Napędzana robotami inteligentna selekcja akumulatorów samochodowych zwiększa dzienną wydajność o 300 procent

W obliczu rosnącego na całym świecie popytu na pojazdy elektryczne i hybrydowe, amerykański producent wykorzystuje połączenie robotyki i inteligentnego oprogramowania do zarządzania krytycznym doborem komponentów akumulatora

Aplikacja
Zautomatyzowany dobór komponentów do regeneracji pakietów akumulatorów do pojazdów hybrydowych w amerykańskim zakładzie regeneracji akumulatorów samochodowych Dorman Products Inc.

Zastosowanie 
Firma musiała znaleźć sposób na przyspieszenie procesu wyszukiwania i wyboru 28 właściwych modułów, aby umożliwić optymalną konfigurację dla ponownie złożonej baterii.

Rozwiązanie 
System zrobotyzowany modelowany w RobotStudio, składający się z jednego robota ABB wraz z inteligentnym oprogramowaniem, pomógł skrócić czas budowy baterii o 66 procent, zwiększając dzienną produkcję gotowych pakietów o 300 procent.

Sprawność oprogramowania projektowego RobotStudio firmy ABB w modelowaniu zautomatyzowanych rozwiązań złożonych problemów produkcyjnych została udowodniona w projekcie dla amerykańskiego producenta akumulatorów samochodowych Dorman Products Inc, w którym pojedynczy robot ABB pobiera produkty z 5000 różnych gniazd magazynowych.

Jak podaje Dorman, robotyzacja skróciła czas budowy baterii o 66 procent, co przekłada się na 300-procentowy wzrost dziennej produkcji gotowych pakietów baterii w zakładzie. Zwroty z gwarancji spadły o 27 proc.

Skupiając się na ponownym montażu pakietów akumulatorów do pojazdów hybrydowych Toyota Prius, zakład firmy Dorman w Sanford, NC, stanął przed poważnym wyzwaniem identyfikacji 28 różnych modułów, które tylko w odpowiedniej kombinacji stworzą optymalny akumulator zastępczy. Wcześniej operatorzy musieli próbować dopasować do 100 odnowionych modułów, w żmudnym ręcznym procesie prób i błędów, zanim znaleźli najlepsze dopasowanie do konkretnego zestawu baterii.

- Klienci nie mieli satysfakcjonującego doświadczenia z produktem, realizacja zamówień trwała zbyt długo i było zbyt wiele zwrotów - powiedział Michael Menta, wiceprezes ds. technicznych w firmie Dorman. - Musieliśmy zrobić krok wstecz, ocenić cały proces od początku do końca i dowiedzieć się, gdzie występowały awarie.

Częściowa automatyzacja procesu, z naciskiem na system klasyfikacji przychodzących modułów, nie rozwiązała problemu wąskiego gardła operacji dopasowywania, ani pod względem szybkości realizacji zamówień, ani jakości powstających pakietów akumulatorów.

Michael Menta i jego zespół zwrócili się do firmy Production Systems Automation (PSA) z siedzibą w Pensylwanii, aby zbadać potencjalne rozwiązania automatyzacji dostosowane do potrzeb klienta. - Nie mieliśmy wcześniejszych wyobrażeń o tym, jaką formę mógłby przybrać zautomatyzowany system dopasowywania modułów, ani czy w ogóle byłoby to możliwe - powiedział.

Inżynier projektu z firmy PSA, Chris Lesnefsky, zastosował do rozwiązania problemu oprogramowanie symulacyjne RobotStudio firmy ABB, nie mając do dyspozycji żadnych porównywalnych aplikacji, na których można by oprzeć rozwiązanie.

- Symulacje, które można tworzyć w RobotStudio są niewiarygodnie realistyczne, praktycznie identyczne z tym, jak dana koncepcja i jej poszczególne komponenty będą działać na hali fabrycznej - powiedział. - Mogłem eksperymentować z różnymi koncepcjami, uzyskując dokładne odczyty zasięgu, prędkości, odległości, położenia przenośnika itd., co pozwoliło zoptymalizować układ i ścieżki robota w celu uzyskania najlepszych czasów cyklu. RobotStudio jest niesamowitym narzędziem do projektowania systemów, koncepcji próbnej i ostatecznie programowania robotów."

Rozwiązanie, na które zdecydował się Lesnefsky, stanowiące najlepszy kompromis pomiędzy powierzchnią zakładu a wydajnością, polegało na ustawieniu 10 stosów regałów mieszczących do 5000 modułów w "dziesięciokącie" wokół centralnego sześcioosiowego robota przemysłowego ABB IRB 4600. Robot o ładowności 40 kg i zasięgu 2,55 m może identyfikować i pobierać moduły z każdej szczeliny magazynowej w zakresie 360 stopni.

Liniowy suwak na ramieniu robota zapewnia, że może ono dotrzeć do każdej pozycji na półkach, a końcówka ramienia (the end-of-arm-tooling; EOAT) jest wyposażona w chwytak Schunk i czujniki, aby zapewnić delikatną i bezkolizyjną obsługę. Każdy moduł narażony na uderzenie musi zostać odrzucony.

Po jednej stronie komory znajduje się otwór na dwupoziomowy przenośnik z napędem serwo. Jedna taśma przynosi moduły do umieszczenia w „bibliotece” modułów, podczas gdy druga usuwa moduły, które zostały wybrane jako prawdopodobne dopasowania w ramach konkretnego pakietu baterii.

Robot może przechowywać lub pobierać jeden moduł co osiem sekund. System zazwyczaj pracuje przez 104 godziny tygodniowo, podzielone na okresy, w których moduły są umieszczane w magazynie i inne okresy, w których moduły docelowe są pobierane.

Część „myśląca” instalacji Dormana jest tak samo ważna jak fizyczny aspekt obsługi. Składa się ona z kontrolera robota ABB IRC 5, który łączy się poprzez PLC z programem LabVIEW.

Gdy moduły wchodzą do obszaru składowania, kamera SICK Inspector skanuje kod QR, aby skorelować datę wejścia i klasę elementu z jego lokalizacją w magazynie. Program LabVIEW przechowuje te dane i, co ważne, zawiera funkcję, która identyfikuje prawdopodobne dobre dopasowania dla każdego 28-modułowego zestawu baterii. Kody QR są również skanowane przy wychodzeniu z obszaru.

- Gdy robot rozpoczyna proces dopasowywania, oprogramowanie LabVIEW instruuje robota, które moduły ma pobrać i w jakiej kolejności, w oparciu o specyfikacje konkretnego zamówienia - powiedział Menta z firmy Dorman. - Istnieje wiele zastrzeżonych parametrów, które parują moduły.

Dwa moduły łączą się w parę. Czternaście par tworzy paczkę. Każdy moduł musi być idealnie dopasowany do swojego partnera, a wszystkie pary muszą być idealnie dopasowane do siebie.

Oprogramowanie to oferuje firmie Dorman dodatkową, cenną korzyść w zakresie zarządzania zapasami. Monitoruje te moduły, które nie były używane przez kilka miesięcy lub nie powiodły się wielokrotne próby dopasowania do pakietów baterii i usuwa je z magazynu.

Oprócz ustalenia - z pomocą RobotStudio - optymalnej konfiguracji systemu w celu zautomatyzowania procesu, PSA odegrała również kluczową rolę w identyfikacji niezbędnych komponentów systemu i zapewnieniu, że komunikacja w całym systemie jest kompletna i bezproblemowa, powiedział Dorman. - Kontroler robota ABB IRC 5 współpracujący ze sterownikiem PLC i oprogramowaniem LabVIEW jest centralnym mózgiem operacji - dodał Menta.

- Okrągła, zrobotyzowana wieża magazynowa radykalnie poprawiła naszą działalność w zakresie regeneracji hybrydowych zestawów akumulatorowych - podsumowuje Menta. - Przeszliśmy od niezwykle przeciągającego się procesu ręcznego, niekończącego się wyciągania modułów z pojemników w celu znalezienia dokładnych dopasowań, do zautomatyzowanego procesu, który jest znacznie łatwiejszy dla naszych pracowników.

Okazało się to również znacznie bardziej wydajne dla firmy, a ponieważ popyt na pojazdy elektryczne i hybrydowe będzie nadal wzrastał, nie jest prawdopodobne, że będzie to ostatni zautomatyzowany system dopasowywania modułów akumulatorów tego rodzaju.

Linki

Skontaktuj się z nami

Do pobrania

Poleć artykuł

Facebook LinkedIn Twitter WhatsApp