應用案例
美國汽車電池組再製商道爾曼(Dorman Products Inc.)，使用機器人自動化揀選方案於混合動力汽車的電池組件再製造。
關鍵挑戰
道爾曼急需能加快組裝過程的解決方案，協助在製程中準確挑選28個對應模組，為重新組裝的電池實現最佳配置。
解決方案A
使用ABB機器人及RobotStudio系統搭配智能軟體，協助將電池構建時間縮短了66%，並將工廠的電池製造日產量提高300%。
在道爾曼的一個專案中，ABB RobotStudio 機器人編程軟體充分證明其模擬重現複雜製造問題的敏捷性，經過模擬測試及優化，規劃出讓機器人從5,000個不同的存儲槽中挑選產品的複雜方案。
「機器人系統將電池構建時間縮短了66%，這意味著電池製造日產量提高300%，保固返還下降了27%。」道爾曼的分析報告如此表示。
道爾曼位於北卡的桑福德工廠專注為Toyota Prius混合動力汽車，提供電池重新組裝作業。如何正確識別28種不同的模組是一大挑戰，因為只有在這些模組正確組合時，才能產出最佳的替換電池。過去，在電池配對成功前，操作員可能得嘗試配對多達100個模組，這是一項辛苦且耗時的人工試錯過程。
「客戶對產品不滿意，訂單花太多時間，或退貨太多等。」「我們得退一步，從頭到尾評估整個過程，找出有問題的地方。」Dorman的工程副總裁Michael Menta說。
RobotStudio 仿真模擬，解決「不知從何改善」的痛點
原先的製程著重於前端模組分級系統，無論是在訂單執行速度方面，還是電池的品質方面，都沒有真正解決操作配對上的瓶頸。 Menta和團隊轉而向賓州的Production Systems Automation (PSA)，尋求客製的自動化解決方案。「對於自動化模組匹配系統將採用什麼形式，或者甚至是否可能，我們並沒有先入為主的概念。」他說。
PSA專案工程師 Chris Lesnefsky 選擇ABB RobotStudio模擬軟體，沒有其它可比較的終端應用軟體作為基礎。 「在RobotStudio中創建的模擬非常逼真，幾乎與各種組件在工廠車間的表現完全相同。」他說。「我能夠嘗試各種概念，並準確讀取範圍、速度、距離、輸送帶位置等資訊，使我們能夠優化佈局和機器人路徑，以實現最佳循環時間。RobotStudio是極佳的系統設計工具，能廣泛應用於概念驗證和機器人最終編程。」
360度辨識取料，八秒處理一個模組
經過謹慎思考，專案工程師Chris在工廠佔地面積和產能之間取得折衷，包括設置十邊型排列的10疊層架，使容納量最多達5,000個模組，並在中央配備具有40kg負載、臂長2.55m的 IRB 4600六軸工業機器人，可以360度從任何存儲槽識別和取回模組。機械手臂上的線性滑軌確保它可以到達貨架上的任一位置，手臂末端工具 (EOAT)配備了Schunk夾具和感測器，以確保過程中不會發生碰撞，因若遭受碰撞就必須報廢。
在工作站的一側有一個開口，用於安裝分層的伺服操作輸送帶。其中一條輸送帶會將模組放入模組”庫”中，而另一條輸送帶則負責移除配對不成功的模組。 該系統每週可運行約104小時，共有兩個階段分別為模組儲存以及取出作業，機器人每八秒可處理一個模組。
機器手臂整合視覺，建立智慧辨識與庫存管理
此外，自動化裝置的”思考”方式也同樣重要。它由ABB IRC 5機器人控制器組成，透過PLC與LabVIEW軟件程序連接。 當模組放入存儲區域時，SICK Inspector相機會掃描其QR code，以辨別模組的入庫日期、產品級別與其存儲位置等。LabVIEW也會記錄這些數據用以辨別，並為這28個模組找尋適當配對，在取出模組時也會再掃一次QR code。
「進行配對過程時，LabVIEW會基於訂單的規範，依序指導機器人取出模組。」「有多個專有參數可以配對模組。」Menta說。 兩個模組組合在一起形成一對，十四對組成一組；兩個模組間必須相互匹配，且全部的模組也必須能完美匹配才行。
在庫存管理方面系統為道爾曼提供了額外的優勢。它能監控已閒置數月的模組，或者將配對失敗的電池模組，從儲存區域中移除。
「除了在RobotStudio協助下建立最佳系統配置，以實現流程自動化之外，PSA還有助於確定必要的系統組件，並確保整個系統溝通是完整的。」Dorman說。 「與PLC和LabVIEW軟體接口的ABB IRC 5機器人控制器是操作中樞。」Menta 補充道。
「環繞式的模組儲存庫，大大地改善了混合動力電池再製業務。」Menta總結道。「我們從一個極其冗長的人工過程，無休止地從儲存箱中取出模組配對，到現在導入了自動化，使得人員的工作變得容易。」
事實證明，機器人自動化能夠提供的業務效率要高得多，而且隨著對電動汽車和混合動力汽車的需求持續攀升，這樣的自動電池模組配對系統應用將會越來越廣泛。
