai. Saya telah membangun ruang dengan suhu terkontrol di sekitar mesin wire untuk memaksimalkan akurasi bagian, dan itu berarti tidak ada ruang untuk penjaga dan kandang dan semua itu. Untungnya, FANUC baru-baru ini memperkenalkan seri robot kolaboratif mereka sekitar waktu yang sama.”
Mirip dengan solusi pengelasan MT Solar, Methods menyediakan CDP Diamond Products dengan stand bergerak yang berisi kantong untuk dua lusin penegang alat HSK 63. Pada ini, mereka memasang robot kolaboratif FANUC CRX, yang memiliki jangkauan lengan yang cukup untuk melayani dua mesin. Bergantung pada campuran alat, Dillon dan timnya kini dapat menjalankan dua atau lebih shift sepenuhnya tanpa pengawasan, dan jika operator perlu melangkah masuk dan bekerja pada salah satu mesin, yang lain dapat melanjutkan seperti sebelumnya.
“Sangat sulit untuk mencari orang, sehingga saat anak saya masih di SMA, saya memintanya untuk datang di malam hari untuk memberi makan mesin,” kata Dillon. “Baru-baru ini, dia telepon dari kampus, bertanya apakah ada pekerjaan untuknya. Saya harus memberitahunya, ‘Maaf, sayang. Kamu telah diganti oleh robot. Sekarang pergi belajar.’”
Cage Match
Ron Douglas, pemilik dan presiden Associated MetalCast LLC di Oxford, Ala., tidak memiliki masalah dengan kandang. Perusahaan mereka memasang robot FANUC pada salah satu mesin CNC lathe Okuma Genos L300 beberapa tahun yang lalu dan Douglas sejak itu menjadi percaya kuat dalam otomatisasi. Perusahaan kini memiliki tiga sel seperti itu dan berencana untuk menerapkan dua lagi selama musim panas. Karena ini disebut “industrial robots” dan tidak kolaboratif, kandang diperlukan untuk menjaga keamanan manusia, meskipun satu sel hanya menggunakan light curtain. Baik-baik saja, semuanya ditugaskan untuk memuat dan membongkar bagian, membersihkannya di stasiun cuci sel, dan dalam satu kasus, melakukan inspeksi 100 persen pada CMM terintegrasi.
Associated MetalCast tidak mencetak atau memukul bagian. Douglas mendirikan perusahaan pada 1998 dan memilih namanya karena asosiasi erat dengan pabrik cetak di seluruh negeri. Ini menawarkan pemesinan presisi, pengecatan, perlakuan panas, perakitan, dan proses nilai tambah lainnya untuk berbagai industri, termasuk pertanian, peralatan berat, dan infrastruktur. Dan sementara banyak bagian jadi dimulai sebagai cetakan atau pukulan, Associated MetalCast dan 96 karyawannya juga memesin banyak batangan dan plat, menyediakan solusi manufaktur “one-source” bagi pelanggan mereka.
Saat ditanya mengapa dia mulai mengotomatisasi, tanggap Douglas tidak mengejutkan. “Menginsiasi tantangan kami dalam mencari tenaga kerja terampil di sini Alabama, otomatisasi akan terus menjadi bagian besar dari masa depan kami. Ini tidak hanya meningkatkan efisiensi, throughput, dan konsistensi bagian, tetapi juga membebaskan karyawan kami untuk terlibat dalam tugas yang lebih menarik daripada merawat mesin. Semuanya ini sangat penting di dunia pemesinan saat ini.”
Dia menyebutkan poin penting lainnya, yaitu mendapatkan tim onboard saat memulai proyek otomatisasi apa pun. “Ternyata, hal itu cukup sulit di awal,” kata Douglas. “Saya kesulitan mendapatkan persetujuan dari orang teknik dan produksi karena itu adalah hal baru bagi mereka, dan sepenuhnya di luar cakupan mereka. Tapi setelah mereka mulai melihat hasilnya dan menyadari bahwa otomatisasi adalah langkah yang benar untuk perusahaan, mereka mendukungnya. Antara dukungan mereka dan integrator robotika kami, peluncurannya telah sangat berhasil.”
Breaking with Tradition
Duane Manth, manajer umum Manth Manufacturing Co., Tonawanda, N.Y., memiliki sejarah panjang dengan robot. Selama dua dekade terakhir, dia telah berinvestasi dalam berbagai bentuk otomatisasi, termasuk beberapa Wasino gang-style CNC lathe dengan gantry loader terintegrasi yang digunakan untuk beberapa komponen volume tinggi bengkel. Dan sementara mesin-mesin ini telah melakukan pekerjaan yang bagus untuknya, dia ingin robot yang lebih fleksibel daripada gantry dua dan tiga sumbu tersebut, dan dapat digunakan dalam konfigurasi sel yang termasuk pekerja manusia.
“Selama sejarah 40 tahun kami, kami selalu mencoba untuk menjadi lebih kompetitif, dan di tempat yang sesuai, otomatisasi telah memainkan peran dalam itu,” kata Manth. “Jadi saat manajer produksi saya Mike Rex dan saya mulai berbicara tentang meningkatkan throughput pada salah satu sel produksi manual kami, kebetulan orang penjual dari Absolute Machine Tools telah berhenti beberapa hari sebelumnya dan meninggalkan flyer untuk OB7. Seseorang meletakkannya di meja saya, dan saya terus membacanya dan melihat harga dan cukup lama saya memanggilnya dan berkata, ‘Ceritakan lebih banyak tentang ini.’”
OB7 adalah robot kolaboratif dari Productive Robotics Inc., sebuah spinoff Carpinteria, Calif. dari ZBE Inc., yang membangun sistem kamera robotik untuk industri film. Manth tidak peduli bagaimana perusahaan 12 tahun itu dimulai—yang dipedulikannya adalah mengurangi biaya tenaga kerja di sel pemesinan tiga orangnya. Dia membeli dua OB7 dan menggunakannya untuk merawat CNC lathe sel, meninggalkan satu orang di belakang untuk mengoperasikan cylindrical grinder dan mengawasi cobot.
Solusi tersebut sangat efektif sehingga Rex segera mencari aplikasi OB7 lainnya, akhirnya memasukkan mereka untuk bekerja mengoperasikan mesin honing dan broaching. “Kami juga memiliki OB7 yang memberi makan cylindrical grinder di sel lain, yang membebaskan salah satu operator untuk bekerja pada hal lain,” kata Manth. “Mereka telah menjadi sukses besar.”
Dorongan kontinu dia dan timnya untuk efisiensi yang lebih besar adalah yang mengakibatkan akuisisi Manth Manufacturing akhir tahun lalu oleh pelanggan terbesarnya, Dynabrade USA dari Clarence, N.Y. “Kami yakin kuat bahwa otomatisasi adalah masa depan manufaktur, itulah mengapa kami akan terus berinvestasi dalam kemampuan Manth sambil pada saat yang sama mengembangkan tawaran otomatisasi kami sendiri,” kata presiden perusahaan Mike Buffamonti. “Dynabrade melihat banyak peluang untuk pengangkatan material robotik dan kondisi permukaan, jadi telah mulai bekerja dengan berbagai pembuat cobot untuk menyediakan solusi konsep bukti bagi pelanggan kami. Kami sangat bersemangat tentang langkah berikutnya dalam evolusi kami.”
Setting Priorities
Semua ini tidak mengejutkan Douglas Bingham, senior director teknologi manufaktur di fasilitas Phoenix Honeywell International Inc. Dengan lima divisi, lebih dari 100.000 karyawan di seluruh dunia, dan penjualan sebesar 34 miliar dolar tahun lalu, produsen yang bermarkas di Charlotte, N.C. ini memiliki pengalaman luas dengan otomatisasi. Baik itu baris detektor asap otomatis di Trieste, Italia, atau sel pengelasan robotik di Mexicali, Meksiko, perusahaan Fortune 100 ini telah menerapkan teknologi otomatisasi di ratusan lokasi manufaktur.
Yang masih hilang, kata Bingham, adalah strategi komprehensif yang melingkuti seluruh perusahaan. “Setiap lokasi telah mengambil inisiatif selama bertahun-tahun untuk mengotomatisasi apa pun yang mereka lihat akan memberikan ROI yang wajar. Dan sementara itu telah membawa hasil yang baik dalam sebagian besar kasus, itu juga bisa jauh lebih efisien dan hemat biaya. Itulah mengapa kami membentuk tim Automation Center of Excellence (COE) yang terdiri dari pemimpin otomatisasi yang didedikasikan dari setiap bisnis.
Alih-alih menciptakan roda baru setiap kali pabrik baru dibangun atau produk diluncurkan, Bingham dan rekan-rekannya akan bekerja untuk menyelaraskan solusi otomatisasi perusahaan. Ini akan menilai operasi di lokasi kunci, mengidentifikasi teknologi atau proses manufaktur mana yang tepat untuk diotomatisasi, mendefinisikan benchmark dan mengembangkan solusi modular, lalu menskalakan solusi tersebut ke area tempat akan memberikan manfaat terbesar.
Untuk tujuan ini, Bingham baru-baru ini berbicara pada pertemuan hampir 200 perusahaan integrasi. Dia menggambarkan proyek dan prioritas otomatisasi grupnya—pengelasan, merawat mesin, deburring, dan inspeksi di antaranya—dan menawarkan pernyataan misi berikut: “Deploy Intelligent Automation Technologies On Key Processes In Our Core Footprint To Create Predictable, Resilient, And Efficient Operations.”
Selanjutnya dia menyarankan bahwa keahlian eksternal mereka akan diperlukan jika Honeywell ingin menyelesaikan misi ini, dan mengundang mereka untuk berbagi ide apa pun yang mungkin mereka miliki. “Kami tahu penting untuk terlibat dengan para ahli ini dan lainnya sejak awal untuk menciptakan solusi yang tepat dengan cara terbaik, dan kemudian menyelaraskan di sekitarnya,” kata Bingham.
Standardisasi ini sangat penting, tambahnya, begitu juga dengan statement of work yang rinci dan simulasi yang akurat dari solusi yang diusulkan. “Itu bukan sesuatu yang kami selalu minta pada proyek otomatisasi sebelumnya. Sekarang itu wajib. Kami ingin melihat bagaimana sel akan bekerja sebelum kami benar-benar menempatkan purchase order untuk itu. Dengan itu datang persyaratan untuk hanya menggunakan hardware yang disetujui sebelumnya—merek PLC dan robot tertentu, misalnya—dan pengembangan modul standar yang kemudian dapat kami salin dan tempel di fasilitas yang berbeda kami. Itu akan membantu menghilangkan ragam peralatan yang saat ini Anda lihat di beberapa pabrik kami, sambil juga membuat otomatisasi lebih mudah dan lebih hemat biaya untuk diterapkan. Kami baru memulai proyek ini tahun lalu, tetapi saya harus bilang bahwa kami melihat banyak peluang di depan kita.”
