Podľa spoločnosti Dorman Procusts skrátil nasadený robotický systém čas výroby batérie o 66 %, čo znamená 300 % nárast denného výkonu hotových batériových jednotiek v závode. Pritom počet reklamácií klesol o 27 %. Výrobný závod spoločnosti Dorman v meste Sanford, NC, ktorý sa zameriava na opätovnú montáž batériových súprav pre vozidlá s hybridným pohonom Toyota Prius, čelil vážnym problémom pri identifikácii 28 rôznych modulov, ktoré vytvoria optimálnu náhradnú batériu len v správnej kombinácii. Predtým museli operátori manuálne identifikovať 100 repasovaných modulov systémom „pokus-omyl“, kým našli najvhodnejšie riešenie pre konkrétny akumulátor.

„Zákazníci nemali s výrobkom dobré skúsenosti, vybavovanie objednávok trvalo príliš dlho a mali sme aj dosť veľa reklamácií,“ povedal Michael Menta, viceprezident pre inžiniering v spoločnosti Dorman. „Museli sme urobiť krok späť, vyhodnotiť celý proces od začiatku do konca a zistiť, kde dochádza k poruchám.“

Čiastočná automatizácia procesu so zameraním na systém klasifikácie prichádzajúcich modulov neriešila úzke miesto v rámci procesu párovania ani z hľadiska rýchlosti vybavenia objednávky, ani kvality výsledných batériových zostáv. M. Menta a jeho tím sa obrátili na spoločnosť Production Systems Automation (PSA) so sídlom v Pensylvánii, aby zistili možnosti, ktoré by mohla priniesť automatizácia tohto procesu. „Nemali sme vopred predstavu o tom, akú formu bude mať automatizovaný systém párovania modulov, alebo či by to bolo vôbec možné,“ objasnil M. Menta.

Technik projektu za spoločnosť PSA Chris Lesnefsky použil na riešenie tohto problému simulačný softvér RobotStudio spoločnosti ABB, a to bez možnosti inšpirovať sa v porovnateľných aplikáciách u iných zákazníkov, kde sa objavil podobný problém. „Simulácie, ktoré možno vytvoriť v programe RobotStudio, sú neuveriteľne realistické, prakticky identické s tým, ako sa koncept a jeho rôzne komponenty budú správať priamo v prevádzke,“ vysvetlil. „Bol som schopný experimentovať s rôznymi konceptmi doplnenými presnými údajmi o dosahu, rýchlosti, vzdialenosti, umiestnení dopravníka a podobne, čo nám umožnilo optimalizovať rozloženie a dráhy robota, aby sme dosiahli najlepší čas cyklov. RobotStudio je neuveriteľný nástroj na návrh systému, otestovanie koncepcie a nakoniec programovanie robotov.“

Riešenie, ku ktorému sa Ch. Lesnefsky dopracoval, ponúklo najlepší kompromis medzi dostupným priestorom v prevádzke a potrebnou kapacitou. Zahŕňalo usporiadanie 10 stĺpcov policových puzdier až na 5 000 modulov v „dekagóne“ okolo centrálneho šesťosového priemyselného robota ABB IRB 4600. Robot s nosnosťou 40 kg s dosahom 2,55 m dokáže identifikovať a vyberať moduly z akéhokoľvek úložného priestoru v rozsahu 360 stupňov. Lineárny posúvač na ramene robota zaisťuje, že sa môže dostať do každej polohy v zásobníkoch. Nástroje na konci ramena sú vybavené uchopovačom Schunk a snímačmi, ktoré zaisťujú jemnú, bezkolíznu manipuláciu. Akýkoľvek modul, ktorý by bol vystavený nárazu, musí byť zlikvidovaný.

Na jednej strane bunky je otvor na dvojúrovňový dopravník ovládaný servopohonom. Jeden pás prináša moduly, ktoré sa majú vložiť do polohy v „knižnici“ modulov, zatiaľ čo druhý odstraňuje moduly, ktoré boli vybraté ako pravdepodobné zhody v rámci konkrétnej batériovej zostavy. Robot dokáže uložiť alebo vybrať jeden modul každých osem sekúnd. Systém obvykle beží celkom 104 hodín každý týždeň, rozdelených na intervaly, keď sa moduly ukladajú a keď sa vyberajú cieľové moduly.

Časť aplikácie, ktorá má na starosti inteligentné vyberanie, je rovnako dôležitá ako proces fyzického vkladania a vykladania modulov. Skladá sa z riadiaceho systému robota ABB IRC 5, ktorý je prepojený prostredníctvom PLC so softvérovým programom LabVIEW. Keď moduly vstupujú do úložného priestoru, kamera SICK Inspector naskenuje QR kód, aby spárovala dátum vloženia so stavom položky a miestom uloženia. Program LabVIEW ukladá tieto údaje a obsahuje funkciu, ktorá identifikuje pravdepodobne dobré zhody medzi každým 28-modulovým akumulátorom. Pri vybratí zo zásobníka sa opäť naskenujú aj QR kódy.

„Keď robot začne proces párovania, softvérový program LabVIEW dá robotu na základe špecifikácií konkrétnej objednávky pokyn, ktoré moduly a v akom poradí má vytiahnuť,“ vysvetľuje M. Menta. „Existuje niekoľko špecifických parametrov, na základe ktorých sa moduly spárujú.“

Dva moduly sa spoja a vytvoria pár. Batériovú zostavu potom tvorí štrnásť takýchto párov. Každý modul musí presne sedieť so svojím párom a všetky páry musia byť navzájom dokonale zladené.

Softvér od spoločnosti LabView ponúka ďalšiu cennú výhodu z pohľadu správy zásob. Monitoruje tie moduly, s ktorými sa už niekoľko mesiacov v zásobníku nehýbalo alebo sa opakovane neúspešne pokúšali spárovať s inými modulmi a vyberie ich z úložného priestoru.

Okrem stanovenia – pomocou programu RobotStudio – optimálnej konfigurácie systému na automatizáciu procesu PSA tiež pomohla pri identifikácii potrebných systémových komponentov a zaistení úplnej a bezproblémovej komunikácie v celom tomto systéme. „Riadiaci systém robota ABB IRC 5 prepojený s PLC a softvérovým programom LabVIEW je ústredným mozgom celej tejto aplikácie. Kruhová robotická skladovacia veža dramaticky zlepšila náš biznis s repasovanými hybridnými batériami,“ dodal na záver M. Menta. „Prešli sme od mimoriadne náročného manuálneho postupu, nekonečného ťahania modulov zo zásobníkov k automatizovanému procesu, ktorý je pre našich zamestnancov oveľa jednoduchší.“ Z riešenia mala nakoniec prínos celá ekonomika spoločnosti Dorman Products Inc. Vzhľadom na to, že dopyt po elektrických a hybridných vozidlách sa bude naďalej zvyšovať, pravdepodobne to nebude posledný automatizovaný systém párovania modulov batérií tohto druhu, v ktorom nájdu riešenia ABB svoje stabilné miesto.

Zdroj: Robot-powered intelligent selection for automotive batteries boosts daily output by 300 percent, ABB Inc. [online]. Publikované júl 2021. 

Pozrite si video z nasadenia robotického riešenia v Dorman Products Inc.

-tog-