In den Robotergräben

Geschichten von Herstellern, die Automatisierung implementiert haben: Warum sie es getan haben, was die Ergebnisse waren – und Ratschläge für andere, die über einen neuen Droiden nachdenken

Auf der Suche nach einem neuen Pickup? Wie wäre es mit einem Ersatz für den müden Trolling-Motor oder mit der Entscheidung, ob das thailändische Restaurant, das letzten Monat eröffnet wurde, noch gut ist? In diesen und unzähligen anderen Kaufsituationen ist es oft der beste Rat, mit Kunden zu sprechen, die diese Produkte gekauft oder diese fragwürdige Küche gegessen haben. Was waren ihre Erfahrungen? Haben sie einen guten Service erhalten und hat das Produkt ihren Anforderungen entsprochen? Und was vielleicht am wichtigsten ist: Würden sie es wieder kaufen?

Dasselbe gilt auch für Roboter. Vor allem Roboter. Denn angesichts des anhaltenden Arbeitskräftemangels und der hoffnungsvollen Wiederbelebung der Reshoring-Bemühungen in den USA und anderswo ist die Roboterautomatisierung der Schlüssel zum Wachstum und zur Effizienzsteigerung der Fertigungsindustrie. Nirgendwo trifft dies mehr zu als bei kleinen Unternehmen wie MT Solar Co. aus Charlo, Montana, wo Eigentümer und Präsident Travis Jordan seit der Gründung des Unternehmens ein schnelles Wachstum verzeichnete. Jordan hat sich kürzlich als Lösung für kollaborative Roboter (Cobots) entschieden. Wie sich herausstellte, war seine Entscheidung bahnbrechend.

„Wir haben vor etwa 12 Jahren mit der allgemeinen Fertigung und Fertigung begonnen und sind dann Ende 2014 mit der Einführung unserer ersten Flaggschiff-Produktlinie auf die Solarindustrie umgestiegen“, sagte Jordan. „Wir hatten kurz zuvor in einen CNC-Plasmatisch investiert, daher bestand unser Arbeitsablauf damals darin, die einzelnen Teile automatisiert zu schneiden und dann von Hand zusammenzuschweißen. Dieser Ansatz funktionierte gut, bis vor ein paar Jahren der Solarmarkt so richtig begann.“ Wir starteten und mussten schnell hochfahren. Aber wie die meisten Werkstätten heutzutage hatten wir Schwierigkeiten, qualifizierte Arbeitskräfte zu finden. Wir beschlossen, die Robotik als eine Möglichkeit in Betracht zu ziehen, den Durchsatz bei einigen unserer wiederkehrenden Schweißarbeiten zu erhöhen.“

Trotz des schnellen Wachstums und der rasant steigenden Nachfrage weist Jordan schnell darauf hin, dass sein Produktionsteam sich auf die Prinzipien der schlanken Fertigung konzentriert und seine anpassbaren Montagesysteme daher in kleinen Losgrößen auf Just-in-Time-Basis herstellt. Seine Suche nach einer skalierbaren und dennoch flexiblen Lösung führte ihn schließlich zu Universal Robots USA Inc. (UR) mit Sitz in Ann Arbor, Michigan, wo er ein System fand, das in der Lage war, die Anforderungen des Unternehmens an geringe Stückzahlen und große Produktvielfalt zu erfüllen. Das Cobot Welding Tool des UR-Partners Vectis Automation in Loveland, Colorado, ist mit einem UR10e-Cobot, einem integrierten Handgerät und „DIY-Programmier“-Software ausgestattet und an einem tragbaren modularen Aufspanntisch mit integrierter Stromversorgung von Rhino Cart befestigt.

Jordan sagte, dass sie bei ihrer Suche auf eine Reihe hochwertiger Systeme gestoßen seien, aber die meisten seien auf höhere Produktionsmengen ausgerichtet gewesen, nicht auf Dutzende und kleinere Losgrößen, die MT Solar oft auf Stundenbasis verarbeiten müsse. Die meisten erforderten außerdem Sicherheitskäfige, ein Aufwand, den Jordan nach Möglichkeit vermeiden wollte. „Außerdem sind unsere Vorrichtungsanforderungen viel einfacher als bei einem herkömmlichen Roboter“, sagte er. „Wenn ein Teil nicht passt und von Hand geschweißt werden muss, kann einfach jemand einspringen und es am selben Tisch erledigen und dann den Cobot wieder an die Arbeit gehen lassen. Das ist nicht möglich, wenn man es mit allen Arten von Schutzmaßnahmen zu tun hat.“ schwenkbare Drehtische, wie man sie bei den meisten automatisierten Schweißzellen sieht.“

Vielleicht bedauert er nur, dass er nicht zwei davon gekauft hat. „Später in diesem Jahr planen wir die Einführung eines weiteren Cobots, sodass wir einen für die Einrichtung und Programmierung und einen zweiten für die Produktion verwenden können“, sagte Jordan. „Das wird es uns ermöglichen, einen kontinuierlichen Fluss zu erreichen, wie er in einer Lean-Umgebung erforderlich ist.“

Steve Dillon erzählt eine ähnliche Cobot-Erfolgsgeschichte, wenn auch mit einer völlig anderen Begründung. Als Vizepräsident von CDP Diamond Products in Livonia, Michigan, gehört er zur dritten Generation von Werkzeugmachern in der Familie Dillon. Doch als er seinen Brüdern vorschlug, in Roboter zu investieren, um ihre acht FANUC-Drahterodiermaschinen (WEDM) rund um die Uhr laufen zu lassen, waren sie skeptisch, stimmten aber zu, es zu versuchen.

Wie der Name schon sagt, entwickelt und fertigt CDP Diamond Products eine breite Palette kundenspezifischer Diamantschneidwerkzeuge. Ein Schritt im Prozess besteht darin, das gelötete Werkzeug in einen Drehtisch zu laden und das gewünschte Profil an jeder Nut mit Draht zu schneiden, ein Vorgang, der normalerweise etwa drei Stunden dauert. Um die Maschinenverfügbarkeit zu maximieren und den Durchsatz zu steigern, stattete Dillon die meisten WEDMs mit zwei Drehtischen aus, was ihm jedoch nur sechs Stunden unbeaufsichtigte Bearbeitung ermöglichte. Er bat seinen FANUC-Händler Methods Machine Tools Inc. in Sudbury, Massachusetts um Rat.

„Zuerst schlugen sie mehr Drehtische vor, aber diese Dinger sind wahnsinnig teuer, und ich wusste, dass ich wahrscheinlich einen Roboter für ungefähr den gleichen Preis bekommen könnte“, sagte Dillon. „Das Problem war die Stellfläche. Um die Teilegenauigkeit zu maximieren, hatte ich um die Drahtmaschinen temperaturkontrollierte Räume gebaut, und das bedeutete, dass es keinen Platz für Schutzvorrichtungen, Käfige und all das gab. Glücklicherweise hatte FANUC gerade seine kollaborative Roboterserie eingeführt.“ etwa zur gleichen Zeit.“

Ähnlich wie bei der Schweißlösung von MT Solar stellte Methods CDP Diamond Products einen beweglichen Ständer mit Taschen für zwei Dutzend HSK 63-Werkzeughalter zur Verfügung. Daran befestigten sie einen kollaborativen FANUC CRX-Roboter, der über genügend Armreichweite verfügt, um zwei Maschinen zu bedienen. Abhängig vom Werkzeugmix können Dillon und sein Team nun zwei oder mehr Schichten völlig unbeaufsichtigt laufen lassen, und wenn ein Bediener eingreifen und an einer der Maschinen arbeiten muss, kann die andere wie bisher weitermachen.

„Es ist so schwer, Leute zu finden, dass ich meinen Sohn, als er in der High School war, gebeten habe, nachts vorbeizukommen, um die Maschinen zu füttern“, sagte Dillon. „Gerade neulich rief er vom College an und fragte, ob wir Arbeit für ihn hätten. Ich musste ihm sagen: ‚Tut mir leid, mein Sohn. Du wurdest durch einen Roboter ersetzt. Jetzt geh lernen.‘“

Ron Douglas, Inhaber und Präsident von Associated MetalCast LLC aus Oxford, Alabama, hat kein Problem mit Käfigen. Sein Unternehmen installierte vor einigen Jahren einen FANUC-Roboter auf einer seiner Okuma Genos L300 CNC-Drehmaschinen und Douglas ist seitdem ein fester Verfechter der Automatisierung. Das Unternehmen verfügt mittlerweile über drei solcher Zellen und plant, im Sommer zwei weitere zu implementieren. Da es sich um sogenannte „Industrieroboter“ handelt und nicht kollaborativ sind, werden Käfige benötigt, um die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten, obwohl eine Zelle nur einen Lichtvorhang verwendet. Unabhängig davon haben alle die Aufgabe, Teile zu laden und zu entladen, sie in den Waschstationen der Zellen zu reinigen und in einem Fall eine 100-Prozent-Prüfung auf einem integrierten KMG durchzuführen.

Associated MetalCast gießt oder schmiedet keine Teile. Douglas gründete das Unternehmen 1998 und wählte seinen Namen aufgrund einer engen Verbindung mit Gießereien im ganzen Land. Es bietet Präzisionsbearbeitung, Lackierung, Wärmebehandlung, Montage und andere Mehrwertprozesse für eine Reihe von Branchen, darunter Landwirtschaft, Schwermaschinenbau und Infrastruktur. Und während viele seiner fertigen Teile zunächst Guss- oder Schmiedeteile sind, bearbeiten Associated MetalCast und seine 96 Mitarbeiter auch eine große Menge Stangenmaterial und Bleche und bieten seinen Kunden so eine Fertigungslösung aus einer Hand.

Auf die Frage, warum er mit der Automatisierung begonnen habe, war die Antwort von Douglas nicht überraschend. „Angesichts unserer Herausforderungen bei der Suche nach qualifizierten Arbeitskräften hier in Alabama wird die Automatisierung weiterhin ein sehr wichtiger Teil unserer Zukunft sein. Sie erhöht nicht nur die Effizienz, den Durchsatz und die Teilekonsistenz, sondern gibt unseren Mitarbeitern auch die Möglichkeit, sich auf interessantere Aufgaben einzulassen.“ als die Maschinenbedienung. All dies ist in der heutigen Zerspanungswelt sehr wichtig.“

Er wies auf einen weiteren wichtigen Punkt hin, nämlich die Einbindung der Teammitglieder bei Beginn eines Automatisierungsprojekts. „Überraschenderweise war das zunächst eine ziemliche Herausforderung“, sagte Douglas. „Ich hatte Mühe, die Zustimmung der Ingenieure und Produktionsleute zu bekommen, weil es für sie etwas Neues war und völlig außerhalb ihres Zuständigkeitsbereichs lag. Aber als sie die Ergebnisse sahen und erkannten, dass die Automatisierung der richtige Schritt nach vorne für das Unternehmen war, blieben sie zurück Mit ihrer Unterstützung und der unseres Robotik-Integrators war der Rollout sehr erfolgreich.“

Duane Manth, Geschäftsführer von Manth Manufacturing Co., Tonawanda, NY, hat eine lange Geschichte mit Robotern. In den letzten zwei Jahrzehnten hat er in verschiedene Formen der Automatisierung investiert, darunter mehrere Wasino-CNC-Drehmaschinen im Gang-Stil mit integrierten Portalladern, die er für einige der höhervolumigen Komponenten der Werkstatt verwendete. Und obwohl diese Maschinen bei ihm gute Arbeit geleistet haben, wollte er einen Roboter, der flexibler ist als diese zwei- und dreiachsigen Portale und in einer zellularen Konfiguration mit menschlichen Arbeitern eingesetzt werden kann.

„In unserer 40-jährigen Geschichte haben wir immer versucht, wettbewerbsfähiger zu werden, und wo es angebracht war, hat die Automatisierung dabei eine Rolle gespielt“, sagte Manth. „Als mein Produktionsleiter Mike Rex und ich anfingen, über die Steigerung des Durchsatzes in einer unserer manuellen Produktionszellen zu sprechen, kam der Verkäufer von Absolute Machine Tools ein paar Tage zuvor vorbei und gab einen Flyer für den OB7 ab . Jemand legte es auf meinen Schreibtisch, und ich las es weiter, schaute auf das Preisschild und rief ihn bald an und sagte: ‚Erzählen Sie mir mehr darüber.‘“

Der OB7 ist ein kollaborativer Roboter von Productive Robotics Inc., einem Spin-off von ZBE Inc. mit Sitz in Carpinteria, Kalifornien, das Roboterkamerasysteme für die Filmindustrie baut. Manth war es egal, wie das zwölf Jahre alte Unternehmen gegründet wurde – ihm ging es nur darum, die Arbeitskosten in seiner dreiköpfigen Bearbeitungszelle zu senken. Er kaufte zwei OB7 und bediente sie zur Bedienung der CNC-Drehmaschinen der Zelle. Eine Person blieb zurück, um die Rundschleifmaschine zu bedienen und die Cobots im Auge zu behalten.

Die Lösung war so effektiv, dass Rex bald nach anderen OB7-Anwendungen suchte und sie schließlich mit der Bedienung von Hon- und Räummaschinen betraute. „Wir haben auch einen OB7, der eine zylindrische Schleifmaschine in einer anderen Zelle beschickt, wodurch einer der Bediener Zeit hatte, an anderen Dingen zu arbeiten“, sagte Manth. „Sie waren ein großer Erfolg.“

Das kontinuierliche Streben von ihm und seinem Team nach mehr Effizienz führte Ende letzten Jahres zur Übernahme von Manth Manufacturing durch seinen größten Kunden, Dynabrade USA aus Clarence, NY. „Wir sind fest davon überzeugt, dass Automatisierung die Zukunft der Fertigung ist, weshalb wir weiterhin investieren werden.“ Wir wollen Manths Fähigkeiten erweitern und gleichzeitig an unserem eigenen Automatisierungsangebot arbeiten“, sagte Firmenpräsident Mike Buffamonti. „Dynabrade sieht viele Möglichkeiten für die Materialentfernung und Oberflächenkonditionierung durch Roboter und hat daher begonnen, mit verschiedenen Cobot-Herstellern zusammenzuarbeiten, um unseren Kunden Proof-of-Concept-Lösungen anzubieten. Wir freuen uns sehr über diesen nächsten Schritt in unserer Entwicklung.“

Für Douglas Bingham, Senior Director of Manufacturing Technology im Phoenix-Werk von Honeywell International Inc., ist dies keine Überraschung. Mit fünf Geschäftsbereichen, mehr als 100.000 Mitarbeitern weltweit und einem Umsatz von 34 Milliarden US-Dollar im letzten Jahr verfügt der in Charlotte, North Carolina, ansässige Hersteller über umfangreiche Erfahrung mit der Automatisierung. Ob automatisierte Rauchmelderlinien in Triest, Italien, oder Roboterschweißzellen in Mexicali, Mexiko, dieses Fortune-100-Unternehmen hat Automatisierungstechnologie an Hunderten von Produktionsstandorten eingesetzt. Was fehlt, sagte Bingham, ist eine umfassende, unternehmensweite Strategie. „Jeder Standort hat es sich im Laufe der Jahre zur Aufgabe gemacht, alles zu automatisieren, was seiner Meinung nach einen angemessenen Return on Investment bringen würde. Und obwohl das in den meisten Fällen zu guten Ergebnissen geführt hat, könnte es auch weitaus effizienter und kostengünstiger sein. Deshalb haben wir.“ hat das Team des Automation Center of Excellence (COE) gebildet, dem aus jedem Geschäftsbereich ein engagierter Automatisierungsleiter angehört.

Anstatt das Rad jedes Mal neu zu erfinden, wenn eine neue Fabrik gebaut oder ein Produkt auf den Markt gebracht wird, werden Bingham und seine Kollegen daran arbeiten, die Automatisierungslösungen des Unternehmens zu standardisieren. Es wird den Betrieb an wichtigen Standorten bewerten, ermitteln, welche Fertigungstechnologien oder -prozesse sich am besten automatisieren lassen, Benchmarks definieren und modulare Lösungen entwickeln und diese Lösungen dann auf die Bereiche skalieren, in denen sie den größten Nutzen bringen.

Zu diesem Zweck sprach Bingham kürzlich auf einem Treffen von fast 200 Integrationsfirmen. Er beschrieb das Projekt und die Automatisierungsprioritäten seiner Gruppe – darunter Schweißen, Maschinenwartung, Entgraten und Inspektion – und gab das folgende Leitbild ab: „Setzen Sie intelligente Automatisierungstechnologien für Schlüsselprozesse in unserem Kerngeschäft ein, um vorhersehbare, belastbare und effiziente Abläufe zu schaffen.“ ."

Anschließend wies er darauf hin, dass ihr externes Fachwissen erforderlich sei, wenn Honeywell diese Mission abschließen wolle, und forderte sie auf, etwaige Ideen mitzuteilen. „Wir wussten, dass es wichtig war, im Vorfeld mit diesen und anderen Experten zusammenzuarbeiten, um die richtigen Lösungen auf die bestmögliche Weise zu entwickeln und sie dann zu standardisieren“, sagte Bingham.

Diese Standardisierung sei von entscheidender Bedeutung, fügte er hinzu, ebenso wie detaillierte Arbeitsbeschreibungen und genaue Simulationen aller vorgeschlagenen Lösungen. „Das ist nicht etwas, was wir bei früheren Automatisierungsprojekten immer verlangt haben. Jetzt ist es ein Muss. Wir wollen sehen, wie die Zelle funktioniert, bevor wir tatsächlich eine Bestellung dafür aufgeben. Damit einher geht die Anforderung, nur vorab genehmigte Hardware zu verwenden.“ – bestimmte SPS- und Robotermarken zum Beispiel – und die Entwicklung standardisierter Module, die wir dann in unseren verschiedenen Einrichtungen kopieren und einfügen können. Dies wird dazu beitragen, das Potpourri an Ausrüstung, das Sie derzeit in einigen unserer Fabriken sehen, zu beseitigen und gleichzeitig die Automatisierung voranzutreiben einfacher und kostengünstiger zu implementieren. Wir haben dieses Projekt erst letztes Jahr gestartet, aber ich muss sagen, dass wir noch viele Möglichkeiten vor uns sehen.“

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