A visão de operadores humanos trabalhando lado a lado com 'colegas' automatizados está em crescimento, cada um trabalhando com seus pontos fortes e compartilhando as tarefas.
A ideia de robôs como grandes equipamentos para tarefas árduas em ambientes perigosos já não é totalmente válida. Embora esse cenário ainda seja familiar, os robôs estão também cada vez mais sendo encontrados em papéis de 'colaboração' ao lado de operadores humanos em tarefas que não exigem força, mas destreza.
Isso já está acontecendo dentro da indústria automotiva, e um local agora fazendo sua primeira incursão no uso da robótica em colaboração, ou cobots, é a fábrica Vrchlabí da montadora checa Skoda. Desde 2012, a fábrica mudou de montagem de veículos para o fabricação de engrenagens. Ela agora emprega cerca de 1.000 pessoas na produção do DQ 200 - para caixa de câmbio de sete velocidades. O investimento inicial no novo papel para a fábrica era de €245m ($276.5m) com volumes de produção aumentando de 1.000 para 1.500 unidades por dia em 2014. Este ano, outro investimento de €25m ajudou a impulsionar para 2000 a cada 24 horas, e a produção total na fábrica já passou da marca de 1 milhão de unidades.
Desde pouco antes do final do ano passado, porém, os operadores humanos passaram a ter um novo 'colega' - um robô leve LBR Kuka iiwa de sete eixos. O dispositivo, que pesa apenas 23.9 kg, está sendo usado para executar uma tarefa particular, a inserção do atuador de pistão de engrenagem, que a Skoda considera como ideal para a sua combinação de precisão e capacidade de manipulação delicada.
"O novo robô leve é uma inovação útil e útil na nossa produção de transmissão em Vrchlabí", diz Ivan Slimak, diretor da fábrica Skoda Vrchlabí ."O robô torna o que antes era uma etapa de produção complicada para os nossos funcionários, significativamente mais fácil e segura. Estamos fazendo progressos na digitalização da nossa produção. Ao utilizar o novo robô leve, Vrchlabí está se tornando significativamente mais interligado.
A aplicação específica envolvida foi escolhida porque o pistão de engrenagem do atuador é muito sensível a qualquer possível contaminação por poeira, gordura ou até mesmo danos menores invisíveis aos olhos. Se ocorrer qualquer deterioração, em seguida, o pistão não funcionará corretamente em detrimento de toda a caixa de velocidades. Mas a implantação de um robô elimina totalmente a possibilidade de tais danos. Como tal, a principal razão para a assistência do robô neste caso é a "qualidade", embora haja também o benefício da remoção de operadores humanos, uma tarefa que Slimak chama excepcionalmente monótonas.
Além disso, além de um entusiasmo geral quanto a inovação em toda a empresa, Vrchlabí faz utilização de novas técnicas, uma vez que só começou seu cargo presente como uma fábrica de caixa de velocidades no início desta década. Além disso, a empresa diz que, neste caso, a sua decisão de implementar um novo tipo de metodologia de produção foi justificada pelos resultados. Ela confirma que a digitalização 3D para outra linha foi realizada recentemente e tais robôs já estão sendo preparados e programados, prontos para instalação neste verão.
Mas, é claro, os robôs continuam sendo a única opção realista óbvia para operações intensas em ambientes que são simplesmente impossíveis para uma força de trabalho humana apoiar. Operações de usinagem que produzem grandes volumes de poeira são um exemplo e uma instalação recente envolvendo a moagem de peças em alumínio fundido demonstra o que pode muito bem ser a referência atual para a eficiência e ainda mais confiabilidade.
Disponibilidade garantida
Produzir tais peças pode parecer uma tarefa simples, mas quando um fabricante de componentes automotivos alemão estava procurando instalar um novo conjunto de células robotizadas nos componentes da máquina de chassis, tinha um alvo muito alto para a disponibilidade do sistema garantido - 99,65 por cento. A empresa que aceitou o desafio também era alemã - AutomationsRobotic (AR), com sede em Massing, Bavaria.
Mas, é claro, os robôs continuam a única opção realista óbvia e, por vezes, para operações intensas em ambientes que são simplesmente impossíveis para uma força de trabalho humana apoiar. Operações de usinagem que produzem grandes volumes de poeira são um exemplo, e uma instalação recente envolvendo a moagem de peças em alumínio fundido demonstra o que pode muito bem ser a referência atual para a eficiência e ainda mais confiabilidade.
Segundo o diretor AR Alexander Steiger, o integrador de sistemas tem, de fato, projetado e encomendado quatro células. Cada uma delas é dedicado a uma única peça que é então fornecida à Daimler. Um deles, por exemplo, utiliza dois robôs de seis eixos Yaskawa - um grande MS 80W e um MH 50 menor - que entre eles realizam todas as operações de carga/descarga e de usinagem de componentes. O primeiro deles tem um alcance de mais de 2.2 metros e capacidade de carga de 80kg e realiza tanto movimentação de materiais como tarefas de usinagem.
O processo inicia-se com o transporte de componentes para a célula robótica em uma correia transportadora. Uma janela na célula automaticamente se abre permitindo que MS 80W recupere a peça depois da qual a janela fecha hermeticamente com a vedação da célula de modo a que as operações de moagem possam começar.
Para isto, o robô move-se maior para uma estação de moagem fixa e realiza vários passos de trabalho guiada à peça de trabalho. Em seguida, ele transfere a peça a um grampo de fixação, onde os implementos mais ágeis MH 50 na moagem ainda estão nos processos. O tempo total do ciclo é de apenas 30 segundos algo que é conseguido, em grande medida por um design do sistema que permite que ambos os robôs trabalhem nas suas respectivas estações em simultâneo, de forma que há sempre dois componentes estruturais na célula a qualquer momennto. Uma vez que toda a moagem é completada a peça é removida do dispositivo de aperto por MS 80W e devolvida para a correia transportadora.
Essa disponibilidade, no entanto, torna-se ainda mais impressionante quando traduzida em termos percentuais em linguagem cotidiana. Como aponta Steiger isso significa que o tempo de inatividade permitida equivale a apenas "cinco minutos a cada 24 horas." Uma série de fatores contribuem para isso. Um deles é o uso de compensação baseada em sensores para o desgaste dos materiais de moagem de modo que percursos de robô podem ser ajustados automaticamente de modo a manter os níveis de qualidade. Mas a mesma capacidade também é utilizada para compensar a variação da peça de trabalho causado pelo aumento do desgaste nas ferramentas a montante do molde em que as peças são feitas. No primeiro exemplo, cinco superfícies estão sempre envolvidas enquanto que no segundo outras 29 podem também ser afetadas.
Outro fator é a poderosa extração de poeiras para evitar tanto o entupimento dos robôs como o acúmulo do que poderiam ser concentrações potencialmente explosivas de material no ar. No entanto, há também a capacidade de realizar tanto usinagem como movimentação de materiais no mesmo robô sem qualquer procedimento de intervenção de mudança de ferramenta. Em consequência, a Steiger está confiante sobre o que a instalação que "define o padrão" para moagem automatizada atualmente pode alcançar em termos de velocidade, confiabilidade e segurança.
Enquanto isso, outro fornecedor local tier one na Alemanha aprontou sua área de trabalho com um sistema de movimentação de materiais que combina orientação manual com substituição completa da necessidade anterior de força muscular humana por um sistema motorizado. A empresa é akkuteam Energietechnik. A formação relativamente jovem foi constituida em 1997 e é sedeada em Herzberg am, Harz. Ela emprega 40 pessoas em um negócio que inclui o fornecimento de baterias de arranque para vários clientes da indústria automotiva.
Um procedimento de controle de qualidade essencial antes da expedição é o teste das baterias para possíveis falhas, incluindo fugas de alta tensão e também de arranque a frio, medições de corrente em teste para estações especializadas. As baterias são carregadas em paletes e conduzidos à prova de estações em empilhadeiras mas até recentemente elas tinham de ser ambas carregadas e descarregadas a partir do palete para a estação de prova. Dado que as baterias podem pesar entre 20 e 27kg, durante o curso de uma única mudança um trabalhador pode movimentar um peso total de cerca de 37 toneladas. A ineficiência ergonômica deste procedimento é óbvia como é o seu potencial para causar tensões musculares e lesões piores se as baterias forem retiradas. Neste último caso no produto resultaria também em dano do produto.
At Skoda’s Vrchlabí plant, robots remain the realistic option in more hazardous operations
A solução foi exigida embora encontrar o caminho certo não tenha sido simples. As baterias estão longe de serem uniforme em tamanho e forma e têm diferentes geometrias de cobertura por causa de variações de, por exemplo, seus apertos embutidos. A solução que agora foi implementada é o sistema de tubo de vácuo JumboFlex bateria de Schmalz, que se destina especificamente ao manuseio de baterias automotivas. O sistema utiliza um dispositivo de preensão portátil alimentado pela sua própria fonte de geração de vácuo ligada a um sistema de guindaste aéreo que permite que cargas sejam levantada ou abaixadas e movida lateralmente com entrada física mínima por um operador humano.
Uma característica particular da pinça é que ela usa vedação de espuma e de sucção que lhe permitem escolher as baterias a partir de cima, em vez de apertar-las de lado. Esta é a chave para a capacidade do sistema funcionar com a mesma eficácia, independentemente da configuração externa da bateria. De acordo com akkuteam, o sistema provou ser um sucesso completo. Não só diminuiu a tensão dos empregados significativamente como danos nos produtos.
Mas enquanto o sistema básico ainda incorpora o envolvimento humano ativo, Schmalz indica que o conceito ainda é compatível com as últimas noções de fábrica inteligente. De acordo com Walter Dunkmann, chefe de desenvolvimento de negócios em componentes de vácuo, a empresa já iniciou este processo e estava focada em processo inteligente de comunicação "muito antes de qualquer menção da Indústria 4.0". Hoje, ele confirma, a empresa já combina "funções de sensores e atuadores em um dispositivo compatível com 4.0."
linhas de lavagem
A adição de um sistema de pórtico de sobrecarga automatizado ao que foi inicialmente concebido para ser um material puramente de procedimento de tratamento, melhorou a velocidade e eficiência em um processo de lavagem de componente que é vital para a integridade da produção subsequente. A localização é a fábrica de Coventry de Aplicações Unipart de Motor e transmissão, na qual um dos produtos é o trilho de combustível de aço inoxidável para o motor Ford Focus.
Em utilização, as montagens completas são necessárias para operar a pressões de 180bar e antes do envio para o cliente são ensaiados a essa pressão com hélio e depois à 200bar com ar para assegurar que possam suportar os rigores envolvidos. O processo de fabricação para os trilhos de combustível envolve juntar as partes componentes em conjunto com uma técnica de soldadura forte de cobre que, por sua vez é fortemente dependente para a sua eficácia na limpeza das superfícies na junta.
Os itens envolvidos são comprados pela Unipart e previamente dependia de seus próprios fornecedores para garantir os níveis de limpeza necessários. Mas, embora esse arranjo possa habilitar a Unipart a atingir os níveis exigidos de integridade do produto, não obstante, recentemente, conseguiu trazer o processo de lavagem para casa.
Isto foi porque o procedimento foi percebida como fundamental para permitir a empresa a lidar com as pressões crescentes - literalmente - que seus produtos encontrariam nos próximos anos.
A new ultrasonic cleaning line not only helped Unipart’s bring the component-washing process in-house but improved output levelsPor conseguinte, a empresa encomendou uma linha de limpeza ultra-sônica de cinco estágios do fornecedor Turbex, mas o fez inicialmente como uma instalação operada manualmente na qual cestas de componentes seriam movidas ao longo de um pórtico de sobrecarga e baixado à mão em cada tanque em sucessão. Mas com os níveis atuais de produção de 4.500 unidades por semana devendo aumentar para quase o dobro - 8.500 unidades por semana - até o final deste ano, a decisão foi tomada para mudar para um sistema de pórtico automatizado que permite que os componentes sejam lavados de acordo com um Kanban o regime de agendamento.
Na operação, a instalação utiliza cinco transportadores, cada um capaz de transportar uma ou duas cestas de componentes que se movem de forma autônoma ao longo do trilho. Os portadores travam acima de cada banho de imersão e abaixam as cestas para o banho antes de recuperá-las e passar para a próxima fase. Cada componente necessário para a montagem completa, incluindo o principal ferroviário, e tubo injetor, coleiras, entradas e plugues finais está envolvido, além das pernas de montagem. A completa ausência de intervenção humana durante o procedimento significa que todos os cinco transportadores podem estar em funcionamento ao mesmo tempo, e o tempo total do ciclo é de apenas dez minutos.
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