Ostatní výroba a technologie | 23. 9. 2016

Průmyslové roboty zvyšují svůj podíl na trhu

V plastikářském průmyslu vyžadují krátké životní cykly výrobků a komponentů a jejich vysoká složitost maximální flexibilitu výroby

Plasty jsou materiál 21. století. Jsou to materiály lehké, odolné vůči korozi, výrobky z nich mohou být vytvořeny trojrozměrně a s vysokou tuhostí: plasty stále častěji nahrazují jiné materiály, jako jsou např. kovy.

Ať už jde o automobilové součástky, obaly, stavební výrobky, technické díly nebo spotřební zboží – neustálé kroky vpřed jsou charakteristickým znakem plastikářského průmyslu. Málokterý jiný průmysl se vyznačuje takovými krátkými životními cykly výrobků a tak vysokou složitostí komponentů. To představuje nové výzvy pro výrobce strojů na výrobu plastů, jakož i pro celý průmysl plastů. Je naprosto jasné, že energetická účinnost, kvalita a přesnost, stejně jako flexibilita a rychlost budou stále více rozhodujícími kritérii v mezinárodní konkurenci.

Zatímco dříve produktové řady zůstávaly stejné po celá léta v průmyslu, modely dnešních produktů jsou modifikovány již po několika měsících. Nahrazení tradičních materiálů umožňuje vysokou optimalizaci v oblasti designu výrobků. I mimo automobilový průmysl se nahrazování kovů plasty stává jedním z nejdůležitějších způsobů snižování hmotnosti, stejně jako zvyšování materiálové efektivity zdrojů při konstrukci výrobků. Kromě toho je zde také impozantní škála vysoce kvalitních produktů a inovativních aplikací vyplývajících z integrace několika procesů, materiálů a technologií – například u optických technologií. Nové postupy ve výrobě, jako je např. integrované vstřikování kovů a plastů nebo technologie PIT výrazně zkracují výrobní procesní řetězec. Kompletní produkty nebo jejich díly, jako konstrukčních částí nebo součástky vyrobené najednou z plastu a kovu, splňují vysoké požadavky aplikací pro elektrotechnický a elektronický průmysl. Výsledkem je, že plastové díly jsou vyrobeny, opracovány a zkompletovány, úměrně jejich stále rostoucí komplexnosti. Výrobci musí pokrýt rostoucí škály modelů a účinně kompenzovat výkyvy ve velikosti výrobních sérií. To vyžaduje, aby zpracovatelský průmysl plastů byl vysoce flexibilní.

Stupeň automatizace v rámci odvětví roste

V posledních dvanácti letech podíl automatizace ve zpracovatelském průmyslu plastů roste nepřetržitě – zhruba o 22 procent každý rok, aby odpovídal zvyšující se složitosti plastových výrobků. Stále však existuje v této oblasti obrovský potenciál. Společnosti zabývající se zpracováním plastů čelí úkolu integrovat koncepty automatizace do výrobních procesních sekvencí. U nových strojů se stupeň automatizace pohybuje kolem 65 procent, z toho je podíl průmyslových robotů kolem 24 procent. Automatizace v průmyslu výroby plastů, který zahrnuje především středně velké firmy, je poměrně pokročilá ve srovnání s jinými odvětvími průmyslu. Tyto firmy nečelí jen úkolu začlenění automatizace do výrobních a zpracovatelských systémů, ale jsou také konfrontovány s rozhodnutím o tom, jak se vybavit pro budoucí mezinárodní konkurenci. Součást tohoto rozhodování je také otázka, zda použít lineární portálové systémy, průmyslové roboty nebo kombinaci obou technologií a vytvořit tak nejlepší řešení pro vytváření udržitelných hodnot při jejich výrobě.

Portálové lineární systémy nebo víceosé průmyslové roboty?

Každý rok je uváděno do provozu asi 200 000 strojů na výrobu plastů, včetně vstřikování, vyfukování, tvarování za tepla, vytlačovacích linek, svařovacích systémů a dalších technologií. Úkol automatizace těchto strojů představuje nové výzvy pro výrobce robotů a také pro systémové integrátory. Použití lineárních portálových systémů nebo víceosých průmyslových robotů závisí v současné době na složitosti dílů a počtu nezbytných operací při jejich výrobě. Pokud je výroba definovaná počtem výrobků na výstupu za minutu a neobsahuje žádné další procesy, které se vykonávají v rámci cyklu, tak to obvykle vede k rozhodnutí použít lineární robot. V případě, že jsou série nižší a je požadováno větší množství variant výrobků, skutečná frekvence dílů je méně kritická než pružnost výroby, pak se rozhodnutí přikloní spíše k průmyslovému šestiosému robotu. To platí i v případě, pokud jde o výrobu technických dílů nebo kompletních montážních sestav. Synergie mezi lineárními systémy a víceosými roboty může být výhodná v případě náročných a složitých dílů, které jsou vyráběny ve velkých sériích. Flexibilní víceosý robot může být použit například pro přípravu dílů do přípravku, zatímco rychlý lineární robot zvedne díly a umístí je do formy. Nebo naopak lineární robot odebere díly z formy a flexibilní víceosé rameno průmyslového robota umístěného mimo stroj provede další operace, případně balení.

Výsledkem je, že při inteligentní automatizaci budoucnosti bude třeba vzít v úvahu různá kritéria při výběru robotů. V ideálním případě by se oddělení nákupu a technologie výroby měly spolu poradit a společně rozhodnout, která varianta zaručuje úspěch v krátkodobém, střednědobém a dlouhodobém horizontu. Vzhledem k tomu, že celkové náklady TCO (Total Cost of Ownership) jsou podstatně lepší a klíčový ukazatel než pouze počáteční investiční náklady (cca 20 procent), stojí za to se podívat na tyto související faktory: interval údržby, náklady na údržbu, spotřeba energie, náklady na periferie, náklady na školení, jednoduché ovládání operátorem, životnost produktů a dostupnost náhradních dílů. Případné vyšší investiční náklady na robota mohou být také rychle kompenzovány tím, že využijeme jeho případný neproduktivní čas pro další úkoly a operace. Vyšší přesnost a větší flexibilita jsou důležité pro to, aby byla investice výhodnou do budoucnosti – a to i pro výrobky s výrobními požadavky zítřka. Kritéria, která upřednostňují jednotliví výrobci pro jejich specifické aplikace, jsou klíčová pro jejich rozhodnutí. Je také důležité, aby integrátor nebo výrobce robotů být schopen nabídnout a realizovat celé spektrum řešení.

Dlouhodobé trendy upřednostňují víceosé průmyslové roboty

V blízké budoucnosti oblasti, které jsou v současné době řešeny pomocí lidských zdrojů, dosáhnou limitů a automatizační řešení bude nevyhnutelné. V první řadě se jedná o kontinuální a fyzicky namáhavé zvedání těžkých břemen, ale také o požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost lidí při práci, které firmy musí implementovat. Kromě toho se zvyšuje počet procesních kroků ve výrobě ve stále kratších výrobních cyklech a neustále rostou série výrobků z plastikářských strojů. Současně s tím se zvyšuje složitost každé jednotlivé plastové části a dílu a tudíž celkové výrobní procesy jsou stále složitější. Také to plyne z toho, že procesy, které byly dříve na sobě nezávislé, jsou nyní používány v kombinaci. To také automaticky vede k vytváření kombinací technologií a materiálů, jako je kov, plast nebo hybridní materiály.

Při pohledu do budoucnosti a s ohledem na dlouhodobé trendy je jasné, že používání průmyslových víceosých robotů získává přednost. Rostoucí nedostatek kvalifikovaných pracovních sil ve výrobním sektoru znamená, že čím dál méně kvalifikovaní pracovníci musí řídit složité automatizované výrobní procesy, to však vyžaduje jejich zjednodušené ovládání a obsluhu. Tyto požadavky, pokud jde o rychlost, pružnost, ziskovost a vytváření hodnot, lze jen těžko splnit, aniž by nebyla použita automatizace na bázi průmyslových robotů. Demografické změny budou také mít vliv na poptávku po konkrétních produktech – například ve zdravotnictví. Nárůst automatizačních řešení v plastikářském průmyslu bude také výrazný. Maximální efektivita, nejvyšší přesnost, opakovatelnost a flexibilita budou určovat konkurenceschopnost. Kromě toho, zatímco dříve mnoho výrobků bylo vyrobeno ze skla nebo jiných materiálů, dnes se používají plasty pro výrobu těchto produktů. Výsledkem toho je, že tento segment roste nadprůměrnou mírou.

Závěr

Zákazníci ve zpracovatelském průmyslu plastů budou chtít stále komplexnější montážní celky, nikoliv jednotlivé produkty. K tomu je zapotřebí vymyslet, pokud jde o automatizaci, i kvalitní řešení pro montáž výrobků. Výrobci, kteří se domnívají, že jejich portálové systémy plně splňují požadavky výroby, se budou v budoucnosti častěji potýkat s tvrdší konkurencí, která řeší automatizaci flexibilněji. Existují alternativy, které dávají výrobkům větší přidanou hodnotu. Inteligentní automatizace pomocí víceosých průmyslových robotů přináší přidanou hodnotu pro zpracovatele a výrobce plastových dílů díky přidané hodnotě na samotném dílu. Nákladné a časově náročné třídicí systémy a technologie již nejsou potřebné díky optimálnímu umístění dílů robotem pro montáž nebo další zpracování. To umožňuje výrobci být mnohem pružnější, zejména pokud jde o drobné změny výrobků nebo vývoj od prototypů až po sériovou výrobu. Pro výrobu složitých dílů s vysokými technologickými požadavky, pomocí automatických a inteligentních výrobních procesů, jsou průmyslové víceosé roboty klíčovým faktorem vedoucím k optimálnímu výsledku a úspěchu. Tyto roboty spojují jednotlivé výrobní procesy a odolávají extrémním pracovním podmínkám díky své robustnosti a odolnosti a zároveň snižují provozní náklady prostřednictvím svých nízkých nároků na údržbu a snadným programováním. Referenční příklad je jasný: šestiosý průmyslový robot od firmy KUKA nabízí svou vysokou flexibilitu a nákladově nenáročný provoz v komplexních řešeních v oblasti výroby plastů a lze s ním spolehlivě zrealizovat automatizaci složitých výrobních procesů. S tímto integrovaným systémovým řešením pro průmysl plastů budete bez problémů čelit výzvám budoucnosti v této oblasti.

www.kuka-robotics.com/czech_republic/cs


O společnosti KUKA Roboter GmbH

KUKA Roboter GmbH – společnost se sídlem v Augsburgu patří mezi přední světové dodavatele průmyslových robotů. Klíčové kompetence jsou ve vývoji, výrobě a prodeji průmyslových robotů, řídicích systémů a softwaru. Společnost má vedoucí postavení na trhu v Německu a Evropě, a číslo tři na světě. KUKA Roboter GmbH zaměstnává asi 3640 lidí na celém světě. V roce 2014 tržby činily 834,6 milionů eur, společnost má 26 dceřiných závodů a je přítomna na hlavních trzích v Evropě, Severní a Jižní Americe a Asii.