Jeśli zastanawialiście się kiedyś, jak wygląda praca robotyka przy linii produkcyjnej samochodu, to ten artykuł jest napisany z myślą Was. Dowiecie się z niego, m.in. czego oczekiwał klient, co było najciekawsze oraz jakie wyzwania stanęły przede mną i zespołem. Zapraszam do lektury.
Zadania zlecone przez klienta
Razem z grupą inżynierów Sii otrzymaliśmy zlecenie wsparcia niemieckiej linii produkcyjnej Porsche Taycan – najszybszego samochodu elektrycznego od Porsche – auta, który stanowi silną konkurencję nawet dla najmocniejszych modeli Tesli. Byliśmy odpowiedzialni za fragment procesu produkcji, w którym wklejane są przednie i tylne szyby, dach panoramiczny oraz spojler. Nasz zespół, złożony z robotyka (czyli mnie) i inżynierów systemów sterowania (PLC-kowców), liczył maksymalnie sześć osób.
Rola inżyniera robotyki
Moim celem było zaprogramowanie sześciu robotów, które obsługiwały cały proces wklejania szyb i montowania dachu. Roboty pracujące przy tych procesach miały za zadanie:
- Obsługiwać szyby: pobierać taśmę stosowaną do mocowania szyby przed ostatecznym wklejeniem, pobierać szyby, nakładać aktywator i klej oraz, w końcowym etapie, wklejać szybę do karoserii.
- Obsługiwać spojler: pobierać spojler, nakładać aktywator oraz klej i odkładać go na stół, aby operator mógł ręcznie wkleić ten element, gdy samochód opuści już stację.
- Buforować szyby: odkładać ewentualny nadmiar szyb na dedykowane półki do wykorzystania później.
- Dbać o karoserię: sprawdzać jej położenie i wykrywać obecność taśmy na karoserii przed wklejeniem szyby.
- Obsługiwać dach panoramiczny: pobierać dach, nakładać aktywator oraz klej, sprawdzać położenie karoserii i obecność taśmy, wklejać dach do karoserii. Proces wklejania dachu panoramicznego możecie zobaczyć około dwudziestej pierwszej minuty tego materiału.
- Obsługiwać dach stały: pobierać ,,karton” (materiał przypominający właściwościami karton – cienki i dość elastyczny), nakładać na niego klej i wklejać do karoserii.
Bezpieczeństwo na linii produkcyjnej samochodów
Aspekty związane z bezpieczeństwem na linii produkcyjnej są niezwykle ważne, szczególnie biorąc pod uwagę masę, szybkość i moc robotów. Aby zwiększyć komfort pracowników, roboty mają swój dedykowany obszar pracy, ograniczony ściankami z pleksi – tak, aby pracownicy fabryki nie znaleźli się na linii ich przejazdu. Jednakże, w przypadku, gdy dojdzie do nieprzewidzianej sytuacji, takie ścianki nie będą w stanie zatrzymać robota – konieczne jest dodatkowe zabezpieczenie. Te roboty, na których pracowałem, miały już zaprogramowane tzw. safe move – wirtualne płaszczyzny, poza które robot nie mógł wyjechać. Jest to faktyczne zabezpieczenie przed nieoczekiwaną akcją robota lub błędem ludzkim.
Wyzwania dla robotyka
Moim zadaniem było zaprogramowanie precyzyjnie pracujących robotów. Skala wyzwania była znacząca, ponieważ wystarczyłby jeden źle zaprogramowany element, żeby je popsuć lub zniszczyć wjeżdżając nimi w przeszkodę. Miałem też na uwadze, że nawet kilka minut przestoju generowało wielotysięczne straty, dlatego też nikt nie mógł sobie pozwolić na pomyłki.
Wykrywanie taśmy
Kiedy sytuacje na linii produkcyjnej są powtarzalne, nie ma problemu, gdyż każdy jeden element działa tak samo. Co innego, gdy mamy do czynienia z okolicznościami, które nie są identyczne.
Jednym z takich wyzwań było zaprojektowanie programu sprawdzającego, czy operator zdjął taśmę z karoserii. Podczas lakierowania taśma zabezpieczała miejsce wklejania szyb przed lakierem, tak aby na naszej stacji robot mógł nałożyć klej bezpośrednio na metal. Jej ściągnięcie było bardzo ważnym aspektem. Pozostawienie taśmy spowodowałoby przyklejenie do niej szyby, a to mogło skutkować wypadnięciem szyby podczas jazdy, do czego nie mogliśmy dopuścić.
Działanie czujnika było uzależnione od:
- koloru samochodu
- koloru taśmy używanej na produkcji
- natężenia światła w hali
- różnicy w zabrudzeniach na karoserii.
Początkowe ustawienia czujnika zostały zaprogramowane na konkretne wartości, przy których taśma była wykrywana. Ostatecznie, metodą ustawiania odpowiedniej czułości czujnika do danego koloru, udało się uzyskać skuteczność 99,9% (margines błędu został zaakceptowany przez dział kontroli jakości firmy Porsche). Błędy, szacowane na 0,1%, polegały na fałszywym wykryciu taśmy (lepszy wariant dla procesu produkcji), co prowadziło do skontrolowania sytuacji przez operatora. Na szczęście, uniknęliśmy sytuacji, w których karoseria wyjechała na kolejny etap produkcji z niewykrytą taśmą.
Nakładanie kleju
Kolejnym wyzwaniem było zaprogramowanie optymalnej odległości pomiędzy powierzchnią klejonego elementu a dyszą kleju. Elementy przygotowane do klejenia były układane w stosy i, jak się później okazało, odkształcały się pod wpływem ciężaru tych, które znajdowały się nad nimi. Te ułożone na spodzie były delikatnie wygięte i miały krawędzie skierowane w stronę dyszy, przez co podczas klejenia znajdowały się bliżej niej. Ostatecznie, metodą prób i błędów, zaprogramowaliśmy optymalną odległość powierzchni kartonu od dyszy kleju, dzięki czemu kształt i ilość kleju były za każdym razem odpowiednie.
Presja czasu
Istotną rolę w projekcie odgrywała presja czasu. Każdy zdawał sobie sprawę ze skali zlecenia i z tego, że rozwiązania muszą zostać dostarczone jak najszybciej. Ponadto, w programach robotów panował wcześniej spory chaos, wynikający z faktu, że w przeszłości zajmowało się nimi wielu robotyków z różnych krajów. Z tego powodu komentarze, zmienne i nazwy programów były pisane w kilku językach: angielskim, niemieckim i włoskim, co nie ułatwiało zadania.
Zastosowana technologia
Zalety i wady robotów ABB
Na linii montażu szyb i dachów panoramicznych zastosowano 6-osiowy manipulatory ABB – takie roboty, z którymi, według mnie, najlepiej się pracuje podczas ich programowania. Uważam, że są to najlepsze roboty pod względem pisania programu. RobotStudio, czyli program dedykowany do robotów ABB, jest wyjątkowo przejrzysty, ma więcej funkcjonalności niż konkurencja i umożliwia szybsze operacje. Pod tym względem, w porównaniu do np. Work Visual wykorzystywanego przy robotach KUKA, jest bardziej przyjazny dla użytkownika.
Oprócz tego, są to roboty, które bardzo mało aproksymują. Co to znaczy? Podczas rozpędzania testuję ścieżkę robota przy 1% jego docelowej prędkości, jednak w pełnej prędkości robot nigdy nie będzie się poruszał idealnie po tym samym torze. Roboty ABB są pod tym kątem bardziej dokładne i nie zmieniają tak bardzo ścieżki. Różnice dochodzą do kilku milimetrów. Ma to znaczenie, zwłaszcza przy takim projekcie, gdzie robot jest bardzo duży, a mimo to precyzyjny przy poruszaniu.
Roboty ABB są najbardziej czułe na kolizje – w momencie uderzenia bardzo szybko się zatrzymują. Przy projekcie takim jak ten, ma to znaczenie, gdyż rozpędzone ramię robota, przy swojej masie, mogłoby uszkodzić elementy napotkane na swojej drodze albo same się popsuć. Jest to kolejna zaleta, gdyż na postój na produkcji, ze względów ekonomicznych, nikt nie może sobie pozwolić.
Są też wady – niestety roboty ABB nie mają najlepszego panelu. Ze względu na dotykowy ekran jego obsługa jest dość powolna. Mają, co prawda, kilka przycisków, ale nie służą one np. do zwalniania czy przyśpieszania robota. Można to porównać do smartfonów i do telefonów komórkowych używanych kilkanaście lat temu. Na telefonach z klawiaturą można było z pamięci wejść do danej opcji i pisać SMS-y bez patrzenia. W przypadku smartfonów trzeba poczekać, aż pojawi się kolejny obraz z menu – panel robota ABB jest właśnie takim „smartfonem”. Inny – lepszy – panel przydaje się w sytuacjach, kiedy chcemy zmienić pozycję robota – zamiast spoglądać w panel, inżynier woli widzieć, jak robot jedzie.
Grippery
Grippery nie były standardowo obsługiwane przez roboty, a przez sterownik PLC. W projekcie zastosowano grippery o wadze około 100 kg, które zawierały takie komponenty, jak klemy, ssawki i wiele innych. Niektóre z nich miały także piny służące do centrowania elementów lub były wyposażone w czujniki, które sprawdzały, czy element został poprawnie chwycony.
Podsumowanie
Mimo wielu wyzwań i trudności, jakie przede mną stanęły, nie ukrywam, że praca dla tak rozpoznawalnej marki jak Porsche i przy produkcji akurat tego modelu auta była bardzo satysfakcjonująca i cieszę się, że mogłem się sprawdzić jako robotyk.
Zaciekawił Cię ten projekt? Może chcesz wiedzieć więcej lub masz dodatkowe pytania? Sprawdź ofertę Centrum Kompetencyjnego Usług Inżynieryjnych lub podziel się swoją opinią w komentarzu poniżej.
***
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat różnych ról w IT, przeczytaj artykuły naszych ekspertów dotyczące ścieżek karier.
Zostaw komentarz