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Robot sull'aumento

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Gli sviluppi della robotica vanno di pari passo con i nuovi approcci a fabbricazione automobilistica, scrive Chris Pickering

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L'industria automobilistica è all'strade trasversali. Avanti pone l'agitazione più radicale in una generazione, con le tendenze disgregative quali elettrificazione, l'azionamento autonomo ed i materiali leggeri portanti l'opportunità e l'incertezza nella misura uguale. Viene in un momento in cui la domanda dei robot nell'industria automobilistica è proiettata più a triplo, con i miglioramenti alla tecnologia del robot ed alle nuove procedure di lavoro che guidano per loro propria rivoluzione nella fabbricazione.

Questo periodo di cambiamento sta dando l'importanza su fabbricazione flessibile, come Hui Zhang, testa di gestione del prodotto a ABB, ha spiegato: «La maggior parte delle società automobilistiche stanno tenendo conto una transizione dai motori a combustione ai veicoli elettrici, andanti oggi da un piccolo volume di EVs forse a 80% da ora al 2030. Le installazioni produttive stanno andando dovere essere molto più flessibili per mescolare queste piattaforme differenti di anno in anno.»

Johann Haertl, testa del centro della competenza di Kuka per l'industria automobilistica, ha precisato che un mercato volatile lo rende ancor più importante potere trattare proficuamente le piccole dimensioni in lotti. «Sempre più, la sfida è di produrre un numero ancora maggior delle varianti,» lui ha dichiarato. «Inoltre, modelli di una necessità del prodotto di essere disponibile in quantità variabile. Una ragione è il grado aumentato di personalizzazione nell'industria automobilistica. Lo scopo è, quindi, permettere ad una produzione che è versatile su una scala industriale, che è di reti in tutto la catena di processo completo e che mette a fuoco più di meno sulle diverse componenti e su più sul sistema globale.»

Naturalmente, non è appena la filosofia che sembri stabilita per cambiare. I motori e le batterie portano i nuovi materiali, i processi differenti ed i carichi utili riveduti. Nel frattempo, i sistemi di controllo richiesti per i veicoli elettrici ed autonomi significano che la capacità di trattare l'elettronica stia diventando sempre più importante. E le strutture della parte principale sono probabili fare il maggior uso dei materiali leggeri e ad alta resistenza.

Gli spostamenti di tendenza verso i più piccoli robot

Queste tendenze già stanno avendo un impatto sui robot. Bodyshops, per esempio, ha contato tradizionalmente su saldatura a punti, ma l'utilizzazione crescente dei composti ha visto gli adesivi svolgere un maggior ruolo.

«Per saldatura, il robot deve portare una pistola di saldatura 100kg e muoversi rapidamente sopra le brevi distanze. Potreste avere sei o più robot che lavorano al corpo in uno spazio molto limitato,» ha commentato Zhang. «Ma se la tecnologia unentesi primaria diventa incollante poi i requisiti cambiano. Ora dovete seguire uniformemente un percorso predefinito della colla per applicare l'adesivo.»

I grandi robot, destinati per trattare il corpo completo, hanno teso a rappresentare finora la maggior parte del mercato. Tuttavia, la maggior parte dei fornitori acconsentono che è le piccole ed applicazioni di taglia media che vederemo il più grande aumento nell'automazione. le operazioni del Scelta-e-posto potrebbero essere una di più grandi zone di sviluppo (per esempio, un il corredo delle parti che poi seguirà l'automobile giù la linea). Queste applicazioni di bassa potenza comprenderanno le piccole parti, potenzialmente giù ai dadi - e - bulloni, che richiederanno i piccoli, robot abili. Più al punto, sebbene, richiedano i robot di funzionare nella grande prossimità agli esseri umani.

Aumento dei cobots

Cobots è forse la tendenza relativa più significativa alla robotica moderna. Attualmente, rappresentano intorno 3% del mercato globale, ma uno studio recente da Loup Ventures e dalla federazione internazionale dei robot (IFR) predice che questa figura si svilupperà a spirale da ora al 2025 a 34%: «Durante i cinque - dieci anni futuri, prevediamo che molto sviluppo del robot metta a fuoco su umano-robot-collaborazione,» Haertl ha suggerito.

Mark Gray dallo specialista Universal Robots del cobot ha concordato: «Ci sono ancora molti processi che non sono stati automatizzati perché il costo, le implicazioni della sicurezza o la competenza non erano là con i metodi tradizionali. Quello sta cambiando con questa nuova razza delle macchine.»

La cosa chiave, come mai, è la sicurezza. La maggior parte dei cobots non sono destinati direttamente per interagire con gli esseri umani, ma piuttosto per funzionare sicuro nello stesso ambiente. Contano molto su tecnologia dei sensori per individuare le collisioni potenziali e sono conforme ai limiti Iso-certificati su forza, su velocità e sul carico utile. Cobots tende a funzionare alla più piccola conclusione dello spettro. La cartella corrente dei robot universali, per esempio, gamme da 3kg a 10kg – abbastanza per una pistola del sigillante o un corridore del bullone, ma ancora comparativamente di bassa potenza.

I cobots più pesanti sono nella minoranza, ma esistono. Comau, per esempio, ora ha un robot di collaborazione con un carico utile 170kg. Caratterizza una pelle sensoriale del tessuto, con una miriade di altre caratteristiche della sicurezza che permettono che divida la sua area di lavoro con gli esseri umani. Ciò comprende l'operazione effettuata in due modi, dove il robot rallenterà se individua la gente vicina ed accelera una volta i suoi dintorni è chiaro. L'aspettativa è che i cobots saranno spiegati nei ruoli dell'assemblea finale, dove l'input umano ancora è richiesto, ma ci sono elementi che trarrebbero giovamento da automazione.

«Potreste avere una situazione dove qualcuno ha usato per caricare una serie di parti e poi per assicurarli manualmente con un driver o un corridore del bullone,» avete spiegato grigio. «In questa istanza, l'essere umano potrebbe ancora posizionare le parti ed il robot poi oscillerebbe dentro e stringerebbe le riparazioni mentre quella persona sta passando verso il compito seguente. È circa l'elevazione dell'efficienza.»

Ottenendo con il programma

Molti cobots vengono con una funzione a mano guidante, che permette che la macchina impari le posizioni ed i movimenti dimostrati da un operatore umano. Ciò fa parte di un movimento su scala industriale verso le tecniche di programmazione più semplici e più accessibili, grige è continuato: «Nel passato, robot hanno richiesto molta conoscenza specialistica di programmare. Stiamo mettendo quel processo nelle mani della linea tecnici, con un tipo pronto per l'uso soluzione che può essere installato dentro intorno 25 minuti.»

Recentemente Volkswagen è andato un punto più avanti, lavorando con alla la partenza basata a Dresda Wandelbots per sviluppare un rivestimento del sensore che può catturare il movimento. Fornito di azionatori per risposte tattili, il rivestimento permette che i robot siano insegnati ai movimenti richiesti per un compito particolare.

Soluzioni astute

La fabbrica del futuro ha potuto divergere dalla linea di produzione corrente filosofia. Le previsioni differiscono quanto a appena quanto mobile questi robot saranno e quando l'industria può abbracciare questa filosofia, ma il concetto di base sembra ampiamente essere accettato. Tobias Daniel, testa delle vendite e dell'introduzione sul mercato globali alla robotica di Comau dice: «Ci sarà un movimento a partire dalle linee di produzione fisse dietro i recinti ai robot che possono applicarsi flessibilmente intorno alla fabbrica.»

Un'idea è allo smembramento la linea fissa completamente e la sostituisce con i robot montati sui veicoli guida autonomi (AGVs). Ciò permetterebbe che ciascuno l'itinerario dell'automobile con il processo di fabbricazione sia adeguato alla sua specificazione unica di configurazione. Zhang ha notato, «ci sono, potenzialmente, vantaggi a muoversi a partire da quell'approccio, ma ci sono inoltre sfide. Le linee fisse del trasportatore sono più facili da controllare, con un tempo del takt per l'intera linea. Quando avete un flusso flessibile c'è il rischio che può essere un po'caotico.»

Molti credono che la soluzione a produzione in carico in questo ambiente potenzialmente intenso sia fabbriche astute, capaci di verificare e di controllare il flusso di lavoro. Questi dipenderanno da software tanto quanto l'hardware, con i robot multipli di reti insieme funzionare come uno.

«Stiamo vedendo una tendenza molto chiara verso i sistemi di controllo centralizzati,» abbiamo confermato Daniel. «Che permette che il software ottimizzi l'intero processo dall'inizio alla fine. Per esempio, se avete parecchi robot che funzionano allo stesso tempo, che cosa è la maggior parte del modo efficace affinchè loro interagisca?»

Comau è uno dei primi produttori del robot per liberarsi dei suoi propri regolatori a bordo interamente. Invece, la società italiana ora sta lavorando con una serie di “partner di automazione” per ricoprire il software di controllo di terzi. Ognuno, sebbene, sembri pensare seguendo queste linee.

«In fabbriche oggi che tendiamo ad avere molte micro interruzioni – durare forse 30 secondi ad un minuto. Nel corso di un anno questi possono aggiungere a $5m a $10m nei costi. Centralizzando le informazioni potete analizzare queste interruzioni e tutti gli altri impasse nel flusso di produzione,» hanno osservato Zhang. «Se avete tutta la linea circostanze controllate – potenzialmente a distanza attraverso la nuvola – il sistema può prendere le decisioni più intelligenti su come trattare quelle interruzioni.»

La manutenzione premonitrice è un'altra maggior parte del concetto astuto della fabbrica, se trattato localmente dal proprio regolatore del robot o da un computer centrale. Soprattutto, questo scende ad osservare i segnali di pericolo che uno strumento o una parte del robot può avvicinarsi al guasto. Tuttavia, i robot intelligenti possono anche potere ottimizzare i loro propri processi per ritardare quel punto.

«I robot più non hanno bisogno delle risposte da un operatore umano di migliorare i loro processi,» Daniel ha aggiunto. «Una volta che hanno eseguito un compito forse 50 volte, possono macchiare i miglioramenti e possono anche comunicare con altri robot per lavorare in un modo efficiente e intelligente. Per esempio, il software può controllare i movimenti di ogni robot per vedere se c'è un toolpath differente che provocherebbe meno consumo di energia. Similmente, se l'operazione in corso dispone molto carico su uno o due motore, può cercare un modo alternativo muoversi che equilibrerà più uniformemente il carico.»

L'elemento umano

Mentre c'è un forte consenso su dove sia l'hardware che il software di robotica capo, l'emissione del personale è meno definita. La maggior parte dei produttori del robot sostengono che il numero totale della gente nella mano d'opera sarà mantenuto come avanziamo verso maggior automazione. Grigio, per esempio, pensa che molti robot ora specificamente siano destinati per funzionare accanto agli esseri umani: «La gente pensa che stiate andando prendere una persona da un ruolo e sostituirli con un robot, ma in effetti state dando loro un migliore strumento. È una questione di portare via il lavoro smussato e ripetitivo che apre il rischio di edizioni di salute sul lavoro come la lesione o la sindrome del tunnel carpale di sforzo ripetitivo. Invece, potete deviare la gente sulle mansioni dell'più alto valore all'interno dello stesso processo.»

Nella teoria queste “mansioni dell'più alto valore” tendono ad essere la stimolazione, meno fisicamente offensive e pagate meglio. Vantaggioso per entrambe le parti, in altre parole. Tuttavia, non ognuno è convinto. Uno studio recente dall'economista Pascual Restrepo dell'università di Boston ha concluso che ogni nuovo robot industriale elimina tipicamente sei lavori manuali (sebbene, anche, avesse precisato che questa potrebbe essere una questione di ridistribuzione del lavoro piuttosto che eliminandolo).

Alla fine ancora scenderà a stendere un bilancio, Zhang ha detto: «C'è un movimento verso più robot e meno gente, ma non anticipiamo che i robot saranno mai abbastanza astuti o abbastanza agile completamente sostituire gli esseri umani nella fabbrica. Sarà una questione di focalizzazione la gente e dei robot su cui ciascuno fanno il più bene. Già vediamo molto poca gente nei bodyshops, per esempio, ma in assemblea finale – con i lotti dei cablaggi di collegamenti e dei materiali flessibili – avete bisogno dell'input umano. Quello è da qualche parte noi vede gli esseri umani ed i robot che continuano a lavorare insieme.»