社内統合システムの操作

そこで働く人々ほど自分のビジネスをよく知っている人はいません。所有者、管理者、および労働者は、あらゆる企業、特に急速に進化する精密機械加工部品製造の世界で生計を立てようとしている企業を構成する多くのプラスとマイナスに日々対処しています。

ショップが新しい、より良い製造方法に移行するのを支援するために、多くの心配している第三者が翼の中に立っていますが、最良の答えはショップ自身の4つの壁の中にある場合があります.これは、オハイオ州デルフォスにある Vanamatic Company の中核となる哲学を要約したものです。

Vanamatic は、従業員 90 名の第 3 世代の精密機械加工部品メーカーであり、会社の自立と問題解決能力を誇ります。経営陣は、最初に社内で答えを探します。従業員を問題/解決策の演習に参加させ、その後、ギャップを埋めるために必要な外部リソースに目を向けます。

何年にもわたって、この「より少ない労力でより多くのことを行う」アプローチを採用することで、最初に社内の才能を活用することに重点を置いた環境では、答えがより簡単に得られ、従業員からの賛同という追加の利点が得られることが示されました。これは、1954 年の創業以来、同社が多くの嵐を乗り切ることを可能にしてきた成功の方程式です。

同社の最新の主要なシステム統合の動きには、独立して作業したり、人間の労働者と協力して相棒として行動したりできる協働ロボット (コボット) を使用して、いくつかの操作を自動化することが含まれます。コボットは比較的最近開発されたものであり、特に Vanamatic のように混雑している現場でロボットをより実用的なツールにするものです。

良い始まり
何年にもわたって、プラント マネージャーの Adam Wiltsie は、工場全体で省力化とプロセス強化を設計および開発してきました。そのような装置の 1 つは、組み合わせ部品のクリーニングとアキュムレータのカルーセルとして始まりました。

それは、生産される部品に必要な適切なゲージを備えた、マシン割り当てのゲージステーションに変わりました。これはショップの中央 ERP システムにリンクされており、オペレータのリアルタイムのステータス情報と、セットアップ、測定、およびジョブ実行情報へのアクセスを指先で提供します。これらのユニットは、社内で設計、構築、および統合されました。

Wiltsie 氏はまた、現場の旋盤とフライス盤のロードとアンロードのピック アンド プレース自動化の先頭に立ってきました。基本的に、これらのユニットは機械式のシャトル ローダー/アンローダーであり、オペレーターを使用してタスクを実行する単調さを軽減するように設計されています。それらはほとんど柔軟性のない固定された自動化でした。

ロボットは、Vanamatic の論理的な前進を表しています。見本市でコボット (人の隣で安全に作業できる近接センシング機能を備えたロボット) のデモンストレーションを見た後、Wiltsie 氏はその技術が彼の店のニーズに追いついたことを知りました。安全ケージを必要とせず、オペレータの隣で作業する 6 軸多関節アームは完璧でした。 Rich Lindeman の組み立てステーションは、出発点として最適な場所でした。

Vanamatic の最初のコボットは Ethel でした。彼女の名前は、最近同社でフルタイム勤務50周年を迎えたハンドラーのリンデマン氏によって名付けられました。リッチとエセルがペアで行った組み立て作業で、おそらくリッチは、ルシル ボールと彼の協働ロボットのロールに、チョコレート キャンディーのコンベヤーを動かしている彼女の忠実な友人であるエセル メルツとして自分自身を見たのでしょう。
Lindeman 氏が実行したであろう組立作業は、144 個の部品のパレットから始まる 8 ステップのプロセスです。リンデマン氏は部品を手に取り、ゲージで重要な長さの測定値をチェックし、部品の端に小さな O リングを組み立て、ID を吹き飛ばし、スペーサーを一連のねじ山に押し付けて、六角形に固定し、検証します。組み立てて、出荷用のパッケージに入れます。

Vanamatic の工場長である Wiltsie 氏によると、次のように述べています。一度タスクを実行することは問題ではありません。それを 500,000 回実行するだけの問題です。これは、このアセンブリの注文数量でした」と彼は言います。 「それは燃料噴射システムのライン対応部品であり、正しくなければなりません。私はまだ40歳で、自分で組み立てました。私は数千の後に痛みを感じ、完璧な品質ではありませんでした.リンデマン氏を誹謗中傷するつもりはありませんが、この特定の命令の組み立ては人間を対象としたものではなく、私が知ったように、人道的でもありませんでした.

Ethel は、Universal Robots によって構築された UR3 モデルです。 UR が製造する最小のコボットであり、人間とほぼ同等の可動域を備えています。ペイロードは 6.6 ポンド、半径リーチは 19.7 インチ、ユニットのフットプリントは 5.9 平方インチです。しかし、Vanamatic の燃料インジェクター アセンブリ アプリケーションにとって、ロボットは始まりに過ぎませんでした。

人間工学は、人間の労働者のためのワークスペースを配置するための重要な考慮事項です。考慮事項には、ワークがアクティビティ ゾーンに入る場所、このアセンブリ操作用の測定ゲージなどの補助装置の配置、O リングとスペーサーがアセンブリ アクティビティに関連して配置される場所、機械加工された部品の方向、およびアウトバウンド パッケージ

リンデマン氏にとって人間工学は重要ですが、エセルにとっては非常に重要です。彼女は賢いですが、O リングやスペーサーの欠落に対処するためのサブルーチンを組み込んでいるにもかかわらず、微妙なモーション変更の決定を行う能力と、プログラミングを超えて適応する知性に欠けています。それは、将来的にビジョンシステムによって解決されるでしょう。一方、受信トレイに「ポカヨケ」を使用することは、Ethel のプログラムが毎回適切な場所で適切なスタートを切れるようにするためのシンプルで信頼できる手段です。

Vanamatic のエンジニアは、CAD モデリングを使用して、工場フロアのレイアウト、機械のシミュレーション、社内の領域のその他のグラフィックおよび仮想表現など、製造プロセスのさまざまな側面を図解しています。これらのスキルは、リンデマン氏とエセル氏の作業エリアの準備に適用されました。エンジニアは、何かを構築または購入する前に、それを見て実行し、「what-if」テストを行うことができます。

「コボット用のプログラミング ツールは豊富で、使いやすいようによく設計されています」と Wiltsie 氏は言います。 「私たちは、セルの作業環境を設計および構築するための、研ぎ澄まされた社内の能力をパーティーにもたらしました。燃料インジェクターの部品を組み立てるのに必要な 8 つの操作を含むシステムにコボットを統合できたことで、会社はかなりの投資を節約できました。もう 1 つの利点は、社内で設計および構築できるため、時間の経過とともに簡単に変更や改善を加えることができることです。」

現在、Lindeman 氏の組み立て作業は、Lindeman 氏によるパレットへの積み込みと完成部品の梱包という 2 つのステップで構成されています。エセルはその間に 6 つの操作を行います。彼らは素晴らしい関係を築いています。

アンコール
Vanamatic での Ethel のインストールは成功しました。組み立て作業を行っており、最も重要なのは、不良部品が出荷されていないことです。

同じく UR3 である 2 番目のコボットは、Ethel から 1 年も経たないうちに Vanamatic に到着しました。彼女のハンドラーであるジーン・ディックマンによってロキシーと名付けられた彼女の任務は、エセルよりも簡単でした.基本的に、彼女はオムニターン旋盤のニーズに対応し、ブランクをロードし、完成した旋削部品を取り外します。

今回の作戦において、ロキシーの強みは柔軟性。オムニは、音量が小さく、ミックスが多いパートを実行します。プログラムとエンドエフェクター (グリッパー) をすばやく変更できることが、彼女の成功の鍵です。

このアプリケーションで、Vanamatic は社内エンジニアリングにダブル グリッパーの設計と統合を依頼したため、Roxy は部品のロードとアンロードのために機械に 1 回入るだけで済みます。ロボットの設置面積が小さく、比較的軽量 (24.3 ポンド) であるため、オムニターンの前面に簡単に取り付けることができます。 Vanamatic のエンジニアは、マシンと Roxy を統合するカスタム マウント ブラケットを作成して製造しました。彼らはまた、ロボットとマシンが通信できるようにするインターフェイス ソフトウェアも作成しました。

やってみる
教育は積み重ねです。一般に、人々は、以前に触れた教訓から作成された基礎の上に構築することによって、新しいことを学びます。

これは、Vanamatic の 3 番目のコボット インストールである Rocky の場合です。会社が Roxy を統合してから約 196 日後に、Rocky が製造現場に到着しました。これらの機械と必要な補助機器を統合するための学習曲線が加速するにつれて、プロジェクト間の時間が短縮されました。

彼のハンドラーであるポール・メイリングによって命名されたロッキーは、ユニバーサルロボットの別の UR3 モデルです。 「最初の 2 つのコボット アプリケーションから学んだことを適用して、Rocky を稼働させました」と Wiltsie 氏は言います。

ロッキーに選ばれたタスクは、ロキシーよりも複雑な別のマシン テンディングの仕事 (今回は VMC で) でした。他の 2 つのアプリケーションと同様に、Vanamatic のエンジニアは、部品コンベアの搬入出方向を含む操作の仮想モデルを作成しました。
この積み込み作業では、ドアの開閉をなくすために、コボットを機械の作業ゾーン内に配置する必要がありました。機械内部は狭いため、Rocky は逆さまに取り付けられ、社内で設計および製造されたブラケットによって機械のコラムに取り付けられます。パーツ ブランクはガードの外側にあるコンベアに積み込まれ、ロッキーにパーツ ブランクが届けられます。

ロッキーは、コンベア上の固定位置からパーツ ブランクをピッキングしますが、ワーク ホルダーの 2 番目のクランプ ステーションにワークを移動するという追加の義務があります。コボットとマシン間のタイミング CNC は、ロボットとマシン間の通信を使用して Vanamatic によってプログラムされました。

部品が機械加工された後、Rocky は工程内の Cognex ゲージを使用して各部品を検証してから、コンベアに送り出します。協働ロボットは、拒否された部品を別のビンに降ろすようにプログラムされており、3 回連続して失敗した場合はアラームが鳴ります。

「このインストールは、VMC のロードから一歩前進したものです」と Wiltsie 氏は言います。 「以前に VMC に統合したシャトル ローダーと比較して、現在享受している協働ロボット システムの柔軟性は、将来のビジネス成長へのコミットメントを表しています。」

驚きのヘルプ
Vanamatic の経営陣が製造現場の統合計画を進めていたとき、多くの人が考えもしなかった味方に出会いました。同社は、ほとんどの企業と同様に、労働者補償局 (BWC) と取引を行っています。 BWCの規制執行の役割のために、これらの取引は誠実ではない場合があります.

しかし、Vanamatic のコボット設置プロジェクトの場合、BWC に意気投合しました。オハイオ州では、BWC は企業が単純かつ複雑な方法で潜在的な労働者の請求を減らすのに役立つ助成金を用意しています。

Vanamatic は自動化への取り組みに対して助成金を申請し、授与されました。これは、コボットの購入と設置の費用に大きく貢献しました。このような助成金の提供はすべての州で利用できるわけではありませんが、質問しても問題ありません。

製造現場が自動化や通信、またはより優れたワークフロー技術を使用したシステム統合を検討しているかどうかにかかわらず、製造現場の正当化は作業員の交代ではありません。むしろ、それは労働者の仕事の強化を含みます。 Wiltsie 氏とオハイオ州 BWC は、業界全体の採用問題は人よりも、私たちに求められている仕事に関するものである場合があるという点で一致しているようです。

*Vanamatic は 1957 年から PMPA のメンバーです。