丹麥優(yōu)傲機器人(Universal Robots,以下簡稱為UR)是首家提出人機寫作機器人理念的公司,也是目前全球協(xié)作機器人銷售量排名第一的公司。UR協(xié)作機器人在許多知名汽車企業(yè)生產線上有成功的應用案例,日產汽車橫濱工廠是其中一家。
一直以來,日本汽車行業(yè)以嚴格的標準和完備的體系著稱,注重精益生產和持續(xù)改進,在遴選協(xié)作機器人時也有全面的評估。
日產汽車橫濱工廠主要生產發(fā)動機、軸、電動汽車和混合動力汽車的電機,范圍覆蓋原材料加工到裝配。為了提高生產效率,日產汽車對于生產線節(jié)拍超時問題進行了分析,并希望通過使用機器人來消除這一瓶頸。最終,優(yōu)傲機器人UR10協(xié)作機器人分別應用于兩條生產線,使得工廠的整體生產效率得到提高,節(jié)約了因額外人工而產生的成本。
作為世界上最知名的汽車品牌之一,日產汽車公司面臨著兩大難題:勞動力老齡化和重要技能喪失;節(jié)拍超時。當前,日本面臨著少子化和老齡化的雙重挑戰(zhàn)導致勞動力短缺問題嚴重。這是個社會現(xiàn)實,不止是對汽車行業(yè),整個制造業(yè)都有影響。日產汽車橫濱工廠需要自動化的生產流程以應對這一困境。
此外, 工廠在“節(jié)拍時間”的水平(與特定流程的周期時間有關)上也遇到了難題。此時間如果超出限制,工人必須換班,這意味著增加勞動力和人員成本。
在發(fā)動機裝配流程的進氣管安裝階段,工廠遇到了這樣的問題:工人的配置會根據產量變化進行調整,但每次調整的時長是不同的,這就導致有的工位間隔時間超出額定的時間界限,成為生產線上的瓶頸。因此,日產汽車決定嘗試引入機器人,希望通過新的生產方式解決節(jié)拍時間超時的問題。
由于工人所在的位置在傳送帶的對面,因此工廠希望與之配合的機器人不需要安全圍欄,協(xié)作機器人無疑是最佳之選。為了測試人機合作可以達到什么程度,日產汽車橫濱工廠從一開始就使用了UR協(xié)作機器人。機器人需要運送進氣管自重約為4公斤進氣管,加上進氣管手柄總重量約為6公斤,因此要求機器人必須能夠承受這樣的負載。在比較了其它機器人品牌之后,日產汽車選擇使用UR10協(xié)作機器人。
日產汽車與集成商Kantum Electronics合作,快速學習了UR10協(xié)作機器人的性能和使用方法,進行快速安裝。除了用于部件搬運之外,日產汽車在另外一條產線上,為協(xié)作機器人手臂安裝了螺帽扳手,用于擰開NAD CAM螺栓。
工廠發(fā)動機部門專家負責人中村先生指出:“在選擇機器人之前,我們與其他公司的機器人進行了對比,最后選擇了UR10,因為它在單個機器人的成本及承重能力方面具有很大的優(yōu)勢。UR10能夠用腳輪移動也是一項很大的優(yōu)勢。安裝進氣歧管時,在我們關注的其他產品中,只有 UR10 的有效載荷為 10公斤?!?/p>
動力總成生產工程部的藤井先生解釋道:“最初引入機器人是用于松開氣缸蓋凸輪支架上的螺栓,需要特定類型的機器人。這些要求意味著機器人的主體應輕便且易于移動,與 100V 插座兼容,并且可以在不設安全欄的情況下使用。UR協(xié)作機器人完全符合。”
通過使用了新的生產工具,日產汽車解決了產線節(jié)拍超時的問題。并且從實際的使用過程感受到了機器人帶來的便利。在實際使用的過程中,原先由于手工作業(yè),工人要用人工搬運沉重的進氣管,工作一天非常疲勞?,F(xiàn)在使用了UR協(xié)作機器人,替代人工把零部件搬運到工人面前,工人直接進行組裝,這樣一來他們的勞動負荷大大減少。
日產汽車在橫濱工廠的兩條生產線部署UR10 協(xié)作機器人,以便讓工人有更多時間在其它地方積累寶貴的生產線經驗,同時消除節(jié)拍時間超限的問題。
由于UR10不需要安全圍欄,因此工廠在使用的過程中可以靈活地設置工位,放心地讓機器人與工人協(xié)同作業(yè)。這對于現(xiàn)有的產線布局也不會造成太大的變化,為項目的測試和開展節(jié)省了許多時間。日產汽車也因此考慮在未來將人機協(xié)作機器人投入到更廣泛的應用中去。
優(yōu)傲對協(xié)作機器人的設置進行了變革,將以星期為衡量單位的典型機器人部署縮減到以小時為衡量單位。UR10自重輕,可使用100V電源,并且無需安裝安全圍欄。與之前使用的其他設備相比,日產汽車能夠更加方便地進行生產調整。在一個應用案例中,UR10安裝在配有腳輪的平臺上,方便移動,這樣的組合對于生產應用來說相當方便。