12 ключевых моментов для автоматизации сварки

Рассматриваете роботов или перевод сварочного оборудования на автоматический режим работы? По мере того, как в сварочной отрасли растет использование роботов, эксперты по автоматизации считают, что есть дюжина вещей, которые следует учитывать мастерским, размышляющим об автоматизации в сварочном производстве.

Автоматизация находится на переломном этапе в сварочной отрасли благодаря слиянию целого ряда факторов. Для более глубокого изучения того, как компании могут воспользоваться преимуществами автоматизации, Американское сварочное общество (AWS) обсудило эту тему с четырьмя экспертами в области автоматизации:

• Вице-президент компании Matheson Карен Гильгенбах, она является сертифицированным инспектором по сварке, сертифицированным мастером по сварке и сертифицированным специалистом по роботизированной дуговой сварке. Она также председатель комитета AWS D16 по роботизированной и автоматической сварке, который является автором стандарта AWS D16.4 "Спецификация квалификации персонала для роботизированной дуговой сварки".
• Председатель и основатель компании Vectis Automation Даг Рода.
• Вице-президент FANUC America Corp. группы автоматизированных систем Лу Финаццо.
• Председатель и генеральный директор компании Acieta Робби Комленович.

Ниже приведены 12 основных выводов из беседы с данными экспертами.

Автоматизация может быть жесткой (иногда ее называют стационарной автоматизацией или механизированной сваркой) или гибкой (подразумевается гибкость программирования). К жесткой автоматизации относятся такие вещи, как сварочные тракторы, машины шовной сварки, системы круговой сварки, сварочные позиционеры и другие подобные технологии, которые не обладают гибкими возможностями программирования, свойственными роботам.

"Сварочные тракторы - отличный пример жесткой автоматизации", - говорит Гильгенбах. "Если у вас длинный, прямой сварной шов, тракторы могут уменьшить вариации и количество запусков и остановок, которые могут быть распространенным местом возникновения дефектов сварки".

Гибкая автоматизация может быть разделена на предварительно разработанные роботизированные комплексы лазерной сварки или роботизированные ячейки, изготовленные по индивидуальному заказу. Предварительно разработанные ячейки обычно имеют высокую цену и могут сваривать различные детали. Индивидуальные роботизированные модули обычно разрабатываются вокруг одной детали или семейства деталей, плюс они могут предлагать дополнительные функции и вмещать более крупные детали.

"Сейчас существует третья категория автоматизации, и это коллаборативные роботы, или коботы", - говорит Гильгенбах. Кобот может состоять из сварочного стола или тележки для поддержки роботизированной руки, а рука может управляться вручную для создания траектории сварки. Кобот также включает функции для интуитивного программирования робота, а также компонентов системы сварки или плазменной резки".

"Разрыв в квалификации - разрыв между задачами, которые нам нужно решить, и навыками имеющейся рабочей силы - создает потребность в простых в использовании роботах и коботах, которые можно быстро внедрить", - сказал Комленович.

Рода согласился. "Если оператор кобота хоть немного знаком с компьютерами и планшетами, это полезно; но теперь ваш сварщик в возрасте может легко обучить робота, проведя руку по нужной траектории сварки. Вам не нужен инженер для создания траекторий".

По общему мнению, автоматизация создает возможности для карьерного роста.

"Роботы имеют решающее значение для успеха любого производственного предприятия. Благодаря автоматизации, повышающей производительность, вы можете использовать больше возможностей, а это создает больше рабочих мест", - сказал Финаццо. "Когда я посещаю клиентов, я всегда спрашиваю их о двух вещах: "Что не дает вам спать по ночам" и "Каков ваш перспективный план автоматизации?". Больше не обсуждается вопрос о том, могут ли компании продолжать делать все вручную. Когда это происходит, они, как правило, очень быстро сокращаются. Вопрос в том, как быстро вы хотите внедрить автоматизацию и каков ваш план?".

"Все навыки, которыми обладают наши замечательные сварщики, можно перенести на автоматизированную сварку. Они просто будут использоваться по-другому", - добавила Гильгенбах.

Не позволяйте совершенству быть врагом хорошего.

"Предварительно спроектированная роботизированная ячейка может соответствовать 90% их критериев, а 90% лучше, чем ноль", - сказал Финаццо.

Комленович согласился с ним, отметив: "Когда компании увидят успех первой роботизированной системы, когда они получат ответы на неизвестные вопросы, они очень быстро поймут, как развиваться дальше".

"Коботы снижают барьер для малых и средних предприятий", - добавил Рода. Даже очень крупные компании, которые работают с большими объемами и небольшими партиями, являются отличными кандидатами на использование коллаборативных роботов". Прелесть совместной роботизированной сварки в том, что компании могут получить свой кобот в течение нескольких недель после заказа. Прелесть работы с коботами в том, что утром можно вскрыть транспортную упаковку, а после обеда приступать к производственной сварке".

Комленович отметил, что существует общая тенденция в области автоматизации, когда компании хотят взять свою самую сложную проблему и автоматизировать ее, потому что им трудно добиться от людей требуемого качества.

"Пожалуйста, не используйте свою самую сложную деталь для начала внедрения автоматизации", - сказал он. "Правильный подход заключается в том, чтобы получить быструю победу, а затем убедиться, что у вас есть чемпион по автоматизации, который продвигает эту победу вперед. Так вы создадите доверие к автоматизации".

"Ищите детали, которые можно повторять, где у вас либо есть хороший процесс, либо вы уверены, что сможете его разработать", - добавила Гильгенбах. "Тогда роботы помогут вам повысить производительность".

Рода, который работает с роботами с 1980-х годов, согласен с этим. "Правильно начинать с простых, рутинных узлов, которые также являются самыми скучными для оператора. Перенесите эти задачи на автоматизацию сварки".

В цехах следует выделить ответственное лицо - "чемпиона по автоматизации", который станет экспертом в программировании, эксплуатации, обслуживании, устранении неполадок и обучении других.

"Я хочу еще раз подчеркнуть, что необходимо иметь сторонника автоматизации", - сказала Гилгенбах. "Часть нашей работы как поставщиков средств автоматизации заключается в том, чтобы помочь организациям подготовиться к работе с новым роботом. Для успешного внедрения мы должны определить ответственное лицо, которое будет отвечать за программирование, эксплуатацию, техническое обслуживание, устранение неполадок и обучение других".

"Ключевым ингредиентом для чемпиона является желание", - говорит Рода. "Например, у производителя мостов в Коннектикуте был 19-летний шлифовщик начального уровня, заинтригованный коботом, он хотел освоить его и стать чемпионом".

"Сейчас он повысил свой уровень квалификации до такой степени, что производит с помощью кобота сварные швы мостовых конструкций, сертифицированные по стандарту D1.5, что доказывает, что чемпионы могут прийти из любой точки организации".

Все перед кем-то отчитываются, поэтому осознание затрат и обоснование капитальных расходов очень важно, но менталитет окупаемости инвестиций изменился.

"Качество производимого продукта сейчас важнее", - говорит Финаццо.

В результате нехватки квалифицированной рабочей силы у компаний нет дополнительных мощностей для учета брака. С учетом стремительного роста стоимости материалов, отходы становятся еще более болезненными.

"Если вы являетесь поставщиком автомобилей, вы должны иметь 100% качество", - продолжает он. "Компаниям необходимо определить стоимость качества. Существует также стоимость упущенных возможностей".

Гильгенбах подчеркнула важность расчета стоимости упущенных возможностей. "Раньше окупаемость могла быть основана на почасовой оплате труда или норме нагрузки. Теперь это те рабочие места, которые вы не получите, потому что у вас не было мощностей, или время выполнения заказа было слишком большим. Я думаю, это ключевое изменение в том, как люди рассматривают окупаемость автоматизации".

"Обычно соотношение экономии при автоматической и полуавтоматической сварке составляет 3 к 1, но зачастую экономию на качестве определить сложнее", - говорит Рода. "Например, часто встречается чрезмерная сварка, например, когда cпецификация процедуры сварки предписывает сварку встык на 6.35 мм, а оператор выполняет сварку на 7.9 мм. Автоматизация позволяет добиться огромной экономии, причем не только на материалах и рабочей силе, но и на устранении искажений и дополнительной постпроцессорной работы".

"Стоимость оснастки обычно является самым большим препятствием на пути клиента к автоматизации", - говорит Финаццо.

"Инструментарий всегда дороже, чем кто-либо хочет. Это просто его природа", - добавил Комленович.

При оценке партнера по автоматизации учитывайте оснастку и другие потребности, советует Гилгенбах. "Собираетесь ли вы купить ячейку у одного партнера, а затем приобрести индивидуальную оснастку у другого? Может быть, у вас в цехе уже есть модульная оснастка и вам нужен только роботизированный модуль? Хотите ли вы найти партнера, который вместе с вами спроектирует оснастку, установит все необходимое, выполнит программирование и первую обкатку? Я думаю, что понимание уровня поддержки, которая вам понадобится, очень важно".

Рода добавил, что привлекательность коботов и предварительно оборудованных ячеек с поворотными столами и модульным креплением заключается в том, что они устраняют значительную часть дополнительных затрат и времени на проектирование, которые были препятствием для автоматизации.

Автоматизация помогает улучшать процессы на предшествующих этапах.

"Лазерные станки и листогибочные прессы позволяют автоматизировать процесс, потому что они предоставляют роботу последовательные детали", - говорит Рода. "Прежде чем автоматизировать производство, спросите себя, есть ли у вас хорошие процессы на начальном этапе. Если нет, сосредоточьтесь сначала на них".

"Не пытайтесь обойти эти улучшения и восполнить их недостатки с помощью автоматизации. Ищите партнера по автоматизации, который поможет вам контролировать допуски деталей, поступающих в камеру, и вы добьетесь гораздо большего успеха", - добавил Финаццо.

Как только компания внедрит автоматизацию, ее высокая точность и повторяемость сразу же выявит узкие места в производительности, расположенные выше и ниже автоматизированной ячейки.

Одна из моих любимых книг называется "Цель", - говорит Рода. "Это уже классическая книга о теории ограничений и задании темпа для вашего предприятия на основе знания узких мест и их устранения".

"Системы технического зрения и другие сенсорные системы в сочетании с лучшими алгоритмами принятия решений и машинным обучением позволяют нам быстрее и разумнее внедрять роботов", - говорит Комленович. "Выбор систем, которые еще несколько лет назад были сложными, сегодня является простым делом".

"Технологии 2D- и 3D-видения сейчас очень легко внедряются", - добавил Финаццо. "Поскольку они стоят дешевле и их легко настроить, теперь вы можете позволить себе исследовать и сказать: "Я решил эту проблему и смог снизить затраты здесь, поэтому я могу потратить больше там"".

Американское общество по сварке и Ассоциация по развитию автоматизации разработали стандарты безопасности роботов и коботов.

"Чтобы ускорить внедрение, необходимо обеспечить безопасность", - говорит Финаццо. "Даже если кобот имеет меры по ограничению мощности и силы, существует тщательный процесс оценки рисков. Обучение также является частью тактики по снижению рисков".

"Поскольку нет ограждения или светового барьера, люди задаются вопросом, безопасны ли коботы. Ответ - да", - сказал Комленович. "Однако на конце руки кобота все еще находится горелка. Насколько она безопасна когда работает? Ну, это примерно так же безопасно, как если бы вы сваривали вручную. Вот почему вам нужно выбрать партнера по автоматизации, который поможет вам понять, как оценить риск".

Компании экспертов инвестируют в программы, которые охватывают образовательные учреждения, создают программы наставничества и предлагают образовательные возможности для развития навыков автоматизации.

"Когда вы думаете о возврате инвестиций корпорации, это действительно возврат инвестиций страны - отдавать и быть конкурентоспособными в производстве", - сказал Комленович. "Нам предстоит пройти долгий путь, но мы находимся на хорошей траектории".

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Ключевые факторы безопасности при сварке с применением коботов»‎ и «‎Лазерная очистка металла: принцип, характеристики и применение»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!