Promens a.s., Berry Bramlage on maailmanlaajuinen muoviosien valmistaja, jolla on laaja tuotevalikoima. Yksi yrityksen eurooppalaisista osastoista ryhtyi tutkimaan robottiohjelmoinnin ratkaisuja, haasteenaan tuotantosarjojen muutokset ja erilaiset valmistusmenetelmät. Lisäksi tuotannon käytössä oli useamman eri valmistajan teollisuusrobotteja, joita olisi tarkoitus ohjelmoida paremmin. Roboteille ohjelmoitavat työvaiheet olivat hionta, ruiskuttamalla tapahtuva aineen lisäys ja irti leikkaus.
Pitkässä koekäyttövertailussa vain yhdellä ohjelmistolla päästiin asetettuihin tavoitteisiin. Hyperthermin tuottama Robotmaster- ohjelmisto osoittautui muita vastaavia ohjelmistoja vahvemmaksi mm. käyttöliittymän ja ohjelmoinnin joustavuuden perusteella. Selkeitä ja muista erottuvia osa-alueita olivat ohjelman ominaisuudet haastavien ja eri muotoisten kappaleiden ohjelmoinnissa ja laaja erilaisten työmenetelmien tuki.
Selkeä valinta
Tšekin Zlinissä sijaitseva Promensin tuotantolaitos on erikoistunut reaktiiviseen ruiskuvalamiseen (RIM), sekä tyhjiömuovaamiseen. Tällä menetelmällä luodaan muovikomponentteja mm. maatalous- ja rakennusalan koneisiin sekä raskaisiin ajoneuvoihin. Yli 25 vuoden kokemuksella Promens on muodostunut luottavaksi kumppaniksi ja OEM alihankkijaksi monelle kansaväliselle brändille kuten Iveco, Rostselmash, Snoeks ja Volvo.
Komponenttien muovausprosessin jälkeen kookkaat muoviset päällyspaneelit mm. maatalouskoneille, busseille ja pakettiautoille hiotaan ja valmistellaan pintakäsittelyä varten. Perinteisesti hionta on ollut manuaalinen työtehtävä, mutta menetelmä on työläs ja pölyämisen kautta myös terveydelle haitallinen. Tästä syystä Promens halusi parantaa tuotantonsa työolosuhteita ja kehittää työturvallisuutta, ottamalla käyttöön robotteja hiontaprosessissa.
”Hionta on haastava työvaihe eikä siitä syntyvä pöly ole hyväksi terveydelle”, kertoo Tomas Jurcak. Hän toimii robotiikka- ja automaatioinsinöörinä Promensin Zlinin tehtaalla. Lisäksi työvoimaan saaminen tähän työvaiheeseen on myös ollut erittäin haastavaa.
Näiden seikkojen ohella tavoitteena oli parantaa myös tuotannon laatua, sillä automaation selkeä etu manuaaliseen työhön nähden on etenkin tasalaatuisuus, joka korostuu hionnan tyyppisessä haastavassa ja ”epämukavassa” työvaiheessa.
Ennen hionnan automatisointia robotteja käytettiin jo polyuretaanipäällystyksessä. Menetelmä vaatii erittäin nopeaa liikettä yhdistettynä korkeaan ruiskutuspaineeseen. Näistä vaatimuksista johtuen menetelmässä oli päädytty käyttämään automatiikkaa robotin muodossa. Lisäksi työvaiheeseen on yhdistetty toinen robotti, joka irti leikkaa ja viimeistelee ylimääräisen materiaalin pois pinnoitetusta kappaleesta.
Aikaisemmin polyuretaanipäällystyksen ja irti leikkauksen ohjelmoinnin roboteille toteutti integraattori, joka käytti työssä offline-ohjelmointia ja Robotmaster-ohjelmistoa. Vuonna 2017 Promens päätti alkaa selvittämään vaihtoehtoa, jossa ohjelmointi toteutettaisiin itse ja Tomas Jurcak palkattiin johtamaan projektia.
Vaativia ratoja, mutta helppokäyttöisiä ominaisuuksia
Tomas työskenteli aikaisemmin robottisolujen rakentamisen ja ohjelmoinnin parissa. Uuden työn myötä hänen vastuulleen tuli koko Promensin robottikanta ja alusta asti hän halusi käyttää niiden ohjelmointiin parhaiten soveltuvia ja monipuolisimpia työkaluja.
Parasta ohjelmointitapaa valittaessa ja ohjelmistohankintaa suunniteltaessa, testattiin Jurcakin johdolla kuutta suurinta offline-ohjelmoinnin ohjelmistopakettia. Jokaiselle tuotteelle varattiin useamman viikon testijakso. Näissä koekäyttöjaksoissa arvioitiin ohjelmistojen käyttöliittymää ja helppokäytteisyyttä, sekä kuinka tehokkaasti ne tuottivat työratoja robotille, huomioon ottaen virheet, kuten singulariteetit ja törmäykset. Näiden kriteerie perusteella ohjelmistojen kokonaiskustannusta vertailtiin saatuun hyötyyn.
”Robotmaster ylitti muut singulariteettien, virheiden ja törmäyksien havaitsemisessa,” Jurcak kertoo. ”Ratojen liikkeet ovat selkeitä, joka on erittäin hyvä asia. Ohjelmalla on helppokäyttöisiä ominaisuuksia, joilla voidaan luoda vaativia ratoja robotille.”
Vaativien kappaleiden ohjelmoinnissa ja ajossa tulee usein haasteita. Robotmaster-ohjelmisto havaitsee automattisesti virheitä kuten singulariteetit, ylittymisongelmat, nivelrajat sekä törmäykset ja luo näiden havaintojen perusteella tuotantovalmiita ratoja robotille. Robotin ratojen suunnittelu ja virheiden havaitseminen ja korjaaminen offline-ympäristössä, ilman tarvetta robotin tuotantoajon keskeyttämiselle, parantaa robotin tehokuutta ja tuottavuutta oleellisesti.
”Voit luoda lähes täydellisiä ohjelmointiratoja hyvin vaativille kappaleille”, Jurcak sanoo. ”Mitä vaativampi kappale on, sitä paremmin Robotmaster siitä suoriutui. Kaikista kokeilemastani ohjelmistoista vaan kaksi olivat lähes yhtä tehokkaita kuin Robotmaster.”
Kun kaikkia kuutta ohjelmistoa koekäytettiin perusteellisesti ja niitä arvioitiin suorituskykynsä mukaan, pystyttiin mahdollinen hankinta rajaamaan kolmeen ohjelmistoratkaisuun. Kaksi jäljelle jääneistä ohjelmistostoista olivat suorituskyvyltään tehokkaita, mutta toisen rasitteeksi arvioinnissa luettiin heikko käyttöliittymä ja toistuvat ohjelman kaatumiset. Toisen ohjelman haasteeksi nousivat verrattain kallis hankintahinta ja tiukat vaatimukset tietokoneen laskentatehon suhteen. Näiden vertailujen perusteella yksi ohjelmisto erottui kokonaisratkaisuna joukosta selkeästi edukseen ja se oli Robotmaster.
Ulkoinen akseli ei ole ongelma
Kun Promens siirtyi itse tekemään robottien ohjelmointia valitsemallaan Robotmaster-ohjelmistolla, oli ohjelmisto ylittänyt jo kaikki odotukset. Käyttäjät ovat erityisen innostuneita Robotmasterin käyttöliittymästä ja optimointiominaisuuksista. Ohjelmalla pystytään myös helposti hallitsemaan ulkoisia akseleita, kuten kiertoakseleita tai raiteitta, jolloin voidaan optimoida kookkaiden ja monimutkaisten kappaleiden käsittelyä.
Kappaleet, joita Promens valmistaa voivat olla verrattain isoja, jopa 2.5 metriä pitkiä, kuten kuvassa näkyvä kookas sivupaneeli. Kiertoakseli paikoittaa kappaletta hiontaprosessin aikana, jolloin sen koko alue päästään käsittelemään. Ohjelmoinnista vastaava Tomas Jurcak mainitsee, että akseleiden asettaminen ja optimointi olivat helppoja Robotmasterilla ja ohjelmisto hallitsee sekä indeksointia että koordinoituja liikkeitä ulkoisille akseleille.
Montaa menetelmää, yksi ohjelmisto, mikä tahansa robotti
Promens käyttää tuotannossaan kuusiakselisia robotteja. ABB:n robotteja käytetään hionnassa ja Polyuretaanin ruiskupinnoituksessa. KUKA:n robotti on käytössä irti leikkauksessa ja kappaleiden viimeistelyssä. Robotmaster pystyy samassa ohjelmistossa simuloimaan ja ohjelmoimaan kaikkien yleisimpien valmistajien robottimalleja. Valmistusmenetelmissä on laaja tuki alkaen robottikoneistuksesta hitsaamiseen ja irti leikkaamisesta purseenpoistoon,
”Loppukäyttäjän näkökulmasta on erittäin mahtavaa, että tarvitset vain yhden ohjelmiston ja käyttöliittymän, jolla ohjelmoit kaikkia prosesseja. On se paljon helpompaa kuin että eri työvaiheille olisi eri ohjelmointimenetelmät” Jurcak toteaa.
Käyttämällä yhtä offline-ohjelmistoa kaikkien valmistusprosessien ohjelmointiin, mahdollistaa se helpon tehtävien viennin kaikille robottisoluille. Tuotantoon on aivan viime aikoina hankittu uusi robottisolu, joka yhdistää hionnan ja irti leikkauksen työvaiheet. Myös tämän solun ohjelmointi tehdään Robotmaster ohjelmistolla, joka oli investointihyödyiltään selkeä valinta robottien tehokkaaseen ohjelmointiin.