Kan robotpolijst met een hoge mix en een laag volume productie omgaan?

Jarenlang werd robotpolijsten vooral geassocieerd met grote fabrieken die duizenden identieke onderdelen produceerden. Het traditionele idee was simpel: als een fabrikant een stabiel product, een lange productierun en voldoende volume had, was investeren in een robotpolijstsysteem zinvol. Als productontwerpen vaak veranderden of de bestelhoeveelheden klein waren, leek handmatig polijsten praktischer.

Dat beeld is nu aan het veranderen.

Fabrikanten in sectoren als sanitair, auto-onderdelen, metalen meubelen, deurbeslag, kookgerei, ruimtevaart, medische apparatuur en algemene metaalbewerking worden geconfronteerd met een nieuwe productieomgeving. Klanten willen meer productkeuzes, kortere levertijden, kleinere bestelhoeveelheden en meer op maat gemaakte ontwerpen. Als gevolg hiervan moeten fabrieken veel verschillende onderdelen verwerken en tegelijkertijd minder stuks van elk model produceren.

Dit staat bekend als high-mix, low-volume productie.

Kan robotpolijsten effectief werken in deze omgeving? Het korte antwoord is ja, maar alleen als het systeem is ontworpen met het oog op flexibiliteit.

Moderne robotpolijstsystemen zijn niet langer beperkt tot het herhalen van één vaste beweging op één product. Met krachtcontrole, snelwisselgereedschap, flexibele opspanningen, digitale procesrecepten, 3D-programmering en intelligente detectie kan een robot veel sneller dan voorheen tussen verschillende onderdelen schakelen.

Het succes van een dergelijk systeem hangt echter af van meer dan alleen het installeren van een robot. Fabrikanten moeten inzicht hebben in hun productmix, polijstvereisten, wisselfrequentie, gereedschapsbehoeften en productiedoelen. Wanneer deze factoren zorgvuldig worden overwogen, kan robotpolijsten zelfs voor kleine batches en vaak wisselende producten een praktische oplossing worden.

Inzicht in productie met een hoge mix en een laag volume

Productie met een hoge mix en een laag volume betekent dat een fabriek veel verschillende productmodellen produceert, maar dat de hoeveelheid van elk product relatief klein is.

Een fabrikant van badkamerhardware kan bijvoorbeeld tientallen kraanlichamen, handgrepen, kleppen en accessoires produceren. Voor de ene bestelling zijn mogelijk 200 stuks van een bepaald kraanmodel nodig, terwijl bij een andere bestelling slechts 50 stuks van een speciale handgreep nodig zijn. Het materiaal, de maat, de vorm en de vereiste oppervlakteafwerking kunnen van bestelling tot bestelling veranderen.

Een leverancier van metalen meubelen kan met een soortgelijke situatie worden geconfronteerd. Mogelijk moet u 's ochtends roestvrijstalen stoelpoten polijsten, 's middags aluminium tafelsteunen en de volgende dag een kleine partij op maat gemaakte decoratieve onderdelen.

Dit productiemodel brengt verschillende uitdagingen met zich mee:

• Productvormen veranderen regelmatig.
• De batchgroottes zijn klein.
• Productieschema's zijn moeilijk te voorspellen.
• Polijstpaden moeten voor verschillende onderdelen worden aangepast.
• Armaturen en gereedschappen moeten mogelijk vaak worden vervangen.
• De oppervlaktekwaliteit moet consistent blijven.
• Voor veel verschillende processen zijn deskundige operators nodig.
• De insteltijd kan een groot deel van de totale productietijd vertegenwoordigen.

Traditionele automatisering was vaak ontworpen voor één enkel product en een lange productiecyclus. Een vaste robotcel zou hoge snelheid en stabiele kwaliteit kunnen leveren, maar het veranderen van het systeem om met een nieuw product om te gaan kan uitgebreide programmering, nieuwe armaturen en lange testperiodes vereisen.

Voor high-mix productie is dit soort inflexibele automatisering niet voldoende. Het systeem moet producten snel en economisch kunnen wisselen.

Waarom handmatig polijsten nog steeds gebruikelijk is

Handmatig polijsten blijft gebruikelijk omdat menselijke werknemers van nature flexibel zijn. Een ervaren operator kan naar een nieuw onderdeel kijken, de vorm ervan begrijpen, een schuurmiddel selecteren en de polijstdruk op gevoel aanpassen.

Deze mogelijkheid is vooral handig als de bestelhoeveelheden klein zijn of als producttypen regelmatig veranderen.

Handmatig polijsten levert echter ook ernstige problemen op.

Ten eerste is de kwaliteit sterk afhankelijk van de ervaring en fysieke conditie van de operator. Twee werknemers kunnen hetzelfde onderdeel anders polijsten. Zelfs dezelfde werknemer kan 's ochtends en aan het einde van een lange dienst verschillende resultaten behalen.

Ten tweede is polijsten fysiek veeleisend. Werknemers worden blootgesteld aan trillingen, lawaai, stof, hitte en herhaalde armbewegingen. Ook zware of onregelmatige onderdelen kunnen de kans op blessures vergroten.

Ten derde wordt het in veel productieregio’s steeds moeilijker om geschoolde polijstarbeiders te werven en te behouden. Het opleiden van een nieuwe operator kan maanden of zelfs jaren duren, vooral voor onderdelen met complexe rondingen of strenge uiterlijke eisen.

Ten slotte is handmatige productie lastig te meten. Fabrieken weten misschien hoeveel onderdelen er zijn voltooid, maar ze hebben vaak beperkte informatie over polijstdruk, gereedschapsslijtage, cyclustijd of processtabiliteit.

Robotachtig polijsten kan veel van deze problemen aanpakken. De uitdaging is om de robot voldoende flexibiliteit te geven om met veranderende producten om te gaan.

De belangrijkste uitdaging: snelle productwisseling

Bij de productie van grote volumes kan het acceptabel zijn om meerdere uren te besteden aan het opzetten van een robotprogramma, omdat het systeem daarna duizenden identieke onderdelen zal produceren.

Bij de productie van kleine hoeveelheden is de situatie anders. Als een fabriek slechts 50 stuks hoeft te polijsten, kan een lange insteltijd de economische waarde van automatisering tenietdoen.

Om deze reden is de omsteltijd een van de belangrijkste metingen voor een robotpolijstsysteem met een hoge mix.

Een volledige omschakeling kan het volgende omvatten:

1. Een nieuw robotprogramma laden.
2. Het armatuur vervangen of aanpassen.
3. Het juiste schuurgereedschap selecteren.
4. Polijstsnelheid en contactdruk instellen.
5. Controle van de werkstukpositie.
6. Een proefgedeelte uitvoeren.
7. Inspectie van de oppervlaktekwaliteit.
8. Het maken van definitieve procesaanpassingen.

Een flexibel systeem moet de tijd die nodig is voor elk van deze stappen verkorten. Idealiter zouden operators een opgeslagen productrecept moeten kunnen selecteren, de juiste armatuur kunnen installeren, het gereedschap kunnen bevestigen en de productie kunnen starten met beperkte handmatige aanpassingen.

Hoe eenvoudiger het omschakelingsproces wordt, hoe kleiner de batchgrootte die economisch kan worden geautomatiseerd.

Digitale recepten maken de productie van kleine batches eenvoudiger

Een van de handigste kenmerken van modern robotpolijsten is het digitale procesrecept.

In een recept worden de productie-instellingen voor een specifiek onderdeel opgeslagen. Het kan het volgende omvatten:

• Bewegingspaden van robots.
• Hoeken polijsten.
• Contactdruk.
• Rotatiesnelheid van het gereedschap.
• Rijsnelheid van de robot.
• Aantal polijstgangen.
• Schurende soort.
• Compensatiewaarden.
• Laadpositie van het werkstuk.
• Inspectie-eisen.

Nadat een proces is getest en goedgekeurd, kan het recept in het systeem worden opgeslagen. Wanneer hetzelfde product weken of maanden later terugkeert, kan de operator het recept opnieuw laden in plaats van het proces opnieuw te ontwikkelen.

Dit is vooral waardevol voor fabrikanten die nabestellingen in kleine hoeveelheden ontvangen.

Een kranenproducent kan bijvoorbeeld deze maand 300 stuks van één model maken en drie maanden later nog een bestelling van 150 stuks ontvangen. Als het polijstrecept correct wordt opgeslagen, kan de fabriek de productie snel hervatten met behoud van een vergelijkbare oppervlaktekwaliteit.

Digitale recepten beschermen ook de proceskennis. In plaats van volledig te vertrouwen op het geheugen van een ervaren werknemer, kan de fabriek belangrijke productieparameters in de machine opslaan.

De kennis van de werknemer wordt niet uit het proces verwijderd. Het wordt omgezet in een herhaalbare en beheersbare productiemethode.

Krachtbeheersing is essentieel voor flexibel polijsten

Polijsten is iets anders dan eenvoudige pick-and-place-automatisering. De robot moet in contact blijven met het werkstuk en daarbij passende druk uitoefenen.

Als de druk te laag is, verwijdert het gereedschap mogelijk niet voldoende materiaal. Als de druk te hoog is, kan het systeem het oppervlak beschadigen, polijstsporen veroorzaken, de geometrie van het onderdeel veranderen of het schuurmiddel te snel verslijten.

Dit wordt een grotere uitdaging bij het verwerken van onderdelen met rondingen, randen, gietvariaties, lasnaden of kleine maatverschillen.

Moderne robotpolijstsystemen maken vaak gebruik van krachtcontrole- of compliance-apparaten om dit probleem te beheersen.

Met krachtcontrole kan het systeem een ​​stabielere contactkracht behouden, zelfs als de oppervlaktepositie enigszins verandert. Een conforme polijsteenheid kan kleine verschillen tussen het geprogrammeerde pad en het daadwerkelijke werkstuk opvangen.

Dit is belangrijk bij productie met een hoge mix, omdat niet elke onderdeelfamilie dezelfde vorm of maatnauwkeurigheid heeft.

Gegoten onderdelen kunnen bijvoorbeeld kleine variaties vertonen van het ene stuk tot het andere. Een volledig rigide systeem kan moeite hebben om consistent contact te onderhouden. Een krachtgestuurd systeem kan zich beter aanpassen aan deze verschillen.

Force control betekent niet dat de robot automatisch elk onbekend onderdeel aankan. Programmering en procesontwikkeling zijn nog steeds noodzakelijk. Het maakt het systeem echter toleranter en vermindert de noodzaak voor een perfecte positionering van de onderdelen.

Flexibele armaturen verminderen de insteltijd

Armaturen worden vaak over het hoofd gezien wanneer bedrijven robotpolijsten evalueren. In werkelijkheid kan het armatuurontwerp bepalen of high-mix automatisering slaagt of mislukt.

Een armatuur moet het onderdeel stevig vasthouden tijdens het polijsten. Het moet ook het werkstuk nauwkeurig positioneren en de robot in staat stellen de vereiste oppervlakken te bereiken.

Voor een fabriek met veel producten kan het bouwen van een compleet ander armatuur voor elk onderdeel duur en lastig worden. Het kan ook opslag- en omschakelingsproblemen veroorzaken.

Flexibele armatuurstrategieën kunnen het volgende omvatten:

• Verstelbare klempunten.
• Modulaire bevestigingsplaten.
• Verwisselbare lokalisatieblokken.
• Gemeenschappelijke armatuurbases.
• Snelsluitmechanismen.
• Pneumatische of hydraulische klemmen.
• Productfamilie armatuurontwerpen.
• Automatische identificatie van het armatuur.

In plaats van voor elk afzonderlijk product één armatuur te maken, kunnen fabrikanten vergelijkbare onderdelen soms in productfamilies groeperen.

Verschillende kraanlichamen kunnen bijvoorbeeld een verschillend uiterlijk hebben, maar dezelfde aansluitpositie of hetzelfde interne montagepunt delen. Een gemeenschappelijk bevestigingsplatform kan ze allemaal vasthouden door slechts een klein plaatsingsonderdeel te veranderen.

Een goed ontworpen armatuur kan de omsteltijd verkorten, de positioneringsnauwkeurigheid verbeteren en het werk van de operator veel gemakkelijker maken.

Snelwisselgereedschappen vergroten de flexibiliteit

Verschillende polijstklussen vereisen verschillende gereedschappen.

Het ene onderdeel heeft mogelijk een grove schuurband nodig voor het eerste slijpen, gevolgd door een fijnere band en een polijstschijf. Een ander onderdeel heeft mogelijk slechts een lichte oppervlakteafwerking nodig. Voor complexe componenten zijn mogelijk meerdere wielmaten nodig om verschillende gebieden te bereiken.

Een flexibele robotcel kan meerdere polijststations of een automatisch gereedschapwisselsysteem gebruiken.

Afhankelijk van de toepassing kan de robot het werkstuk tussen verschillende gereedschappen verplaatsen. In andere systemen houdt de robot het polijstgereedschap vast en verandert de uitrusting van het uiteinde van de arm automatisch.

Quick-change-technologie helpt handmatige interventie te verminderen en maakt het gemakkelijker om verschillende producten in dezelfde cel te verwerken.

Gereedschapsbeheer is net zo belangrijk. Het systeem moet weten welk gereedschap is geïnstalleerd, hoe lang het is gebruikt en of het moet worden vervangen.

Een versleten schuurmiddel presteert niet als een nieuw schuurmiddel. Als de procesparameters ongewijzigd blijven, kunnen de oppervlaktekwaliteit en de cyclustijd instabiel worden. Compensatie van gereedschapslijtage kan de robot helpen zijn beweging aan te passen als een polijstschijf kleiner wordt of een schuurband zijn snijprestaties verliest.

Bij productie met een hoge mix moet deze informatie waar mogelijk in het productrecept worden opgenomen.

Offline programmeren kan de voorbereidingstijd verkorten

Bij traditionele robotprogrammering is het vaak nodig dat een ingenieur de robot punt voor punt binnen de productiecel verplaatst. Deze methode kan effectief zijn, maar bij complexe onderdelen kan het lang duren.

Het betekent ook dat de machine mogelijk moet stoppen terwijl een nieuw product wordt geprogrammeerd.

Offline programmeren biedt een andere aanpak.

Met behulp van een 3D-model van het onderdeel, de armatuur, de robot en de polijstapparatuur kunnen ingenieurs robotpaden op een computer maken en testen. Ze kunnen de bereikbaarheid, de houding van de robot, mogelijke botsingen en de geschatte cyclustijd controleren voordat ze het programma naar het echte systeem overbrengen.

Dit biedt verschillende voordelen voor high-mix productie:

• Nieuwe programma’s kunnen worden voorbereid terwijl de robot doorgaat met produceren.
• Complexe paden kunnen efficiënter worden ontwikkeld.
• Botsingsrisico’s kunnen eerder worden geïdentificeerd.
• Cyclustijden kunnen worden geschat vóór fysieke tests.
• Soortgelijke programma's kunnen worden gekopieerd en aangepast voor gerelateerde producten.
• Productieplanning wordt eenvoudiger.

Offline programmeren neemt de noodzaak van testen in de echte wereld niet volledig weg. De werkelijke polijstresultaten zijn afhankelijk van de druk, de toestand van het schuurmiddel, de materiaaleigenschappen en de variatie van de onderdelen. Meestal zijn er nog laatste aanpassingen aan de machine nodig.

Het kan echter de hoeveelheid tijd die wordt besteed aan het ontwikkelen van het basisrobotpad aanzienlijk verminderen.

Ook de kwaliteit van de digitale informatie van de klant is van belang. Nauwkeurige 3D-modellen, 2D-tekeningen, materiaaldetails, oppervlaktevereisten en duidelijke productfoto's maken het eenvoudiger om een ​​voorlopig polijstconcept op te stellen.

Vision-systemen kunnen helpen bij variatie in onderdelen

Vision-systemen worden steeds gebruikelijker in de robotproductie. Camera's en 3D-sensoren kunnen helpen bij het lokaliseren van onderdelen, het identificeren van productmodellen en het detecteren van verschillen in de positie van het werkstuk.

In sommige toepassingen kan een visionsysteem controleren hoe een onderdeel is geplaatst en het traject van de robot daarop aanpassen. Dit kan de noodzaak voor zeer nauwkeurig handmatig laden verminderen.

Visie kan ook helpen identificeren welk product de robotcel is binnengekomen. Het systeem kan vervolgens automatisch het juiste polijstrecept laden.

Geavanceerdere inspectiesystemen kunnen het oppervlak voor of na het polijsten controleren. Het inspecteren van gepolijste metalen oppervlakken is echter niet eenvoudig. Reflecties, verschillende lichtomstandigheden, fijne krasjes en veranderende oppervlaktehoeken kunnen automatische inspectie bemoeilijken.

Voor veel fabrieken moet visie stap voor stap worden ingevoerd. Basisidentificatie van onderdelen en positiecorrectie kunnen een directere waarde opleveren dan het proberen om elk aspect van de kwaliteitsinspectie in één keer te automatiseren.

Producten groeperen in families

Een veelgemaakte fout is dat elk product als een volledig afzonderlijk automatiseringsproject wordt beschouwd.

In veel fabrieken kunnen producten worden gegroepeerd in families op basis van hun materiaal, vorm, grootte, houdmethode, oppervlakteafwerking of polijstproces.

Een sanitairfabriek kan bijvoorbeeld groepen maken zoals:

• Messing kraanlichamen.
• Kraan handgrepen.
• Kleplichamen.
• Badkameraccessoires.
• Roestvrij stalen fittingen.

Producten binnen dezelfde familie kunnen vergelijkbare armaturen, schuurmiddelen, polijstdrukken en robotbewegingen gebruiken. Vaak kan een nieuw model worden gemaakt door een bestaand programma te kopiëren en bepaalde padpunten aan te passen.

Dit vermindert de engineeringtijd en maakt het systeem eenvoudiger te beheren.

Voordat fabrikanten een robotpolijstsysteem kopen, moeten ze hun historische bestellingen bestuderen en een productmatrix maken. De matrix kan weergeven:

• Productnaam en model.
• Materiaal.
• Afmetingen en gewicht.
• Jaarlijkse of maandelijkse hoeveelheid.
• Batchgrootte.
• Huidige handmatige polijsttijd.
• Vereiste oppervlaktekwaliteit.
• Huidig ​​defect- of herbewerkingspercentage.
• Benodigd gereedschap en schuurmiddelen.
• Soortgelijke productfamilies.
• Verwachte toekomstige vraag.

Deze analyse helpt bepalen welke producten eerst moeten worden geautomatiseerd.

De beste startproducten zijn niet altijd de producten met het hoogste volume. Een goede kandidaat kan ook een onderdeel zijn dat moeilijk, gevaarlijk, repetitief is of in hoge mate afhankelijk is van geschoolde arbeidskrachten.

Kan één robot elk product aan?

Technisch gezien kan een robot voor veel verschillende onderdelen worden geprogrammeerd. In de praktijk kan de verwachting dat één systeem elk product in een fabriek afhandelt, voor onnodige complexiteit zorgen.

Een zeer groot productassortiment kan verschillende materialen, afmetingen, polijststandaarden en procesvolgorden omvatten. Voor sommige onderdelen is mogelijk bandslijpen nodig, terwijl voor andere onderdelen polijsten, ontbramen, satijnafwerking of spiegelpolijsten nodig zijn.

Als u al deze processen in één cel probeert te combineren, kunnen de kosten van de apparatuur stijgen en kunnen de programmering, het gereedschap, de stofopvang en het onderhoud moeilijker worden.

Een betere strategie is vaak het definiëren van een realistisch werkingsbereik.

Een robotcel kan bijvoorbeeld worden ontworpen om onderdelen te verwerken die tussen de 0,5 en 15 kilogram wegen, binnen een bepaald formaatbereik, en behoren tot drie verwante productfamilies. Het systeem kan twee slijpfasen en één polijstfase uitvoeren.

Producten buiten dit bereik kunnen handmatig verder worden verwerkt of aan een andere machine worden toegewezen.

Een gericht systeem is vaak productiever en gemakkelijker te bedienen dan een systeem dat is ontworpen om elke mogelijke situatie aan te kunnen.

Welke batchgrootte is geschikt voor robotpolijsten?

Er is niet één minimale batchgrootte die voor elke fabriek geldt.

De geschikte hoeveelheid is afhankelijk van verschillende factoren:

• Programmeertijd voor producten.
• Armatuurwisseltijd.
• Gereedschapwisseltijd.
• Handmatige polijstcyclustijd.
• Cyclustijd van robotpolijsten.
• Arbeidskosten.
• Eisen aan oppervlaktekwaliteit.
• Herbewerkings- en afkeuringspercentages.
• Frequentie van herhaalbestellingen.
• Waarde van verbeterde veiligheid.
• Aantal diensten per dag.

Als een nieuw onderdeel acht uur programmeren vergt en nooit meer geproduceerd zal worden, is robotpolijsten wellicht niet rendabel.

Als een batch slechts 50 stuks bevat, maar elke maand dezelfde bestelling terugkeert, kan automatisering toch zinvol zijn omdat het goedgekeurde programma hergebruikt kan worden.

Op dezelfde manier, als elk onderdeel 30 minuten moeilijk handmatig slijpen vereist, kan zelfs een relatief kleine batch vele uren arbeid vertegenwoordigen. Het automatiseren van het proces zou een nuttig rendement kunnen opleveren.

Fabrieken moeten daarom de totale jaarlijkse vraag en de herhalingsfrequentie evalueren, en niet alleen de hoeveelheid van een enkele bestelling.

De rol van menselijke operators verandert

Robotachtig polijsten neemt de noodzaak van mensen niet weg. Het verandert het soort werk dat mensen verrichten.

In plaats van een zwaar onderdeel een hele dienst tegen een polijstschijf te houden, kan een operator armaturen laden en lossen, recepten selecteren, afgewerkte onderdelen inspecteren, schuurmiddelen vervangen en de productie controleren.

Ervaren polijstmedewerkers blijven bijzonder waardevol tijdens de procesontwikkeling. Ze begrijpen welke gebieden meer druk vereisen, welke oppervlakken gevoelig zijn en hoe verschillende materialen reageren op schuurmiddelen.

Hun ervaring kan ingenieurs helpen betere robotpaden en procesinstellingen te creëren.

In een succesvol automatiseringsproject werken productiekennis en robottechnologie samen. Het doel is om menselijke proceservaring vast te leggen en deze om te zetten in een herhaalbaar productierecept.

De basistraining voor operators moet betrekking hebben op:

• Veilige bediening van de machine.
• Selectie van productrecepten.
• Armatuurwissel.
• Vervanging van gereedschap en schuurmiddelen.
• Kwaliteitscontrole.
• Algemene alarmafhandeling.
• Basisparameteraanpassing.
• Dagelijks onderhoud en schoonmaak.

De gebruikersinterface moet eenvoudig genoeg zijn voor productiemedewerkers om te kunnen werken zonder dat ze geavanceerde kennis van robotprogrammering nodig hebben.

Kwaliteitscontrole bij productie met een hoge mix

Het handhaven van een consistente kwaliteit voor veel producten is een van de sterkste redenen om robotpolijsten te overwegen.

Zodra een proces goed is ontwikkeld, kan de robot hetzelfde pad, dezelfde snelheid, hoek, druk en hetzelfde aantal passages herhalen. Dit vermindert variatie veroorzaakt door vermoeidheid of verschillen tussen werknemers.

Robotische herhaling alleen garandeert echter geen goede kwaliteit. Als de binnenkomende onderdelen sterk variëren of het schuurmiddel versleten is, kan de robot het verkeerde proces zeer consistent herhalen.

Een volledige kwaliteitsstrategie moet het volgende omvatten:

• Controles van binnenkomende onderdelen.
• Verificatie van armatuurpositie.
• Bewaking van de toestand van het gereedschap.
• Eerste stukinspectie na omschakeling.
• Duidelijke oppervlaktekwaliteitsnormen.
• Regelmatige monsterinspectie.
• Versiebeheer van recepten.
• Onderhoudsgegevens.
• Traceerbare productiegegevens.

Vooral de eerste stukinspectie is belangrijk. Na het laden van een nieuw recept of het wijzigen van een armatuur moet de operator het eerste voltooide onderdeel inspecteren voordat de batch wordt vrijgegeven voor volledige productie.

Als er kleine aanpassingen nodig zijn, moeten deze correct worden opgeslagen, zodat de volgende keer het laatst goedgekeurde recept wordt gebruikt.

Berekening van het rendement op uw investering

De waarde van robotpolijsten mag niet alleen worden gemeten door de cyclustijd van de robot te vergelijken met de cyclustijd van een werknemer.

Bij de berekening moet ook rekening worden gehouden met:

• Arbeidsbesparing.
• Lagere herbewerkings- en afkeurkosten.
• Minder letsel op de werkplek.
• Verbeterde productieconsistentie.
• Langere bedrijfsuren.
• Betere leverbetrouwbaarheid.
• Verminderde afhankelijkheid van schaarse geschoolde arbeidskrachten.
• Lagere opleidingseisen.
• Verbeterde productiegegevens.
• Beter gebruik van fabrieksruimte.
• Snellere instelling voor herhaalbestellingen.

Bij high-mixproductie moeten ook de engineering- en omstelkosten worden meegerekend.

Een systeem kan elk onderdeel snel oppoetsen, maar als operators te veel tijd besteden aan het voorbereiden van elke batch, zal de werkelijke bezettingsgraad laag blijven.

Fabrikanten moeten berekenen hoeveel tijd de robot zal besteden aan het produceren van goedgekeurde onderdelen, vergeleken met programmeren, testen, het verwisselen van armaturen, het vervangen van gereedschappen en het wachten op materialen.

Het doel is niet noodzakelijkerwijs het bereiken van 100% robotbezetting. In een flexibele productieomgeving wordt enige voorbereidingstijd verwacht. Het doel is ervoor te zorgen dat het totale systeem betere kosten, kwaliteit, veiligheid en leveringsprestaties biedt dan de huidige methode.

Een praktische manier om te beginnen

Fabrieken hoeven niet meteen hun hele productassortiment te automatiseren.

Een aanpak met een lager risico is om te beginnen met een geselecteerde groep representatieve producten. Deze onderdelen moeten voldoende variatie bieden om de flexibiliteit van het systeem te testen, terwijl ze toch enkele gemeenschappelijke kenmerken delen.

Een praktisch implementatieproces kan de volgende fasen omvatten:

1. Verzamel productinformatie

Bereid 2D-tekeningen, 3D-modellen, foto's, materialen, afmetingen, gewichten, productieaantallen, handmatige verwerkingstijden en eisen aan de oppervlaktekwaliteit voor.

2. Classificeer de producten

Groepeer de onderdelen op basis van vorm, materiaal, proces, bevestigingsmethode en gewenste afwerking.

3. Selecteer Proefonderdelen

Kies verschillende representatieve producten, waaronder een eenvoudig onderdeel, een typisch onderdeel en een moeilijker onderdeel.

4. Ontwikkel een voorlopig concept

Definieer de robotgrootte, polijststations, bevestigingsstrategie, laadmethode, krachtcontrolemethode, veiligheidssysteem en vereisten voor stofopvang.

5. Voer procestests uit

Normaal gesproken zijn fysieke monstertests nodig voordat het definitieve proces wordt goedgekeurd. Het bevestigt de selectie van het schuurmiddel, de cyclustijd, de haalbare kwaliteit, de standtijd en het armatuurontwerp.

6. Recepten bouwen en opslaan

Creëer voor elk product een goedgekeurd digitaal recept en stel duidelijke regels voor naamgeving en versiebeheer vast.

7. Treinexploitanten

Leer medewerkers hoe ze producten kunnen veranderen, recepten moeten selecteren, de kwaliteit kunnen inspecteren en routineonderhoud moeten uitvoeren.

8. Breid geleidelijk uit

Nadat de eerste productfamilie stabiel is, voegt u meer producten toe op basis van de werkelijke productiebehoeften.

Door deze gefaseerde aanpak kan de fabriek leren van de echte productie zonder het initiële project onnodig ingewikkeld te maken.

Wanneer robotisch polijsten misschien niet de beste keuze is

Hoewel robotpolijsten steeds flexibeler wordt, is het niet geschikt voor elke high-mix, low-volume toepassing.

Handmatig polijsten kan praktischer blijven als:

• Elk onderdeel is uniek.
• Digitale productinformatie is niet beschikbaar.
• Het benodigde polijstoppervlak verandert onvoorspelbaar.
• De productiehoeveelheden zijn uiterst klein.
• Onderdelen kunnen niet veilig of consistent worden vastgehouden.
• Oppervlaktevereisten zijn voornamelijk afhankelijk van subjectief artistiek oordeel.
• Het productontwerp verandert voordat een programma opnieuw kan worden gebruikt.
• De kosten van armaturen en programmering zijn hoger dan het potentiële voordeel.

In sommige gevallen kan een semi-automatische oplossing een betere eerste stap zijn. Een fabriek zou alleen voor de meest repetitieve procesfase een conforme slijpmachine, een programmeerbare polijstmachine of een robot kunnen gebruiken.

Automatisering hoeft niet het hele proces te bestrijken om waarde te creëren.

Een robot kan bijvoorbeeld eerst zwaar slijpen, terwijl geschoolde werknemers het laatste cosmetische polijsten voltooien. Dit vermindert de fysieke arbeid terwijl de menselijke flexibiliteit behouden blijft waar deze het nuttigst is.

De toekomst van flexibel robotpolijsten

Robotachtige polijsttechnologie zal steeds gemakkelijker te programmeren en aanpasbaarder worden.

Verbeteringen in 3D-visie, automatische padgeneratie, krachtdetectie, oppervlakte-inspectie, simulatie en kunstmatige intelligentie zullen naar verwachting de insteltijd verder verkorten.

Toekomstige systemen kunnen mogelijk een 3D-model importeren, de oppervlakken identificeren die moeten worden gepolijst, gereedschapstypen aanbevelen, een initieel robotpad genereren en procesparameters aanpassen op basis van sensorfeedback.

Menselijke ingenieurs zullen nog steeds kwaliteitsdoelen definiëren en het proces goedkeuren, maar veel van het repetitieve programmeerwerk kan sneller worden.

Deze ontwikkeling is belangrijk omdat de productie zich in de richting van een grotere productvariëteit beweegt. Bedrijven hebben behoefte aan automatisering die kan reageren op veranderingen in de klantvraag, in plaats van automatisering die alleen werkt als producten jarenlang onveranderd blijven.

De meest succesvolle robotpolijstsystemen zullen daarom de systemen zijn die zijn ontworpen als flexibele productieplatforms.

Conclusie

Robotachtig polijsten kan een productie met een hoge mix en een laag volume aan, maar flexibiliteit moet in het volledige systeem worden ingebouwd.

De robot zelf is slechts een deel van de oplossing. Snelle productwisseling, digitale recepten, krachtcontrole, modulaire opspanningen, geschikte tooling, offline programmering, getrainde operators en een duidelijke productclassificatie zijn net zo belangrijk.

Fabrikanten moeten niet beginnen met de vraag of elk product kan worden geautomatiseerd. Een nuttigere vraag is: welke productfamilies kunnen een gemeenschappelijk robotproces delen, en hoe snel kan het systeem van het ene naar het andere systeem veranderen?

Wanneer productfamilies zorgvuldig worden geselecteerd en het polijstproces wordt gestandaardiseerd, kunnen zelfs relatief kleine batches geschikt worden voor automatisering. Herhaalbestellingen kunnen snel opnieuw worden opgestart, de oppervlaktekwaliteit kan consistenter worden en de fabriek kan haar afhankelijkheid van moeilijk handwerk verminderen.

Robotachtig polijsten is niet langer beperkt tot fabrieken die één model in zeer grote hoeveelheden produceren. Het wordt steeds meer een flexibel productiemiddel voor bedrijven die meer variëteiten moeten produceren, sneller moeten reageren op klantorders en een stabiele kwaliteit moeten handhaven in een veranderende markt.

Voor fabrikanten met een hoge mix en een laag volume is de vraag niet langer simpelweg of robotpolijsten mogelijk is. De echte vraag is hoe het systeem, de armaturen, de gereedschappen en de productiegegevens zo moeten worden ontworpen dat flexibiliteit onderdeel wordt van de dagelijkse fabrieksactiviteiten.