ابتكرت شركة Cobot "حلم تصنيع الخلايا" للتشكيل الحراري للبلاستيك
تستخدم تقنية التشكيل الحراري التي يزيد عمرها عن قرن من الزمان، صفائح بلاستيكية يتم تسخينها لتصبح ناعمة بحيث يمكن تشكيلها بالفراغ داخل القالب أو حوله. يتم بعد ذلك قطع البلاستيك الزائد لإنشاء منتجات نهائية بأبعاد تتراوح من بضع بوصات إلى حجم الغرفة.
على مر السنين، حلت أجهزة التوجيه CNC ذات 5 محاور محل التشذيب اليدوي لمعظم أجهزة التشكيل الحراري. في الآونة الأخيرة، شاهدت جولييت أوهلر جوف، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة كال بلاستيكس، ومقرها لوس أنجلوس، أقرانها وهم يستكشفون استخدام الروبوتات الصناعية الكبيرة لإنهاء الأجزاء البلاستيكية المقولبة، لكنها لم تكن مقتنعة. بالنسبة لشركة مثل شركتها، كان السعر الأولي للروبوتات الصناعية وأقفاص السلامة المطلوبة الخاصة بها مرتفعًا للغاية، ناهيك عن تكاليف البرمجة.
"ينتهي بك الأمر إلى أن يكون لديك مجموعة مهارات تحت سقف منزلك، وهذا أمر مكلف للغاية. قالت: "هذا خطر على الشركات الصغيرة". وبعد التحدث مع زملائها، سمعت خلف الكواليس أن العديد ممن جربوا الروبوتات الصناعية وجدوا أنها لا تعمل بشكل جيد في تطبيقاتهم وأنهم لن يشتروها مرة أخرى.
البحث يؤدي إلى نتائج الأعمال
جوف هو أيضًا مدير وعضو في لجنة البحث والتطوير لاتحاد الصناعة الوطني، قسم التشكيل الحراري التابع لجمعية مهندسي البلاستيك (SPE). وفي هذا الدور، شاركت في العديد من المناقشات حول حالة الروبوتات، وخاصة الروبوتات التعاونية، وتطبيقاتها في الصناعة.
عندما احتاجت شركة Kal Plastics إلى استبدال آلة CNC التي كانت على وشك الانتهاء من عمرها الافتراضي، أتيحت الفرصة لـGoff. شرعت في البحث عن استخدام الروبوتات التعاونية في أعمالها الخاصة ووافقت على مشاركة النتائج التي توصلت إليها في المؤتمر الوطني للمنظمة.
باعتبارها شركة تصنيع متعاقدة، تنتج شركة Kal Plastics مجموعة واسعة من الأجزاء بدرجات متفاوتة من التعقيد والتفاوت. بحث جوف عن الثمار الدانية للنشر الأولي للروبوتات: الأجزاء التي تمثل مشكلات تتعلق بالسلامة أو الإنتاجية مع التشذيب اليدوي ويمكن إنتاجها باستخدام معدات أقل تكلفة لتعزيز القدرة التنافسية. وبمجرد أن تمكنت من إثبات نجاح الروبوت، أدركت أن هناك وظائف أخرى تناسب تلك المعايير.
وقال جوف: "لقد قمت بواجبي ووجدت أن شركة Universal Robots هي الشركة الرائدة عالميًا في مجال الروبوتات التعاونية". "لقد خرجوا وقدموا لنا مظاهرة، وعندما نظرت إلى الأرقام، كانت جذابة حقًا. كنت أتطلع إلى الحصول على جهاز توجيه CNC آخر خماسي المحاور، وفي ذلك الوقت كان استثمارًا بقيمة 250 ألف دولار وكنت سأنتظر 12 شهرًا حتى أستلمه. عندما التقيت بـ UR، تم تحديد أسبوعين للحصول على المعدات، وكانت نقطة الدخول ربع أو خمس التكلفة.
أثناء إجراء بحثها، قامت جوف بتعيين دان سبروليس، وهو مستشار ومدير آخر لشركة SPE Thermoforming، للمساعدة في تحسين العمليات بشكل عام. منذ شكوكه الأولية، أصبح Sproles أيضًا بطلًا لروبوتات UR خفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة وسهلة البرمجة.
قال سبروليس: "إذا كنت من صانعي التشكيل الحراري الذين يعملون في مجال الأعمال لمدة 50 عامًا أو خمسة أشهر، وإذا نظرت إلى الروبوت، فهو مناسب تمامًا - لأنني لا أستطيع شراء آلة CNC جديدة، لكن يمكنني تحمل ذلك". "ويمكنني أن أتحمل تكاليف شخص سيأخذ جهازًا لوحيًا ويبرمجه. لذا، فإن المبلغ الذي ستدفعه مقابل المال هو الروبوت.»
واتفق معه جوف قائلاً: "سيكون من الحماقة ألا تفكر المعالجات الأخرى في إضافة هذا إلى عملياتها". "سيفقدون حقًا قرار العمل الذكي."
داخل خلية كوبوت
قبل تركيب الروبوت التعاوني UR10e، تم إجراء التشكيل والتشذيب الخشن في خلية التشكيل الحراري، ومن ثم كان لا بد من نقل الأجزاء إلى جهاز التوجيه CNC في جزء آخر من المصنع. تقع منشأة كال للبلاستيك في العديد من المباني القديمة، لذا كان نقل الأجزاء مزعجًا ويزيد من وقت الإنتاج. كما أنها قدمت فرصًا لحدوث أضرار أو مخاطر تتعلق بالسلامة حيث تتراكم الأجزاء في طوابير.
المهمة الأولية التي تم تحديدها للروبوت هي تقليم معقد لقالب رباعي التجاويف، حيث يتم تشكيل ورقة واحدة من البلاستيك إلى أربعة أجزاء. إن القدرة على تثبيت الروبوت التعاوني في نفس خلية العمل جنبًا إلى جنب مع المُشكل الحراري ألهمت سبروليس لوصفه بأنه "حلم تصنيع الخلايا". يتم إخراج الأجزاء المُشكَّلة من المُشكل الحراري ويتم قطعها بشكل خشن على الفور لفصلها. ثم يتم تسليمها مباشرة إلى الروبوت الآلي، الذي يمكنه قص قطعتين في كل إعداد. يستغرق الروبوت ما يقرب من نصف وقت التشذيب اليدوي ويوفر قدرًا أكبر من الدقة والاتساق.
يحتوي النشر على جهازي توجيه مثبتين على ذراع الروبوت - أحدهما مزود بلقمة توجيه قياسية والآخر بشفرة منشار أكبر. والميزة هي أن أجهزة التوجيه هي نفس الأدوات التجارية المستخدمة لتشذيب اليد. فهي غير مكلفة ومتوفرة في أي متجر لاجهزة الكمبيوتر، لذلك لا يوجد استبدال باهظ الثمن أو توقف عن العمل بسبب مشكلات الأدوات. قدمت موازنة جهازي التوجيه الثقيلين أثناء دورانهما حول الجزء تحديات مبكرة تم حلها عن طريق تركيب ذراع الروبوت في الأعلى على جسر جسر لتقليل الضغط على مفاصل الروبوت وتحسين الدقة.
لقد أتت كفاءة خلية العمل الجديدة بثمارها بالفعل. وأوضح سبروليس: "لقد تولى الروبوت بشكل أساسي كل الفائض الذي كان علينا القيام به يدويًا". "في الماضي، كان علينا دائمًا التوفيق بين أجهزة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) فقط لتحديد مواعيد التسليم. لقد قدمنا الروبوت الآلي: لم تعد هناك حاجة للعمل الإضافي ويمكننا الشحن في الوقت المحدد. أود أن أقول إن الشحنات المتأخرة انخفضت إلى أقل من واحد بالمئة».
والآن بعد أن تم إثبات نجاح الروبوت التعاوني، يتطلع جوف إلى تنفيذ روبوتات تعاونية أحدث وأكبر في محطات العمل الأخرى، ولعمليات تتجاوز التشذيب. وفي نهاية المطاف، فإنها ترغب في "التشكيل، والتشذيب، والتحزيم، والإخراج من الباب" من خلايا العمل الآلية الكاملة. وحتى ذلك الحين، تعتبر مرونة الروبوت خفيف الوزن نسبيًا بمثابة مكافأة إضافية. على عكس CNC، الذي يتطلب مساحة كبيرة مخصصة، وتركيبًا دائمًا، ومصدر طاقة ثلاثي الطور، 480 فولت، يمكن نقل القنطرة وروبوت UR10e جنبًا إلى جنب مع طاولة التثبيت في أي مكان في المصنع حسب الحاجة، طالما كان هناك منفذ طاقة قياسي 110 فولت.
تقليل التكاليف والمخاطر
وقال سبروليس إن سهولة برمجة الروبوت كانت أمرًا مهمًا. "إذا اشتريت آلة CNC عادية، أو روبوتًا عاديًا، فسوف أنفق آلاف الدولارات لتدريب هذا الشخص، دون أن أعرف ما إذا كان سيكون هنا غدًا."
إن تكاليف ومخاطر تدريب العمال على البرمجة التقليدية تعتبر كبيرة بالنسبة للشركات الصغيرة، التي تواجه بالفعل صعوبات في الاحتفاظ بالعمال المهرة في بيئة عمل تنافسية. باستخدام روبوت UR، تعلم خوسيه لويس، أحد مشغلي شركة Kal Plastics، أساسيات البرمجة باستخدام دروس أكاديمية UR المجانية عبر الإنترنت، والتي يمكنه الوصول إليها بلغته الأم الإسبانية. ثم حضر دورتين من التدريب العملي بتكلفة معقولة. كان هذا كل ما يتطلبه الأمر حتى يتمكن من إنشاء برامج جديدة وتغيير الأدوات وإجراء التعديلات حسب الحاجة.
يدرك لويس أن التكنولوجيا تتطور وأن مهاراته السابقة لن تكون بالضرورة هي المهارات التي يحتاجها في المستقبل، لذلك فهو حريص على الحصول على فرصة للتعلم. وقال: "وظيفتي أصبحت أكثر إثارة للاهتمام لأن عملية التصنيع تحسنت بالفعل، ويوفر لي الروبوت مكان عمل أكثر أمانًا".
تشعر جوف بسعادة غامرة لأن لديها طريقة للاحتفاظ بموظفيها الكرام وتطويرهم. وقالت: "إنها تجعل القوى العاملة لديك متحمسة لأنها مختلفة، ورائعة، وفريدة من نوعها". "عندما يكون لديك شخص أصغر سنًا جائعًا، فإنك تريد إيجاد طريقة لإشباع جوعه وإبقائه مهتمًا ومتحمسًا." وأضافت: "لقد كان من الممتع مشاهدة جوزيه ينمو في هذا الدور، ويرتفع بنفسه".
لقد تم تحديد موعد بالفعل لمشاركة لويس في فصل دراسي رئيسي للمبرمج، حيث يتوقع سبروليس أن يكتسب رؤية إضافية لجعل خلية الروبوت أكثر ربحية وقابلة للتكرار، ولبرمجتها لأي وظائف جديدة تجلبها الشركة.
الحاجة أم الاختراع
ووصف جوف ولاية كاليفورنيا بأنها ولاية صعبة بالنسبة للتصنيع. وتشمل التحديات ارتفاع تكاليف العمالة والإشغال والطاقة، فضلاً عن البيئة التنظيمية التي تفرض تحديات إضافية على القوى العاملة.
وأوضحت: "إنها حالة لا تشوبها شائبة فيما يتعلق بإصابات تعويض العمال". "إنه الشيء الصحيح توفير بيئة عمل آمنة، ولكن من المسؤوليات الائتمانية أيضًا محاولة تجنب وقوع تلك الحوادث. لذلك نحن نبحث دائمًا عن طرق للعمل بشكل أكثر أمانًا، والعمل بشكل أكثر ذكاءً، والعمل بشكل أسرع.
إلى جانب هذه التحديات، يتعامل جوف أيضًا مع قضايا العمل الشائعة في جميع أنحاء البلاد: العمال الأقل اهتمامًا بوظائف التصنيع. كان العمل والسلامة من المحركات الرئيسية لشركة Kal Plastics لتصبح من أوائل مستخدمي الأتمتة. وقال جوف: "الحاجة أم الاختراع".
كانت المهمة التي يتعامل معها الآن روبوت UR يتم تشذيبها يدويًا. قال سبروليس: «في هذا المصنع، يوجد شخصان يستطيعان توجيه الأجزاء. لذلك، إذا قمت بإحضار وظيفة كان لا بد من توجيهها يدويًا، فلديك هذين الشخصين وستكون مقيدًا لأن هذا هو كل ما يمكنهم فعله. والآن يمكن إعادة توزيع هؤلاء الموظفين إلى مهام أكثر أمانًا وقيمة، ولا يقتصر الإنتاج على توفر هؤلاء العمال، مما يمنح الشركة مرونة إنتاجية أفضل.
عندما بدأت جوف بحثها، كانت القوى العاملة لديها تخشى أن تحل الروبوتات محل وظائفها. فقالت لهم: "اسمعوا، أنتم لا تفهمون الأمر يا رفاق. أريدك أن تكون آمنا. أريدك أن تعمل بذكاء. لا أريدك أن تعتمد فقط على يديك؛ أريدك أن تعتمد على معرفتك ومهاراتك. إذا تمكنا من الارتقاء ببيئة عملنا إلى النقطة التي تصبح فيها مشغل مراقبة الجودة أكثر من مشغل الآلة، فهذا يعد فوزًا للجميع."
بعد العمل مع الروبوت، تغيرت مواقف العاملين لديها تمامًا. قال جوف: "بمجرد أن استقر الجميع ورأوا كيف يعمل هذا الشيء، تساءلوا لماذا لم نفعل هذا عاجلاً؟"
اترك تعليقا:
