协作机器人案例透视

2023-11-15 10:22

好人

好人

丹麦优傲机器人 产业智能官

项目背景

北京北汽李尔 汽车 系统有限公司主要为 汽车 整车企业配套,其中包括为北京奔驰C级乘用车和SUV-GLK与新一代E级车、北京 汽车 自主品牌绅宝及C50系列车型提供座椅系统集成。

作为一家 汽车 供应商,北汽李尔十分注重产品的研发和设计能力,并不断提高生产效率和产品质量,致力于为用户提供可靠的产品和解决方案。

近年来,随着工业自动化升级, 汽车 零部件生产对精度、效率、可靠性等方面提出更高的要求。
因此,北汽李尔一直在考虑使用协作机器人替代一部分人工操作,以提升产线自动化并增强公司的市场竞争力。

项目挑战

作为 汽车 座椅生产的重要一环,拧紧座椅上的螺丝是一项极其重要但却又重复枯燥的工作。产线员工一整天重复相同的动作,很容易感受到工作的单调和枯燥,而且长时间保持相同的工作姿势,会对员工身体造成伤害,生产效率也会受到影响。

解决方案

综合考虑了生产车间内的状况:产线安装空间有限,以及传统工业机器人的总体使用成本过高后,北汽李尔最终选定了优傲机器人。

优傲机器人不但能够满足自动化需求,而且从综合使用成本来说,经济实惠。相比起传统机器人,优傲机器人 轻巧紧凑、节省空间、易于重新部署在多个应用工站中 ,而不会改变产线的生产布局, 无需安全围栏隔离也能运行 ,可以与产线员工实现共同协作。

同时它 设置简单、操作可靠、用户体验流畅 ,从而大大 缩短了集成和调试周期 ,减少了项目风险。

即使在员工没有编程经验的情况下,优傲的专利技术也可以让他快速设置和操作优傲协作型机器人,只需花费数分钟就能掌握如何启停机器、为机器编写程序。而且和机器人一起工作,可以大大减轻员工的工作强度和压力,让工作变得更有趣。

同时,原本负责这部分工作的产线员工的角色也可随之发生转变——从操作工变为机器人调度员,可以去执行附加值更高的生产工作,工厂还能根据不同生产线需求安排他们的工作,使得在人员配置上更高弹性、灵活,进一步提升了公司的市场竞争力。

2018年,优傲协作机器人全球销量突破2
5,000台,为纪念这一重要里程碑,优傲向全球各地区幸运合作伙伴颁发优傲限量版黄金机器人。 北汽李尔作为优傲机器人在中国区最重要的合作伙伴之一,优傲机器人将中国区唯一一台黄金版优傲协作机器人授予北汽李尔。

在北汽李尔实现自动化生产转型升级的过程中,优傲协作机器人非常荣幸能参与其中。作为协作机器人领军企业之一,优傲机器人将继续致力于为有未来视野的用户实现协作创新,并提供通用型应用生态系统。 未来,优傲也将继续秉承“帮助用户实现自动化,简化重复性工业”的理念,帮助企业实现工业自动化转型升级。

除了 汽车 座椅拧紧,UR还提供各类大小扭矩拧紧应用解决方案。

简介

百泰齐股份有限公司在塑料注塑生产在线导入了四台UR5协作型机器人,主要负责搬运、码垛跟夹取商品进行检测等环节。UR协作型机器人灵活的手臂跟编程能力,非常适合运用在需要复杂人体工学的产线环节中,成功为百泰齐省下 超过35% 的人力成本,解决了因噪音等产线环境影响造成的严重缺工问题,并大幅降低工厂中的潜在职灾风险;百泰齐目前有 11% 的生产制程由UR协作型机器人协助,其高度机动性除为厂房带来更多空间使用效益,更有利于公司保持营运跟策略制定弹性,以针对客户少量多样的生产要求实时调整产线,提供高质量的客制化产品,优化公司整体竞争力。

挑战

属「全制程」一条龙制造生产的塑料注塑厂商百泰齐股份有限公司,十余年来积极研发及优化塑料模具工业技术,致力于提供高质量产品,服务客户包含国内外许多大型企业如伍丰、星乔 科技 以及欧洲知名家具零售商等;透过引进自动化生产设备,百泰齐期望能持续实现质量稳定、量产扩增的目标,针对客户少量多样的客制化需求提供更全方位的制程服务。

百泰齐原先已于产线中导入大型自动化生产设备,然而大型工业用自动化机具伴随着噪音、所需安装空间庞大、安全距离设置等风险,以及人才招聘困难、严重缺工等问题,使得企业难以应对因生产量增加后更高的生产弹性需求。
因此,百泰齐希望藉由导入能灵活调整制程且低安全风险的协作型机器人,弥补人才缺口,也同事也希望能通过可人机协作的特点,重新分配产线人力资源、优化生产效能,并降低职业伤害风险,为员工打造更友善、安心的作业环境。

解决方案

目前 百泰齐在搬运、码垛和取放商品进行检测等环节中导入了四台UR5协作型机器人 ,UR协作型机器人能够代替员工在巨大噪音和充满工业用大型自动化机具的环境中工作,协助百泰齐省下超过35%人力成本,解决了作业环境导致作业员流动率高、人力不足的燃眉之急。

经风险评估后,UR协作型机器人无须防护栅栏即能与员工共同作业。 过去在产品装箱时,须依靠纯人力将产品整理码垛后,再弯腰放入箱内,长期下来易导致员工身体疲劳、关节跟腰部不适,通过使用UR协作型机器人,百泰齐的员工摆脱了高重复性工作内容,降低长期劳动所产生的职业伤害风险。 且工人只需约1小时即可学会简单故障排除,有超过80%的员工都有操作协作型机器人的经验 ,UR协作型机器人让员工得以从生产执行者转为监督者,公司还能根据工作流程程设定弹性调整人力,增加产线效率。

每轴都拥有+-360°自由角度的UR协作型机器人能轻易模仿人体工学,灵活适应多元产线需求。 以装箱作业来说,因为塑料产品的弧度跟置放的位置不固定,要以特殊角度才能将成品置入包装盒,一旦角度不对,很可能导致产品倒塌、挤压等折损。UR协作型机器人内置的安全系统, 可在装箱过程中保护产品安全,大幅降低损坏机率并兼顾安全与速度,两箱一栈板的作业量在20分钟内即可完成, 同样的动作若换成工业机器人可能会直接把产品压坏。

不仅如此,编程容易、机台安装快速简便的UR协作型机器人内建大量的模块化程序,帮助提高程序设置效率,并可轻易地与其他自动化设备进行整合,一台协作型机器人即可完成检测、分类和码垛摆放等多个环节。 百泰齐利用UR5搭配产线中既有的视觉传感器,透过机器人拿取塑料置物盒至传感器前完成良率检测后,直接进行分类码垛,公司不再需要为了不同功能的自动化机具空出厂房,随着产能逐渐扩大,百泰齐利用UR协作型机器人有效精简自动化生产过程,增加工厂空间的使用效益,公司资源能更集中投入产品研发与技术精进,创造公司成长的良性循环。

项目档案

名称:加拿大Paradigm Electronics

产品:扬声器和超低音音箱

行业:扬声器行业

应用:抛光

目的:解决生产环节中反复抛光产生的大量体力劳动,提高生产效率

关键价值驱动:机器人必须像人一样准确且灵活

让我们跟着人机协作机器人专家优傲(UR)一起看一看这个 案例的详情 :

案例背景:

加拿大音箱制造商Paradigm Electronics在机箱上制作了签名“Midnight Cherry”,这一设计获得了许多用户的喜爱。但是在实际生产过程中,为了制造出该装饰图案工艺十分复杂,每层漆之间必须涂上多层漆,同时还必须反复送和抛光,该环节中需要大量体力劳动,而且要找到能够完成该操作的人员并不容易。Paradigm Electronics在同许多技术精湛的人员沟通之后,意识到他们需要使用能像人类一样灵活、准确的机器人。

挑战:

通过大量调研,Paradigm Electronics意识到协作机器人可以替代这个工位之后,立刻做了功课,考察了几家不同的机器人制造商。在抛光这个应用场景里,不仅需要考虑能够完成操作任务的机器人,同时也必须考虑到成本效益:也就是说要将所有(直接间接)成本都纳入这个项目,来考核项目回收周期。

解决方案:

Paradigm Electronics使用UR10协作机器人后,实现了让机器人和人在同一工作环境中工作。他们以一种并行式操作方式开展工作,如此便可让人机交互安全进行。两者之间是一种亲密的合作关系。

打磨、抛光和均匀砂磨任务都需要非常特殊、通常很细致的接触。带有力控(作为其编程结构一部分)的Universal Robot可以做到这一点,它能提供灵活的解决方案,自动调整位置,以实现预期的力度。机械手臂可自行向其环境施加特定力量,比如一个工件。这是一种很有价值的能力,可作为额外的技术由其他制造商提供。但它是优傲的标准配置。

优点:

UR人机协作机器人作为一种新的生产工具,在实际使用过程中为用户节约各项时间、人工和硬件成本。在短短14个月时间内,Paradigm Electronics便可以收回成本

部署时间大大缩短:

事实上,Paradigm Electronics在生产过程中也采用了另一种机器人:笛卡尔类型的机器人。它们需要大量安全防护人员的保护装置,完全不能实现工人与机器人真正配合工作,同时必须配备所有必备的物理防护手段,才能使工作单元对人类而言具有安全性。此外它的安装启用期很长,笛卡尔机器人调试耗时五个月。而优傲机器人,从接收开始,安装启用只需要一个多月。

集成力控功能:

Paradigm Electronics选择优傲机器人的另一个重要原因是它本身具有力控功能。在抛光流程中,如果施加过多的力,表面产生的热量和效果将会结果大打折扣,而优傲机器人能够按照力控工作,因此是一项巨大的优势。当然,为了实现最终的生产结果,也可以使用力反馈系统的技术,但从成本角度来说这并不划算,这一整套系统的价格有时抵得上一整台机器人。

编程和使用简便:

另用户觉得惊喜的还有,UR10的编程相当简便。Paradigm Electronics的员工很快就学会如何用机器人做一些教学操作:他们可以将机器人移动到所需要的位置,然后用示教器执行精细动作。操作人员可以很容易地在菜单中找到程序,敲一下键盘,激活机器人,然后让机器人开始当天的工作。

Paradigm Electronics与UR10的第一次亲密接触结果令人满意,目前他们正在考虑如何将人机协作机器人应用到产线的其他场景,例如希望能够在操作各种油漆工艺的油漆工位使用它,同时还计划将机器人引入具有更多抛物线形状的新系列扬声器生产中。有了如此强大又简单易用的工具,将工人们从繁重的劳动中解放出来,生产效率提升了50%!

项目档案

名称:日产 汽车 横滨工厂生产线

公司规模:3200人

产品:发动机、电动和混合动力车的电机

行业: 汽车 和零部件制造

应用:搬运和上下料,拧螺栓

目的:解决产线节拍超时问题,提高生产效率

关键价值驱动:满足负载要求、灵活和安全

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案例背景:

日产 汽车 横滨工厂生产线是一家生产发动机、轴、电动 汽车 和混合动力 汽车 的电机的工厂,生产范围覆盖原材料加工到装配。为了提高生产效率,日产 汽车 对于生产线节拍超时问题进行了分析,并希望通过使用机器人来消除这一瓶颈。最终,优傲UR10人机协作机器人分别应用于两条生产线,使得工厂的整体生产效率得到提高,节约了因额外人工而产生的成本。

挑战:

在发动机装配流程的进气管安装阶段,工厂遇到了这样的问题:工人的配置会根据产量变化进行调整,但每次调整的时长是不同的,这就导致有的工位间隔时间超出额定的时间界限,成为生产线上的瓶颈。
因此,日产 汽车 决定尝试引入机器人,希望通过新的生产方式解决节拍时间超时的问题。

解决方案:

为了测试人机合作可以达到什么程度,横滨工厂从一开始就使用了优傲机器人:由于工人所在的位置在传送带的对面,因此工厂希望与之配合的机器人不需要安全围栏。机器人需要运送进气管自重约为4公斤进气管,加上进气管手柄总重量约为6公斤,因此要求机器人必须能够承受这样的负载。在比较了其他机器人品牌之后,日产 汽车 选择使用UR
10。

日产 汽车 与集成商Kantum Electronics合作,快速学习了机器人的性能和使用方法后进行快速安装。除了用于部件搬运之外,日产 汽车 在另外一条产线上,为UR机器人手臂上安装了螺帽扳手,用于拧开NAD CAM螺栓。

优点:

通过使用了新的生产工具,日产 汽车 解决了产线节拍超时的问题。并且从实际的使用过程感受到了机器人带来的便利。

减少团队负担:

在实际使用的过程中,原先由于手工作业,因此工人要用人工搬运沉重的进气管,工作一天非常疲劳。现在使用了优傲机器人,替代人工把零部件搬运到工人面前,工人直接进行组装,这样一来他们的劳动负荷大大减少。

安全的人机协作:

由于UR机器人不需要安全围栏,因此工厂在使用的过程中可以灵活地设置工位,放心地让机器人与工人协同作业。这对于现有的产线布局也不会造成太大的变化,为项目的测试和开展节省了许多时间。日产 汽车 也因此考虑在未来将人机协作机器人投入到更广泛的应用中去。

轻巧易安装:

UR机器人自重轻,可使用100V电源,并且无需安装安全围栏。与之前使用的其他设备相比,日产 汽车 能够更加方便地进行生产调整。在一个应用案例中,UR机器人安装在配有脚轮的平台上,方便移动,这样的组合对于生产应用来说相当方便。

结构紧凑灵活部署:

工厂内部空间有限,安装空间也有限,因此日产 汽车 在选择机器人解决方案时要求机器人能够和工人共用空间。而且机器人无需固定安装位置,能够根据生产需求进行移动。

投资回收周期短:

基于两班制,日产 汽车 在使用UR人机协作机器人后在1年内就可以收回成本。原先因为紧急生产需求会需要增加人员,因此产生额外的人工成本,现在使用机器人之后能够灵活地满足各种生产需求,节约了人工开支。

未来,日产 汽车 计划进一步扩展机器人的使用,尝试在各种场景下使用UR机器人。对于工厂来说,尽管工人的配置会根据产量变化进行调整,但可以通过将机器人移动到生产节拍超时的工位,来消除生产瓶颈。有了如此强大又简单易用的工具,工厂在灵活部署和提高生产效率上有了更多的想象空间!

项目档案

名称 :大陆 汽车 电子

公司规模 :500人

产品 : 汽车 仪表板

行业 : 汽车 和零部件制造

应用 :拾取和放置,机床上下料

目的 :解决生产线自动化,提高生产效率

关键价值驱动 :编程简单、灵活和安全

让我们跟着人机协作机器人专家优傲(UR)一起看一看这个 案例的详情 :

案例背景:

与跨国公司大陆集团的合作是该行业中绝佳的转型案例。作为 汽车 领域的领军人物,大陆集团是迄今为止自动化程度最高的制造商,并率先向工业
4.0 迈进。在 2016 年,该公司决定购买多台 UR10 协作机器人,进行 PCB 板的自动化制造和加工,与手动操作相比,转换时间降低了 50%(从 40 分钟缩短到 20 分钟)。

挑战:

作为一家不断成长的公司,大陆集团在 汽车 行业拥有25 年的 历史 ,并一直专注于创新,并因此在与其他顶级公司的竞争中赢得了许多重要项目。西班牙大陆 汽车 的工厂经理 Cyril Hogard 谈起引入UR协作机器人的初衷时表示:公司在行业竞争激烈的背景下运营,主要挑战之
一是提高生产率。2 年前第一次听说协作机器人时,他立即确信,协作机器人将凭借其集成简便、维护成本低和提高生产力的优势,成为大陆 汽车 在工业
4.0 中发展的基石。

解决方案:

西班牙大陆 汽车 公司选择优傲机器人,在制造过程中执行 PCB 板和组件的上下料及检测任务,这是一项单调和重复的任务,同时需要高度精确。

项目初期,大陆 汽车 安装了两台 UR10 机器人用于装卸 PCB 板和组件装配。目前已增加到六台 UR10 协作机器人,另有三个 UR10 项目正在进行中。

大陆 汽车 的工程师们积极地投入到项目开发中,当开始第一个项目时大家知道这意味着,大陆 汽车 正在使用具有更现代机器人理念的协作型机器人从事开创性的技术工作,也预示着以自动化和工业物联网(IIOT)为核心的智能工厂的出现。

负责UR 机器人应用由工程师 Víctor Cantón尽管之前并没有机器人技术方面的经验,他仍然接受了挑战。在几个星期内,他就理解了 UR 协作机器人的基础知识,并能够开始编程。项目的早期阶段,在实验室内已经用一台优傲机器人进行测试、节拍计算和运动路径的规划,为简化和加快现场实施做准备。

优点:

大陆集团的团队对于 UR 协作机器人在其生产线上的使用结果非常满意,产品优势在操作过程中显露无疑。

控制及灵活性:编程非常简单;所有的电子设备和机器人控制器被集成在中央控制器中,使他们在不需要外部专家的帮助下就可以重新编程。

减少团队负担:协作机器人的到来意味着操作员的角色改变,操作员不再需要执行繁复的工作任务,例如将组件从一个工作站移动到下一个工作站。他们现在可以专注于可提高生产的技能任务。

降低成本:大陆集团在车间内实现自动化移动零部件,与手动操作相比,将转换时间降低了 50%(从 40 分钟缩短到 20 分钟),降低了运营成本。

安全:大陆集团的团队对与协作机器人相关的安全措施非常满意。例如,操作者可以在任何时间进入单元,并且当操作者靠近机器人时,机器人由于附加传感器停止而立即停止操作。

对于大陆 汽车 西班牙工厂而言,最大的挑战来源于产能。协作式机器人之所以能成为解决问题的关键,在于它不是设备而是工具,能够像一位“同事”一样与现有的团队和体系紧密配合。无论是在产品安装部署,掌握编程,还是在安全性等方面都从用户的角度出发,更加简单易用,帮助用户尽可能降低各种隐性成本,让工具的使用“零门槛”。

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UR机器人从安装、调试到投入使用, 只需很短的时间周期即可完成。一个小时就能重新部署UR机器人,而传统机器人需要至少一周时间; UR机器人只需要几周就可以开启一个新项目,传统工业机器人通常需要半年以上。快速的投产周期,有助于建霖更敏捷地应对市场需求的变化,提升产品竞争力。UR机器人目前在建霖生产线上的主要应用包括:

双臂机器人组装产品

两台UR机器人可协作完成产品组装。由于组装过程中工序较多,通常一台机器人难以达到机台利用最优化。而优傲机器人关节灵活、占用空间小的特点非常适合双臂配合应用场合。双臂运行共享工作空间,利用通信协调双臂动作的顺序,使得整个运行过程精准有序、灵活高效。

热板焊接机上下料

在执行圆盘焊接机上下料操作时,UR机器人采用双吸盘,圆盘工位一次完成取料和放料动作,整体动作连贯紧凑。UR机器人先由左侧磁铁吸取待焊接底板,焊接成品到位后,取下成品放入底板,最后将成品放置于右边堆垛。

产品装配

装配产品时,UR机器人先由震动盘出口处取螺母放入穴位,然后取放待加工产品,最后取出装配完的产品。由于装配工艺的要求,机器人TCP需多次转动方向。利用UR机器人每个关节±360度的超高自由度,轻松完成示教放置。

产品拾放

产品拾放过程中,在空间狭小的圆盘工作站上吊装UR机器人,由左右工人随机上料。螺丝拧紧后,UR机器人取下完成产品,再根据皮带线状况完成分拣投放。灵活的UR机器人使得生产线的改造和调整更加容易。

注塑取件、去浇口、热保焊及试气检测

仅仅使用一台UR机器人即可完成注塑取件、去浇口、热保焊、试气检测四道工序。在传统生产方式中,操作人员一次只能完成一道工序,半成品通过周转箱往后传递。UR机器人串联的生产工序,可有效节省人力并保证产品品质。

预放镶件

在预放镶件应用中,一台UR机器人可同时操作三台注塑机,工具端搭载六只夹爪,机器人灵活的手腕能快速切换到任意取料位置。利用肘部的超高灵活度,使工具从上方运动避免了水平方向的干涉。

机器人视觉拾取

UR机器人搭载视觉系统,用于位置杂乱零件的精确拾取,仅需将零件简单摆放在传送带上,视觉系统便能判断出零件的种类和位置,通过socket把信息传递给机器人。机器人便可完成定位拾取,大幅降低上料过程的辅助人力。

滑轨搭载优傲机器人注塑机取件

在移动滑轨上搭载轻型UR机器人,用于扩展机器人的工作空间。机台相距较远且不方便移动时,配合滑轨让机器人实现多工位操作。使用一台机器人就能够与多台注塑机实现自动化加工流程,有效节约成本,提高机器的工作效率。

打造安全工作环境 促进人机良性协作

在引用UR机器人之前,建霖有大量的工位是人工作业,在高度重复作业时,人脑会产生疲劳感, 而且部分工位有一定的危险性。当这些工位由UR机器人承担后,在安全的基础上,把工人们从繁重的重复劳动中解脱出来,不仅促进了人与机器间的良性协作,更大大提升了工作效率,保证了产品良率 。

人力资源合理配置 提升盈利能力

丹麦优傲机器人公司中国区总经理苏璧凯(Adam Sobieski)表示:

UR机器人操作简单灵活,无需对现有建霖生产线进行过多调整,即可轻松融入整个装配中。而便捷的编程设置,不再需要安排固定的工作人员进行长期维护,从而节省了人力成本。

UR机器人解放劳动力后,作业人员可以去从事需要发挥思考能力、更具附加值的工作,公司也不必填补其工作岗位。这样充分利用公司内部资源,实现人员的灵活调配,不仅有效降低员工流失率,更降低了人力成本,进而提升盈利能力。

建霖工业总工程师谢英伟先生认为: “人机协作机器人是工业制造中一股强大的创新力量,它为自动化生产赋予了前所未有的灵活度。随着人机协作机器人的不断发展,自动化生产将不再是长期不变、大批量、单一产品标准化制造的代名词,而是拥有了定制化、小批量、多品种制造的可能。
因此,我们对丹麦优傲机器人的发展前景充满信心。”

2023-11-15 12:56:26

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