機器人智能解決方案賦能表面精加工

—與保時捷管理咨詢協(xié)作—市場的發(fā)展趨勢表明，成本效益高的制造能力尤為公司正在經(jīng)歷下一個巨大的快速發(fā)展階段-邁向人機智能協(xié)作。保在內(nèi)的48位高層管理人員進行的全球跨行業(yè)調(diào)查顯示，96%的公1.0961.066+3%1.0961.066+3%CAGR1.0359781.0059789569502023202420252026202720282029司已經(jīng)開始進行智能工廠轉(zhuǎn)型，不僅要提高生產(chǎn)力，還要提高生產(chǎn)理流程的自動化，也因為對轉(zhuǎn)型的理解和管理不足?！r捷管理咨詢公司的高層管理人員調(diào)查顯%80%80%59212021不斷增加停滯不前不斷減少來源：保時捷管理咨詢公司。摘自白皮書《智能工廠：高科技，還是更高的挑戰(zhàn)？》|保時捷管理咨詢4機器人智能解決方案賦能表面精加工?去全球化趨勢要求在成本較高的國家提升效率。的工作環(huán)境以確保成功。面對供應鏈中斷和熟練勞動力短缺等各種挑戰(zhàn)，所有公司都必須愿意跨部門合作，一起努力實現(xiàn)共同的愿景。智能工廠是運營部門為確保企業(yè)長期競爭力所作出的貢獻。優(yōu)化企業(yè)自身的生產(chǎn)網(wǎng)絡，可影響多項績效指標。總之，調(diào)查顯示了智能工廠轉(zhuǎn)型的五個戰(zhàn)略目1.生產(chǎn)效率:提高生產(chǎn)效率仍然是工廠運營的首要目標。企業(yè)通過業(yè)而異，平均降幅為14%。其中，消費品行業(yè)的成本預計下降9%，而工業(yè)品行業(yè)的成本則預計下降18%。升，自動化系統(tǒng)及車間IT/OT的可用性和穩(wěn)健性成為可靠性的關鍵成功因素，因為這三個方面都會受到停機時間和中斷的影—預計每年減少%4-4-53-44,2/3-44,2/52-32-31-21-23,4/53,2/52,5/51,7/516%13%9%?9%?14%12%18%來源：保時捷管理咨詢公司。摘自白皮書《智能工廠：高科技，還是更高的挑戰(zhàn)？》|保時捷管理咨詢?yōu)橹悄芄S的愿景設定宏偉目標很容易，但大多數(shù)組織在實現(xiàn)其目為一種戰(zhàn)略優(yōu)勢。這一經(jīng)濟變革在過去十年中，已經(jīng)推動全球工業(yè)機器人安裝量的增長達到160%。盡管取得了這些進展，但受訪的管理人員表示，在所有涉及的目標中，智能工廠轉(zhuǎn)型的預期成果與實際完成情況之間存在差距。未能達到總體預期的原因，很大程度1.理論概念轉(zhuǎn)化為實際解決方案的能力不足。2.BrownfieldIT/OT環(huán)境正在減緩智能工廠的轉(zhuǎn)型步伐。3.業(yè)務部門和IT之間的協(xié)作不足。5.采取機會主義的起步方式，沒有明確的目標6.缺乏專門的部署團隊。7.解決方案的可擴展性有限。8.缺乏組織內(nèi)部的認可和重視。%+120%國-55%199020002010如果在智能工廠轉(zhuǎn)型中忽略了這些陷阱中的一個或多個，那么預期的效果可能只能部分實現(xiàn)。即使只涉及一個行動領域，實施起來仍然很困難，因此往往難以全面達成多維目標。一個令人驚訝的調(diào)查結(jié)果是，人們往往低估了組織接受度和變革管理的重要性。不同公司規(guī)模和行業(yè)的各種項目都證實了這一點：智能工廠的成功轉(zhuǎn)型往往因為缺乏有效的轉(zhuǎn)型和變革策略而受挫。總之，智能工廠轉(zhuǎn)型不僅是一種戰(zhàn)略優(yōu)勢，也是一種必然趨勢，必須將其視為一個整體的過程，而不是孤立的項目。特別是對電子制造服務（EMS）公司來說，他們努力在當今充滿活力的市場中保持競爭力。隨著未來幾年制造成本預期上漲，要實現(xiàn)成本效益，部署先進技術變得至關重要。此外，這些技術的整合增強了企業(yè)的靈活性，使其能夠縮短上市時間并迅速適應不斷變化的客戶需求。質(zhì)量改進同樣重要，因為智能技術有助于降低缺陷率。因此，推動智能工廠的創(chuàng)新不僅對于應對這些主要挑戰(zhàn)至關重要，而且對于確保在不斷發(fā)展的EMS環(huán)境中實現(xiàn)可持續(xù)和繁榮的未來也至關重要。475k183k+160%183k+160%20102022@保時捷管理咨詢公司來源：保時捷管理咨詢公司。摘自白皮書《智能工廠：高科技，還是更高的挑戰(zhàn)？》|保時捷管理6機器人智能解決方案賦能表面精加工—實現(xiàn)前所未有的一致性和質(zhì)量水平。機器人能夠精機器人自動化的精度可擴展到最復雜、最精細的表面精加工任務。配備了先進的傳感器和視覺系統(tǒng)，機械臂能夠準確地捕捉到復雜細節(jié)，并以手工方式難以實現(xiàn)的精度進行表面處理。這不僅提高了成品質(zhì)量，還拓寬了電子元件設計和創(chuàng)新的可能性。作為一種在保持最高精度的同時實現(xiàn)更快、更靈活生產(chǎn)的方式，機器人為電子制造商帶來了巨大收益。隨著消費者和監(jiān)管需求的不斷增長，促使制造商采用更可持續(xù)的生產(chǎn)方式，機器人所帶來的性能提升，可在確保材料的高效使用、減少浪費和降低整個加工過程對環(huán)境的影響方面做出重大貢獻?！诖_保電子元件生產(chǎn)過程中的質(zhì)量方面，機機器人自動化也為提高生產(chǎn)力和盈利能力提供了途徑。雖然自動化技術的初始投資可能較大，但通過提高生產(chǎn)量和降低運營成本，這些投資最終可以得到回報。此外，自動化可以幫助企業(yè)緩解在競爭激烈的就業(yè)市場中找到熟練勞動力的挑戰(zhàn)，同時可以讓工人從繁瑣的低級任務中解放出來，從而實現(xiàn)更有效的人力資源利用。隨著市場需求的波動，制造商可以擴展他們的機器人系統(tǒng)，以滿足增加的生產(chǎn)需求，而無需雇傭額外的員工。這種靈活性對于快速變化的電子行業(yè)至關重要，因為快速響應市場變化本身就是一種競爭優(yōu)勢。機器人自動化在打磨中的應用打磨是電子元件制造中的一個重要過程，有助于提高最終產(chǎn)品的質(zhì)漆和焊料的正確附著以及防止電短路和確保專業(yè)美觀的外觀至關重要。它在確保尺寸精度方面也起著重要作用，允許對零件尺寸進行微調(diào)，以滿足嚴格的公差要求，并有助于確保在后續(xù)處理（如陽極氧化或涂漆）之前去除加工或鑄造過程中可能產(chǎn)生的鋒利邊緣和接下來，本文將介紹應用機器人自動化處理電子元件制造中所涉及的打磨任務所帶來的優(yōu)勢，以及如何使用ABB的MachiningPowerPac解決方案提升性能。7—用砂磨泡沫或較軟的拋光輪以適應產(chǎn)品細節(jié)。過程的最佳周期時間為90秒。步驟1：根據(jù)所需的路徑數(shù)量定義和創(chuàng)建點步驟1：根據(jù)所需的路徑數(shù)量定義和創(chuàng)建點和中間黃線標記的區(qū)域重疊和中間黃線標記的區(qū)域重疊上段重疊區(qū)4處理周期時間當前流程30秒輪數(shù)總周期時間90秒8機器人智能解決方案賦能表面精加工—向越南和印度等新興的低成本國家轉(zhuǎn)移。光輪來適應3D幾何曲線。工廠采用機器人打磨解決方案時，傳統(tǒng)的機器人打磨方法使用逐不僅會造成經(jīng)濟損失，而且為了獲得準確的3D投影就需要更多的收益率主要受到以下因素的影響：?機器人工程師在特定區(qū)域的編程CAD與生產(chǎn)CAD不?使用較軟的砂紙或拋光輪會導致去除率不均勻?！斎氲脑土慵型庥^缺陷的風險輸入的原型零件總數(shù)10,000人民幣/美元￥50/$7×邊角不均的風險（4個邊角移動時速度/壓力不均勻）20%×過渡不順的風險（無法與復雜幾何形狀平滑過渡）×3D表面上刀具痕跡的風險（機器人路徑方×3D表面上出現(xiàn)分割線的風險（區(qū)域重疊導致過度拋光/拋光不足）×3D表面壓痕的風險（變色和激光蝕刻文字顏色不均勻）人民幣/美元—來源:iStock壓痕表面最終表面初始表面壓痕表面最終表面邊角不均零件投影中的一個角比另一個角大或小。過渡不順加快。進入/退出速度不平衡將導致邊角形狀與原始預期產(chǎn)品設計拋光痕跡特定區(qū)域的過度加工會導致砂輪侵蝕產(chǎn)品表面，從而在金屬合金上形成閃亮的反光線。可以想象成飛機輪在跑道上留下的深色輪刀具痕跡*方向與切割機相同。分割線*從Protolabs創(chuàng)建的原始版本復制的圖表10機器人智能解決方案賦能表面精加工—步驟1：根據(jù)所需的路徑數(shù)量定義和創(chuàng)建點但是，對于一般工程師來說，編寫此類運動軌跡幾乎是不可能的任務。盡管許多機器人和軟件公司已經(jīng)推出了離線編程工具，但這些軟件仍然面臨著兩個日益嚴峻的挑戰(zhàn)。第一個挑戰(zhàn)是編程過程仍然高度依賴于零件設計師和機器人程序員的專業(yè)輸入。處理更復雜零件所需的精度需要專家級的編程技能和對零件的深入了解，這是未經(jīng)專業(yè)培訓的人員難以勝任的。此外，精確地表示零件特征可能是一項繁瑣的編程任務，需要長時間的溝通和手動編程。即使零件之間有微小差異，也必須重復這項任第二個挑戰(zhàn)是，即使在代碼設計階段之后，將虛擬機器人代碼轉(zhuǎn)換為物理代碼也會產(chǎn)生較大的運動偏差，還需要數(shù)小時的連續(xù)微調(diào)，使整個過程更加枯燥。依賴專家的線下調(diào)試調(diào)試時間240分鐘/1次×需要進一步完善路徑的典型程序的時間20次修改路徑生成所花費的總時間4800分鐘￥40,000/$5,674=機器人路徑編程的成本￥20,000/$2,837這會導致工程成本增加，過度依賴專家而削弱組織韌性，同時由于虛擬到實體機器人運動的不一致性，導致更多零件損耗?！袌錾蠙C器人離線編程工具的泛濫虛擬機器人和實體機器人的偏差：由于軟件缺乏對特定機器人品牌實際運動控制的精確模擬機器人虛擬程序行程距離機器人物理運動慣性導致運動偏差挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)2示教位置偏移不能在控制器中自動校正TCP輸入無法偏移運動路徑因機器人制造裝配誤差導致的偏差基于經(jīng)驗的手動示教導致的偏差系統(tǒng)集成TCP0,0,0虛擬TCP0,0,0物理TCP0,0,0實際運行中的偏差12機器人智能解決方案賦能表面精加工—更好的表面覆蓋路徑史上，大多數(shù)機器人打磨過程中出現(xiàn)的外觀缺陷都是由于去除不均角比另一個角打磨過度）以及角部過渡不平滑導致的切線斷裂。循環(huán)工藝一個周期所需時間30秒60秒輪數(shù)循環(huán)工藝一個周期所需時間30秒60秒輪數(shù)總周期時間90秒60秒除了改善外觀效果外，這種運動方式還有助于縮短周期時間；傳統(tǒng)流程需要90秒，而新流程只需要60秒?！斎氲脑土慵型庥^缺陷的風險輸入的原型零件總數(shù)10,00010,000￥50/$7￥50/$7×邊角不均的風險（4個邊角移動時速度/壓力不均勻）20%×過渡不順的風險（無法與復雜幾何形狀平滑過渡）4%×3D表面上刀具痕跡的風險（機器人路徑方×3D表面上出現(xiàn)分割線的風險（區(qū)域重疊導致過度拋光/拋光不足）0%×3D表面壓痕的風險（變色和激光蝕刻文字顏色不均勻）￥105,008/$14,895=浪費的零件數(shù)量2,100——掃描以了解更多信息觀看視頻——以下發(fā)現(xiàn)來自ABB機器人進行的一項實驗，該實驗涉及對歷史項目計劃的研究，包括原型階段的10,000個輸入單元和工程驗證構(gòu)建期間的100,000個輸入單元。這些展示了將ABB的MachiningPowerPac應用于機器人表面處理的潛在優(yōu)勢。C2$C2$借助MachiningPowerPac，機器人工程師現(xiàn)在可以輕松地在現(xiàn)場輸入?yún)?shù)、計算路徑并進行刀具設置，同時適應產(chǎn)品的獨特功能，以提供高質(zhì)量和一致的表面處理效果。簡化的編程流程不再需要專業(yè)知識。只需一鍵操作，路徑就會自動生成并進行模擬。整個調(diào)試過程從6小時縮短至3分量也減少了。由于不需要機械工程師的參與，現(xiàn)在僅需一名機器人工程師即可完成調(diào)試工作。機器人路徑調(diào)試從每輪重新設計的4小時縮短到3分鐘，相當于工程師生產(chǎn)在相同設備中生產(chǎn)更多零件后，機器人周期時間縮由于路徑錯誤設計造成的外觀損壞，在標準原型中節(jié)省了80001個零件的潛在原型零件=2.37噸鋁合金↓初始投資和回報期不到3個1.8000件基于對歷史項目計劃的研究，包括原型階段的10,000個輸入單元和工程驗證構(gòu)建階段的100,000個輸入單元。創(chuàng)建新路徑所需的時間（分鐘）×進一步完善路徑通常需要的次數(shù)路徑生成所花費的總時間30分鐘￥20,000/$2,837￥62.50/$8.914機器人智能解決方案賦能表面精加工—生成路徑的三個步驟偏移量1偏移量3偏移量3偏移量111最大角度最大長度最大扭矩最大角度最大長度最大扭矩輸入波的數(shù)量231.0020.005——掃描以了解更多信息觀看視頻—數(shù)字化賦能的編程—虛擬現(xiàn)實到物理世界的運動精度優(yōu)勢優(yōu)勢該模擬再現(xiàn)了機器人在3D空間中的全范圍運動價值捕捉機器人系統(tǒng)的典型運動優(yōu)勢該模擬使用系統(tǒng)上所有作用力的物理模型，再現(xiàn)了機器人在3D空間中的全部運動范圍價值確保捕捉到機器人系統(tǒng)的所有可能運動，包括邊緣情況運動動態(tài)模式ABB機器人的數(shù)字到物理運動和邏輯精度水平16機器人智能解決方案賦能表面精加工—工程成本。由ABB或ABB授權(quán)服務提供商提供三次系統(tǒng)故障支持服務。通過數(shù)字化編程，原型制作所需的零部件數(shù)量減少，運動精度99%?，F(xiàn)狀凈節(jié)省生成機器人路徑的總成本6小時×標準產(chǎn)品構(gòu)建中的程序細化輪次機器人路徑生成所花費的總時間4800涉及的工程人員數(shù)量￥20,000/$2,837￥40,000/$5,674￥62.50/$8.9￥20,000/$2,837輸入的原型零件有外觀缺陷的風險產(chǎn)品原型投入生產(chǎn)線￥50/$7￥50/$720%4%×3D表面上出現(xiàn)分割線的風險（區(qū)域重疊導致過度拋光/拋光不足）0%￥105,008/$14,895￥202,728/$28,756=浪費的零件數(shù)量2,100個零件6,155個零件4,055輸入的工程驗證