Şömine sobası üretiminde otomasyon 4.0: Kaynak robotu için dijital ikiz

Ham sobaların otomatik olarak kaynaklanması ve aynı zamanda geniş bir ürün portföyünün kapsanması: Trier merkezli HASE Kaminofenbau GmbH'nin hedefi budur. Güneybatı Almanya'dan yenilikçi şömine sobası üreticisi her yıl pazara bir veya iki yeni model sunuyor. KUKA'nın dijital ikiz ve kaynak robotlarının optimum etkileşimi sayesinde HASE, artan talebi artık kolaylıkla karşılayabiliyor.

Otomasyon konforu garantiliyor: Modern şömine sobaları şimdi trend

Sıcacık bir ortam, çıtırdayan odunlar, parlayan ateş: Şömine sobası, giderek daha fazla insan için saf rahatlığı temsil ediyor ve oturma odasının olmazsa olmazı haline geliyor. Bu nedenle Trier'deki şömine soba üreticisi HASE'ye olan talep sürekli artıyor. 1979 yılında kurulan aile şirketi, eskisinden otomasyon sayesinde daha hızlı ve verimli bir şekilde yılda 15.000'e kadar soba üretiyor. Buradaki özellik: HASE, sobaları %100 oranında Rheinland-Pfalz'daki üretim tesisinde üretiyor ve yaklaşık 200 çalışanı bulunuyor. "Made in Germany" ibaresinin yanı sıra, bu şömine sobası uzmanı yenilikçi teknik çözümlere de güveniyor; her yıl yeni soba modelleri, temiz ateş için akıllı iQ yazılımı veya robotlar aracılığıyla üretim otomasyonu ve böylece daha verimli süreçler gibi. Fiziksel makineler ile dijital uygulamalar arasındaki arabirim önemli bir rol oynuyor.

Kaynak uzmanı açığımız giderek arttığı için, patlayan pazardan ancak üretimimizi otomasyona geçirerek yararlanabildik.

HASE Üretim Geliştirme Başkanı Florian Fischer

Otomatik üretimle yüksek talebi karşılamak

Çünkü modern ve temiz sobalara olan talebin artması, bölgesel üretim yapan firmayı çeşitli zorluklarla karşı karşıya bıraktı. "Bir şömine sobasının sayısız kaynak dikişleri vardır ve bunların hepsine elle kaynak yapmak çok uzun zaman alır,"diyor HASE Üretim Geliştirme Başkanı Florian Fischer. "Kaynak uzmanlarımızın sayısının giderek azalması ve tesislerimizin eskimesi nedeniyle, patlayan pazardan ancak üretimimizi otomasyona geçirerek faydalanabildik." Ham sobadaki zorlu kaynak işini de sıcaklık gelişimi nedeniyle robotların devralmasıyla, çalışanlar esas işlerine yoğunlaşabiliyor. Buna, örneğin, kaynak robotları için çalışma alanının zaten çok dar olduğu yakma ocağı kapaklarının kaynak işlemi de dahildir.

Kaynak sisteminin kalbi olarak dijital ikiz

Fabrikanın amacı da başından beri belliydi: Kaynak robotlarını kullanarak verimliliği artırmak, kaliteyi sağlamak ve aynı zamanda çalışanların iş yükünü hafifletmek. Ancak yenilikçi şömine üreticisi geleceğe yönelik düşünmeseydi HASE, HASE olmazdı. Fischer, "Tasarımcılarımızın çalışmalarını kısıtlamasına veya üretimin durmasına neden olmadan, henüz mevcut olmayan gelecekteki modelleri de işleyebilecek son teknoloji ürünü, esnek bir robot sistemi inşa etmek istedik" diye açıklıyor. "Bu nedenle dijital ikiz de belirleyici bir rol oynuyor."

Trier'deki HASE Kaminofenbau'da geleneksel zanaatkarlık, yenilikçi otomasyonla buluşuyor.

HASE, 20 yıldır KUKA robotlarının performansına güvendiği için, en son projede de tercih yine akıllı robot teknolojisinin önde gelen sağlayıcısıolan bu firmadan yana oldu. Bu iş birliğini özellikle cazip kılan, yalnızca iki adet KUKA KR CYBERTECH nano ARC HW, KUKA KL250-3 lineer ünite ve konumlandırıcı şeklinde KUKA donanımının kullanılma olanağı değildi. HASE için oyunun kurallarını değiştiren şey, KUKA.Sim yazılımıve Dijital İkiz ile etkileşimiydi. Bu benzetme yazılımı, robot uygulamalarını canlandırıyor; hem de bunu henüz tesis işletime alınmadan yapıyor. Çevrimdışı programlanan robot hareket süreçleri gerçek zamanlı olarak yansıtılır ve çevrim süreleri bakımından analiz ve optimizeedilir. KUKA.Sim ArcWelding AddOn ayrıca otomatik kaynak uygulamalarının benzetimini yapar. Bu sayede, örneğin kaynak prosesi için robotların yaklaşma pozisyonları ya da en uygun hizalanmaları tanımlanabiliyor.

Soba modellerini çevrimdışı şekilde daha hızlı programlama

HASE programcısı Martin Altmeier, "KUKA.Sim kullanarak, iki robotumuzun tüm kaynak sıralarının ve hareket süreçlerinin önceden lineer ünite üzerinde, gerçek sistemden tamamen izole edilmiş bir şekilde benzetimini yapıyoruz" diyor. "Çevrimdışı olarak dijital ikizi kullanarak iki saat içinde bir soba programı programlayabiliriz. Çevrimiçi olarak iki hafta boyunca bir tesisi devre dışı bırakmak zorunda kalıyoruz. Bu şunu gösteriyor: Benzetme yazılımı ile yapılançevrimdışı programlama olmasaydı, üretimimiz ve yeni modellerin geliştirilmesi bu kadar hızlı ve kolay olmazdı."

İki adet KR CYBERTECH nano ARC kaynak robotu, lineer ray üzerindeki yedek parçaların dikişlerine kaynak yapıyor.

Tasarımcıların yeni soba modelleri için fikirleri, KUKA.Sim aracılığıyla prototip aşamasının çok erken bir aşamasında bile gerçeklikle karşılaştırılabiliyor. Hase, dijital ikiz yardımıyla kaynak süreçlerinin birebir benzetimini yapabiliyor ve tasarımcılar, sonraki üretim prosesinin birebir görüntüsünü elde edebiliyor. HASE, dijital ikizi kullanarak yeni sobalar için kaynak süreçlerini test edebiliyor ve nihayetinde robot hücresi için buna uygun kaynak programını oluşturabiliyor.

Otomasyon esneklikle buluşuyor

Bir soba modelinin programı tamamlandığında, robotlar hemen çalışmaya başlayabilir. Makine operatörü, kaldırma tertibatı yardımıyla sobayı tesise yerleştirir, programı başlatır ve konumlandırıcı, modele bağlı olarak ağırlığı 20 ile 100 kilogram arasında değişen, önceden sabitlenmiş ham sobayı istenilen konuma kaldırır. Lineer ray üzerinde kaynak yapan iki adet kaynak robotu KR CYBERTECH nano ARC– iki adet TPS 500i Fronius güç kaynağına bağlı olarak – yedek parçaların dikişlerini belirtilen sırayla otomatik olarak kaynaklıyor. Programcı Altmeier, "Daha önce her robotun her kaynak dikişini en iyi ne zaman gerçekleştireceğini belirlemek için benzetme kullandık," diye açıklıyor. "Bu sayede herhangi bir gecikme yaşamıyoruz, dikişler sıkı oluyor ve en iyi çevrim süresine ulaşıyoruz."

Dijital ikiz sayesinde tasarımcılar, prototip aşamasından itibaren üretim prosesinin birebir aynı görüntüsüne sahip oluyor.

Başarısızlık riski en aza indirilir

Bir diğer avantaj: Kullanıcı gibi net rol profillerine sahip farklı kullanıcı seviyelerinin kullanılmasıyla HASE, kullanım hatalarından kaynaklanan arıza riskini neredeyse sıfıra düşürdü. Ayrıca, KUKA yazılımında tüm güncel programlar yedeklenir; böylece bir hata meydana gelse bile tüm veriler hemen geri yüklenebilir. Uzun yıllardır KUKA sistem ortağı olan Paul von der Bank GmbH şirketinden Bernd von der Bank, projeye ilişkin amacını şöyle açıklıyor: "Sanal dünyayı gerçek dünyayla en iyi şekilde bağlamak istedik." "Tesiste veya benzetmede bir şeyi değiştirmem önemli değil, çünkü her iki sistemde de aynı şey oluyor. Çevrimiçi ve gerçek dünyaların birbirleriyle bu kadar iyi uyum sağlaması, pazarda benzersiz bir durumdur."

HASE'nin şömine soba uzmanları, KUKA'nın otomasyon uzmanları ve sistem ortağı Paul von der Bank GmbH el ele çalıştı.

KUKA uygulamaları tutarlı sanal ve gerçek kumanda sunar

Bunun için KUKA.Sim ve kaynak robotları birlikte en iyi şekilde çalışana kadar, HASE, entegratör Paul von der Bank GmbH ve KUKA Müşteri Hizmetleri, yazılımı daha da geliştirmek ve kişiye özel bir çözüm programlamak için birlikte çalıştılar. HASE'nin uzmanlığı, başarılı nihai sonuçta özellikle etkili oldu. Von der Bank, "Elektrikli kaynak yapmanın zorluğu, sanal dünyanın hiçbir toleransının olmamasıdır" diyor. "Ancak gerçek üretimdeki birleştirme işlemi öyle değil – üstelik ciddi farkla."

HASE için özel olarak geliştirilen otomasyon çözümü, çok çeşitli soba modellerinin üretimini mümkün kılıyor.

Yazılımın modüler ürün mimarisi, müşteri isteklerini mümkün kılar

Kaynak dikişlerinin benzetmesinin ve kaynak parametrelerinin robot kumandasının çalışmasıyla en iyi şekilde eşleşmesini ve "öğretme sonrası maliyetin" mümkün olduğunca asgari olmasını sağlamak için, ilgili tüm taraflar KUKA.Sim 'i HASE'nin ihtiyaçlarına göre değiştirmek için birlikte çalıştılar; yazılımın modüler ürün mimarisi bunu mümkün kılıyor! Buradaki önemli bir avantaj: Veriler yüzde 100 oranında tutarlıdır ve böylelikle sanal ve gerçek kumandalar da tamamen aynı verilerle çalışır. Bu şekilde KUKA.Sim, sanal işletime alma için temeloluşturur.

Yazılım, modüler ürün mimarisi sayesinde HASE’nin ihtiyaçlarına tam olarak uyarlanabiliyor.

Üst düzey robot tesisi sayesinde artan verimlilik

Dijital ikiz ile robotlar arasındaki mükemmel etkileşim sayesinde HASE, soba başına kaynak süresini 45 dakikadan 15 dakikaya düşürmeyi başardı. Tesisle ilgili olumlu deneyimin ardından HASE, şimdi birincisiyle tamamen aynı olan ikincisini üretti. Bu sayede programlama ve kumanda için gereken iş yükü azalıyor. İki yeni tesis, eski beş tesisin yerini alacak; üretim alanında muazzam bir kazanç!

Kesin ve etkili: Dijital ikiz ile robotlar arasındaki mükemmel etkileşim sayesinde soba başına kaynak süresi 45 dakikadan 15 dakikaya düşürüldü.

Çevrimdışıyken, dijital ikizi kullanarak bir soba programını iki saatte programlayabiliyoruz; çevrimiçiyken, bir tesisi iki hafta boyunca devre dışı bırakmamız gerekir.

Martin Altmeier, HASE Kaminofenbau GmbH programcısı

Şömine soba üreticisi, daha önce yılda 15.000 adetlik maksimum soba üretimi yaparken, artık yılda 25.000 adete kadar soba üretebiliyor. Fischer, "Bizim için bu iki üst düzey robot sistemi, şimdiye kadar sahip olduğumuz en büyük kaynak teknolojisi yeniliğidir" diye özetliyor. "Otomasyonda en zor şey, aynı anda geniş bir ürün portföyünü kapsayacak bir yol bulmaktır. Bu zorluğu KUKA ve Paul von der Bank GmbH ile birlikte başarıyla çözdük." Projenin başarısının sırrı ortak çalışmada yatıyor: KUKA, HASE'ye her şeyi kapsayan bir paket sundu ve müşteri ve yerel sistem ortağıyla birlikte özel olarak tasarlanmış bir çözümgeliştirdi.

Bir fırsat olarak otomasyon

Nitelikli eleman açığının giderek artması nedeniyle HASE çalışanları otomasyon çözümünü işlerine yönelik bir tehdit olarak değil, işverenlerinin geçimini güvence altına almanın bir yolu olarak görüyor. HASE, ayakları yere basan işçilik ve yenilikçi otomasyonun orta yolunu istikrarlı bir şekilde takip etmeyi hedefliyor ve halihazırda KUKA ile otomatik kenar düzeltme ve boyama konseptleri ile bileşen gruplarının kaynaklanması üzerinde çalışıyor. Daha nice modern şömine sobalarıyla: oturma odalarınızı ısıtan o çıtırtılı neşe için.