01 案例背景
科蒂是一家全球化的奢侈品美妝公司，旗下?lián)碛兄放迫鏕UCCI, BURBERRY,CK等。在擴(kuò)大其美妝帝國版圖的道路上，科蒂也一直在尋求生產(chǎn)流程的優(yōu)化與創(chuàng)新，以保持其在業(yè)內(nèi)的競爭力。
在位于馬里蘭州的科蒂工廠里，目前四輛移動(dòng)推車上安置了八臺(tái)優(yōu)傲機(jī)器人，用以改良和自動(dòng)化粉餅生產(chǎn)和包裝流程。該移動(dòng)式解決方案能夠?yàn)槠涿磕旯?jié)省50萬美元，同時(shí)改善了質(zhì)量檢驗(yàn)和員工工作環(huán)境。
UR3e、UR5e在粉餅生產(chǎn)線執(zhí)行拾取和搬運(yùn)任務(wù)
02 挑戰(zhàn)
科蒂化妝品公司的項(xiàng)目經(jīng)理Paul Baublitz講述了公司在自動(dòng)化方面遇到的挑戰(zhàn)：“我們目前擁有12臺(tái)粉餅壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的挑戰(zhàn)始終是如何以成本效益優(yōu)良的方式實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模的操作?！?科蒂探索自動(dòng)化解決方案的原因有很多，包括滿足公司提高效率的要求，以及解決操作人員無法發(fā)揮最大效能的重復(fù)性任務(wù)。先前，科蒂在探索自動(dòng)化的過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的技術(shù)無法滿足其復(fù)雜應(yīng)用的需求。
找到了集成公司Sydorko Automation的老板Chris Sydorko，他說：“難點(diǎn)在于如何構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)既要具有足夠強(qiáng)的移動(dòng)性能來滿足他們的自動(dòng)化需求，又要具有足夠高的成本效益來滿足他們的預(yù)算需求。”如果使用傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，出于安全性考慮其無法輕易移動(dòng)，這意味著科蒂必須在12臺(tái)壓機(jī)的每臺(tái)旁邊永久安置一臺(tái)機(jī)器人，這樣做會(huì)超出預(yù)算。
03 解決方案
Sydorko將目光投向了協(xié)作自動(dòng)化。他說：“優(yōu)傲機(jī)器人是一個(gè)很棒的平臺(tái)。他們的機(jī)器人重量輕，使用方便，電壓低，可以在現(xiàn)有的環(huán)境下獨(dú)立工作，因此，我們決定試一試優(yōu)傲機(jī)器人。”
該自動(dòng)化流程包括拿起裝粉餅的粉盤，并將它們放在盒子里的托盤上，然后送往不同的終端進(jìn)行最終處理。在壓機(jī)中，粉末會(huì)被推入粉盤，之后粉盤會(huì)在Cognex的3D斷面儀探頭下移動(dòng)，3D斷面儀將對其進(jìn)行表面檢測并測量粉末在盤中的體積。
如果粉盤通過檢測，一臺(tái)UR3機(jī)器人會(huì)根據(jù)不同的產(chǎn)品類別，將它們分成兩組或四組，放在一個(gè)托盤上。等到托盤裝滿，一臺(tái)UR5機(jī)器人就會(huì)拿起托盤，將其移動(dòng)到紙箱處，并將其放入紙箱。隨后，UR5機(jī)器人會(huì)移動(dòng)到存放空托盤的地方，拿起一個(gè)托盤并將其放回托盤準(zhǔn)備區(qū)域，等著把下一個(gè)托盤裝滿。
移動(dòng)協(xié)作式機(jī)器人
支持許多產(chǎn)品組合的快速轉(zhuǎn)換
目前，這種以協(xié)作機(jī)器人為基礎(chǔ)的推車能夠操作多達(dá)10種不同的產(chǎn)品“配方”，適用于不同的粉盤形狀，如圓形、正方形或長方形，同樣適用于不同的厚度和重量，每次可從壓機(jī)中取出一到兩種產(chǎn)品。這種推車機(jī)器人的設(shè)計(jì)適用于多達(dá)20種產(chǎn)品“配方”。
快速部署和轉(zhuǎn)換是自動(dòng)化應(yīng)用中需要克服的關(guān)鍵難題。得益于優(yōu)傲機(jī)器人，科蒂能夠在四輛推車上分別安裝UR3和UR5協(xié)作式機(jī)器人，這些推車可以從一臺(tái)壓機(jī)推到另一臺(tái)壓機(jī)旁。
Baublitz說：“這比在12個(gè)不同的站點(diǎn)上安裝機(jī)器人的性價(jià)比要高得多。從經(jīng)濟(jì)角度來看，通過這種方式，不可能的項(xiàng)目變成了現(xiàn)實(shí)。賦予這些機(jī)器人移動(dòng)性能，是推動(dòng)項(xiàng)目發(fā)展的關(guān)鍵?！币苿?dòng)協(xié)作式機(jī)器人的設(shè)置時(shí)間(從拔掉電源，移動(dòng)到一個(gè)新的壓機(jī)旁，到再次設(shè)置)通常只需15到30分鐘。
“安裝在推車上的協(xié)作式機(jī)器人方案比在12個(gè)不同的站點(diǎn)上安裝一個(gè)固定的機(jī)器人的性價(jià)比要高得多。從經(jīng)濟(jì)角度來看，通過這種方式，不可能的項(xiàng)目變成了現(xiàn)實(shí)?！?/P>
——科蒂化妝品公司的項(xiàng)目經(jīng)理
縮短投資回報(bào)周期
改善工作環(huán)境和提高質(zhì)量機(jī)器人
得益于這個(gè)協(xié)作式自動(dòng)化項(xiàng)目，科蒂預(yù)計(jì)每年將節(jié)省50萬美元。除了該項(xiàng)目的投資回報(bào)率相當(dāng)可觀，科蒂還發(fā)現(xiàn)了其他好處。
機(jī)器人的工作地點(diǎn)灰塵多、噪音大，大型壓機(jī)會(huì)產(chǎn)生巨大的震動(dòng)。既然機(jī)器人可以在這樣的環(huán)境下工作，科蒂就能讓員工遠(yuǎn)離這種環(huán)境，并重新部署員工，讓他們完成重復(fù)性低且更有趣的任務(wù)。
Baublitz解釋道：“一旦該項(xiàng)目徹底落實(shí)，我們就會(huì)實(shí)行三班倒，使用四輛推車，每周工作5天，在該區(qū)域工作的員工數(shù)量將減少13人。這對公司來說是一個(gè)重大轉(zhuǎn)變，大大提高了效率，團(tuán)隊(duì)對此也非常欣喜?！?/P>
Baublitz還提出了一種全新的質(zhì)量方案，即把Cognex檢測系統(tǒng)添加到自動(dòng)化工作單元中。在此之前，這屬于操作人員需要執(zhí)行的許多任務(wù)之一。Baublitz解釋道：“現(xiàn)在，一臺(tái)電腦就能完成所有這些工作。一旦發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的地方，我們可以立即做出響應(yīng)?！?/P>
UR5機(jī)器人將一個(gè)裝滿粉盤的托盤放入紙箱后，會(huì)移動(dòng)到存放空托盤的地方，拿起一個(gè)空托盤并將其放到托盤準(zhǔn)備區(qū)域，等著下一個(gè)托盤放置到UR3機(jī)器人面前。
把協(xié)作式機(jī)器人安置在四臺(tái)移動(dòng)推車上，這些推車可以在12臺(tái)壓機(jī)之間移動(dòng)，這樣一來就讓科蒂化妝品公司的自動(dòng)化項(xiàng)目成為可能。如果公司選擇使用傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，他們將需要在12臺(tái)壓機(jī)的每臺(tái)旁邊安置一個(gè)固定的機(jī)器人，這樣就會(huì)超出預(yù)算。兩輛推車支撐著生產(chǎn)大量產(chǎn)品的壓機(jī)，所以很少移動(dòng)。另外兩輛推車每天都要移動(dòng)，通常每三個(gè)班次移動(dòng)一次。
每個(gè)粉盤由3D Cognex攝像機(jī)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為“通過(pass)”或“未通過(fail)”，如果粉盤未通過檢測，UR3協(xié)作式機(jī)器人會(huì)將該粉盤放入廢品箱。
在壓機(jī)中，粉末被推入粉盤，之后粉盤會(huì)在Cognex的3D斷面儀探頭下移動(dòng)，3D斷面儀將對其進(jìn)行表面檢測和測量粉末在盤中的體積。如果粉盤通過檢測，則UR3協(xié)作式機(jī)器人會(huì)將其取出。
盡管生產(chǎn)速度快，但十分安全
協(xié)作式機(jī)器人是為了與工作人員安全地協(xié)同作業(yè)而設(shè)計(jì)的。然而，為了滿足既定的生產(chǎn)速度，科蒂需要將機(jī)器人的速度和力量提升至協(xié)作限值以上。為了保護(hù)操作人員，Sydorko增設(shè)了輕質(zhì)樹脂玻璃防護(hù)欄和光幕。這些防護(hù)措施不會(huì)阻礙推車的移動(dòng)，但一旦工作人員打開門或穿過機(jī)器人的活躍區(qū)域，機(jī)器人會(huì)立即降至安全的協(xié)作速度。只要工作人員關(guān)上門或離開光幕，機(jī)器人就會(huì)恢復(fù)最大速度。
Sydorko說：“我們可以將機(jī)器人設(shè)置為我們需要的速度，同時(shí)你也可以讓機(jī)器人與工作人員協(xié)同作業(yè)，這樣更能發(fā)揮作用。這才是兩全其美?！?/P>
Sydorko經(jīng)常被問到他為什么選擇優(yōu)傲機(jī)器人而不是高速的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人。其中一個(gè)關(guān)鍵原因是，傳統(tǒng)的機(jī)器人無法使用低功率電源。他說：“目前，我們推車使用的電源電壓是110伏，而我們需要240伏或480伏才能運(yùn)行一個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。在如此高的電壓下，移動(dòng)推車會(huì)面臨極大的挑戰(zhàn)，操作人員也會(huì)面臨更高的風(fēng)險(xiǎn)?！眰鹘y(tǒng)高速機(jī)器人的重量以及控制平臺(tái)的大小也是其中一個(gè)因素。
協(xié)作式集成工藝是取得成功的關(guān)鍵
現(xiàn)如今，基于協(xié)作式機(jī)器人的系統(tǒng)已經(jīng)建立，科蒂團(tuán)隊(duì)可以在內(nèi)部管理該系統(tǒng)。Baublitz說：“如果出現(xiàn)任何需要解決的故障，與我們合作的集成商隨時(shí)能為我們提供幫助。但在這一點(diǎn)上，我們已經(jīng)運(yùn)行推車數(shù)月時(shí)間，已經(jīng)能夠應(yīng)對自如，可以解決99%的內(nèi)部問題。”
科蒂化妝品公司的員工與優(yōu)傲協(xié)作式機(jī)器人在同一工作區(qū)里工作。
該自動(dòng)化應(yīng)用集成了Allen Bradley PLC，其使用以太網(wǎng)IP與UR3和UR5控制器以及Cognex 3D視覺系統(tǒng)進(jìn)行通信。“通過Allen Bradley PLC，我們可以傳輸非常大的數(shù)據(jù)流，并能夠匯集我們想要的任何和所有的信息。”集成商Chris Sydorko說道?？频倏梢灾醒際MI來管理“配方”選擇(即不同類型的粉盤)，中央HMI可以為兩個(gè)機(jī)器人控制器和攝像機(jī)提供數(shù)據(jù)，其中攝像機(jī)也可以通過以太網(wǎng)返回檢測數(shù)據(jù)。
起初，科蒂化妝品公司的一些員工擔(dān)心機(jī)器人會(huì)接管他們的部分工作，但現(xiàn)在，由于協(xié)作式機(jī)器人幫他們做了很多繁瑣的工作，比如對每件產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，他們非常感激這些新的機(jī)器人同事。
Baublitz解釋道：“現(xiàn)在，一臺(tái)電腦就能完成所有這些工作?！笨频倩瘖y品的項(xiàng)目經(jīng)理Paul Baublitz說道?！耙坏┌l(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的地方，你可以立即做出反應(yīng)?！?/P>
（轉(zhuǎn)載）
