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協作機器人案例透視

丹麥優傲機器人 產業智能官

項目背景

北京北汽李爾 汽車 系統有限公司主要為 汽車 整車企業配套,其中包括為北京奔馳C級乘用車和SUV-GLK與新壹代E級車、北京 汽車 自主品牌紳寶及C50系列車型提供座椅系統集成。

作為壹家 汽車 供應商,北汽李爾十分註重產品的研發和設計能力,並不斷提高生產效率和產品質量,致力於為用戶提供可靠的產品和解決方案。

近年來,隨著工業自動化升級, 汽車 零部件生產對精度、效率、可靠性等方面提出更高的要求。因此,北汽李爾壹直在考慮使用協作機器人替代壹部分人工操作,以提升產線自動化並增強公司的市場競爭力。

項目挑戰

作為 汽車 座椅生產的重要壹環,擰緊座椅上的螺絲是壹項極其重要但卻又重復枯燥的工作。產線員工壹整天重復相同的動作,很容易感受到工作的單調和枯燥,而且長時間保持相同的工作姿勢,會對員工身體造成傷害,生產效率也會受到影響。

解決方案

綜合考慮了生產車間內的狀況:產線安裝空間有限,以及傳統工業機器人的總體使用成本過高後,北汽李爾最終選定了優傲機器人。

優傲機器人不但能夠滿足自動化需求,而且從綜合使用成本來說,經濟實惠。相比起傳統機器人,優傲機器人 輕巧緊湊、節省空間、易於重新部署在多個應用工站中 ,而不會改變產線的生產布局, 無需安全圍欄隔離也能運行 ,可以與產線員工實現***同協作。

同時它 設置簡單、操作可靠、用戶體驗流暢 ,從而大大 縮短了集成和調試周期 ,減少了項目風險。

即使在員工沒有編程經驗的情況下,優傲的專利技術也可以讓他快速設置和操作優傲協作型機器人,只需花費數分鐘就能掌握如何啟停機器、為機器編寫程序。而且和機器人壹起工作,可以大大減輕員工的工作強度和壓力,讓工作變得更有趣。

同時,原本負責這部分工作的產線員工的角色也可隨之發生轉變——從操作工變為機器人調度員,可以去執行附加值更高的生產工作,工廠還能根據不同生產線需求安排他們的工作,使得在人員配置上更高彈性、靈活,進壹步提升了公司的市場競爭力。

2018年,優傲協作機器人全球銷量突破25,000臺,為紀念這壹重要裏程碑,優傲向全球各地區幸運合作夥伴頒發優傲限量版黃金機器人。 北汽李爾作為優傲機器人在中國區最重要的合作夥伴之壹,優傲機器人將中國區唯壹壹臺黃金版優傲協作機器人授予北汽李爾。

在北汽李爾實現自動化生產轉型升級的過程中,優傲協作機器人非常榮幸能參與其中。作為協作機器人領軍企業之壹,優傲機器人將繼續致力於為有未來視野的用戶實現協作創新,並提供通用型應用生態系統。 未來,優傲也將繼續秉承“幫助用戶實現自動化,簡化重復性工業”的理念,幫助企業實現工業自動化轉型升級。

除了 汽車 座椅擰緊,UR還提供各類大小扭矩擰緊應用解決方案。

簡介

百泰齊股份有限公司在塑料註塑生產在線導入了四臺UR5協作型機器人,主要負責搬運、碼垛跟夾取商品進行檢測等環節。UR協作型機器人靈活的手臂跟編程能力,非常適合運用在需要復雜人體工學的產線環節中,成功為百泰齊省下 超過35% 的人力成本,解決了因噪音等產線環境影響造成的嚴重缺工問題,並大幅降低工廠中的潛在職災風險;百泰齊目前有 11% 的生產制程由UR協作型機器人協助,其高度機動性除為廠房帶來更多空間使用效益,更有利於公司保持營運跟策略制定彈性,以針對客戶少量多樣的生產要求實時調整產線,提供高質量的客制化產品,優化公司整體競爭力。

挑戰

屬「全制程」壹條龍制造生產的塑料註塑廠商百泰齊股份有限公司,十余年來積極研發及優化塑料模具工業技術,致力於提供高質量產品,服務客戶包含國內外許多大型企業如伍豐、星喬 科技 以及歐洲知名家具零售商等;透過引進自動化生產設備,百泰齊期望能持續實現質量穩定、量產擴增的目標,針對客戶少量多樣的客制化需求提供更全方位的制程服務。

百泰齊原先已於產線中導入大型自動化生產設備,然而大型工業用自動化機具伴隨著噪音、所需安裝空間龐大、安全距離設置等風險,以及人才招聘困難、嚴重缺工等問題,使得企業難以應對因生產量增加後更高的生產彈性需求。 因此,百泰齊希望藉由導入能靈活調整制程且低安全風險的協作型機器人,彌補人才缺口,也同事也希望能通過可人機協作的特點,重新分配產線人力資源、優化生產效能,並降低職業傷害風險,為員工打造更友善、安心的作業環境。

解決方案

目前 百泰齊在搬運、碼垛和取放商品進行檢測等環節中導入了四臺UR5協作型機器人 ,UR協作型機器人能夠代替員工在巨大噪音和充滿工業用大型自動化機具的環境中工作,協助百泰齊省下超過35%人力成本,解決了作業環境導致作業員流動率高、人力不足的燃眉之急。

經風險評估後,UR協作型機器人無須防護柵欄即能與員工***同作業。 過去在產品裝箱時,須依靠純人力將產品整理碼垛後,再彎腰放入箱內,長期下來易導致員工身體疲勞、關節跟腰部不適,通過使用UR協作型機器人,百泰齊的員工擺脫了高重復性工作內容,降低長期勞動所產生的職業傷害風險。 且工人只需約1小時即可學會簡單故障排除,有超過80%的員工都有操作協作型機器人的經驗 ,UR協作型機器人讓員工得以從生產執行者轉為監督者,公司還能根據工作流程程設定彈性調整人力,增加產線效率。

每軸都擁有+-360°自由角度的UR協作型機器人能輕易模仿人體工學,靈活適應多元產線需求。 以裝箱作業來說,因為塑料產品的弧度跟置放的位置不固定,要以特殊角度才能將成品置入包裝盒,壹旦角度不對,很可能導致產品倒塌、擠壓等折損。UR協作型機器人內置的安全系統, 可在裝箱過程中保護產品安全,大幅降低損壞機率並兼顧安全與速度,兩箱壹棧板的作業量在20分鐘內即可完成, 同樣的動作若換成工業機器人可能會直接把產品壓壞。

不僅如此,編程容易、機臺安裝快速簡便的UR協作型機器人內建大量的模塊化程序,幫助提高程序設置效率,並可輕易地與其他自動化設備進行整合,壹臺協作型機器人即可完成檢測、分類和碼垛擺放等多個環節。 百泰齊利用UR5搭配產線中既有的視覺傳感器,透過機器人拿取塑料置物盒至傳感器前完成良率檢測後,直接進行分類碼垛,公司不再需要為了不同功能的自動化機具空出廠房,隨著產能逐漸擴大,百泰齊利用UR協作型機器人有效精簡自動化生產過程,增加工廠空間的使用效益,公司資源能更集中投入產品研發與技術精進,創造公司成長的良性循環。

項目檔案

名稱:加拿大Paradigm Electronics

產品:揚聲器和超低音音箱

行業:揚聲器行業

應用:拋光

目的:解決生產環節中反復拋光產生的大量體力勞動,提高生產效率

關鍵價值驅動:機器人必須像人壹樣準確且靈活

讓我們跟著人機協作機器人專家優傲(UR)壹起看壹看這個 案例的詳情

案例背景:

加拿大音箱制造商Paradigm Electronics在機箱上制作了簽名“Midnight Cherry”,這壹設計獲得了許多用戶的喜愛。但是在實際生產過程中,為了制造出該裝飾圖案工藝十分復雜,每層漆之間必須塗上多層漆,同時還必須反復送和拋光,該環節中需要大量體力勞動,而且要找到能夠完成該操作的人員並不容易。Paradigm Electronics在同許多技術精湛的人員溝通之後,意識到他們需要使用能像人類壹樣靈活、準確的機器人。

挑戰:

通過大量調研,Paradigm Electronics意識到協作機器人可以替代這個工位之後,立刻做了功課,考察了幾家不同的機器人制造商。在拋光這個應用場景裏,不僅需要考慮能夠完成操作任務的機器人,同時也必須考慮到成本效益:也就是說要將所有(直接間接)成本都納入這個項目,來考核項目回收周期。

解決方案:

Paradigm Electronics使用UR10協作機器人後,實現了讓機器人和人在同壹工作環境中工作。他們以壹種並行式操作方式開展工作,如此便可讓人機交互安全進行。兩者之間是壹種親密的合作關系。

打磨、拋光和均勻砂磨任務都需要非常特殊、通常很細致的接觸。帶有力控(作為其編程結構壹部分)的Universal Robot可以做到這壹點,它能提供靈活的解決方案,自動調整位置,以實現預期的力度。機械手臂可自行向其環境施加特定力量,比如壹個工件。這是壹種很有價值的能力,可作為額外的技術由其他制造商提供。但它是優傲的標準配置。

優點:

UR人機協作機器人作為壹種新的生產工具,在實際使用過程中為用戶節約各項時間、人工和硬件成本。在短短14個月時間內,Paradigm Electronics便可以收回成本

部署時間大大縮短:

事實上,Paradigm Electronics在生產過程中也采用了另壹種機器人:笛卡爾類型的機器人。它們需要大量安全防護人員的保護裝置,完全不能實現工人與機器人真正配合工作,同時必須配備所有必備的物理防護手段,才能使工作單元對人類而言具有安全性。此外它的安裝啟用期很長,笛卡爾機器人調試耗時五個月。而優傲機器人,從接收開始,安裝啟用只需要壹個多月。

集成力控功能:

Paradigm Electronics選擇優傲機器人的另壹個重要原因是它本身具有力控功能。在拋光流程中,如果施加過多的力,表面產生的熱量和效果將會結果大打折扣,而優傲機器人能夠按照力控工作,因此是壹項巨大的優勢。當然,為了實現最終的生產結果,也可以使用力反饋系統的技術,但從成本角度來說這並不劃算,這壹整套系統的價格有時抵得上壹整臺機器人。

編程和使用簡便:

另用戶覺得驚喜的還有,UR10的編程相當簡便。Paradigm Electronics的員工很快就學會如何用機器人做壹些教學操作:他們可以將機器人移動到所需要的位置,然後用示教器執行精細動作。操作人員可以很容易地在菜單中找到程序,敲壹下鍵盤,激活機器人,然後讓機器人開始當天的工作。

Paradigm Electronics與UR10的第壹次親密接觸結果令人滿意,目前他們正在考慮如何將人機協作機器人應用到產線的其他場景,例如希望能夠在操作各種油漆工藝的油漆工位使用它,同時還計劃將機器人引入具有更多拋物線形狀的新系列揚聲器生產中。有了如此強大又簡單易用的工具,將工人們從繁重的勞動中解放出來,生產效率提升了50%!

項目檔案

名稱:日產 汽車 橫濱工廠生產線

公司規模:3200人

產品:發動機、電動和混合動力車的電機

行業: 汽車 和零部件制造

應用:搬運和上下料,擰螺栓

目的:解決產線節拍超時問題,提高生產效率

關鍵價值驅動:滿足負載要求、靈活和安全

讓我們跟著人機協作機器人專家優傲(UR)壹起看壹看這個 案例的詳情

案例背景:

日產 汽車 橫濱工廠生產線是壹家生產發動機、軸、電動 汽車 和混合動力 汽車 的電機的工廠,生產範圍覆蓋原材料加工到裝配。為了提高生產效率,日產 汽車 對於生產線節拍超時問題進行了分析,並希望通過使用機器人來消除這壹瓶頸。最終,優傲UR10人機協作機器人分別應用於兩條生產線,使得工廠的整體生產效率得到提高,節約了因額外人工而產生的成本。

挑戰:

在發動機裝配流程的進氣管安裝階段,工廠遇到了這樣的問題:工人的配置會根據產量變化進行調整,但每次調整的時長是不同的,這就導致有的工位間隔時間超出額定的時間界限,成為生產線上的瓶頸。因此,日產 汽車 決定嘗試引入機器人,希望通過新的生產方式解決節拍時間超時的問題。

解決方案:

為了測試人機合作可以達到什麽程度,橫濱工廠從壹開始就使用了優傲機器人:由於工人所在的位置在傳送帶的對面,因此工廠希望與之配合的機器人不需要安全圍欄。機器人需要運送進氣管自重約為4公斤進氣管,加上進氣管手柄總重量約為6公斤,因此要求機器人必須能夠承受這樣的負載。在比較了其他機器人品牌之後,日產 汽車 選擇使用UR10。

日產 汽車 與集成商Kantum Electronics合作,快速學習了機器人的性能和使用方法後進行快速安裝。除了用於部件搬運之外,日產 汽車 在另外壹條產線上,為UR機器人手臂上安裝了螺帽扳手,用於擰開NAD CAM螺栓。

優點:

通過使用了新的生產工具,日產 汽車 解決了產線節拍超時的問題。並且從實際的使用過程感受到了機器人帶來的便利。

減少團隊負擔:

在實際使用的過程中,原先由於手工作業,因此工人要用人工搬運沈重的進氣管,工作壹天非常疲勞。現在使用了優傲機器人,替代人工把零部件搬運到工人面前,工人直接進行組裝,這樣壹來他們的勞動負荷大大減少。

安全的人機協作:

由於UR機器人不需要安全圍欄,因此工廠在使用的過程中可以靈活地設置工位,放心地讓機器人與工人協同作業。這對於現有的產線布局也不會造成太大的變化,為項目的測試和開展節省了許多時間。日產 汽車 也因此考慮在未來將人機協作機器人投入到更廣泛的應用中去。

輕巧易安裝:

UR機器人自重輕,可使用100V電源,並且無需安裝安全圍欄。與之前使用的其他設備相比,日產 汽車 能夠更加方便地進行生產調整。在壹個應用案例中,UR機器人安裝在配有腳輪的平臺上,方便移動,這樣的組合對於生產應用來說相當方便。

結構緊湊靈活部署:

工廠內部空間有限,安裝空間也有限,因此日產 汽車 在選擇機器人解決方案時要求機器人能夠和工人***用空間。而且機器人無需固定安裝位置,能夠根據生產需求進行移動。

投資回收周期短:

基於兩班制,日產 汽車 在使用UR人機協作機器人後在1年內就可以收回成本。原先因為緊急生產需求會需要增加人員,因此產生額外的人工成本,現在使用機器人之後能夠靈活地滿足各種生產需求,節約了人工開支。

未來,日產 汽車 計劃進壹步擴展機器人的使用,嘗試在各種場景下使用UR機器人。對於工廠來說,盡管工人的配置會根據產量變化進行調整,但可以通過將機器人移動到生產節拍超時的工位,來消除生產瓶頸。有了如此強大又簡單易用的工具,工廠在靈活部署和提高生產效率上有了更多的想象空間!

項目檔案

名稱 :大陸 汽車 電子

公司規模 :500人

產品 : 汽車 儀表板

行業 : 汽車 和零部件制造

應用 :拾取和放置,機床上下料

目的 :解決生產線自動化,提高生產效率

關鍵價值驅動 :編程簡單、靈活和安全

讓我們跟著人機協作機器人專家優傲(UR)壹起看壹看這個 案例的詳情

案例背景:

與跨國公司大陸集團的合作是該行業中絕佳的轉型案例。作為 汽車 領域的領軍人物,大陸集團是迄今為止自動化程度最高的制造商,並率先向工業 4.0 邁進。在 2016 年,該公司決定購買多臺 UR10 協作機器人,進行 PCB 板的自動化制造和加工,與手動操作相比,轉換時間降低了 50%(從 40 分鐘縮短到 20 分鐘)。

挑戰:

作為壹家不斷成長的公司,大陸集團在 汽車 行業擁有25 年的 歷史 ,並壹直專註於創新,並因此在與其他頂級公司的競爭中贏得了許多重要項目。西班牙大陸 汽車 的工廠經理 Cyril Hogard 談起引入UR協作機器人的初衷時表示:公司在行業競爭激烈的背景下運營,主要挑戰之壹是提高生產率。2 年前第壹次聽說協作機器人時,他立即確信,協作機器人將憑借其集成簡便、維護成本低和提高生產力的優勢,成為大陸 汽車 在工業 4.0 中發展的基石。

解決方案:

西班牙大陸 汽車 公司選擇優傲機器人,在制造過程中執行 PCB 板和組件的上下料及檢測任務,這是壹項單調和重復的任務,同時需要高度精確。

項目初期,大陸 汽車 安裝了兩臺 UR10 機器人用於裝卸 PCB 板和組件裝配。目前已增加到六臺 UR10 協作機器人,另有三個 UR10 項目正在進行中。

大陸 汽車 的工程師們積極地投入到項目開發中,當開始第壹個項目時大家知道這意味著,大陸 汽車 正在使用具有更現代機器人理念的協作型機器人從事開創性的技術工作,也預示著以自動化和工業物聯網(IIOT)為核心的智能工廠的出現。

負責UR 機器人應用由工程師 Víctor Cantón盡管之前並沒有機器人技術方面的經驗,他仍然接受了挑戰。在幾個星期內,他就理解了 UR 協作機器人的基礎知識,並能夠開始編程。項目的早期階段,在實驗室內已經用壹臺優傲機器人進行測試、節拍計算和運動路徑的規劃,為簡化和加快現場實施做準備。

優點:

大陸集團的團隊對於 UR 協作機器人在其生產線上的使用結果非常滿意,產品優勢在操作過程中顯露無疑。

控制及靈活性:編程非常簡單;所有的電子設備和機器人控制器被集成在中央控制器中,使他們在不需要外部專家的幫助下就可以重新編程。

減少團隊負擔:協作機器人的到來意味著操作員的角色改變,操作員不再需要執行繁復的工作任務,例如將組件從壹個工作站移動到下壹個工作站。他們現在可以專註於可提高生產的技能任務。

降低成本:大陸集團在車間內實現自動化移動零部件,與手動操作相比,將轉換時間降低了 50%(從 40 分鐘縮短到 20 分鐘),降低了運營成本。

安全:大陸集團的團隊對與協作機器人相關的安全措施非常滿意。例如,操作者可以在任何時間進入單元,並且當操作者靠近機器人時,機器人由於附加傳感器停止而立即停止操作。

對於大陸 汽車 西班牙工廠而言,最大的挑戰來源於產能。協作式機器人之所以能成為解決問題的關鍵,在於它不是設備而是工具,能夠像壹位“同事”壹樣與現有的團隊和體系緊密配合。無論是在產品安裝部署,掌握編程,還是在安全性等方面都從用戶的角度出發,更加簡單易用,幫助用戶盡可能降低各種隱性成本,讓工具的使用“零門檻”。

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UR機器人從安裝、調試到投入使用, 只需很短的時間周期即可完成。壹個小時就能重新部署UR機器人,而傳統機器人需要至少壹周時間; UR機器人只需要幾周就可以開啟壹個新項目,傳統工業機器人通常需要半年以上。快速的投產周期,有助於建霖更敏捷地應對市場需求的變化,提升產品競爭力。UR機器人目前在建霖生產線上的主要應用包括:

雙臂機器人組裝產品

兩臺UR機器人可協作完成產品組裝。由於組裝過程中工序較多,通常壹臺機器人難以達到機臺利用最優化。而優傲機器人關節靈活、占用空間小的特點非常適合雙臂配合應用場合。雙臂運行***享工作空間,利用通信協調雙臂動作的順序,使得整個運行過程精準有序、靈活高效。

熱板焊接機上下料

在執行圓盤焊接機上下料操作時,UR機器人采用雙吸盤,圓盤工位壹次完成取料和放料動作,整體動作連貫緊湊。UR機器人先由左側磁鐵吸取待焊接底板,焊接成品到位後,取下成品放入底板,最後將成品放置於右邊堆垛。

產品裝配

裝配產品時,UR機器人先由震動盤出口處取螺母放入穴位,然後取放待加工產品,最後取出裝配完的產品。由於裝配工藝的要求,機器人TCP需多次轉動方向。利用UR機器人每個關節±360度的超高自由度,輕松完成示教放置。

產品拾放

產品拾放過程中,在空間狹小的圓盤工作站上吊裝UR機器人,由左右工人隨機上料。螺絲擰緊後,UR機器人取下完成產品,再根據皮帶線狀況完成分揀投放。靈活的UR機器人使得生產線的改造和調整更加容易。

註塑取件、去澆口、熱保焊及試氣檢測

僅僅使用壹臺UR機器人即可完成註塑取件、去澆口、熱保焊、試氣檢測四道工序。在傳統生產方式中,操作人員壹次只能完成壹道工序,半成品通過周轉箱往後傳遞。UR機器人串聯的生產工序,可有效節省人力並保證產品品質。

預放鑲件

在預放鑲件應用中,壹臺UR機器人可同時操作三臺註塑機,工具端搭載六只夾爪,機器人靈活的手腕能快速切換到任意取料位置。利用肘部的超高靈活度,使工具從上方運動避免了水平方向的幹涉。

機器人視覺拾取

UR機器人搭載視覺系統,用於位置雜亂零件的精確拾取,僅需將零件簡單擺放在傳送帶上,視覺系統便能判斷出零件的種類和位置,通過socket把信息傳遞給機器人。機器人便可完成定位拾取,大幅降低上料過程的輔助人力。

滑軌搭載優傲機器人註塑機取件

在移動滑軌上搭載輕型UR機器人,用於擴展機器人的工作空間。機臺相距較遠且不方便移動時,配合滑軌讓機器人實現多工位操作。使用壹臺機器人就能夠與多臺註塑機實現自動化加工流程,有效節約成本,提高機器的工作效率。

打造安全工作環境 促進人機良性協作

在引用UR機器人之前,建霖有大量的工位是人工作業,在高度重復作業時,人腦會產生疲勞感, 而且部分工位有壹定的危險性。當這些工位由UR機器人承擔後,在安全的基礎上,把工人們從繁重的重復勞動中解脫出來,不僅促進了人與機器間的良性協作,更大大提升了工作效率,保證了產品良率 。

人力資源合理配置 提升盈利能力

丹麥優傲機器人公司中國區總經理蘇璧凱(Adam Sobieski)表示:

UR機器人操作簡單靈活,無需對現有建霖生產線進行過多調整,即可輕松融入整個裝配中。而便捷的編程設置,不再需要安排固定的工作人員進行長期維護,從而節省了人力成本。

UR機器人解放勞動力後,作業人員可以去從事需要發揮思考能力、更具附加值的工作,公司也不必填補其工作崗位。這樣充分利用公司內部資源,實現人員的靈活調配,不僅有效降低員工流失率,更降低了人力成本,進而提升盈利能力。

建霖工業總工程師謝英偉先生認為: “人機協作機器人是工業制造中壹股強大的創新力量,它為自動化生產賦予了前所未有的靈活度。隨著人機協作機器人的不斷發展,自動化生產將不再是長期不變、大批量、單壹產品標準化制造的代名詞,而是擁有了定制化、小批量、多品種制造的可能。因此,我們對丹麥優傲機器人的發展前景充滿信心。”