在机器人战壕中

来自实施自动化的制造商的故事：他们为什么这样做，结果是什么 - 以及对考虑使用新机器人的其他人的建议

购买新皮卡车？换个旧的拖钓马达怎么样，或者试着决定上个月开业的泰国餐厅是否好？在这些和无数其他购买情况下，最好的建议通常是与购买了这些产品或吃过那些有问题的菜肴的顾客交谈。他们的经历是什么？他们是否得到了良好的服务，产品是否符合他们的要求？也许最重要的是，他们会再次购买吗？

机器人也是如此。尤其是机器人。这是因为，鉴于持续的劳动力短缺以及美国和其他地方的回流工作有望复苏，机器人自动化是制造业增长和提高效率的关键。对于像蒙大拿州查洛市的 MT Solar Co. 这样的小企业来说，情况最为明显，该公司的所有者兼总裁 Travis Jordan 自公司成立以来一直面临着快速增长。 Jordan 最近转向协作机器人（cobots）作为解决方案。事实证明，他的决定改变了游戏规则。

“我们大约在 12 年前开始进行一般制造和制造，然后在 2014 年底推出我们的第一条旗舰产品线，转向太阳能行业，”乔丹说。 “在那之前不久，我们投资了一台 CNC 等离子工作台，因此我们当时的工作流程需要自动切割各个部件，然后手动将它们焊接在一起。这种方法一直很好，直到几年前，太阳能市场才真正开始起飞，我们不得不迅速发展。但就像现在大多数商店一样，我们很难找到熟练的劳动力。我们决定将机器人技术视为提高我们的一些重复焊接工作的吞吐量的一种方式。”

尽管其快速增长和飙升的需求，Jordan 很快指出他的生产团队专注于精益制造原则，因此在即时的基础上以小批量生产可定制的安装系统。他对可扩展且灵活的解决方案的探索最终将他带到了总部位于密歇根州安娜堡的 Universal Robots USA Inc. (UR)，在那里他找到了一个能够满足公司小批量、多品种需求的系统。来自科罗拉多州洛夫兰的 UR 合作伙伴 Vectis Automation 的 Cobot 焊接工具配备了 UR10e 协作机器人、集成的挂件和“DIY 编程”软件，并通过 Rhino Cart 的板载电源连接到便携式模块化夹具台上。

Jordan 表示，他们在搜索过程中使用了许多高质量的系统，但大多数都是为了提高产量，而不是 MT Solar 需要处理的十几件和更小的批量，通常是每小时一次。大多数人还需要安全笼，乔丹希望尽可能避免这一费用。 “我们的夹具需求也比传统机器人简单得多，”他说。 “如果某个零件不合适并且需要手工焊接，那么有人可以直接跳到那里并在同一张桌子上进行操作，然后让协作机器人重新开始工作。当您处理各种保护和旋转转盘时，这是不可能的，就像您在大多数自动焊接单元中看到的那样。”

也许他唯一的遗憾是他没有买两个。 “今年晚些时候，我们计划引进另一台协作机器人，这样我们就可以将一台用于设置和编程，另一台用于生产，”乔丹说。 “这将使我们能够根据精益环境的需要实现持续流动。”

紧身裤

Steve Dillon 分享了一个类似的协作机器人成功故事，尽管其理由完全不同。他是密歇根州利沃尼亚 CDP Diamond Products 的副总裁，是 Dillon 家族的第三代工具制造商之一。但是当他向他的兄弟们提议他们投资机器人以保持他们的八台 FANUC 线切割 (WEDM) 机器全天候运行时，他们表示怀疑，但同意试一试。

顾名思义，CDP Diamond Products 设计和制造各种定制金刚石切割工具。该过程的一个步骤包括将钎焊工具装载到旋转工作台上，并在每个凹槽上切割所需的轮廓，这一操作通常需要大约三个小时。为了最大限度地延长机器正常运行时间并提高产量，Dillon 为大多数 WEDM 配备了一对转台，但这只给了他六个小时的无人值守加工时间。他向位于马萨诸塞州萨德伯里的 FANUC 经销商 Methods Machine Tools Inc. 寻求建议。

“起初，他们建议使用更多的转台，但这些东西非常昂贵，我知道我可能会以大约相同的价格买到机器人，”狄龙说。 “问题在于占地面积。我在绕线机周围建造了温度控制室，以最大限度地提高零件精度，这意味着没有空间来放置防护装置和笼子等等。幸运的是，FANUC 大约在同一时间推出了他们的协作机器人系列。”

与 MT Solar 的焊接解决方案类似，Methods 为 CDP Diamond Products 提供了一个可移动的支架，其中包含用于两打 HSK 63 刀柄的凹槽。为此，他们安装了一台 FANUC CRX 协作机器人，该机器人有足够的臂距来服务两台机器。根据工具组合的不同，Dillon 和他的团队现在可以在完全无人值守的情况下运行两班或多班，如果操作员需要介入其中一台机器工作，另一台机器可以照常工作。

“找人太难了，当我儿子上高中的时候，我会请他晚上来给机器喂食，”狄龙说。 “就在前几天，他从大学打来电话，想知道我们是否有他的工作。我不得不告诉他，‘对不起，儿子。你被机器人取代了。现在去学习吧。’”

笼子比赛

阿拉巴马州牛津市 Associated MetalCast LLC 的所有者兼总裁 Ron Douglas 对笼子没有意见。几年前，他的公司在其 Okuma Genos L300 数控车床上安装了 FANUC 机器人，Douglas 从此成为自动化的坚定信徒。该公司现在拥​​有三个这样的单元，并计划在夏季再实施两个。由于这些是所谓的“工业机器人”并且不是协作的，因此需要笼子来保证人类的安全，尽管一个单元只使用光幕。无论如何，所有人的任务都是装卸零件，在单元的清洗站清洗它们，并且在一个案例中，对集成的 CMM 执行 100% 的检查。

Associated MetalCast 不铸造或锻造零件。 Douglas 于 1998 年创立了这家公司，之所以选择它的名字，是因为它与全国各地的铸造厂有着密切的联系。它为农业、重型设备和基础设施等一系列行业提供精密加工、喷漆、热处理、装配和其他增值工艺。虽然其许多成品零件以铸件或锻件开始，但 Associated MetalCast 及其 96 名员工还加工大量棒材和板材，为其客户提供“一站式”制造解决方案。

当被问及他为什么开始自动化时，道格拉斯的回答并不令人惊讶。 “鉴于我们在阿拉巴马州寻找熟练劳动力的挑战，自动化将继续成为我们未来的重要组成部分。它不仅提高了效率、吞吐量和零件一致性，而且还让我们的员工能够从事比机器管理更有趣的任务。所有这些在当今的机械加工领域都非常重要。”

他指出了另一个重要的一点，那就是在开始任何自动化项目时让团队成员参与进来。 “令人惊讶的是，起初这非常具有挑战性，”道格拉斯说。 “我很难从工程和生产人员那里获得支持，因为这对他们来说是新事物，完全超出了他们的范围。但一旦他们开始看到结果并意识到自动化是公司向前迈出的正确一步，他们就支持了。在他们的支持和我们机器人集成商的支持下，此次推出非常成功。”

打破传统

纽约州托纳旺达市 Manth Manufacturing Co. 的总经理 Duane Manth 在机器人方面有着悠久的历史。在过去的二十年里，他投资了各种形式的自动化，包括几台带有集成龙门装载机的 Wasino 排式 CNC 车床，他将这些车床用于车间的一些大批量部件。虽然这些机器对他来说做得很好，但他想要一个比那些两轴和三轴龙门架更灵活的机器人，并且可以在包括人类工人在内的蜂窝配置中使用。

“在我们 40 年的历史中，我们一直在努力提高竞争力，并且在适当的情况下，自动化在其中发挥了作用，”Manth 说。 “因此，当我的制造经理 Mike Rex 和我开始谈论增加我们的一个手动生产单元的产量时，恰巧 Absolute Machine Tools 的销售人员在几天前停下来并为 OB7 送了一份传单.有人把它放在我的桌子上，我一直在读它并查看价格标签，很快我就打电话给他说，‘告诉我更多关于这个的信息。’”

OB7 是 Productive Robotics Inc. 的协作机器人，该公司是 ZBE Inc. 的一家位于加利福尼亚州 Carpinteria 的衍生公司，该公司为电影行业构建机器人摄像系统。 Manth 并不关心这家拥有 12 年历史的公司是如何开始的——他所关心的只是降低他的三人加工单元的劳动力成本。他购买了两台 OB7 并用它们来照管单元的 CNC 车床，留下一个人操作外圆磨床并监视协作机器人。

该解决方案非常有效，Rex 很快就开始寻找其他 OB7 应用程序，最终将它们用于操作珩磨和拉床。 “我们还有一台 OB7 向另一个单元中的外圆磨床进料，这让其中一名操作员腾出时间来处理其他东西，”Manth 说。 “他们取得了巨大的成功。”

他和他的团队不断追求更高的效率，这导致 Manth Manufacturing 去年底被其最大的客户，纽约克拉伦斯的 Dynabrade USA 收购。“我们坚信自动化是制造业的未来，这就是我们将继续投资的原因公司总裁 Mike Buffamonti 说： “Dynabrade 看到了机器人材料去除和表面处理的许多机会，因此已开始与各种协作机器人制造商合作，为我们的客户提供概念验证解决方案。我们对我们进化的下一步感到非常兴奋。”

设置优先级

对于霍尼韦尔国际公司凤凰城工厂的制造技术高级总监 Douglas Bingham 来说，这一切都不足为奇。这家总部位于北卡罗来纳州夏洛特的制造商拥有五个部门，在全球拥有超过 100,000 名员工，去年的销售额为 340 亿美元，在自动化方面拥有丰富的经验。无论是意大利的里雅斯特的自动烟雾探测器生产线，还是墨西哥墨西卡利的机器人焊接单元，这家财富 100 强公司已在数百个制造基地部署了自动化技术。

宾厄姆说，缺少的是一个全面的、全公司范围的战略。 “多年来，每个站点都采取了自动化措施，将他们看到的任何东西都自动化，从而提供合理的投资回报。虽然这在大多数情况下都带来了良好的结果，但它也可能更加高效和成本效益高。因此，我们组建了自动化卓越中心 (COE) 团队，其中包括来自各个业务部门的专门自动化领导者。

Bingham 和他的同事不会在每次新建工厂或推出产品时都重新发明轮子，而是致力于标准化公司的自动化解决方案。它将评估关键站点的运营，确定哪些制造技术或流程适合实现自动化，定义基准并开发模块化解决方案，然后将这些解决方案扩展到它们将带来最大利益的领域。

为此，Bingham 最近在近 200 家集成公司的会议上发表了讲话。他描述了该项目及其团队的自动化优先事项——焊接、机器维护、去毛刺和检查——并提供了以下使命宣言：“在我们的核心足迹中的关键流程上部署智能自动化技术，以创建可预测、弹性和高效的运营。”

然后他建议，如果霍尼韦尔要完成这项任务，就需要他们的外部专业知识，并邀请他们分享他们可能有的任何想法。 Bingham 说：“我们知道，与这些专家和其他专家提前接触，以尽可能最好的方式制定正确的解决方案，然后围绕它们进行标准化非常重要。

他补充说，这种标准化至关重要，详细的工作说明和任何提议的解决方案的准确模拟也是如此。 “这不是我们在以前的自动化项目中总是要求的。现在这是必须的。我们想在实际下订单之前看看电池是如何工作的。随之而来的要求是仅使用预先批准的硬件（例如特定品牌的 PLC 和机器人）以及开发标准化模块，然后我们可以在不同的设施中复制和粘贴这些模块。这将有助于消除您目前在我们的一些工厂中看到的杂乱无章的设备，同时也使自动化的部署更容易且更具成本效益。我们去年才开始这个项目，但我不得不说，我们看到了很多机会。”