當前,全球工業已進入智能制造時代,發展自動化產業,不僅可以有力帶動工業轉型升級,其自身也是工業轉型升級的重要內容。工業自動化不但可以更大程度地解放勞動力,還能提高更大限度地提高生產效率。
德國SEW集團作為一家專業生產電機、減速機、變頻電子設備的跨國企業,其自動化發展由來已久,讓我們一起走近觀摩它的自動化之旅。
SEW 最初的自動化投資是從簡單的線性托盤系統開始的,有助于提高機器利用率,使公司了解自動化的方法和工藝。然而,這些系統沒有完全解決操作員人體工程學的問題。幾年后,SEW開始投資其首個完全自動化的自動機械系統,來自一個信譽良好的機械供應商,該供應商又利用第三方集成商。
圖1 SEW和Makino在系統規范和設計上展開合作,Makino負責管理集成程序的所有方面,并在規定的時間內交付完整的自動化單元
2007年,SEW雇用Makino負責擴充其現有的8臺機器組成的機器人加工單元。升級包括四個Makino a71臥式機械加工中心(HMC),第二個坐標測量機(CMM),兩個額外的臺座式機器人,第二個龍門式機器人和定制軟件,促進新設備與現有設備之間的通信。
Makino負責管理系統的各個方面,包括第三方設備、人機界面(HMI)、工藝工程、工裝和固定裝置。項目的每一個步驟由單點聯系項目管理、項目工程、現場監督、和安裝后培訓和支持主導。SEW稱,Makino不僅能接管擴展項目,還能提高原始單元的效率和生產力。通過擴展項目,SEW可以在現有單元上運行生產訂單,僅在最終擴展工程上線時產生極小的影響。如今,系統可每天運行24小時,每周運行5天,每周生產4,500個外殼。
圖2 SEW從線性托盤系統開始其自動化之旅,如Makino的MMC2所示,使工廠可以每周運行五天
SEW還投資了線性托盤系統,將整個工廠的工作時間轉變為一周五天。這些投資包括Makino綜合加工中心(MMC2),一個具備四個A99E 臥式加工中心的系統和一個具備六個a81 臥式加工中心的系統。
隨著生產力在衰退后逐漸恢復,SEW經歷了每年500,000個變速箱的快速需求增長,但需要在保證每周工作五天的條件下滿足此需求,同時不增加雇員的情況下,唯一的方式就是采用新型自動化系統。
新型加工單元具備一個高架龍門式機器人,可以為六個a81 臥式加工中心服務。每個機器固定裝置包括一個用于加工原材料的位置,和一個用于加工半成品的位置。在卸載/加載期間,龍門式機器人采用負載機器人車上的視覺系統安排零件,以將零件加載在固定裝置上。
圖3 通過投資自動化,SEW位于萊曼的工廠可以增加十倍產量,同時持續滿足13μm的孔公差,將位置公差保持在20~30μm以內
為了保持自動單元持續運行,采用叉車不斷運送未加工零件。這些零件成箱送至兩個區域,臺座式機器人將使用視覺系統定位并從箱子中拿出零件。未加工零件會被呈給一個單獨的視覺系統,在將其放置在專用的未加工材料臺之前,確認其型號正確,然后由龍門式機器人取走。
龍門式機器人將成件從各機器運走,放置在專用的成件臺上,然后由臺座式機器人取走。臺座式機器人將零件呈給標記系統,在此獲得二維矩陣碼。然后,機器人將零件送往視覺系統,確認矩陣碼。
在下一階段,成件被轉移至一個工位,其中包含較小的臺座式機器人。在此,零件將經過氣吹工序,移除殘留的液體和雜質。一旦清理干凈,機器人將各零件轉移到坐標測量機,在此經過檢查和確認,然后運輸到成件箱中。叉車會將裝滿的成件箱從單元移走,準備運輸。
單元由兩個HMI管理,設計有定制的控制屏幕,使操作員可以便捷地選擇零件類型、激活/失能功能,選擇檢查頻率和類型,并查看當前的系統信息狀態是否與其用途相符。另外,控制界面將提供警告和有關系統警報的信息,并指導如何解決問題。
SEW系統在設計上運行大量運行兩種不同編號的零件,同時在編程中具備一定的靈活性,可以容納六種其他類型的零件。有多個機器人在公共區域執行任務,所以由單元控制器管理復雜的系統合作。
制造工程技術員Melvin Story稱,“我們相信Makino機器以及其工程師創建的工序的可靠性。零件質量對我們來說是沒有商量余地的,所以可靠性和精確性非常重要。a81機器一直滿足我們的13微米孔徑要求,并將位置公差保持在20-30微米以內。因此,每年的報廢率不到1%,包括任何鑄造缺陷。”
自動化的生產模式極大地提高了生產效率,將更多的勞動力從工業生產中解放出來。不難預見,在未來經濟發展的大背景下,自動化必將成為工業發展的時代潮流。
作為自動化生產裝配國際盛會,AHTE 2017將通過展示全面的自動化系統集成解決方案,為一二級供應商、系統集成商及制造廠商提供一個高效的技術及商務交流平臺,促進新產品、新技術和新理念在汽車零部件,3C電子,家電制造,食品、飲料、包裝,新能源汽車,日化,醫療等制造領域的廣泛應用。