Per molti anni, la lucidatura robotizzata è stata associata principalmente a grandi fabbriche che producevano migliaia di parti identiche. L’idea tradizionale era semplice: se un produttore aveva un prodotto stabile, una lunga serie di produzione e un volume sufficiente, aveva senso investire in un sistema di lucidatura robotizzato. Se il design dei prodotti cambiava frequentemente o le quantità degli ordini erano piccole, la lucidatura manuale sembrava più pratica.
Questa visione ora sta cambiando.
I produttori di settori quali quello dei sanitari, dei componenti automobilistici, dei mobili in metallo, della ferramenta per porte, delle pentole, del settore aerospaziale, delle apparecchiature mediche e della lavorazione dei metalli in generale si trovano ad affrontare un nuovo ambiente produttivo. I clienti desiderano una maggiore scelta di prodotti, tempi di consegna più brevi, quantità di ordini inferiori e design più personalizzati. Di conseguenza, le fabbriche devono elaborare molte parti diverse producendo meno pezzi per ciascun modello.
Questo è noto come produzione ad alto mix e basso volume.
La lucidatura robotizzata può funzionare efficacemente in questo ambiente? La risposta breve è sì, ma solo quando il sistema è progettato per la flessibilità.
I moderni sistemi di lucidatura robotizzati non si limitano più a ripetere un movimento fisso su un prodotto. Grazie al controllo della forza, agli utensili a cambio rapido, ai dispositivi flessibili, alle ricette di processo digitali, alla programmazione 3D e al rilevamento intelligente, un robot può passare da una parte all'altra molto più velocemente di prima.
Tuttavia, il successo di un tale sistema non dipende dalla semplice installazione di un robot. I produttori devono comprendere il mix di prodotti, i requisiti di lucidatura, la frequenza di cambio, le esigenze di attrezzaggio e gli obiettivi di produzione. Quando questi fattori vengono considerati attentamente, la lucidatura robotizzata può diventare una soluzione pratica anche per piccoli lotti e prodotti che cambiano frequentemente.
Comprendere la produzione ad alto mix e a basso volume
Una produzione ad alto mix e a basso volume significa che una fabbrica produce molti modelli di prodotto diversi, ma la quantità di ciascun prodotto è relativamente piccola.
Ad esempio, un produttore di ferramenta per il bagno può produrre decine di corpi di rubinetti, maniglie, valvole e accessori. Un ordine potrebbe richiedere 200 pezzi di un determinato modello di rubinetto, mentre un altro ordine potrebbe richiedere solo 50 pezzi di una maniglia speciale. Il materiale, le dimensioni, la forma e la finitura superficiale richiesta possono cambiare da un ordine all'altro.
Un fornitore di mobili in metallo potrebbe trovarsi ad affrontare una situazione simile. Potrebbe essere necessario lucidare le gambe delle sedie in acciaio inossidabile al mattino, i supporti dei tavoli in alluminio nel pomeriggio e un piccolo lotto di parti decorative personalizzate il giorno successivo.
Questo modello di produzione crea diverse sfide:
- Le forme dei prodotti cambiano frequentemente.
- Le dimensioni dei lotti sono piccole.
- I programmi di produzione sono difficili da prevedere.
- I percorsi di lucidatura devono essere adattati alle diverse parti.
- Potrebbe essere necessario cambiare spesso attrezzature e strumenti.
- La qualità della superficie deve rimanere costante.
- Sono necessari operatori qualificati per molti processi diversi.
- Il tempo di installazione può rappresentare gran parte del tempo di produzione totale.
L’automazione tradizionale era spesso progettata per un singolo prodotto e un lungo ciclo produttivo. Una cella robotizzata fissa potrebbe fornire alta velocità e qualità stabile, ma cambiare il sistema per gestire un nuovo prodotto potrebbe richiedere una programmazione approfondita, nuove attrezzature e lunghi periodi di test.
Per una produzione ad alto mix, questo tipo di automazione inflessibile non è sufficiente. Il sistema deve essere in grado di modificare i prodotti in modo rapido ed economico.
Perché la lucidatura manuale è ancora comune
La lucidatura manuale rimane comune perché i lavoratori umani sono naturalmente flessibili. Un operatore esperto può osservare una nuova parte, comprenderne la forma, selezionare un abrasivo e regolare la pressione di lucidatura al tatto.
Questa capacità è particolarmente utile quando le quantità degli ordini sono piccole o i tipi di prodotto cambiano regolarmente.
Tuttavia, anche la lucidatura manuale crea seri problemi.
Innanzitutto, la qualità dipende fortemente dall'esperienza e dalle condizioni fisiche dell'operatore. Due lavoratori possono lucidare la stessa parte in modo diverso. Anche lo stesso lavoratore può produrre risultati diversi al mattino e alla fine di un lungo turno.
In secondo luogo, la lucidatura è fisicamente impegnativa. I lavoratori sono esposti a vibrazioni, rumore, polvere, calore e movimenti ripetuti delle braccia. Anche le parti pesanti o irregolari possono aumentare il rischio di lesioni.
In terzo luogo, in molte regioni manifatturiere sta diventando sempre più difficile reclutare e trattenere lavoratori qualificati nel settore della lucidatura. La formazione di un nuovo operatore può richiedere mesi o addirittura anni, in particolare per le parti con curve complesse o requisiti estetici rigorosi.
Infine, la produzione manuale è difficile da misurare. Le fabbriche possono sapere quante parti sono state completate, ma spesso hanno informazioni limitate sulla pressione di lucidatura, sull'usura degli utensili, sul tempo di ciclo o sulla stabilità del processo.
La lucidatura robotizzata può risolvere molti di questi problemi. La sfida è dare al robot la flessibilità sufficiente per gestire il cambiamento dei prodotti.
La sfida principale: cambio rapido del prodotto
Nella produzione di grandi volumi, dedicare diverse ore alla creazione di un programma robotico può essere accettabile perché il sistema produrrà successivamente migliaia di parti identiche.
Nella produzione in piccoli volumi, la situazione è diversa. Se una fabbrica deve lucidare solo 50 pezzi, un lungo tempo di setup può eliminare il valore economico dell’automazione.
Per questo motivo, il tempo di cambio formato è una delle misurazioni più importanti per un sistema di lucidatura robotizzata ad alto mix.
Un passaggio completo può includere:
- Caricamento di un nuovo programma robot.
- Sostituzione o regolazione dell'apparecchio.
- Selezione dello strumento abrasivo corretto.
- Impostazione della velocità di lucidatura e della pressione di contatto.
- Controllo della posizione del pezzo.
- Esecuzione di una parte di prova.
- Ispezione della qualità della superficie.
- Apportare le modifiche finali al processo.
Un sistema flessibile dovrebbe ridurre il tempo necessario per ciascuna di queste fasi. Idealmente, gli operatori dovrebbero essere in grado di selezionare una ricetta di prodotto memorizzata, installare l'attrezzatura corretta, confermare l'utensile e iniziare la produzione con una regolazione manuale limitata.
Quanto più semplice diventa il processo di cambio, tanto minore è la dimensione del lotto che può essere automatizzata in modo economico.
Le ricette digitali semplificano la produzione di piccoli lotti
Una delle caratteristiche più utili della moderna lucidatura robotizzata è la ricetta del processo digitale.
Una ricetta memorizza le impostazioni di produzione per una parte specifica. Può includere:
- Percorsi di movimento dei robot.
- Angoli di lucidatura.
- Pressione di contatto.
- Velocità di rotazione dell'utensile.
- Velocità di viaggio del robot.
- Numero di passaggi di lucidatura.
- Tipo abrasivo.
- Valori di compensazione.
- Posizione di caricamento del pezzo.
- Requisiti di ispezione.
Una volta che un processo è stato testato e approvato, la ricetta può essere salvata nel sistema. Quando lo stesso prodotto ritorna settimane o mesi dopo, l'operatore può ricaricare la ricetta invece di sviluppare nuovamente il processo.
Ciò è particolarmente utile per i produttori che ricevono ordini ripetuti in piccole quantità.
Ad esempio, un produttore di rubinetti potrebbe produrre 300 unità di un modello questo mese e ricevere un altro ordine per 150 unità tre mesi dopo. Se la ricetta di lucidatura viene memorizzata correttamente, la fabbrica può riavviare rapidamente la produzione mantenendo la stessa qualità della superficie.
Le ricette digitali proteggono anche la conoscenza del processo. Invece di affidarsi interamente alla memoria di un lavoratore esperto, la fabbrica può memorizzare importanti parametri di produzione nella macchina.
La conoscenza del lavoratore non viene rimossa dal processo. Viene convertito in un metodo di produzione ripetibile e gestibile.
Il controllo della forza è essenziale per una lucidatura flessibile
La lucidatura è diversa dalla semplice automazione pick-and-place. Il robot deve rimanere a contatto con il pezzo applicando una pressione adeguata.
Se la pressione è troppo bassa, l'utensile potrebbe non rimuovere abbastanza materiale. Se la pressione è troppo elevata, il sistema potrebbe danneggiare la superficie, creare segni di lucidatura, modificare la geometria del pezzo o consumare l'abrasivo troppo rapidamente.
Ciò diventa più impegnativo quando si lavorano parti con curve, bordi, variazioni di fusione, cordoni di saldatura o piccole differenze dimensionali.
I moderni sistemi di lucidatura robotizzati spesso utilizzano dispositivi di controllo della forza o di conformità per gestire questo problema.
Il controllo della forza consente al sistema di mantenere una forza di contatto più stabile anche quando la posizione della superficie cambia leggermente. Un'unità di lucidatura conforme può assorbire piccole differenze tra il percorso programmato e il pezzo reale.
Questo è importante nella produzione ad alto mix perché non tutte le famiglie di parti hanno la stessa forma o precisione dimensionale.
I componenti fusi, ad esempio, possono presentare piccole variazioni da un pezzo all'altro. Un sistema completamente rigido può avere difficoltà a mantenere un contatto costante. Un sistema a controllo di forza può adattarsi meglio a queste differenze.
Il controllo della forza non significa che il robot possa gestire automaticamente qualsiasi parte sconosciuta. La programmazione e lo sviluppo dei processi sono ancora necessari. Tuttavia, rende il sistema più tollerante e riduce la necessità di un posizionamento perfetto delle parti.
Dispositivi flessibili riducono i tempi di installazione
Gli impianti vengono spesso trascurati quando le aziende valutano la lucidatura robotizzata. In realtà, la progettazione degli impianti può determinare il successo o il fallimento dell'automazione ad alto mix.
Un dispositivo deve trattenere saldamente la parte durante la lucidatura. Deve inoltre posizionare accuratamente il pezzo e consentire al robot di raggiungere le superfici richieste.
Per una fabbrica con molti prodotti, costruire un impianto completamente diverso per ogni parte può diventare costoso e scomodo. Può anche creare problemi di stoccaggio e di cambio.
Le strategie di fissaggio flessibili possono includere:
- Punti di bloccaggio regolabili.
- Piastre di fissaggio modulari.
- Blocchi di posizionamento intercambiabili.
- Basi di fissaggio comuni.
- Meccanismi di bloccaggio rapido.
- Morse pneumatiche o idrauliche.
- Progetti di apparecchi per famiglie di prodotti.
- Identificazione automatica dell'attrezzatura.
Invece di creare un dispositivo per ogni singolo prodotto, i produttori a volte possono raggruppare parti simili in famiglie di prodotti.
Ad esempio, diversi corpi di rubinetti possono avere design esterni diversi ma condividere la stessa posizione di connessione o punto di montaggio interno. Una piattaforma di fissaggio comune può contenerli tutti modificando solo un piccolo componente di posizionamento.
Un'attrezzatura ben progettata può ridurre i tempi di cambio formato, migliorare la precisione del posizionamento e rendere il lavoro dell'operatore molto più semplice.
Gli strumenti a cambio rapido aumentano la flessibilità
Diverse attività di lucidatura richiedono strumenti diversi.
Una parte potrebbe aver bisogno di un nastro abrasivo grosso per la smerigliatura iniziale, seguito da un nastro più fine e da una mola lucidante. Un'altra parte potrebbe richiedere solo una leggera finitura superficiale. I componenti complessi possono richiedere ruote di diverse dimensioni per raggiungere aree diverse.
Una cella robotizzata flessibile può utilizzare più stazioni di lucidatura o un sistema di cambio utensile automatico.
A seconda dell'applicazione, il robot può spostare il pezzo tra diversi utensili. In altri sistemi, il robot tiene l'utensile di lucidatura e cambia automaticamente l'attrezzatura dell'estremità del braccio.
La tecnologia a cambio rapido aiuta a ridurre l'intervento manuale e semplifica la lavorazione di prodotti diversi nella stessa cella.
La gestione degli utensili è altrettanto importante. Il sistema dovrebbe sapere quale strumento è installato, da quanto tempo è stato utilizzato e se necessita di sostituzione.
Un abrasivo usurato non funziona come un abrasivo nuovo. Se i parametri del processo rimangono invariati, la qualità della superficie e il tempo del ciclo potrebbero diventare instabili. La compensazione dell'usura degli utensili può aiutare il robot a regolare il suo movimento quando una mola lucidante diventa più piccola o un nastro abrasivo perde le prestazioni di taglio.
Per la produzione ad alto mix, queste informazioni dovrebbero essere incluse nella ricetta del prodotto quando possibile.
La programmazione offline può ridurre i tempi di preparazione
La programmazione tradizionale dei robot spesso richiede che un ingegnere sposti il robot punto per punto all'interno della cella di produzione. Questo metodo può essere efficace, ma potrebbe richiedere molto tempo per le parti complesse.
Significa anche che potrebbe essere necessario arrestare la macchina mentre viene programmato un nuovo prodotto.
La programmazione offline offre un altro approccio.
Utilizzando un modello 3D della parte, dell'attrezzatura, del robot e dell'attrezzatura di lucidatura, gli ingegneri possono creare e testare i percorsi del robot su un computer. Possono verificare la raggiungibilità, la postura del robot, le possibili collisioni e il tempo di ciclo stimato prima di trasferire il programma al sistema reale.
Ciò offre numerosi vantaggi per la produzione ad alto mix:
- È possibile preparare nuovi programmi mentre il robot continua a produrre.
- I percorsi complessi possono essere sviluppati in modo più efficiente.
- I rischi di collisione possono essere identificati prima.
- I tempi di ciclo possono essere stimati prima dei test fisici.
- Programmi simili possono essere copiati e adattati per prodotti correlati.
- La pianificazione della produzione diventa più semplice.
La programmazione offline non elimina completamente la necessità di test nel mondo reale. I risultati effettivi della lucidatura dipendono dalla pressione, dalle condizioni abrasive, dalle proprietà del materiale e dalla variazione della parte. Di solito sono necessarie regolazioni finali sulla macchina.
Tuttavia, può ridurre notevolmente la quantità di tempo dedicata allo sviluppo del percorso robot di base.
Anche la qualità delle informazioni digitali del cliente è importante. Modelli 3D accurati, disegni 2D, dettagli dei materiali, requisiti della superficie e fotografie chiare del prodotto semplificano la preparazione di un concetto preliminare di lucidatura.
I sistemi di visione possono aiutare con la variazione delle parti
I sistemi di visione stanno diventando sempre più comuni nella produzione robotica. Telecamere e sensori 3D possono aiutare a localizzare le parti, identificare i modelli dei prodotti e rilevare le differenze nella posizione del pezzo.
In alcune applicazioni, un sistema di visione può verificare come è posizionato un componente e regolare di conseguenza il percorso del robot. Ciò può ridurre la necessità di un caricamento manuale altamente preciso.
La visione può anche aiutare a identificare quale prodotto è entrato nella cella robotizzata. Il sistema può quindi caricare automaticamente la ricetta di lucidatura corretta.
Sistemi di ispezione più avanzati possono controllare la superficie prima o dopo la lucidatura. Tuttavia, ispezionare le superfici metalliche lucide non è facile. Riflessi, condizioni di illuminazione diverse, graffi sottili e angoli variabili della superficie possono rendere difficile l'ispezione automatica.
Per molte fabbriche, la visione dovrebbe essere introdotta passo dopo passo. L'identificazione di base delle parti e la correzione della posizione possono fornire un valore più immediato rispetto al tentativo di automatizzare ogni aspetto dell'ispezione di qualità in una sola volta.
Raggruppamento di prodotti in famiglie
Un errore comune è trattare ogni prodotto come un progetto di automazione completamente separato.
In molte fabbriche, i prodotti possono essere raggruppati in famiglie in base al materiale, alla forma, alle dimensioni, al metodo di tenuta, alla finitura superficiale o al processo di lucidatura.
Ad esempio, una fabbrica di sanitari potrebbe creare gruppi come:
- Corpi rubinetti in ottone.
- Maniglie del rubinetto.
- Corpi valvola.
- Accessori per il bagno.
- Raccordi in acciaio inossidabile.
I prodotti della stessa famiglia possono utilizzare dispositivi, abrasivi, pressioni di lucidatura e movimenti di robot simili. Spesso è possibile creare un nuovo modello copiando un programma esistente e modificando determinati punti del percorso.
Ciò riduce i tempi di progettazione e rende il sistema più semplice da gestire.
Prima di acquistare un sistema di lucidatura robotizzato, i produttori dovrebbero studiare i loro ordini storici e creare una matrice di prodotto. La matrice può mostrare:
- Nome e modello del prodotto.
- Materiale.
- Dimensioni e peso.
- Quantità annuale o mensile.
- Dimensione del lotto.
- Tempo attuale di lucidatura manuale.
- Qualità della superficie richiesta.
- Difetto attuale o tasso di rilavorazione.
- Strumenti e abrasivi necessari.
- Famiglie di prodotti simili.
- Domanda futura prevista.
Questa analisi aiuta a determinare quali prodotti dovrebbero essere automatizzati per primi.
I migliori prodotti di partenza non sono sempre quelli con il volume più elevato. Un buon candidato può anche essere una parte difficile, pericolosa, ripetitiva o altamente dipendente da manodopera qualificata.
Un robot può gestire ogni prodotto?
Tecnicamente, un robot può essere programmato per molte parti diverse. In pratica, aspettarsi che un unico sistema gestisca ogni prodotto in una fabbrica può creare inutili complessità.
Una gamma di prodotti molto ampia può includere diversi materiali, dimensioni, standard di lucidatura e sequenze di processo. Alcune parti potrebbero richiedere la levigatura a nastro, mentre altre richiedono lucidatura, sbavatura, satinatura o lucidatura a specchio.
Cercare di combinare tutti questi processi in un'unica cella può aumentare i costi delle apparecchiature e rendere più difficili la programmazione, l'attrezzatura, la raccolta della polvere e la manutenzione.
Una strategia migliore è spesso quella di definire un raggio operativo realistico.
Ad esempio, una cella robotizzata può essere progettata per lavorare pezzi di peso compreso tra 0,5 e 15 chilogrammi, entro un certo intervallo di dimensioni e appartenenti a tre famiglie di prodotti correlate. Il sistema può eseguire due fasi di levigatura e una fase di lucidatura.
I prodotti al di fuori di questo intervallo possono continuare ad essere lavorati manualmente o assegnati ad un'altra macchina.
Un sistema mirato è spesso più produttivo e più facile da utilizzare rispetto a un sistema progettato per gestire ogni situazione possibile.
Quale dimensione del lotto è adatta alla lucidatura robotizzata?
Non esiste una dimensione minima del lotto applicabile a ogni stabilimento.
La quantità adatta dipende da diversi fattori:
- Tempo di programmazione del prodotto.
- Orario di cambio apparecchio.
- Tempo di cambio utensile.
- Tempo del ciclo di lucidatura manuale.
- Tempo del ciclo di lucidatura del robot.
- Costo del lavoro.
- Requisiti di qualità della superficie.
- Tassi di rilavorazione e di rifiuto.
- Frequenza degli ordini ripetuti.
- Valore della maggiore sicurezza.
- Numero di turni giornalieri.
Se una nuova parte richiede otto ore di programmazione e non verrà mai più prodotta, la lucidatura robotizzata potrebbe non essere economica.
Se un lotto contiene solo 50 pezzi ma ogni mese ritorna lo stesso ordine, l'automazione può comunque avere senso perché il programma approvato può essere riutilizzato.
Allo stesso modo, se ogni parte richiede 30 minuti di difficile rettifica manuale, anche un lotto relativamente piccolo può richiedere molte ore di lavoro. Automatizzare il processo potrebbe fornire un utile ritorno.
Le fabbriche dovrebbero quindi valutare la domanda annuale totale e la frequenza di ripetizione, non solo la quantità di un singolo ordine.
Il ruolo degli operatori umani sta cambiando
La lucidatura robotizzata non elimina la necessità dell’intervento umano. Cambia il tipo di lavoro che le persone svolgono.
Invece di tenere un pezzo pesante contro una mola lucidante per un intero turno, un operatore può caricare e scaricare attrezzature, selezionare ricette, ispezionare pezzi finiti, sostituire gli abrasivi e monitorare la produzione.
I lavoratori esperti nella lucidatura rimangono particolarmente preziosi durante lo sviluppo del processo. Capiscono quali aree richiedono maggiore pressione, quali superfici sono sensibili e come i diversi materiali reagiscono agli abrasivi.
La loro esperienza può aiutare gli ingegneri a creare percorsi robot e impostazioni di processo migliori.
In un progetto di automazione di successo, la conoscenza della produzione e la tecnologia robotica lavorano insieme. L’obiettivo è catturare l’esperienza del processo umano e trasformarla in una ricetta di produzione ripetibile.
La formazione di base dell'operatore dovrebbe coprire:
- Funzionamento sicuro della macchina.
- Selezione della ricetta del prodotto.
- Cambio di apparecchio.
- Sostituzione di utensili e abrasivi.
- Ispezione di qualità.
- Gestione comune degli allarmi.
- Regolazione dei parametri di base.
- Manutenzione e pulizia quotidiana.
L'interfaccia utente dovrebbe essere sufficientemente semplice da consentire ai dipendenti della produzione di operare senza bisogno di conoscenze avanzate di programmazione dei robot.
Controllo di qualità nella produzione ad alto mix
Mantenere una qualità costante su molti prodotti è uno dei motivi più validi per prendere in considerazione la lucidatura robotizzata.
Una volta sviluppato correttamente un processo, il robot può ripetere lo stesso percorso, velocità, angolo, pressione e numero di passaggi. Ciò riduce la variazione causata dalla fatica o dalle differenze tra i lavoratori.
Tuttavia, la sola ripetizione robotica non garantisce una buona qualità. Se le parti in entrata variano notevolmente o l'abrasivo è usurato, il robot potrebbe ripetere il processo sbagliato in modo molto coerente.
Una strategia di qualità completa dovrebbe includere:
- Controlli delle parti in entrata.
- Verifica della posizione degli apparecchi.
- Monitoraggio delle condizioni degli utensili.
- Ispezione del primo pezzo dopo il cambio formato.
- Standard chiari di qualità della superficie.
- Ispezione regolare del campione.
- Controllo della versione della ricetta.
- Registri di manutenzione.
- Dati di produzione tracciabili.
L'ispezione del primo pezzo è particolarmente importante. Dopo aver caricato una nuova ricetta o aver modificato un'attrezzatura, l'operatore deve ispezionare la prima parte completata prima di rilasciare il lotto per la produzione completa.
Se sono necessarie piccole modifiche, queste devono essere salvate correttamente in modo che la volta successiva venga utilizzata l'ultima ricetta approvata.
Calcolo del ritorno sull'investimento
Il valore della lucidatura robotica non dovrebbe essere misurato solo confrontando il tempo ciclo del robot con il tempo ciclo di un lavoratore.
Il calcolo dovrebbe considerare anche:
- Risparmio di manodopera.
- Riduzione dei costi di rilavorazione e di scarto.
- Riduzione degli infortuni sul lavoro.
- Migliore consistenza della produzione.
- Orari di funzionamento più lunghi.
- Migliore affidabilità di consegna.
- Riduzione della dipendenza dalla scarsa manodopera qualificata.
- Requisiti di formazione inferiori.
- Dati di produzione migliorati.
- Migliore utilizzo dello spazio di fabbrica.
- Configurazione più rapida degli ordini ripetuti.
Per la produzione ad alto mix, devono essere inclusi anche i costi di ingegneria e di conversione.
Un sistema può lucidare rapidamente ogni parte, ma se gli operatori dedicano troppo tempo alla preparazione di ogni lotto, il tasso di utilizzo reale rimarrà basso.
I produttori dovrebbero calcolare quanto tempo il robot impiegherà a produrre parti approvate rispetto alla programmazione, ai test, alla modifica delle attrezzature, alla sostituzione degli strumenti e all’attesa dei materiali.
L’obiettivo non è necessariamente raggiungere il 100% di utilizzo del robot. In un ambiente di produzione flessibile, è previsto del tempo di preparazione. L’obiettivo è garantire che il sistema complessivo fornisca migliori prestazioni in termini di costi, qualità, sicurezza e consegna rispetto al metodo attuale.
Un modo pratico per iniziare
Le fabbriche non hanno bisogno di automatizzare immediatamente l’intera gamma di prodotti.
Un approccio a basso rischio consiste nell’iniziare con un gruppo selezionato di prodotti rappresentativi. Queste parti dovrebbero fornire una variazione sufficiente per testare la flessibilità del sistema pur condividendo alcune caratteristiche comuni.
Un processo di attuazione pratica può comprendere le seguenti fasi:
1. Raccogliere informazioni sul prodotto
Preparare disegni 2D, modelli 3D, fotografie, materiali, dimensioni, pesi, quantità di produzione, tempi di lavorazione manuale e requisiti di qualità della superficie.
2. Classificare i Prodotti
Raggruppare le parti in base a forma, materiale, processo, metodo di fissaggio e finitura richiesta.
3. Selezionare Parti di prova
Scegli diversi prodotti rappresentativi, tra cui una parte semplice, una parte tipica e una parte più difficile.
4. Sviluppare un concetto preliminare
Definire le dimensioni del robot, le stazioni di lucidatura, la strategia di fissaggio, il metodo di caricamento, il metodo di controllo della forza, il sistema di sicurezza e i requisiti di raccolta della polvere.
5. Condurre test di processo
Normalmente sono necessari test sui campioni fisici prima che il processo finale venga approvato. Conferma la selezione dell'abrasivo, il tempo di ciclo, la qualità ottenibile, la durata dell'utensile e il design dell'attrezzatura.
6. Costruisci e memorizza ricette
Crea una ricetta digitale approvata per ciascun prodotto e stabilisci regole chiare per la denominazione e il controllo della versione.
7. Operatori ferroviari
Insegna ai dipendenti come modificare i prodotti, selezionare le ricette, ispezionare la qualità e gestire la manutenzione ordinaria.
8. Espandi gradualmente
Una volta che la prima famiglia di prodotti si è stabilizzata, aggiungere altri prodotti in base alle effettive esigenze di produzione.
Questo approccio graduale consente alla fabbrica di imparare dalla produzione reale senza rendere inutilmente complicato il progetto iniziale.
Quando la lucidatura robotizzata potrebbe non essere la scelta migliore
Sebbene la lucidatura robotizzata stia diventando sempre più flessibile, non è adatta a tutte le applicazioni ad alto mix e a basso volume.
La lucidatura manuale può rimanere più pratica quando:
- Ogni parte è unica.
- Le informazioni digitali sul prodotto non sono disponibili.
- L'area di lucidatura richiesta cambia in modo imprevedibile.
- Le quantità di produzione sono estremamente ridotte.
- Le parti non possono essere mantenute in modo sicuro o coerente.
- I requisiti della superficie dipendono principalmente dal giudizio artistico soggettivo.
- La progettazione del prodotto cambia prima che un programma possa essere riutilizzato.
- Il costo delle attrezzature e della programmazione è superiore al potenziale beneficio.
In alcuni casi, una soluzione semiautomatica potrebbe essere un primo passo migliore. Una fabbrica potrebbe utilizzare una rettificatrice conforme, una lucidatrice programmabile o un robot solo per la fase del processo più ripetitiva.
Non è necessario che l’automazione copra l’intero processo per creare valore.
Ad esempio, un robot può eseguire una molatura iniziale pesante mentre operai qualificati completano la lucidatura cosmetica finale. Ciò riduce il lavoro fisico preservando la flessibilità umana laddove è più utile.
Il futuro della lucidatura robotizzata flessibile
La tecnologia di lucidatura robotizzata continuerà a diventare più facile da programmare e più adattabile.
Si prevede che i miglioramenti nella visione 3D, nella generazione automatica del percorso, nel rilevamento della forza, nell’ispezione della superficie, nella simulazione e nell’intelligenza artificiale ridurranno ulteriormente i tempi di configurazione.
I sistemi futuri potrebbero essere in grado di importare un modello 3D, identificare le superfici che necessitano di lucidatura, consigliare tipi di utensili, generare un percorso iniziale del robot e regolare i parametri di processo in base al feedback del sensore.
Gli ingegneri umani continueranno a definire gli obiettivi di qualità e ad approvare il processo, ma gran parte del lavoro di programmazione ripetitivo potrebbe diventare più veloce.
Questo sviluppo è importante perché il settore manifatturiero si sta muovendo verso una maggiore varietà di prodotti. Le aziende hanno bisogno di un’automazione in grado di rispondere ai cambiamenti nella domanda dei clienti piuttosto che di un’automazione che funzioni solo quando i prodotti rimangono invariati per anni.
I sistemi di lucidatura robotizzati di maggior successo saranno quindi quelli progettati come piattaforme di produzione flessibili.
Conclusione
La lucidatura robotizzata può gestire una produzione ad alto mix e a basso volume, ma la flessibilità deve essere integrata nel sistema completo.
Il robot stesso è solo una parte della soluzione. Altrettanto importanti sono il cambio rapido del prodotto, le ricette digitali, il controllo della forza, le attrezzature modulari, gli strumenti adeguati, la programmazione offline, gli operatori formati e la chiara classificazione dei prodotti.
I produttori non dovrebbero iniziare chiedendosi se ogni prodotto possa essere automatizzato. Una domanda più utile è: quali famiglie di prodotti possono condividere un processo robotico comune e quanto velocemente il sistema può passare dall’una all’altra?
Quando le famiglie di prodotti vengono selezionate attentamente e il processo di lucidatura è standardizzato, anche lotti relativamente piccoli possono diventare idonei all’automazione. Gli ordini ripetuti possono essere riavviati rapidamente, la qualità della superficie può diventare più uniforme e la fabbrica può ridurre la sua dipendenza dal difficile lavoro manuale.
La lucidatura robotizzata non è più limitata alle fabbriche che producono un modello in grandi quantità. Sta diventando sempre più uno strumento di produzione flessibile per le aziende che hanno bisogno di produrre più varietà, rispondere più rapidamente agli ordini dei clienti e mantenere una qualità stabile in un mercato in evoluzione.
Per i produttori ad alto mix e a basso volume, la questione non è più semplicemente se sia possibile la lucidatura robotizzata. La vera questione è come progettare il sistema, le attrezzature, le attrezzature e i dati di produzione in modo che la flessibilità diventi parte del funzionamento quotidiano della fabbrica.
