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Optimized material flow through autonomous mobile robots

移動機器人+機器手臂=  一起改善製程中的物料流

KRONE 與 KUKA 在棕地和綠地應用中實施自動化解決方案。在德國下薩克森邦的城市 Werlte,固定式和自主移動機器人大幅提升現有運作流程的效率——在 Ibbenbüren 的一片綠地上設立了一座智慧工廠。這兩個專案的共同點旨在實現客戶的願望、保障工作並以符合未來需求的方式重新思考製造方式。


智慧自動化落實於所有營運流程

它從不高調張揚,一向默默地埋頭工作。自主運輸平台幾乎無聲地穿過製造廠房。自主移動機器人將一個 100 公升的壓縮空氣罐精準地運送到焊接站,一公分也不差。KUKA 搬運機器人已等在那裡,準備將零件從平台上拾起,然後放到加工單元中與其他零件進行焊接。
這聽起來像是未來的夢想,但對於名列最大農業機械和商用車輛製造商之一KRONE 集團來說,用這種模式來組裝卡車零件早已是工作日常的一部分:在與 KUKA 的合作關係中,KRONE 專注於智慧自動化——同時包括了現有工廠(棕地)和新的智慧生產設施(綠地)。成果明顯可見:流程更有效率、附加價值更高、減輕員工工作負擔、以及具有競爭力的「德國製造」。

自主內部物流,實現效率最大化

KUKA 的移動平台讓 KRONE 實現最佳化物料流。

智慧工廠的關鍵:自主移動機器人

這家公司選擇了 KUKA 作為技術合作夥伴,並在位於 Werlte 的現有工廠和 GTS Green Teuto Systemtechnik GmbH 最近於 Ibbenbüren 設立的綠地工廠中大力推行自動化,結合生產機器人與無人駕駛運輸系統。而這也正是 KRONE 的巨大潛力所在。「我們的 AMR 車隊管理方案 KUKA.AMR Fleet智慧工廠轉型的決定性關鍵因素,」KUKA 負責 DACH 地區的 AMR 業務發展經理 Nikita Daubert 說道。
KUKA.AMR Fleet 與常用的控制系統相容。

AMR 車隊管理可以靈活地連結到內部控制系統,例如 MES/ERP。這使我們能夠以基於需求和符合未來的方式為 KRONE 這樣的客戶提供支援。

Nikita Daubert,KUKA DACH 地區 AMR 業務發展經理

AMR:Werlte 現有廠房內的移動機器人

KRONE 在下薩克森邦 Werlte 擁有一座設施完善的卡車拖車製造廠。在 KRONE 子公司 Silver Robotics 的支援下,這裡現已建立了一個全自動加工單元,旨在為 KRONE 和外部客戶實施創新和客製化的機器人和機械工程解決方案。六軸 KUKA 搬運和焊接機器人透過與自主移動機器人數位連網的方式執行任務,例如與 KMP 1500P
高負載能力,例如在 Werlte 的 KRONE 工廠的氣罐,對於 KMP 1500P 來說都不是問題。
這款精簡型 AMR 可承載高達 1.5 噸的重量,並能憑藉其差速驅動技術在生產過程中獨立移動。內建 3D 攝影鏡頭雷射掃描器,有效確保人員工作環境的靈活性和安全性感應充電概念可確保平台全天候運作。
「我們在事前審查了所有現有流程,並過渡到模組化結構等新流程和工作方法,」Silver Robotics GmbH 總經理 René Mecklenburg 解釋道。「我們立即開始進一步思考內部物流和物料流最佳化的方向。因為我們希望以更快的速度向客戶提供更高品質、經濟實惠且價格適中的產品。」

從焊接幕到智慧加工單元

焊接機器人的物料供應現在已能自動化進行,堆高機將在製造過程中盡可能淘汰。未來將由運輸平台自動將例如壓縮空氣罐或門元件等材料運送到加工單元。在那裡,搬運機器人將物料放入焊接系統,完成的組件也會從那裡自動運走。「在這裡,移動機器人協助我們將許多中間路程遙遠的流程連接在一起。因此我們無需使用大量的輸送技術,同時顯著提高製造和內部物流流程的效率,」René Mecklenburg 說。在 KRONE,人與機器攜手合作:「員工負責零件的準備和品質控制,而機器人則負責體力要求高的焊接工作。我們能夠藉此減輕工作人員的負擔,他們不再需要執行沉重單調的操作,並且流程也將更規律且安全,」Mecklenburg 繼續補充道。KRONE 商用車集團製程總監 Volker Perk 認為機器人技術是確保公司未來發展的關鍵要素:「我們希望未來能繼續在德國生產像『Profi Liner』這樣的卡車拖車。要做到這一點,我們需要實現流程自動化,因為我們再也無法找到熟練的工人來完成許多必要的任務。機器人技術使我們有機會培訓員工執行更有效率或增值的活動。」
在 Werlte 的 KRONE 公司,大多數的堆高機將被移動機器人取代,部分原因是為了安全。

智慧聯網組裝和物流

GTS 總經理 Jochen Roling 根據自己的經驗介紹了 KRONE 如何實施自動化和智慧工廠:「過去,我們只實現了焊接幕後方的工序的自動化。但到了某個時間點,我們就非常確定:為了更高效、經濟地運作系統,物料流和操作方式也必須導入機器人技術。」這裡就是 KUKA 移動機器人發揮作用之處。正當 Werlte 不斷地「忙著」更新技術之際,Ibbenbüren 在同為 KRONE 集團子公司Green Teuto Systemtechnik GTS 協助下,在僅僅 12 個月內,在一片確確實實的「綠地」上打造了一座作為綠地解決方案的全新農業機械製造廠。在這裡,機器人製造焊接組件,然後塗漆,最後安裝到農業機械上。
在 Ibbenbüren,KRONE 在綠地上實施了自動化生產設施。

無障礙的物料流規劃

「為什麼要有智慧工廠?為什麼要建造一座新工廠?」Jochen Roling 問道,然後立即給出了答案:「在 KRONE,我們打算讓我們的工廠專門生產最終產品實現這一目標。對我們來說,『智慧』意味著利用數位化和自動化技術實現最高效率和可持續擴展的製造。」「綠地」方法的優點在於,它使我們能夠不受限制地進行規劃,並且不受現有結構的束縛。「在 KUKA 的協助下,我們得以落實最先進、智慧、永續的製造理念和流程。這就是為什麼我們從一開始就把生產線和裝配線的自動化供應整合式資料處理作為我們的首要任務,」Roling 說。
KUKA 機器人為 KRONE 實現了最先進、智慧且永續的製造理念。

智慧工廠的整個生產架構從一開始就被設計為資料驅動和可持續擴展——這是 KRONE 歷史上的一個里程碑。

Jochen Roling,GTS 總經理

IT 中的即時資料構成了基礎

Ibbenbüren 的智慧工廠 IT 架構為基礎,此架構可以收集即時資料並根據事件進行處理。每台機器、每架機器人和每輛運輸車輛都能夠數位連網。「這使得製造過程能夠立即對超出公差或故障做出反應。因此,我們早已不說控制迴路,而是說調節迴路,」Perk 表示,「這些系統具有適應性;它們可以獨立學習和修正。」這種變化也會影響開發和製造之間的溝通。「過去,製造過程會隨著產品的變化而改變。如今,情況卻正好相反。製程中的所有要求都已經納入到下一步的開發中,」Roling 說。
數位網路可以即時記錄所有資料。

實現完全自動化的三個步驟

KRONE 在落實自動化的過程中遵循三階段實施理念。第一步是建立起對流程自動化的整體視角。以此為基礎,採用 AMR 進行物料運輸的解決方案成為焦點。第三階段是自動化零件處理

負載能力高達六噸的自主移動機器人

KRONE 根據這項原則設計了 Ibbenbüren 的工廠。如今,在單獨一個製造單元上,有九台焊接和搬運機器人與兩個加工中心和一個自動測量單元同步運作。透過這種方式,幾乎不再有停機時間,因為機器人和運輸平台可以全天候保持同步。產量可以靈活地增加或減少,而不會出現人員短缺問題,而人員短缺正是一個現今幾乎無法解決,而成為限制的因素。「這種製程架構的可擴展性——從小單元到複雜互聯的生產線——是新智慧工廠的核心目標」,Roling 說。首台 KMP 3000P 目前正在 Ibbenbüren 試用。它們可以在製造廠房搬運高達三公噸的重物,如果串聯起來搬運,甚至可以增加一倍,並且即使在最狹窄的空間內也能以最高的精度全方位移動。
透過焊接、搬運和自主移動機器人之間的最佳協調,幾乎沒有停機時間。

「我們讓工作更有吸引力」

對於 KRONE 工廠規劃人員來說,有一件事尤其重要:自動化並不意味著人類勞動的終結,而是人類勞動的增強。「高度自動化工作單元的操作能力更具有價值。員工將此視為未來的工作,」Roling 說。Mecklenburg 補充道:「我們看到同事們正在內部積極地申請這些職位。」人體工學也佔有重要地位:「這些新工作更安全,而且對體力的要求更低。這使得它們具有吸引力——尤其是對年輕一代而言,」Perk 說。

即使在人口結構改變的時期,機器人技術也能幫助我們保持競爭力。

KRONE 商用車集團製造總監 Volker Perk
就業市場上缺乏吸引力的職業都是相同的——單調的任務搬運重物,以及焊接本身的危險性,例如有毒氣體、煙霧和燒傷與觸電的風險。「我們實在找不到更多的人來做這些工作。即使在人口結構變化的時期,機器人技術也能幫助我們保持競爭力,」Perk 強調。汽車產業的高產量展現出以下趨勢:「在大量製造中,沒有比自動化更經濟的替代方案。如今,這一點也適用於較小批量的製造,例如經常在農業機械中常見的個別化配置。」在這個過程中,KRONE 認為與 KUKA 的合作具有重要的策略意義。「KUKA 不僅提供技術,也帶來系統式思考。我們一起學習,一起發展,」Perk 說。

展望未來:組裝、不同機型製造和人工智慧

對於未來,René Mecklenburg 看到了組裝自動化的進一步潛力:「特別是對於種類繁多的產品,我們需要在實現自動化的同時又不失靈活性。」數位化人工智慧的不斷進步正在開闢全新的潛力「系統學會識別錯誤並進行自我改進,」Volker Perk 說。「我們可以在此基礎上繼續努力。」
系統的自主最佳化仍然具有巨大的潛力。
當 Jochen Roling 想到這一點時,腦海中立刻浮現出老闆 Bernard Krone 辦公室裡的一幅畫:「但丁曾說:一個等待時間改變,另一個抓住時間並採取行動。」KRONE 還有很多計劃。

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