ระบบอัตโนมัติในการผลิตเตาผิง 4.0: แฝดดิจิทัลสําหรับหุ่นยนต์เชื่อม

ทำให้การเชื่อมเตาเผาเป็นระบบอัตโนมัติและในขณะเดียวกันก็ครอบคลุมกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย – นี่คือเป้าหมายของ HASE Kaminofenbau GmbH จาก Trier ผู้ผลิตเตาผิงนวัตกรรมจากเยอรมนีตะวันตกเฉียงใต้เปิดตัวรุ่นใหม่หนึ่งหรือสองรุ่นในตลาดทุกปี การทำงานประสานกันอย่างเหมาะสมที่สุดของแฝดดิจิทัลและหุ่นยนต์เชื่อมของ KUKA ทําให้ HASE สามารถตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นได้อย่างง่ายดาย

ระบบอัตโนมัติให้ความสบายกายสบายใจ: เตาผิงสมัยใหม่เป็นเทรนด์

ความอบอุ่นแสนสบาย ไม้แตกเสียงกรอบแกรบ เปลวไฟสว่างไสว: เตาผิงเปรียบเสมือนการให้ความสบายกายสบายใจอย่างแท้จริงแก่ผู้คนจํานวนมากขึ้นเรื่อยๆ และต้องมีอยู่ในห้องนั่งเล่น นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ความต้องการจากผู้ผลิตเตาผิงอย่าง HASE จาก Trier ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ปัจจุบัน ธุรกิจครอบครัวที่ก่อตั้งขึ้นในปี 1979 ผลิตเตาผิงได้มากถึง 15,000 เตาต่อปี และระบบอัตโนมัติจึงทําให้สามารถผลิตได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าเดิม และสิ่งที่พิเศษกว่านั้นก็คือ HASE ผลิตเตาผิงทั้งหมด 100 เปอร์เซ็นต์ ณ สถานที่ตั้งของบริษัทในเขตไรน์แลนด์-พาลาทิเนต ซึ่งมีพนักงานประมาณ 200 คน นอกจาก “Made in Germany” แล้ว ผู้เชี่ยวชาญด้านเตาผิงยังพึ่งพาโซลูชั่นทางเทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ไม่ว่าจะเป็นเตารุ่นใหม่ทุกปี ซอฟต์แวร์ iQ อัจฉริยะสําหรับเปลวไฟที่สะอาดหรือระบบอัตโนมัติในการผลิตโดยหุ่นยนต์ และทําให้กระบวนการมีประสิทธิภาพมากขึ้น อินเทอร์เฟซระหว่างเครื่องจักรทางกายภาพและแอปพลิเคชันดิจิทัลมีบทบาทสําคัญในเรื่องนี้

เนื่องจากเราขาดผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมมากขึ้นเรื่อยๆ เราจึงทำได้แค่ใช้ประโยชน์จากตลาดที่เฟื่องฟูด้วยการเปลี่ยนการผลิตของเราให้เป็นระบบอัตโนมัติ

Florian Fischer หัวหน้าฝ่ายพัฒนาการผลิตของ HASE

ตอบสนองความต้องการสูงผ่านการผลิตด้วยระบบอัตโนมัติ

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสําหรับเตาผิงสมัยใหม่และสะอาดก่อให้เกิดความท้าทายหลายประการสําหรับบริษัทผู้ผลิตในภูมิภาค “เตาผิงมีรอยเชื่อมนับไม่ถ้วน การเชื่อมด้วยมือทั้งหมดใช้เวลานานมาก” Florian Fischer หัวหน้าฝ่ายพัฒนาการผลิตของ HASE กล่าว “เนื่องจากเราขาดผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมมากขึ้นเรื่อยๆ และสิ่งอํานวยความสะดวกในการดําเนินงานของเราอยู่ในสภาพที่ผ่านการใช้งานมาหลายปีแล้ว เราจึง จึงทำได้แค่ใช้ประโยชน์จากตลาดที่เฟื่องฟูด้วยการเปลี่ยนการผลิตของเราให้เป็นระบบอัตโนมัติ” การให้หุ่นยนต์เข้ามาทำหน้าที่แทนในงานเชื่อมที่ต้องอาศัยความเอาใจใส่ที่เตาเผาเนื่องจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง เพื่อนร่วมงานจึงจดจ่อกับงานฝีมือของตนได้ ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่น การเชื่อมประตูเตาเผาซึ่งพื้นที่ทํางานแคบเกินไปสําหรับหุ่นยนต์เชื่อมอยู่ดี

แฝดดิจิทัลเป็นหัวใจสําคัญของระบบเชื่อม

เป้าหมายของโรงงานจึงชัดเจน กล่าวคือ เพิ่มผลิตผลด้วยความช่วยเหลือของหุ่นยนต์เชื่อม รับประกันคุณภาพ และแบ่งเบาภาระของพนักงานในเวลาเดียวกัน แต่ HASE จะไม่เป็น HASE หากผู้ผลิตเตาผิงที่เป็นนวัตกรรมใหม่ไม่ได้คิดเพื่อมุ่งเน้นอนาคต “เราต้องการสร้างระบบหุ่นยนต์ที่ล้ำสมัยและยืดหยุ่น ซึ่งสามารถประมวลผลโมเดลในอนาคตที่ยังไม่มีอยู่จริง โดยที่นักออกแบบของเราไม่ต้องจํากัดตัวเองหรือการผลิตหยุดนิ่ง” Fischer กล่าว “นั่นเป็นเหตุผลที่ แฝดดิจิทัลก็มีบทบาทสำคัญมากเช่นกัน”

งานฝีมือแบบดั้งเดิมมาบรรจบกับระบบอัตโนมัติที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่บริษัท HASE Kaminofenbau ใน Trier

เนื่องจาก HASE พึ่งพาประสิทธิภาพของหุ่นยนต์จาก KUKA มาเป็นเวลา 20 ปี บริษัทจึงเลือกผู้ให้บริการชั้นนําด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์อัจฉริยะสําหรับโครงการล่าสุด สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับความร่วมมือครั้งนี้ไม่เพียงแต่ความเป็นไปได้ในการใช้ฮาร์ดแวร์ของ KUKA ในรูปแบบของ KUKA KR CYBERTECH nano ARC HW สองตัว ซึ่งเป็น ชุดรางเคลื่อนที่เชิงเส้น KUKA KL250-3 และตัวกําหนดตําแหน่งเท่านั้น เพราะเป็นเพียงการทำงานประสานกันกับ ซอฟต์แวร์ KUKA.Sim และแฝดดิจิทัลเป็นตัวเปลี่ยนเกมสําหรับ HASE ซอฟต์แวร์การจำลองปลุกแอปพลิเคชันแบบเสมือนให้มีชีวิต ตั้งแต่ก่อนที่จะนำระบบมาใช้งาน ขั้นตอนการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ที่ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้แบบออฟไลน์จะแสดงให้เห็นแบบเรียลไทม์ รวมทั้งรอบเวลาการผลิตของหุ่นยนต์จะถูกวิเคราะห์และปรับให้เหมาะสม นอกจากนี้ ส่วนเสริม KUKA.Sim ArcWelding AddOn ยังจําลองแอปพลิเคชั่นการเชื่อมอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น สามารถกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นหรือการจัดแนวที่เหมาะสมที่สุดของหุ่นยนต์สำหรับกระบวนการเชื่อมได้

ตั้งโปรแกรมรุ่นเตาผิงได้เร็วขึ้นแบบออฟไลน์

“เราจําลองลําดับการเชื่อมและลําดับการเคลื่อนไหวทั้งหมดของหุ่นยนต์ทั้งสองตัวของเราบนชุดรางเคลื่อนที่เชิงเส้นไว้ล่วงหน้าด้วยความช่วยเหลือของ KUKA.Sim โดยแยกส่วนอย่างสมบูรณ์จากระบบจริง” Martin Altmeier โปรแกรมเมอร์ของ HASE กล่าว “เราสามารถตั้งโปรแกรมเตาผิงแบบออฟไลน์ได้ภายในสองชั่วโมงด้วยความช่วยเหลือของแฝดดิจิทัล เราจะต้องหยุดการทํางานของระบบเป็นเวลาสองสัปดาห์ทางออนไลน์ นี่แสดงให้เห็นว่า: หากไม่มีการตั้งโปรแกรมแบบออฟไลน์ผ่านซอฟต์แวร์การจําลอง การผลิตและการพัฒนารุ่นใหม่ของเราจะไม่สามารถทําได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย”

หุ่นยนต์เชื่อม KR CYBERTECH nano ARC สองตัวเชื่อมรอยต่อของส่วนประกอบบนรางเชิงเส้น

นักออกแบบสามารถนําเสนอเตาผิงรุ่นใหม่ของได้ผ่าน KUKA.Sim ได้ก่อนกำหนดมากโดยเปรียบเทียบกับความเป็นจริงในช่วงการทำต้นแบบ แฝดดิจิทัลช่วยให้ Hase สามารถจําลองกระบวนการเชื่อมแบบตัวต่อตัว และนักออกแบบจะได้รับภาพตัวอย่างที่เหมือนกันของกระบวนการผลิตที่ตามมา HASE สามารถทดสอบกระบวนการเชื่อมสําหรับเตาผิงใหม่ได้ด้วยแฝดดิจิทัล และในท้ายที่สุดก็สร้างโปรแกรมการเชื่อมที่สอดคล้องกันสําหรับเซลล์หุ่นยนต์บนพื้นฐานนี้

ระบบอัตโนมัติมาพร้อมความยืดหยุ่น

เมื่อโปรแกรมสําหรับรุ่นเตาผิงพร้อมแล้ว หุ่นยนต์ก็สามารถเริ่มต้นได้ทันที ผู้ควบคุมเครื่องจักรวางเตาผิงในระบบโดยใช้อุปกรณ์ช่วยยก เริ่มต้นโปรแกรมและตัวกําหนดตําแหน่งจะยกเตาเผาที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้าซึ่งมีน้ำหนักระหว่าง 20 ถึง 100 กิโลกรัมขึ้นอยู่กับรุ่นไปยังตําแหน่งที่ต้องการ หุ่นยนต์เชื่อม KR CYBERTECH nano ARC สองตัว ที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน TPS 500i Fronius สองแหล่ง จะเชื่อมรอยต่อของส่วนประกอบตามลําดับที่กําหนดโดยอัตโนมัติ “ก่อนหน้านี้เราใช้การจําลองเพื่อค้นหาว่าเมื่อใดที่หุ่นยนต์ตัวใดจะจัดการกับรอยเชื่อมใดได้ดีที่สุด” โปรแกรมเมอร์ Altmeier อธิบาย “เพื่อไม่ให้เกิดการบิดเบือนใดๆ รอยต่อแน่นและเราก็ได้รอบเวลาการผลิตที่เหมาะสมที่สุด”

แฝดดิจิทัลช่วยให้นักออกแบบได้ภาพตัวอย่างที่เหมือนกันของกระบวนการผลิตตั้งแต่ขั้นตอนการทำต้นแบบ

ความเสี่ยงของความขัดข้องลดลงเหลือน้อยที่สุด

ข้อได้เปรียบอีกประการคือ ระดับผู้ใช้ที่แตกต่างกันที่มีโปรไฟล์บทบาทที่ชัดเจน เช่น ระดับของผู้ปฏิบัติงานทำให้ HASE ลดความเสี่ยงของความขัดข้องอันเนื่องมาจากข้อผิดพลาดของการปฏิบัติงานให้เกือบเป็นศูนย์ นอกจากนี้ โปรแกรมปัจจุบันทั้งหมดยังได้รับการสํารองข้อมูลในซอฟต์แวร์ KUKA ดังนั้น แม้ว่าจะเกิดข้อผิดพลาด ก็สามารถกู้คืนข้อมูลทั้งหมดได้ทันที “เราต้องการเชื่อมโลกเสมือนจริงเข้ากับโลกแห่งความเป็นจริงอย่างเหมาะสมที่สุด” Bernd von der Bank จาก Paul von der Bank GmbH พันธมิตรด้านระบบ KUKA อธิบายความตั้งใจในโครงการนี้ “ไม่สําคัญว่าผมจะเปลี่ยนอะไรบางอย่างในระบบหรือในการจําลอง เพราะสิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในทั้งสองระบบ ความจริงที่ว่าโลกออนไลน์และโลกแห่งความเป็นจริงกลมกลืนกันเป็นอย่างดีนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวในตลาด”

ผู้เชี่ยวชาญด้านเตาผิงจาก HASE, ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติของ KUKA และ Paul von der Bank GmbH ในฐานะพันธมิตรด้านระบบทํางานร่วมกัน

แอปพลิเคชันของ KUKA จะทำการควบคุมแบบเสมือนและแบบจริงอย่างสอดคล้องกัน

จนกระทั่งถึงเวลาที่ KUKA.Sim และหุ่นยนต์เชื่อมทํางานร่วมกันอย่างเหมาะสมที่สุด HASE, ผู้ให้บริการผสานรวมระบบ Paul von der Bank GmbH และฝ่ายบริการลูกค้าของ KUKA ได้ร่วมกันพัฒนาซอฟต์แวร์ต่อไปและตั้งโปรแกรมโซลูชันแบบกําหนดเอง ความเชี่ยวชาญของ HASE เป็นตัวชี้ขาดต่อผลลัพธ์สุดท้ายที่ประสบความสําเร็จ “ความท้าทายของการเชื่อมด้วยกระแสไฟฟ้าคือ โลกเสมือนจริงไม่มีความคลาดเคลื่อน” von der Bank กล่าว “ในทางกลับกัน เทคโนโลยีเชื่อมประสานที่แท้จริงกลับมี และไม่น้อยเลย”

โซลูชันระบบอัตโนมัติที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสําหรับ HASE ทําให้สามารถผลิตเตาผิงได้หลากหลายรุ่น

สถาปัตยกรรมผลิตภัณฑ์แบบแยกส่วนของซอฟต์แวร์ทําให้ความต้องการของลูกค้าเป็นไปได้

เพื่อให้แน่ใจว่าการจําลองรอยเชื่อมและพารามิเตอร์การเชื่อมเหมาะสมที่สุดกับการทํางานของระบบควบคุมหุ่นยนต์ และ“ความพยายามหลังการสอน” จะต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ผู้เข้าร่วมทั้งหมดจึงร่วมมือกันดัดแปลง KUKA.Sim ตามความต้องการของ HASE – สถาปัตยกรรมผลิตภัณฑ์แบบแยกส่วนของซอฟต์แวร์ทําให้เป็นไปได้! ข้อได้เปรียบที่สําคัญในส่วนนี้คือ ข้อมูลมีความสอดคล้องกันถึง 100 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้การควบคุมเสมือนจริงและจริงทำงานกับข้อมูลเดียวกัน ด้วยวิธีนี้ KUKA.Sim ใช้เป็นพื้นฐานสําหรับ การเริ่มขั้นตอนการทำงานแบบเสมือนจริง

สถาปัตยกรรมผลิตภัณฑ์แบบแยกส่วนช่วยปรับแต่งซอฟต์แวร์ให้เหมาะกับความต้องการของ HASE อย่างแม่นยํา

เพิ่มผลิตผลด้วยระบบหุ่นยนต์ระดับไฮเอนด์

การทำงานประสานกันที่ยอดเยี่ยมระหว่างแฝดดิจิทัลและหุ่นยนต์ทำให้ HASE สามารถลดเวลาในการเชื่อมต่อเตาจาก 45 นาทีเหลือ 15 นาที เนื่องจากมีประสบการณ์ที่ดีกับระบบ HASE จึงได้สร้างระบบที่สองซึ่งเหมือนกับระบบแรกโดยสิ้นเชิง ซึ่งหมายความว่าปริมาณงานสําหรับการตั้งโปรแกรมและการควบคุมอยู่ในระดับต่ำ ระบบใหม่สองระบบเข้ามาแทนที่ห้าระบบเก่า – เพิ่มพื้นที่อย่างมากสําหรับการผลิต!

แม่นยําและมีประสิทธิภาพ: การทำงานประสานกันที่ยอดเยี่ยมระหว่างแฝดดิจิทัลและหุ่นยนต์ทำให้เวลาในการเชื่อมต่อเตาลดลงจาก 45 เป็น 15 นาที

เราสามารถใช้แฝดดิจิทัลแบบออฟไลน์เพื่อตั้งโปรแกรมเตาได้ภายในสองชั่วโมง – เราจะต้องหยุดการทํางานของระบบทางออนไลน์เป็นเวลาสองสัปดาห์

Martin Altmeier โปรแกรมเมอร์ของ HASE Kaminofenbau GmbH

ผู้ผลิตเตาผิงสามารถผลิตเตาได้ถึง 25,000 เตาต่อปีเมื่อเทียบกับจำนวนที่เคยผลิตได้ไม่เกิน 15,000 เตา “สําหรับเราแล้ว ระบบหุ่นยนต์ระดับไฮเอนด์สองระบบเป็นนวัตกรรมเทคโนโลยีการเชื่อมที่ใหญ่ที่สุดที่เราเคยมีมา” Fischer สรุป “ส่วนที่ยากที่สุดของระบบอัตโนมัติคือการหาวิธีให้ครอบคลุมกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายในเวลาเดียวกัน เราประสบความสําเร็จในการแก้ความท้าทายนี้ร่วมกับ KUKA และ Paul von der Bank GmbH” ความลับของความสําเร็จของโครงการยังอยู่ที่การทํางานร่วมกัน: KUKA นําเสนอแพ็กเกจอเนกประสงค์ให้กับ HASE และพัฒนาโซลูชันที่ปรับแต่งได้ร่วมกับลูกค้าและพันธมิตรระบบในไซต์งาน

ระบบอัตโนมัติเป็นโอกาส

ในแง่ของการขาดแคลนแรงงานที่มีทักษะที่เพิ่มขึ้น พนักงานของ HASE ไม่ได้มองว่าโซลูชันระบบอัตโนมัติเป็นภัยคุกคามต่องานของพวกเขา แต่เป็นวิธีการรักษาความปลอดภัยในการ ดํารงอยู่ของนายจ้าง HASE ต้องการสานต่อ ทางสายกลางของงานฝีมือดั้งเดิมและระบบอัตโนมัติที่เป็น นวัตกรรมใหม่อย่างต่อเนื่อง และได้ทํางานร่วมกับ KUKA ในการสร้างแนวคิดสําหรับการตัดขอบและการทาสีด้วยระบบอัตโนมัติ ตลอดจนการเชื่อมชุดประกอบ เพื่อให้ได้เตาผิงที่ทันสมัยและสะอาดมากขึ้น - และเพิ่มความสุขกายสบายใจมากขึ้นในห้องนั่งเล่นในยามที่ได้ยินเสียงไม้แตก