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「interactive 新型人机协作」人类与机械优势互补,实现共同作业的超柔性生产

随着市场经济的不断发展,消费者的需求越来越趋于多样化,追求有别于他人(高级的、独特的、流行的)商品。新产品层出不穷,企业为了扩大市场占有率,必须适应市场的这种变化。因此,企业产品的多样化(也就是我们常说的多品种小批量的生产模式)就成了一种必然趋势。

 

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为了应对这种新兴的生产模式,欧姆龙提出「interactive 新型人机协作」,通过人与机械互相感知状况,在同一个生产现场通过互补、协助,实现超柔性生产。

 

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2年前,从柔性搬运的自动化开始了人与机械的协作。在这两年间,我们确立了移动操纵机器人(Mobile manipulation)技术,从搬运,部品的抓取、供给、到组装,人与机械的协调作业范围变得越来越广。

 

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如今,在这些技术之上,我们还加入了可追溯、检测非标作业的系统。实现了装置与人相融合,共同生产的,柔性且智能化的单元生产线。在欧姆龙草津工厂,人擅长的作业与机械擅长的作业有明确的分工,把多品种小批量生产的效率提高了200%以上。

 

在本届中国国际工业博览会(下称“工博会”)欧姆龙展台上,我们也将这套「人机协作的智能化单元生产线」带到了现场,下面就为大家详细拆解其中的各个展示部分以及核心价值。

 

1、人机协作的智能化单元生产线

 

「人机协作的智能化单元生产线」是一套融合了AI、IoT、移动操纵机器人(MoMA)、协作机器人等欧姆龙独有的先进技术,基于大数据分析,实际运用在欧姆龙自社工厂的近未来生产管理系统。

 

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部品搬运自动化

 

First Step:

整合了移动机器人和协作机器人的“移动操纵机器人(MoMA)” 使部品架与作业工序之间的部品搬运完全实现自动化, 

 

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-- 移动至部品架 --

 

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-- 抓取料盒 --

 

Second Step:

“移动操纵机器人(MoMA)” 内置图像识别系统,能够准确拾取料盒,并将其快速地搬送至下一道工序。

 

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-- 视觉识别抓取料盒 --

 

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-- 搬送至后道工序 --

 

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-- 运送物料 --

 

人机协作

 

组装和检测工序的作业则由人与协作机器人分担完成, 同时确保安全的社交距离, 提供安心的生产现场环境。

 

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-- 由人工负责第一道拧螺丝工序 --

 

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-- 机器人将物料搬运至第二道工序 --

 

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-- 机器人进行第二道拧螺丝工序 --

 

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-- 完成后搬送至打标工序 --

 

机器人之间的协作

 

打标、外观检查、下料与搬送,全部由协作机器人与移动操纵机器人(MoMA)之间配合完成,实现高度自动化生产。

 

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-- 将打标完成的物料取出 --

 

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-- 送至传感器进行外观检测 --

 

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-- 良品确认后完成装盒 --

 

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-- 移动机器人无缝取走料盒 --

 

 

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-- 再搬运至货架上 --

 

通过智能化革新IE流程

 

通过5个色块分别显示5道工序的作业状态,监测作业人员的移动以及每道工序的停留时间,来判断作业是否正确,是否有待机时间等。

 

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通过每道工序的加工时间、生产数量和累计完成数量、每道工序加工时间的差异可视化管理,谁都能一眼就看出作业偏差等问题,非熟练IE改善师也可以自行进行改善工作。

 

 

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生产线的信息化不仅仅可以使人工作业和动作可视化, 也有助于解决生产现场的人员课题(例如, 培训工人熟练掌握技能等)。


2、设备·Robot·安全·图像的统合控制


当前的制造业,由于新冠疫情的影响,以往生产劳动力资源匮乏的社会问题变得更加严重。与迄今为止一直致力于降低成本的自动化不同,如今需要从保护员工人身安全角度出发,尽可能减少生产对人工的依赖性,所以对机器人导入这样的省人化需求将不断高涨。

 

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▲ 但是,在导入机器人的过程中,大家是不是碰到过如下这些课题:

1、自动化生产很难做到像手工作业那么灵活

2、生产性的提高,需要通过设备与设备间的协调最优化。

3、经常在导入机器人后才发现问题,能够最优化工程设计的人才非常稀缺

4、以及如今“后疫情“时代背景下,为防止传染而限制人员流动、保持安全的社交距离这类对新型生产方式的需求

 

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统合控制,完美同步

 

实现高端手工作业的自动化和提高机械产能的关键在于把,以往零散的input设备,逻辑控制器,output,机器人和安全,统合起来由一个控制器进行控制。我们把这个叫做“控制的统合”。

 

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-- 由SCARA搬送料盘 --

 

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-- 将料盘上的工件Pick&Place --

 

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-- 通过同步控制图像传感器 --

 

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-- 对工件进行分拣 --

 

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-- 将分拣完成的工件装入料盘 --


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-- 再将料盘搬送至部品架 --

 

当中涉及到的机器人(SCARA)、图像(图像传感器)、安全(安全门开关)、设备(传送皮带等)全部通过一个控制器来进行统合控制,这样包括机器人在内的所有设备都可以完美同步和高度自动化,不会出现任何轻微的时间或速度的偏差。

 

构建过程的统合,实现远程模拟

 

之所以能实现了Engineering Chain的革新和虚拟生产制作,是因为我们通过一个软件来“构建过程的统合”。

 

 

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这个价值主要是针对集成商、设备制作商、生产技术工程师等自动化设备构建方的。把生产设备构成中必需要的众多的控制器用一个软件进行统合,简单就可以实现控制器和机器人的完美磨合。

 

甚至,将CAD数据导入到这个软件中进行模拟,可以在同一个软件中获得包括机器人在内的设备信息。通过对前后工序段的仿真,让导入前的工程设计等的事前验证成为可能,使EngineeringChain的工时削减50%。

 

 

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通过活用工程模拟,以往不导入上线制作便不了解的情况,现在事前就可以估算出所有设备的效率、消除问题点、无需设计返工,让预测到未来的设备设计成为可能。无需停止设备,也可以离线验证和安排紧急的品种追加和工程追加。

 

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这样的话,像以往我们只有在现场才能确认的设备设计、生产设备稼动的模拟、以及状态监测,都可以在虚拟空间进行再现,让远距离生产制造成为可能。

 

工博会仅剩最后一天,希望大家能够抓紧最后的时间,亲临现场感受欧姆龙基于工业自动化事业的价值创造理念“i-Automation!”实现的制造革新的现在以及未来。


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