Når kvalitetskontrol er kritisk

”Når operatører skal se på tusindvis af dele hver dag, bliver de nogle gange lidt ‘sneblinde’ overfor defekter. Men det sker aldrig for robotter.” Tim Mead, som er Operations Manager hos Zippertubing i Arizona, USA, beskriver i et interview med The New York Times, hvordan hans UR5-cobot nu passer fastgørelsesmaskiner, der påsætter termisk isolering på slanger, rør og kabler. Cyklussen på 25 sekunder afsluttes med at, UR5’en viser delen til et kamera, som tjekker, om de forskellige tryklåse er påsat korrekt. Alt efter udfaldet instrueres UR5’en til at placere det færdige produkt i bunkerne, der enten er “gode” eller “skrotbare”.

”Den største fordel, vi har oplevet med UR5-cobotten, er, at vores produktkvalitet er forbedret betydeligt; robotten har kørt i otte måneder nu, og vi er gået fra en situation, hvor vi nogle gange fik vores produkter retur, til én, hvor der nu ingen fejl er at finde på de dele, vi producerer,” siger Mead. “Med selve robotten kan vi opnå 300 procent højere tolerance på vores dele i forhold til manuel drift,” siger han og tilføjer, at UR5’en også løste Zippertubings problemer med at hyre folk til at udføre denne repetitive opgave. “Før i tiden skulle der tre personer til at udføre alt det, som robotten nu står for, så der er virkelig blevet åbnet op for vores produktionskapacitet.”

Det Arizona-baserede selskab programmerede deres første UR5 til at opsamle forskåret stofmateriale, som cobotten flytter gennem en fastgørelsesmaskine, hvor fem han-dele til tryklåse indsættes. Herefter bevæger cobotten sig til en anden maskine, der tilføjer fem hun-dele.

Robotten bliver cellens “hjerne”

Implementering af kameraet sammen med UR5-cobotten virkede i første omgang som en skræmmende opgave. “Den virkelig vanskelige del var ‘Hvordan får jeg robotten til at kommunikere med kameraet, og hvem bestemmer?’” siger Operations Manager Tim Mead. “Da vi lærte mere om Universal Robots, fandt vi ud af, at vi rent faktisk kunne bruge vores robot som PLC; robotten er hjernen — den videresender alle kommandoerne og modtager alt feedbacken.” Robotten forsøger ganske enkelt at opfange feedback fra kameraet. Hvis feedback ikke forekommer, siger robotten, at delen skal skrottes, og hvis der er feedback, betyder det, at delen er god, hvorefter den bliver sorteret i henhold til dette.

Efter han- og hun-delene er blevet fastgjort, placerer UR5’en stoffet under en kameralinse til kvalitetskontrol, hvorefter det bliver fordelt i bunkerne med “gode” eller “afviste” produkter.

“Vi valgte Universal Robots’ UR5 af forskellige årsager,” siger Matt Hesselbacher, Engineering Manager hos Zippertubing. “Efter en hurtig demonstration indså vi, at dette var en kollaborativ robot, som vi kunne integrere på egen hånd. Med et produktsortiment, der skifter fra måned til måned, havde vi også øje for alsidigheden,” forklarer Hesselbacher. “Og som altid var sikkerheden også en prioritet, da operatører skulle kunne arbejde i området omkring robotten og fodre den med rådele samt fjerne de færdige produkter.”

Zippertubings vellykkede implementering af kollaborative robotter i inspektionsarbejdet er langt fra unik. Producenter overvejer i stigende grad at hyre cobot-kolleger til konsekvent og gang på gang at følge præcise processer samt foruddefinerede arbejdsgange med minimal afvigelse, så de får de mest optimale forhold til undersøgelse eller analyse.

Inspektionsrobot

Comprehensive Logistics er en virksomhed, der er 100 procent opmærksom på kvaliteten af deres produktionslinje. I produktionslinjen i Youngstown, Ohio, bevæger motordele sig med stor præcision på et samlebånd, hvor hver station har en arbejdstid på 60 sekunder. “Produktionen bevæger sig hurtigt; alt er præcist timet i den rette sekvens,” siger Gary Bobalik, Director of Marketing hos Comprehensive Logistics. Virksomheden er den førende leverandør af logistik samt ordrebestemt produktion til to af Nordamerikas største bilfabrikanter og har produktionslinjer, der fremstiller komponenter til affjedring, transmissionssystemer og interiør.

Hos Comprehensive Logistics i Ohio, USA, arbejder en UR10 side om side med de ansatte i produktionslinjen, hvor den inspicerer delkomponenter til motorstativer

I denne produktionslinje er der ikke plads til fejl. Når underdelene til motorstativerne når enden af produktionslinjen, er Comprehensive Logistics nødt til at sikre sig, at hver enkelt del – herunder et vigtigt stik til tilslutning af ledninger fra styresystemet – sidder, som den skal, og er fastlåst. “Hvis der forekommer en tilbagevendende løs forbindelse, eller delen ikke er fastlåst, kan der opstå alt fra et tilbagevendende problem til fuldstændig afbrydelse af servostyringen, hvilket svarer til niveau 8 på sværhedsgradsskalaen,” siger Mike O’Keefe, der er tilsynsførende for Comprehensive Logistics’ produktionslinje. “Dette er et livstruende svigt, og vi er derfor nødt til at sikre os med 100 procent vished, at delene er fastlåste.” Det er en velkendt udfordring for alle producenter. “I industrien som helhed,” siger O’Keefe, “har manuel inspektion kun en effektivitet på ca. 80 procent, og vi var derfor på udkig efter gentagelig kvalitetssikring, der kunne udføres via et automatiseret system.”

Det er af yderste vigtighed at kontrollere, at stikkene til ledninger fra styresystemet sidder korrekt. Hvis der forekommer en tilbagevendende løs forbindelse, der er forårsaget af, at et stik ikke sidder korrekt og ikke er låst fast, kan dette resultere i, at servostyringen svigter, hvilket svarer til niveau 8 på sværhedsgradsskalaen – altså et livstruende systemsvigt.

Stationære kameraer kunne ikke se svært tilgængelige steder

Denne proces var årsag til megen hovedpine hos den Ohio-baserede producent, og det stationære multi-kamera-system, som virksomheden implementerede, kunne ikke positionere kameraerne, så de kunne se svært tilgængelige steder, hvilket hindrede det i at udføre opgaven med den gentagelige præcision, som Comprehensive Logistics behøvede. “De data, som blev indsamlet af kamera-systemet, var ikke så omfattende,” tilføjer O’Keefe, der også eksperimenterede med en sonde-baseret robot, som ikke levede op til kravene om gentagelighed.

Virksomheden begyndte at forske i alternativer, men løsningen viste sig at være en svær nød at knække – den skulle leve op til Comprehensive Logistics’ krav til oppe-tid og skulle samtidig nemt kunne integreres med processerne og medarbejderne i produktionen. “Vi var nødt til at finde en løsning, der ikke ville udgøre en potentiel sikkerhedsrisiko,” forklarer O’Keefe. “Med vores Universal Robot blev det hurtigt tydeligt, at denne var en omkostningseffektiv, letvægtig robot, der var i stand til at placere kameraet i de rigtige positioner både sikkert og gentageligt. Den fingerfærdighed, som vores Universal Robot har, gør den i stand til at nå de missionskritiske punkter på 100 procent gentagelig vis.”

Hvert billede, som UR10’en tager med sit kamera, bliver behandlet øjeblikkeligt, og resultaterne af inspektionen bliver vist på en skærm ved siden af robotten.

Den loftsmonterede UR10-cobot er udstyret med et kamera og bevæger sig hurtigt mellem inspektionspunkter, mens den tager et billede af hver forbindelse, før den vender tilbage til sin “hjemme”-position og afventer den næste samling, der skal inspiceres. Produktionslinjen samler motorstativer til både en dieselmotor med 11 inspektionspunkter og en benzinmotor med ni inspektionspunkter. Software, der er integreret med UR-robotten, følger konstruktionen gennem hele linjen og informerer robotten om, hvilken type der skal inspiceres. Hvert billede, der tages, bliver øjeblikkeligt vist på en skærm ved siden af robotten, mens der på en sekundær skærm vises et diagram over motorstativet, hvor hvert fuldført inspektionspunkt bliver vist med enten et grønt eller rødt kontrolmærke, der indikerer, om inspektionen er bestået.

Efter en indledende vurdering af, at virksomheden ville opnå et ROI indenfor syv måneder, mener O’Keefe fra Comprehensive Logistics, at det faktisk vil ske indenfor kun fire måneder. Dette er en besparelse, som producenten kan geninvestere i sin virksomhed – uden at nogen medarbejdere mister deres arbejde.