COVID-19 時代の自動化

より安全で、より高速で、よりインテリジェントなソリューションが、パンデミックの業界を支援します

製造自動化への長年の傾向は、当然のことながら、COVID-19 パンデミックによって加速されています。危機から約 1 年が経過した今が、長期的な影響について尋ねる良い機会です。パンデミックは自動化を新しい分野に押し上げましたか?サプライヤーはオートメーションをより柔軟にしましたか?実装は簡単ですか?

協働ロボット (コボット) は、その性質上、従来のロボットよりも実装が容易です。協働ロボットは作業スペースを人間の作業スペースと共有するように設計されているため、日常的に警備を必要とせず、比較的狭い占有スペースに収まることができます (安全リスク評価によって確認された場合)。ミシガン州ロチェスター ヒルズにある FANUC America Corp. の認定システム インテグレーター グループのディレクターである Dick Motley 氏は、セットアップも簡単であると述べています。アームとそれを導きます。これにより、「単純なアプリケーションのセットアップが非常に簡単で直感的になります。迅速に展開できるロボティック オートメーションを手に入れました。」彼は、「ロボットが座るグリッパーや台座の周辺機器サプライヤのエコシステムが拡大しており、ロボットのアーム先端ツールにつながるユーティリティに簡単に対処するためのさまざまな準備が整っています」と付け加えました。

悪いニュースは、協働ロボットが遅いことです。何かと接触した場合に与える力を制限するセンサーが組み込まれているにもかかわらず、「高速で安全基準を満たすのはかなり難しい」と Motley 氏は説明します。 「接触検知システムの感度に関係なく、何かが非常に速く動いていて、すぐにそれを止める必要がある場合、物理学に逆らおうとしているからです。」したがって、コボットが自動化の世界を席巻すると思うかもしれませんが (そして COVID-19 時代の売り上げは爆発的に伸びています)、その適用には限界があります。

Motley 氏は、顧客の製造ラインの最後にある「比較的低速のパレタイジング作業」が協働ロボットに適していると述べました。 「彼らは 1 分間に 2 ～ 4 ケースの製品を製造しており、信じられないほどの密度のコンベヤー ラインがこれらの製品を最後まで送り込んでパレットに積みました。彼らには、停止距離の計算と従来のロボットセルに入るすべてのものを備えた従来のロボットの実装を行うための物理的なスペースがありませんでした.彼らの唯一の自動化オプションは、コボットを導入することでした。 …十分にゆっくり進めば、段ボール箱があなたを傷つけることはないでしょう。」

人間にとって安全で簡単

これは、従来のロボットが人の近くで動作できない、またはセットアップが非常に難しいと言っているわけではありません。あるいは、動きの遅いコボットは、鋭利なものやその他の危険なものを扱っている場合、ガードなしで動作できることを確認します。これらの問題に対処するために、ファナックやその他の OEM は、「ロボットの動作範囲または速度のいずれかを制限する」システムを使用して、人間との断続的な対話を可能にしていると Motley 氏は説明します。ファナックは、その安全アーキテクチャを「デュアル チェック セーフティ」または DCS と呼んでいます。 「オペレーターが部品やロボットが回収しようとしているものをロードしている間、ロボットの片側に「立ち入り禁止」ゾーンを設けたいと思うかもしれません。ソフトウェアの制約を有効にして、ロボットがそこに行かないようにします。これは通常、ライト カーテン、安全マット、またはスキャナーによって強化されます。しかし、人がそのローディング ゾーンを離れると、ロボットはすぐに全速力に戻ることができます。」

Motley 氏はまた、「DCS の調整は、ファナックの Roboguide オフライン プログラミング環境シミュレーション パッケージで行うことができます。これらは、ロボットに接続されたラップトップ、または iPendant や新しいティーチ ペンダント タブレットなどのユーザー インターフェース デバイスの 1 つを使用して行うことができます。」 Motley 氏によると、新しいタブレット ベースのインターフェイスは特に使いやすいという。 「これは、コンピューター言語とはかけ離れた、まったく新しいプログラミング スタイルです。ドラッグ アンド ドロップのアイコン タイムラインです。」

ミシガン州ブライトンにある Promess Inc. のアプリケーション ディレクターである John Lytle 氏は、パンデミックにより、同社の電動プレス ワークステーションに追加機能を実行させる取り組みが加速したと報告しました。 Promess は、ユニットをコンパクトで自己完結型にすることで、生産ラインへのユニットの追加を容易にし、オペレーターの負傷を防ぐ統合ライト カーテンを備えていました。 「それらは、部品が適切に作成されたかどうかを判断するセンシングを使用して組み立てを自動化し、好きな場所に配置して、プラント内の変化に合わせて適応させることができます。」 Promess は補助機能を追加し、ユニットが工場の残りの部分と通信できる情報を強化しました。たとえば、2 つのパーツを一緒に押し付けて、測定された力と移動が予想どおりであり、アセンブリが良好であることを確認することに加えて、ワークステーションは寸法測定を行い、その情報を渡すこともあります。これにより、別のゲージ ステーションが不要になります。

このような測定を実行するには、カメラやレーザーが必要です。Promess は、エンドユーザーがスタンドアロンの「プラグ アンド プレイ」ユニットを利用できるように、テクノロジーを統合します。 Lytle 氏は次のように説明しています。ここには 20 人のソフトウェア チームがいて、簡単にできるように毎日取り組んでいます。したがって、お客様がワークステーションを受け取った時点で、それはすでにセットアップされています。パラメータを入力しているだけです。」彼は、カメラは部品を測定する以上のことができると付け加えました。部品の方向付けにも使用できます。これにより、パレット上の複数の部品から自動的にピッキングできるなど、より複雑な配置が可能になります。 Plus Promess には、部品の自動ロード/アンロード用のコボットが統合されています。ライトル氏が見ているように、最終的な結果は、転送ラインを簡素化し、ソーシャル ディスタンスに貢献すると同時に、「インターネットまたはイントラネットを介してプラント内の他の機器にデータを送信し、何を決定するかを決定する多機能ワーク ステーション」です。する」

よりインテリジェントで柔軟

ミシガン州オーバーン ヒルズにある ABB ロボティクス USA のゼネラル マネージャーである Joe Chudy 氏によると、「大小を問わず、すべての業界がプロセスから人を排除する方法を模索しています。」パンデミックに直接結びつく可能性のある需要の最大の増加は、医療用製造、包装/物流、および食品加工です。後者の 2 つは、一貫性のない入力に直面して極端な速度を必要とするため、特に困難です。 Chudy 氏は次のように述べています。同じことがウォルマートとそのスペースにいる他のすべての人にも当てはまります.しかし、拾ってすぐに分類しなければならないアイテムの量と多様性により、何らかの形の AI (人工知能) を実装する必要があります。」

Chudy 氏は、食品加工業界も厳しい状況にあり、自動化のイノベーションを推進していると述べました。彼は、食肉の切断と包装は、人間が働く上で本質的に惨めな環境であり、パンデミックは悲惨さを増すだけであると説明しました.そして、「タンパク質」（業界が製品を指す場合）は、ピースごとに異なります. 「ニワトリの骨を取り除くことができるかどうか自問自答しました。翼で何ができるでしょうか？そのようなものです」とチュディは語ります。

タンパク質の形態の不一致を考えると、この課題に対応するには、スマート カメラ システムと AI の両方でロボット グリッパーの向きを変える必要がありました。 「カットを行う際に失われるタンパク質を制限することで、すぐに回収することもできます」とChudyは付け加えました. 「そのため、ウォーター ナイフやその他の技術を使用して、この材料をできる限り近くで切断するために使用するビジョン テクノロジーは、非常に重要です。タンパク質がロボットにどのように提示されるか、視覚システムがどこに行くべきか、どのように向きを変えるべきかを学ぶことは、すべての要素がアプリケーションに組み込まれます。」

長期的には、これらの課題によって推進される AI の進歩は、金属切削の世界にも適用されると、Chudy 氏は考えています。たとえば、ランダム ビン ピッキング機能は、AI の改善により改善されていると彼は観察しました。取得時間は、ランダム ビン ピッキングで本当に重要です。その部品をどれくらい早く見つけることができますか?どのくらいで取りに行けますか？物流市場でも同じです。」 Chudy 氏は、速度が重要であると考えており、パーツのピッキングに必要な大量の画像データを処理することで、これまでその用途が制限されていました。 「[現在] テクノロジーが成長し、より強力になり、メンテナンスの手間が減るにつれて、これらのアプリケーションがこの市場で繁栄しているのが見られます」と Chudy 氏は述べています。

フィクスチャレス溶接とスマート溶接も研究されていると彼は言いました。プログラマーが行います。ラボでは問題なく動作しますが、本番環境にはまだ実装していません。」

ビジョン テクノロジーは、これらのシステムの中心です。 Chudy が言うように、それは以前は「金属業界の多くの人を不安にさせていた」ものでした。これまでビジョン システムの設置と保守には専門の技術者が必要だったからです。 「現在、これらの新しいアプリケーションは自己監視が可能です。」

Motley 氏はまた、ビジョン テクノロジは、実装が容易になった途方もない成功要因であると述べています。 「環境に適応できるようにロボットの目を与えると、アプリケーションの設定コストの削減、切り替え時間の短縮、交換部品の削減、柔軟性の向上、信頼性の向上など、さまざまなことが可能になります。プロセス検査。彼は、3DV と呼ばれるファナックの新しい 3D ビジョン技術は、「ロボットのアーム先端ツーリングに簡単に組み込むことができる多目的でコンパクトなセンサーを提供します。ロボットは、固定センサーだけでなく、文字通り目を動かしますが、固定センサーにはまだ場所があります。」また、3D 点群は、平らな 2D 画像よりもはるかに多くの情報をロボットに提供します、と彼は付け加えました。目の前にあるものについての情報が増えると、「ロボットの制御は、次に何をすべきかをより適切に決定できるようになります。」

金属の製造

パッケージングとタンパク質の取り扱いは、典型的な金属加工アプリケーションとは大きく異なります。したがって、オハイオ州ウエストチェスターにある Fastems LLC の社長である Dave Suica 氏が説明したように、グリッパー技術は変化しています。 「私たちはサーボ制御のグリッパーに移行し始めました。パーツの変形が多い。通常のパワー グリッパーでは、部品を持ち上げるための摩擦要因を克服するのに必要な力を超えて、あまりにも大きな力を加える可能性があります。サーボ制御を使用すると、位置に移動すると、適用される圧力をオーバーライドできます。」より一般的に言えば、Suica によると、人々は仕事を切り替えるためにグリッパーを手動で交換する必要のない「ハイエンド」の自動化に向かう​​傾向にあるという。 「スマート オートメーションと自動グリッパー交換、および PLC に対するコンピューター制御により、動的にすることができます。人がいなくても、パート A からパート B、パート C に切り替えることができます。自律的に 72 時間稼働するシステムがあります。」

Fastems は大規模な柔軟な製造システム (FMS) で最もよく知られていますが、同社はロボットおよびパレット ハンドリング構成の全範囲を処理します。 Suica によると、パンデミックにより、一部の企業は、特定の製品を迅速に復旧するためだけに単一のマシンを購入して自動化しています。しかし、Fastems が提供するのが大型の FMS であれ、1 台の機械用のロボットであれ、「製造管理ソフトウェアのフルラインを備えています」と Suica は述べています。 「まだスケジュールがあります。異なる時間に異なる部分を実行する能力がまだあります。」 Fastems は、企業の ERP システムと統合して予測的かつ動的なスケジューリングを行えることを誇りに思っています。 「したがって、ERP システムが要件を変更すると、在庫を構築することなくフローを維持できるように、どの部品がいつ作成されるかの順序が自動的に変更されます。」

パッケージングと組み立ての課題に戻ると、Motley 氏はファナックの自動車のルーツがうまく機能していると述べました。 「塗装前にシーラントのビードを塗布して車体を密閉する当社の能力と、ロボットの動作と非常に緊密に連携させることで、高速で移動してもシーラント ビードに薄いスポットができません。曲がり角をゆっくり回ると、大きくて分厚い山が積み上げられません…」は、組み立て作業で接着剤を塗布できるようにすることに直接貢献しました。

リモコンは HTML5 に移行

パンデミックによる自動化と社会的距離の増加により、リモート監視機能の必要性が浮き彫りになりました。リモート監視は新しいものではなく、ほぼすべての制御、自動化、および機械メーカーがそのようなソリューションを提供しています。しかし、イリノイ州エルク グローブ ヴィレッジにある Fagor Automation–USA は最近、HTML5 ベースのコントロール アーキテクチャのリリースを加速することで、さらに一歩前進しました。北米のゼネラル マネージャーである Harsh Bibra 氏が説明したように、HTML5 は単なるブラウザー ベースではなく、「複数のブラウザー間で一貫性があります。 1 人は iPhone を使用している可能性があります。別のユーザーは Google デバイスを持っている可能性があります。第三者がラップトップで Windows 10 を使用している可能性があります。マシンに HTML5 ベースのインターフェースがあれば、全員が同じものを同じように見ることができます。 HTML5 により、マシン プラットフォームは独立したものになります。」

HTML5 はビジネス インテリジェンスへのより優れたモバイル アクセスも提供します、と Bibra 氏は言います。地理位置情報を使用すると、特定の場所にあるデバイスへのリモート接続を制限できるため、セキュリティが向上すると彼は指摘しました。たとえば、従業員が電話を紛失した場合にアクセスできないように、リモート接続を従業員の家に制限し、他の場所には制限できません。さらに、Bibra 氏は次のように付け加えています。作成するロジックの能力、または作成するヒューマン マシン インターフェースの能力に応じて、相手が何にでもアクセスできるという意味で、N 番目の自由度を提供できます。」つまり、アクティビティを監視するだけでなく、サイクルの開始や停止などのマシン コマンドを入力できるように、リモート接続を強化できるということです。言い換えれば、遠隔操作は究極のソーシャル ディスタンスです。