В статье рассмотрим проект роботизации несерийного производства мостовых конструкций, благодаря которому предприятию удалось повысить производительность в два раза. Основой решения стали адаптивные роботы, не требующие программирования, — разработка российской компании Abagy Robotic Systems. Согласно последним данным Международной федерации робототехники (IFR), наиболее роботизированной страной является Сингапур: там используется 918 роботов на 10 тыс. рабочих, затем идут Южная Корея (855) и Япония (364). Для сравнения, в России 6 роботов на 10 тыс. рабочих. Почему роботов по-прежнему так мало во всем мире? Дело в том, что роботы используются только на серийных производствах, где производят тысячи однотипных деталей, например в автомобилестроении или электронике. Очевидно, что число подобных компаний ограниченно и в какой-то момент может быть исчерпано. Конечно, производители роботов крайне заинтересованы в роботизации несерийного рынка, ведь таких производств тысячи.

И сами несерийные компании были бы рады использовать роботов с той же степенью эффективности, как это происходит сейчас на конвейерных линиях. Почему же этого не происходит?

Причин несколько. Одна из важнейших — роботов сложно и дорого программировать. Постановка задачи для одной детали может занимать дни или недели. Если типов деталей десятки или сотни (как на несерийном производстве), то роботизация в таких условиях становится просто бессмысленной. Кроме того, роботы совершенно не способны адаптироваться к изменениям реального мира. Если у детали, с которой им необходимо работать, есть небольшие отклонения (в силу заготовительного производства, например), то задача для них становится невыполнимой и снова требует программирования.

Решить перечисленные проблемы могут адаптивные роботы, не требующие программирования. Программное решение для этого создала компания Abagy Robotic Systems. Увидеть, как оно работает, можно на примере предприятия «Воронежстальмост», где финишную сварку проводят с помощью роботов.

Задачи и вызовы

Решение ABAGY работает на предприятии уже второй год. Задачи, которые его участники сформулировали для себя на старте, в рамках традиционной робототехники казались нереализуемыми:

• На комплексе должны сваривать более 50 различных деталей в месяц.
• Работать необходимо с изделиями, которые предварительно собираются вручную, то есть могут отличаться друг от друга (человек неидеален, а для робота отклонение в 0,5 мм уже проблема).
• Требуется учитывать, что погрузка 1,5-тонных плит в робототехническую ячейку производится краном, то есть разместить деталь с точностью до миллиметров затруднительно.
• Желательно не нанимать для обслуживания комплекса новых сотрудников.
• Решение должно быть экономически эффективным: существенно сокращать затраты на метр шва в сравнении с человеческим трудом.

Без перепрограммирования

Роботы на платформе ABAGY могут адаптироваться к изменениям в производственных циклах и между ними. Благодаря этой технологии не нужно постоянно перепрограммировать и откалибровывать роботизированную ячейку для каждого нового или нестандартного действия или движения, которое необходимо выполнять роботам. Цена переключения робота с одного изделия на другое — 0 руб.

Для адаптации требуется загрузить 3D-модель изделия в любом CAD-формате в программное обеспечение ABAGY, и система автоматически сгенерирует необходимую программу для роботов. Это позволяет варить любое количество изделий, которое помещается в рабочую зону комплекса.

Программирование происходит за несколько минут. Например, на создание программы для металлоконструкции с 80 сварочными швами ABAGY требуется 6,5 мин (рис. 1). При традиционном программировании потребовалось бы несколько дней или даже неделя.

Рис. 1. Интерфейс решения. Пример конструкции с 84 швами

Адаптивность к отклонениям

Генерация команд для роботов в решении ABAGY происходит в реальном времени. Это возможно благодаря машинному зрению: на комплексе устанавливаются 3D- или 2D-сканеры. С ABAGY роботы могут «видеть»: сравнивая 3D-модель и реальное изделие, они корректируют свои траектории движения.

Таким образом, то, что детали на предприятии «Воронежстальмост» перед финишной сваркой собираются вручную, не является ограничением для ABAGY. Если отклонение находится в пределах, заданных технологом предприятия, роботы продолжают сварку.

Также роботы учитывают то, что детали предприятия крупные (до 5–10 м в длину) и во время сварки в силу законов физики деформируются.

Погрузка деталей

Благодаря адаптивности решение ABAGY позволяет также избежать необходимости жестко фиксировать положение детали в ячейке. Деталь достаточно разместить в рамках рабочей зоны и зоны досягаемости роботов.

В случае с «Воронежстальмостом» это значительно облегчает работу: погрузка изделий, вес которых достигает 1,5 т, производится краном, и оператору крана не нужно предельно точно, до миллиметров, располагать деталь, он может размещать ее так, как ему удобнее и быстрее всего это сделать.

Без расширения штата

Использование технологии ABAGY не требует дополнительных специалистов и экспертов. Управление простое и интуитивно понятное. В производственный процесс по технологии ABAGY вовлечены только уже работающие на предприятии сотрудники:

• инженер-конструктор, который создает 3D-модель свариваемого изделия и загружает ее в программное обеспечение ABAGY;
• начальник производства, который управляет загрузкой оборудования в соответствии с производственным планом;
• оператор роботизированной ячейки, который получает задания на производство, обеспечивает роботизированную ячейку производственными заготовками для сварки и выполняет простое обслуживание ячейки (меняет расходные материалы, загружает сварочную проволоку и т. д.).

Решение и результаты

Решение (рис. 2) включает:

• два промышленных робота на треках;
• сварочное оборудование;
• техническое зрение (лазерные 3D- сканеры);
• программно-аппаратный комплекс

Рис. 2. Робототехнический комплекс на предприятии «Воронежстальмост» под управлением ПО от Abagy (см. видео ниже)

Габариты комплекса составляют 21×8×3 м (Д×Ш×В). Типы свариваемых изделий — металлоконструкции типа балки, опоры, связи. Максимальные габариты свариваемых конструкций: 18×3×1 м (Д×Ш×В). Комплекс может выполнять горизонтальные и вертикальные швы, многопроходные, с разделкой, полные, пунктиры и прихватки. Регулируемые параметры:

• угол наклона горелки;
• вылет проволоки;
• отступы;
• колебания;
• последовательность сварных швов;
• объединение нескольких швов и др.

Качество швов можно увидеть на рис. 3.

Рис. 3. Швы, выполненные комплексом ABAGY: а) горизонтальные; б) вертикальные; в) с закольцовкой

Общая производительность комплекса — 150 тыс. м сварного шва в год (Т1 катет 6). Производительность на примере изделий приведена в таблице.

ТАБЛИЦА. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПЛЕКСА НА ПРИМЕРЕ ИЗДЕЛИЙ

Изделие	Описание	Ручная сварка (1 сварщик), шт/мес.	Роботизированная сварка с ABAGY, шт/мес.
	3000×1000×300 мм Длина сварных швов 75,5 м	29	1 робот — 72 2 робота — 144
	9000×2400×800 мм Длина сварных швов 149,8 м	8	1 робот — 20 2 робота — 40
	3000×1200×400 мм Длина сварных швов 43,8 м	44	1 робот — 110 2 робота — 219

Коммерческие преимущества роботизированной сварки:

• экономия на зачистке — до 30%;
• экономия проволоки — до 31% (уменьшение катета шва на 1 мм);
• экономия газа — до 10%;
• экономия на браке сборки, который выявляется на этапе сканирования перед сваркой как отклонение реального изделия от 3D-модели:
  • стоимость передела при выявлении брака сборки, который обнаруживает комплекс после сварки перед покраской;
  • стоимость передела брака сборки, который выявлен уже после покраски изделия перед отправкой;
  • стоимость передела брака сборки, который выявлен на этапе монтажа.

«До знакомства с ABAGY мы уже использовали роботов, но их возможности были крайне ограничены, и мы варили только один тип деталей, — рассказывает Сергей Гурьев, главный инженер «Воронежстальмоста». — Сейчас один комплекс заменяет пять сварщиков и обрабатывает больше 50 разных типов деталей в месяц. Наша производительность возросла в два раза, при этом издержки сократились в несколько раз. Что важно, решение настолько удобное и понятное, что мы сертифицировали наших сотрудниц — девушек-крановщиц — как операторов робототехнической ячейки. Мы уже запускаем вторую, а скоро и третью ячейку с софтом ABAGY».

Дмитрий Голицин, СТО и сооснователь Abagy Robotic Systems, отмечает: «Наша команда глубоко погрузилась во все нюансы этого производственного процесса, в том числе благодаря совместной работе с технологами на площадке этого завода. В результате сегодня наш софт может автоматически рекомендовать пользователям сварочные параметры для различных типов швов. Мы не ограничиваемся сваркой, также работаем и с другими производственными процессами — покраской, шлифовкой, резкой».

«В России мы позволяем предприятиям сокращать свои издержки в 2–3 раза по сравнению с ручным трудом. В Европе и США эти цифры еще выше, в 3–4 раза, из-за разницы в стоимости специалистов. Срок окупаемости проекта в некоторых случаях даже меньше одного года, — обращает внимание Максим Зверков, CEO, сооснователь Abagy Robotic Systems. — Что важно, мы позволяем эффективно использовать роботов именно несерийным предприятиям, которые ранее, в отличие от серийных производств, даже представить себе не могли, что роботы для них могут быть экономически целесообразными».

Автор: Екатерина Дегай
Источник: https://controleng.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!