使用内部集成系统

没有人比在那里工作的人更了解自己的业务。所有权、管理层和工人每天都在处理构成任何和所有公司的许多优点和缺点，特别是那些试图在快速发展的精密机械零件制造世界中谋生的公司。

虽然有许多焦虑的第三方站在一边帮助商店过渡到新的更好的制造方式，但有时最好的答案可能在商店自己的四堵墙内。这总结了位于俄亥俄州德尔福斯的 Vanamatic 公司的核心理念。

Vanamatic 是一家拥有 90 名员工的第三代精密加工零件制造商，以公司的自力更生和解决问题的能力为荣。管理层首先在内部寻找答案，让员工参与问题/解决方案的练习，然后才寻找必要的外部资源来填补任何空白。

多年来，采用这种“事半功倍”的方法表明，在一个专注于首先挖掘内部人才的环境中，答案更容易得到，而且员工的支持也带来了额外的好处。这是一个成功的公式，让公司自 1954 年成立以来经受住了许多风暴。

该公司最新的主要系统集成举措涉及使用协作机器人（cobots）使多项操作自动化，这些机器人可以独立工作，也可以作为与人类工人合作的助手。协作机器人是一项相对较新的发展，它使机器人在车间成为更实用的工具，尤其是像 Vanamatic 那样拥挤的机器人。

一个好的开始
多年来，工厂经理 Adam Wiltsie 在整个车间内设计和开发了劳动力节约和流程改进。一种这样的设备最初是作为组合部件清洁和蓄能器转盘的。

它已经演变成一个机器指定的测量站，配备了生产零件所需的适当测量仪。它与车间的中央 ERP 系统相连，为操作员提供实时状态信息，并可轻松访问设置、测量和作业运行信息。这些单元是在内部设计、建造和集成的。

Wiltsie 先生还带头为车间的车床和铣床进行装卸的取放自动化。基本上，这些单元是机械穿梭装载机/卸载机，旨在减轻使用操作员执行任务的单调乏味。它们几乎是固定的自动化，几乎没有灵活性。

机器人代表了 Vanamatic 的合理发展。在一次贸易展上看到协作机器人（一种具有接近感应功能的机器人，能够安全地在人旁边工作）后，威尔特西先生可以看到这项技术已经赶上了他的商店的需求。一个六轴关节臂，在操作员旁边工作，不需要安全笼是完美的。 Rich Lindeman 的装配站是一个完美的起点。

Vanamatic 的第一个协作机器人是 Ethel。她的名字是由她的经纪人林德曼先生命名的，林德曼先生最近庆祝了她在公司全职服务 50 周年。对于 Rich 和 Ethel 配对进行的组装操作，Rich 可能在 Lucille Ball 和他的协作机器人的角色中看到了自己，作为她的忠实朋友 Ethel Mertz，在巧克力糖输送机上工作。
Lindeman 先生将执行的组装任务是一个八步过程，从一个包含 144 个零件的托盘开始。 Lindeman 先生拿起零件，在量规上检查关键长度测量值，在零件末端组装一个小 O 形圈，吹出 ID，将垫片推到一组螺纹上，使其紧靠六角形，验证组装并将其放入包装中以便运输。

据 Vanamatic 的工厂经理 Wiltsie 先生说，“Rich 在这方面没有任何问题，并且已经成功地完成了这项工作一段时间。这不是执行一次任务的问题；需要执行 500,000 次，这是该组件的订单数量，”他说。 “这是燃油喷射系统的生产线就绪部件，必须是正确的。我只有 40 岁，自己组装。几千后我很痛，而且质量不够完美。没有贬低林德曼先生的意思，这个特殊命令的集会不是为人类准备的，而且正如我发现的那样，也不人道。

Ethel 是由 Universal Robots 制造的 UR3 模型。它是 UR 制造的最小的协作机器人，其运动范围几乎与人类相当。有效载荷为 6.6 磅，半径为 19.7 英寸，该装置的占地面积为 5.9 平方英寸。然而，对于 Vanamatic 的喷油器装配应用来说，机器人只是一个开始。

人机工程学是为工人安排工作空间的重要考虑因素。考虑因素包括工作进入活动区域的位置、辅助设备的放置（例如用于此装配操作的测量计）、O 型圈和垫片的放置位置与装配活动和加工零件的方向以及加工零件的位置有关。出境包装。

虽然人体工程学对 Lindeman 先生很重要，但对 Ethel 来说至关重要。她很聪明，但缺乏做出微妙的运动变化决策的能力，也缺乏适应超出她的编程的智能，即使她确实包含子程序来处理丢失的 O 形环或垫片。这将在未来通过视觉系统解决。同时，对传入的托盘使用“防错”是一种简单、可靠的方法，可确保 Ethel 的程序每次都能在正确的位置有一个良好的开端。

Vanamatic 工程师使用 CAD 建模来说明制造过程的各个方面，例如车间布局、机器模拟以及公司内部区域的其他图形和虚拟表示。这些技能被应用于为 Lindeman 和 Ethel 先生准备工作区域。工程师可以在建造或购买任何东西之前看到、运行它并“假设”测试它。

“协作机器人的编程工具范围广泛，设计精良，易于使用，”Wiltsie 先生说。 “我们把我们精心磨练的内部能力为细胞设计和建造工作环境带到了聚会上。我们能够将协作机器人集成到一个系统中，该系统包括组装喷油器部件所需的八项操作，为公司节省了大量投资。另一个优势是，凭借我们的内部设计和构建能力，我们可以随着时间的推移轻松进行更改和改进。”

今天，Lindeman 先生的装配操作由 Lindeman 先生分两步组成，装载托盘和包装成品。 Ethel 在两者之间进行了六项操作。他们关系很好。

再来一次
Ethel 在 Vanamatic 的安装取得了成功。它正在毫无怨言地进行组装工作，最重要的是，没有运送任何不良零件。

第二个协作机器人，也是 UR3，在 Ethel 之后不到一年就到达了 Vanamatic。她的经理吉恩·迪克曼（Gene Dickman）将她命名为 Roxy，她的任务比 Ethel 更直接。基本上，她倾向于使用 Omni-Turn 车床，在其上装载毛坯并移除成品车削零件。

对于这次手术，Roxy 的柔韧性是她的强项。 Omni 运行低音量和高混音的部分。快速更改程序和末端执行器（夹具）的能力是她成功的关键。

有了这个应用程序，Vanamatic 要求其内部工程设计和集成双夹具，因此 Roxy 只需进入机器一次即可装载和卸载其零件。机器人占地面积小且重量相对较轻（24.3 磅），因此可以轻松安装在 Omni-turn 的前面。 Vanamatic 的工程师设计并制造了集成机器和 Roxy 的定制安装支架。他们还编写了允许机器人和机器进行通信的接口软件。

边做边学
教育是累积的。通常，人们通过建立在他们之前接触过的课程中创建的基础来学习新事物。

Vanamatic 的第三个协作机器人装置 Rocky 就是这种情况。 Rocky 在公司整合 Roxy 大约 196 天后进入车间，随着整合这些机器和必要辅助设备的学习曲线加快，项目之间的时间缩短了。

Rocky 由他的训练者 Paul Meiring 命名，是 Universal Robots 的另一个 UR3 模型。 “在启动和运行 Rocky 时，我们应用了从前两个协作机器人应用程序中学到的知识，”Wiltsie 先生说。

为 Rocky 选择的任务是另一项比 Roxy 更复杂的机器维护工作（这次是在 VMC 上）。与其他两个应用程序一样，Vanamatic 工程师制作了一个虚拟操作模型，包括输入和输出零件输送机的方向。
对于这项装载工作，需要将协作机器人放置在机器的工作区内，以消除开门和关门的麻烦。由于机器内部空间狭窄，Rocky 被倒置安装，并通过内部设计和内置的支架连接到机器立柱上。零件毛坯被装载到位于防护装置外部的传送带上，并将零件毛坯运送到 Rocky。

Rocky 从传送带上的固定位置拾取零件毛坯，但还有将工件移动到工件夹具上的第二个夹持站的额外职责。协作机器人与机床 CNC 之间的时序由 Vanamatic 使用机器人与机床之间的通信进行编程。

零件加工完成后，Rocky 使用加工中的康耐视量规验证每个零件，然后将其释放到输出传送带。协作机器人被编程为将任何不合格的零件卸载到单独的垃圾箱中，如果连续三个失败，它会发出警报。

“这个安装比我们的 VMC 加载向前迈进了一步，”Wiltsie 先生说。 “与我们之前集成到 VMC 中的穿梭装载机相比，我们现在享受的协作机器人系统的灵活性代表了我们对未来业务增长的承诺。”

令人惊讶的帮助来源
随着 Vanamatic 管理层推进车间的整合计划，它遇到了许多人可能不会考虑的盟友。与大多数公司一样，该公司与工人赔偿局 (BWC) 有交易。有时，由于 BWC 的监管执法作用，这些交易可能不太友好。

然而，在 Vanamatic 的协作机器人安装项目中，在 BWC 中发现了一种志趣相投的精神。在俄亥俄州，《生物武器公约》为企业拨款，以帮助他们通过简单和复杂的方式减少潜在的工人赔偿要求。

Vanamatic 为其自动化工作申请并获得了赠款，这大大增加了其协作机器人的购买和安装费用。尽管并非所有州都提供此类赠款，但询问一下也无妨。

无论车间是在考虑使用自动化、通信还是更好的工作流程技术来进行系统集成，车间的合理性都与更换工人无关。相反，它涉及提高工人的工作。 Wiltsie 先生和俄亥俄 BWC 似乎一致认为，有时全行业的招聘问题可能与人无关，而更多地与要求我们做的工作有关。

*Vanamatic 自 1957 年以来一直是 PMPA 成员。