Applicazioni collaborative di assemblaggio nella smart factory di Schunk

Nella produzione dei moduli di presa, Schunk realizza diverse varianti prodotto in lotti di varie dimensioni: le pinze, infatti, sono state fin’ora assemblate manualmente in workstation tradizionali. Questo tipo di attività comporta una serie di problematiche quali affaticamento fisico, pericolo di infortuni e costi elevati dovuti al lavoro prettamente manuale. Un obiettivo dell’introduzione di applicazioni collaborative nella smart factory Schunk è quello di incrementare la flessibilità degli operatori, riducendo la monotonia delle operazioni e migliorandone l’ergonomia, nonché alleggerire i costi di produzione. Al centro dell’attenzione ora non sono più i processi interamente automatizzati, ma è l’automazione parziale che sta man mano prendendo piede perché riesce a coniugare sinergicamente i punti di forza dei robot con quelli degli umani. La motivazione principale che spinge ad incrementare le applicazioni collaborative risiede nell’intento di migliorare i singoli processi produttivi: in questo modo è possibile astenere le risorse umane dalle operazioni più stressanti o eccessivamente monotone per migliorare l’ergonomia delle postazioni di lavoro ed andare incontro al mutato contesto demografico; rendere più flessibili i processi, incrementare l’efficienza; ottimizzare la logistica e i processi di manipolazione e di carico. Questo nuovo trend non poteva non interessare la produzione di Schunk, leader di competenza per i sistemi di presa e la tecnica di serraggio.

Un’analisi attenta della postazione di lavoro come punto di partenza

Non appena l’operatore finisce la sua attività, comunica al robot semplicemente toccandolo che il componente è pronto per il prelievo. Foto: Schunk.

Nella fase inziale del progetto, Schunk ha valutato attentamente quali sarebbero stati i cambiamenti di processo associati all’introduzione di applicazioni collaborative. Da un lato, è importante soddisfare tutti i requisiti standard per offrire una postazione di lavoro sicura dal punto di vista della normativa vigente e dall’altro ottenere l’accettazione dei dipendenti nell’avere un robot come collega. Durante l’analisi, Schunk ha identificato attentamente postazioni di lavoro e processi idonei ad essere convertiti in applicazioni di robotica collaborativa secondo i seguenti criteri: grado di programmazione, grado di integrazione all’interno dell’intero processo ed analisi dei rischi. Allo stesso modo, sono stati preferiti processi dal payload contenuto e non particolarmente complessi, workstation dove si poteva ottenere un effettivo miglioramento dell’ergonomia e della tensione mentale dell’operatore e dove i tempi e le operazioni collaborative sono inizialmente basse. Un ulteriore elemento chiave nella selezione delle attività è stato quello in cui i rispettivi punti di forza di robot e operatori potevano emergere e distinguersi con chiarezza. Ciò trova particolare riscontro nella probabile accettazione per l’operatore di collaborare con un robot: il dipendente può continuare ad apportare il proprio valore aggiunto all’intero processo e al contempo lavorare in tutta sicurezza. Inoltre, gli operatori tecnicamente più esperti e curiosi sono stati coinvolti fin dall’inizio in questo processo pilota per stimolarne motivazione.

Una divisione del lavoro basato sui punti di forza

La pinza Co-act EGP-C è la prima pinza industriale per operazioni collaborative intrinsecamente sicura, certificata dall’associazione tedesca sugli infortuni sul lavoro (DGUV)
Foto: Schunk.

Uno dei casi in cui è stata introdotta un’applicazione collaborativa è nel pre-assemblaggio di moduli di presa. In questo contesto un robot collaborativo a 7 assi KUKA LBR iiwa 7 R800, sulla cui flangia DIN ISO 9409-1-A-50 è montata una Co-act EGP speciale con una videocamera industriale integrata, preleva i corpi base delle pinze da un contenitore e li porge all’operatore. La videocamera rileva l’esatta posizione del corpo della pinza e la trasmette direttamente al robot che è così in grado di prelevare correttamente il pezzo in lavorazione. La forza di presa viene limitata ad un massimo di 140 N, in maniera intrinsecamente sicura secondo la normativa vigente. La dimensione di ogni pezzo viene riconosciuta e classificata nella classe prodotto corrispondente, e i parametri di processo si regolano in maniera automatica. Altre operazioni monotone e puramente manuali come il fissaggio di viti, la chiusura dei collegamenti aria sulla pinza e la rimozione di colla sono state automatizzate in un secondo momento. Questo evita che l’operatore si concentri sulle operazioni più semplici e riduce il rischio di lesioni. Tra la consegna dei semilavorati e la finitura del pezzo, si devono eseguire ulteriori compiti di assemblaggio che, invece, vengono realizzati in modo più efficace dal lavoratore: l’inserimento di elementi elastici e anelli di tenuta, un test funzionale tattile iniziale e l’aggiunta di ulteriori singoli componenti. Questo tipo di operazioni, che richiedono una maggiore capacità manuale e di adattamento in base al contesto, sono punti di forza tipicamente umani.

Test di sicurezza, training e continue analisi dell’accettazione

Per garantire il rispetto della normativa in termini di sicurezza, sono state condotte accurate valutazioni del rischio sul posto di lavoro e sulla sicurezza relative allo spazio. Inoltre, sono state esaminate l’accettazione da parte della DGUV e le misure di monitoraggio della sicurezza sul lavoro durante il funzionamento, in merito al rispetto dei valori limite biometrici in caso di collisione. Inoltre, i dipendenti impiegati nelle postazioni collaborative ricevono una formazione regolare nella gestione del robot e nell’efficacia delle misure di sicurezza attraverso la somministrazione di sondaggi regolari. Da ciò è emerso che il primo contatto con il robot ha una notevole influenza sull’accettazione dei dipendenti e non solo, la sensazione di sicurezza oggettiva gioca un ruolo davvero fondamentale.

Conclusioni e consigli

L’esperienza acquisita da questo caso applicativo ha dimostrato che i lavoratori devono essere in grado di sperimentare sin dall’inizio con le soluzioni di robotica collaborativa in modo tale da poter padroneggiare i processi di lavoro, concorrere alla determinazione dei  processi e fare affidamento sulla funzione dei sistemi di sicurezza. Chiunque sperimenti negativamente l’approccio con i cobot attraverso movimenti troppo veloci oppure mediante messaggi di errore costanti, tenderà ad essere ostile all’introduzione del nuovo processo collaborativo. E’ necessario che sia l’umano a stabilire i ritmi delle operazioni e che non avvenga il contrario.  Ed in particolare bisogna prestare attenzione nel garantire sicurezza e l’inclusione dei dipendenti nella realizzazione dei processi. Nella valutazione economica dei progetti collaborativi, Schunk ha preso in considerazione altri fattori oltre agli sforzi e ai costi immediati:

  • Passaggio a una maggiore flessibilità nella produzione grazie alle operazioni multi-macchina
  • Riduzione al minimo del sovraccarico di alimentazione del pezzo, che genererebbe costi elevati in piena automazione della produzione di massa
  • Aumento della efficienza del sistema attraverso la possibilità di una gestione rapida e di un arresto in totale sicurezza, nonché evitando fermi macchina dovuti a piccoli malfunzionamenti
  • Riduzione dei costi attraverso l’ottimizzazione dei processi
  • Uso del robot per fasi di processo monotone, ma essenziali per la qualità generale, come l’incollaggio e il collaudo automatizzato.
  • Aumento della soddisfazione dei dipendenti e degli effetti positivi sulla salute per i lavoratori.

Con l’automazione parziale, cresce infine l’attenzione alle risorse umane, in quanto estende la sfera di attività di un lavoratore o evita la conversione di interi sistemi esistenti.  Allo stesso modo, si pone l’accento sull’efficienza e sulla qualità dei processi nobilitando l’operato dall’uomo nello svolgimento di attività di set-up, messa in servizio o controllo.

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Source: Attualita
Applicazioni collaborative di assemblaggio nella smart factory di Schunk

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