机器人技术提升生产效率刨刀

机器人技术提升生产效率

机器人技术提升生产效率 2011： 作为JTM公司的CEO，Dan Schodowski先生面临着一项挑战：公司正处于增长趋势，而进行正确的投资选择非常关键。公司究竟应该购买一个现成的厂房还是建一个新厂房？公司需要什么样的新物流设备来支持企业的增长？Schodowski先生表示：“我们无法继续扩大厂房空间，在厂房内部也没有地方添加很多的机械设备。如果要扩大业务量，我们就需要新建厂房。” 之前JTM已经选定了新的地点，下一步的挑战就是满足JTM产品的物流需求。Murphy系列的产品主要分装到规格为25lb（1lb=0.45359237kg）和40lb的油桶，而Phoenix系列产品则主要分装到以夸脱或加仑计量的容器中。由于两类产品在发货前都要进行堆垛，所以工厂的员工都要留在那里进行大量繁重的人工堆垛。“旧厂房的布局比较零散，无法引入自动堆垛设备和其他装置。我们只能不断增加员工进行手工堆垛，并运到其他地方进行打包。” Schodowski先生说道。 自动化革新“当规划新厂房的布局时，我们有更多的可用空间，可以同时运行两条生产线”，Schodowski先生说，“而在旧厂房同时运行两条生产线是很困难的。如果非要那样做，我们需要额外的员工，甚至两条生产线都停止的时候也需要他们在现场。”JTM需要一种能够处理两个产品线的解决方案，以便能在70000ft2（1ft2=0.0929030m2）的新厂房中节省更多空间来容纳化工工艺和包装设备以及产品库存（图1）。这种解决方案就是自动堆垛机，能同时对包装桶和包装箱进行堆垛的设备。

图1 安装在JTM的70000ft2工厂里的FKI Logistex机器人堆垛单元大大节省了现场空间，更多的地方可以进行产品存储

在比较了几家堆垛设备供应商之后，他们很快将目光投向了FKI Logistex——针对桶箱堆垛的系统集成商。FKI Logistex提供的集成堆垛单元，主要包括带FKI Logistex真空抓取器的莫托曼机器人，最终赢得了JTM的青睐（图2）。

图2 根据FKI Logistex的物流系统设计，机器人堆垛单元采用了莫托曼机器人和FKI Logistex真空抓取器

“我们面临的选择是，要么购买两台堆垛机分别处理货箱搬运和油桶搬运，要么购买一套能够处理二者的堆垛单元”，Schodowski先生说，“当发现FKI Logistex能够提供处理两类货物的集成自动堆垛单元时，我们想考察一下这种方案。实践证明FKI Logistex的机器人堆垛单元还能节省新厂房的空间。”运动灵活性在JTM的新厂房中心，一边是加工和包装设备，另一边是成堆码放的箱桶托盘，FKI Logistex的机器人堆垛单元就座落其间，周围加装了安全防护网。装有Murphy轮胎润滑剂的油桶要经过灌装、封口和输送等过程才能到达这里。经过旋转移动，机器人从托盘装载点抓取一个空托盘，然后放置到输送带向外输送的起点，从而开始一个堆垛和码垛过程。在该项目的最初设计中，10个托盘在操作之前都预先按顺序排列在托盘装载点，因此机器人在每次抓取之前都要按这个数字的逐步减少来计算移动距离。FKI Logistex进行了一些改进，使机器人堆垛单元能够自动探测到托盘装载点的托盘数量。这样做的结果是，操作人员在开始时可以安排10以内任意个数的托盘，同时避免人工调整单元托盘数量并获得更大的灵活性。在整个单元的入口，FKI Logistex的堆垛输送带从生产输送带上取走油桶，然后根据机器人控制系统指令加以排列。根据堆垛操作中货物大小和堆垛方式，机器人真空抓取器一次从顶部抓取1~3个油桶，然后分层按顺序放置到托盘上。当托盘放满后，自动打包机会对其进行打包，并通过叉车送到厂房仓库中。Phoenix管接头润滑剂也采用类似的处理过程。操作员对系统启动、负载和托盘进行设置，让机器人抓取托盘开始堆垛。Phoenix管接头润滑剂从另一个入口进入堆垛单元，上述过程再次开始。FKI Logistex的系统从设计上考虑了灵活性问题。由于目前JTM还没有满负荷使用机器人来同时进行两条生产线的堆垛处理，因此还有进一步增加处理能力的可能性。FKI Logistex的机器人堆垛单元还能完成各种堆垛方式，并且能够处理不同尺寸的桶、货箱和托盘。例如对25lb的Murphy油桶，机器人可以将这种40"×48"的油桶托盘堆垛成4层，每层12个；40lb的Murphy油桶则有两种堆垛方式。对于40"×48"的油桶托盘，可以堆垛成3层，每层12个；而对于48"×48"的油桶托盘，则可堆垛成3层，每层16个。对于用夸脱规格容器盛装的Phoenix系列产品，机器人使用40"×48"的托盘，堆垛成10层，每层5个；而用加仑规格容器盛装的Phoenix产品，机器人则将40"×48"的托盘堆垛成6层，每层6个。考虑到不同规格的容器需要不同的放置角度，因此机器人能够一次抓取两个容器，先放置好一个，然后旋转一定角度之后放置第二个。通过机器人，FKI Logistex帮助JTM增加了一种新的堆垛方式。FKI Logistex机器人堆垛单元所采用的先进控制系统最大程度地简化了人工操作，为了设计这样一个机器人堆垛单元，公司仔细研究了需要处理的各种容器和货箱尺寸。由于每种产品都有独特的托盘装载方式和生产速率，因此还必须清楚每种产品一次应该抓取多少件，然后才能设计堆垛的方式。由于必须抓取不同种类和不同数量的产品，而且堆垛方式要求以不同的位置偏差放置产品，真空抓取器是正确的选择，而且只有真空抓取器能够从顶部抓取两种类型的产品。优秀的重载处理能力FKI Logistex机器人堆垛单元超出了JTM公司的原有期望。JTM目前只使用了65％的系统处理能力，以保留一定系统容量满足日后业务增长的需求，这样计算，估计该单元现在可以处理JTM年业务量的75％。JTM的年业务量换算出来相当于每年要处理200000个油桶和150000个货箱，其中75％的油桶是25lb规格的，75％的货箱是夸脱规格的容器。用每天的托盘处理能力来计算，这相当于机器人堆垛单元每天要处理60个25lb的油桶托盘，20个40lb的油桶托盘以及40个夸脱规格的容器托盘或25个加仑规格的容器托盘。JTM工厂目前安排了8名员工，每7.25h一班，一周5天，而并非每天都安排了堆垛任务。如果处于任务高峰期，机器人堆垛单元每天最多可以处理70个25lb的油桶托盘，总共3300个油桶。正常情况下，现在平均每天可以堆垛2800个油桶，而以前只能处理1800个左右，提高了55%的生产效率。自从机器人堆垛单元投入运行以来，公司销售也产生了平稳的增长。机器人在提高效率的同时释放了劳动力，使员工能够投入到其他任务中去。现场运行当机器人第一次进入现场时，员工们在好奇之余又有一些怀疑。但时间一长，员工们就开始欣赏起机器人来。员工们自己对机器人进行了重新配置，使其能够帮助完成次级生产线的重体力堆垛任务。FKI Logistex的机器人堆垛单元使用寿命可达20年，自安装以来一直在可靠运行。JTM在希望新的机器人在长久可靠运行的同时保留原有设备。“如果在我们工厂到处转转，你会发现我们还有一台专门设备作为‘火种’”，Schodowski先生说，“我们保留这台设备，是希望它能够按照我们的需要持续运转下去。”FKI Logistex的系统在设计、集成和技术支持方面达到并超越了所有公司目标的要求，并提供了工程、技术人员、系统集成，完成了从项目开始到最后的总包。从一张图纸开始，一直负责到现场调试，达到用户想要的结果。(end)

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