Fusion OEM verdoppelt Produktionskapazität durch fortschrittliche robotergestützte Maschinenbestückung

In einer Zeit, in der Sorge um Roboter, die menschliche Arbeit ersetzen, üblich ist, ist es seltener, Geschichten zu hören, in denen Betriebsmitarbeiter für Roboter bei ihren Managern eintreten. Das ist Fusion OEMs Geschichte. Eine von Mitarbeitern geführte Initiative führte zur Einführung mehrerer Universal Robots mit Endeffektoren von Robotiq, was Jobkosten senkte.

Mitarbeiter-Initiative für Cobots

Immer auf der Suche nach Inspiration von Branchenkollegen, verfolgte Fusion's Head Machinist Davin Erickson seit Jahren CNC-Zerspanungskanäle auf Instagram und YouTube. Er war beeindruckt, als er zum ersten Mal einen Roboter sah, der eine Maschine ohne Käfig bediente. Angesichts der Schwierigkeiten des Betriebs, neue Mitarbeiter zu finden und einzustellen, sowie vergangener Erfahrungen mit sperrigen Industrierobotern, blieb Herr Ericksons Interesse geweckt.

Robotiqs Dual-Hand-E adaptive Greifer bewegen bearbeitete Teile von einem Spannfutter zum anderen in einer von Fusion OEMs 14 CNC-Maschinen.

„Wir begannen dann, diese kollaborativen Roboter überall in sozialen Medien und auf Messen zu sehen“, erinnert er sich. „Wir versuchten, unseren CEO zu überzeugen, dass das toll für unsere Fabrik wäre. Es brauchte ein paar Versuche, aber da es sehr schwierig war, gute menschliche Hilfe hier zu finden, hießen wir schließlich unseren ersten Roboter im Sommer 2018 willkommen.“

Automatisierung der Maschinenbestückung

Seine Mitarbeiter zu befähigen, war es, was CEO Craig Zoberis dazu brachte, mit Universal Robots und Robotiq als Partnern für das kollaborative Robotik-Projekt des Betriebs voranzugehen. Herr Zoberis erinnert sich an die Lektüre von „Lean Robotics“, einem Buch von Robotiq CEO und Mitgründer Samuel Bouchard. Er beschreibt eines der Argumente des Buchs: dass Roboter helfen, menschliches Arbeits潜力 zu erfüllen. „Statt unsere Mitarbeiter alle 10 Minuten Maschinen be- und entladen zu lassen, können sie sich auf Maschinenprogrammierung und andere wertschöpfende Aufgaben konzentrieren“, sagt er.

Vier Roboter wurden bei Fusion OEM in weniger als einem Jahr eingesetzt. Die automatisierte Applikation läuft wie folgt:

1. Ein UR5e oder UR10e Roboterarm nutzt Robotiqs Hand-E adaptiven Greifer (einzelnes oder duales Setup), um ein auf einem kundenspezifischen Nestsystem präsentiertes Teil aufzunehmen.
2. Der Greifer öffnet die Tür und führt das Teil in das Spannsystem ein, mittels Robotiqs Force Copilot Software.
3. Der Roboter schließt dann die Tür und sendet ein Signal an die Maschine, den Zyklus zu starten.

Ein Universal Robots UR10e schließt die Tür eines Bearbeitungszentrums.

Der Hand-E adaptive Greifer ist für präzise Teileinführung mit anpassbaren Fingerspitzen konzipiert. „Wir können die Greifer direkt an das Roboterhandgelenk anschließen, Feedback zu Position und Kraft erhalten und wissen, ob ein Teil dort ist, wo es sein sollte, und ob es das richtige Teil ist“, sagt R&D Manager Stephen Milchuck, der nur wenige Minuten brauchte, um den Hand-E mit seiner Software-Schnittstelle zu bedienen, als er ihn zum ersten Mal probierte.

Fusion OEM passte einen der beiden Greifer-Fingerspitzen an und montierte sie auf den Hand-E Custom Fingertip Slidern in nur wenigen Minuten.

Das Einführen eines Teils in eine Maschinenspannung erfordert viele Programmierschritte, besonders bei Nutzung der Roboter-Kraftsteuerung für bessere Genauigkeit und Wiederholbarkeit. „Das Programm wurde ziemlich groß, weil wir versuchten, den Roboter alle Bewegungen über verschiedene Achsen ausführen zu lassen, um das Teil zu platzieren“, erinnert sich Jacob Miller, Engineering Manager bei Fusion OEM. „Dann durch Hinzufügen von ein oder zwei Codezeilen durch Force Copilot ließen wir die Software die gesamte Teilepositionierung viel schneller und einfacher generieren.“

Die Zahlen lügen nicht

Diese neue Applikation bewies schnell ihren Wert. COO Ken Chess begann, Daten zum häufigsten Wiederholauftrag des Unternehmens zu sammeln. „Wir fahren oft Lose von ca. 500 Teilen für diesen Kunden. Vor den Robotern dauerte es fast sechs Tage zur Lieferung. Aber jetzt mit den Cobots, die nachts laufen, dauert es drei Tage, und unsere Fehlerquote ist gesunken, da Roboter weniger Fehler machen als sogar die besten Zerspaner“, sagt er.

Fusion OEM nutzt Robotiqs Insights Monitoring-Software, um Alerts an Mitarbeiter-Telefone und E-Mails zu senden, wenn die Produktion aus irgendeinem Grund stoppt. Wenn ein Mitarbeiter off-site ist, kann er sich remote einloggen, um das Problem zu lösen. „Wir bekommen auch prädiktive Signale, die uns sagen, wann Rohteilvorrat fast leer ist“, sagt Herr Chess. „Mit all diesen Tools, die uns helfen, Laufzeit zu maximieren, erhalten wir eine viel bessere Marge auf den Job.“ Anhand der Insights-Daten schließt er, dass das Fahren eines Jobs auf einer gegebenen Maschine mit einem Universal Roboter viermal günstiger ist als manueller Betrieb.

Fusion OEMs kundenspezifisches Teil-Nestsystem steht neben einem Universal Robots UR10e mit einem einzelnen Robotiq Hand-E Greifer.

Unterdessen sagt Zerspaner Brian Wroblesky, er könne mehr Zeit auf Maschinenprogrammierung verwenden, ohne sie laden zu müssen. „Es gibt mehr Konsistenz im Be- und Entladen der Teile. Es hat etwas vom menschlichen Fehler genommen“, sagt er.

Wie menschliche Mitarbeiter auf robotische Kollegen reagiert haben

Benutzerfreundlichkeit ist ein weiterer großer Pluspunkt für Fusion OEM Mitarbeiter. Produktionsleiter Chris Wenzel hatte viele Industrieroboter gesehen und war vom Robotiq/Universal Robots Angebot beeindruckt: „Die Programmierung, das Interface – alles ist einfacher. Jetzt sprechen wir über jedes Programm in Minuten statt Stunden.“

Was die Moral betrifft, kommen Menschen und Roboter bei Fusion gut zurecht. Für Zerspanerin Jenny Kim sind diese Roboter so normal wie jedes andere Gerät geworden: „Ich nenne sie ‚Bro-bots‘, weil sie wie deine Brüder sind. Du musst die Maschinen freundlich behandeln. Respektiere sie, und sie respektieren dich zurück.“

Die Arbeit ist für das Fusion OEM Team noch lange nicht vorbei. Das Ziel des Betriebs bis Anfang 2020 ist, einen Roboter an allen 14 Haas CNC-Maschinen zu haben. Herr Zoberis verlässt sich auf die Lean-Robotics-Methodik, um sein Robotik-Projekt zu standardisieren und schneller zu skalieren. „Ich wünschte, ich hätte ‚Lean Robotics‘ früher gelesen. Es hätte mir so viel Zeit und Geld für Design gespart. Wir haben seitdem gelernt: einfach starten, kleine Siege erzielen und aufhören, Dinge zu überkomplizieren.“

Innerhalb des nächsten Jahres hofft das Unternehmen, Produktionskapazität zu verdoppeln, Maschinenverfügbarkeit zu erhöhen und – vor allem – menschliches Potenzial weiter zu maximieren.