Kobotilla tulee olla hyvä näkökyky

Würthin avattua VZ West -myyntikeskuksen Künzelsau-Gaisbachin toimipaikassa toukokuussa 2013 Adolf Würth GmbH & Co. KG:n hallituksen puheenjohtaja Norbert Heckmann lupasi muun ohella työntekijöiden hyötyvän uuden rakennuksen innovaatioista. Hän totesi uuden rakennuksen tekevän työntekijöiden arjesta entistäkin helpompaa. Tämän tavoitteen toteuttamiseksi Würth integroi rakennukseen uutta teknologiaa ja suunnitteli työpisteet ergonomisiksi. Tällöin ei kuitenkaan vielä otettu kaikilta osin huomioon sitä, miten myös inhimillistä pääomaa käsitellään kestävästi: Kokoonpano- ja kiinnitystekniikan erikoisosaajana Würth arvioi vielä tänäkin päivänä, ovatko työtehtävät liian yksitoikkoisia tai fyysisesti rasittavia. Tämä koskee esimerkiksi myyntikeskuksen saapuvan tavaran osastoa.

Jakelukeskuksessa työskentelee päivittäin 30 henkilöä kahdessa vuorossa ja käsittelee suunnilleen 3 000 pakkausta. He pinoavat 500–5 000 gramman painoisia ruuveja, muttereita, aluslaattoja tai teräksisiä rakenneosia sisältäviä pakkauksia kuormalavoilta pieniin kuormasäiliöihin (SLC). ”Yhden työntekijän työvuoron aikana käsittelemä kokonaistaakka on tällöin useita tonneja. Työn yksitoikkoisuus on myös yhtä rasittavaa,” selvittää Adolf Würth GmbH & Co. KG:n tekninen johtaja Roland Schneider.

Tähän asti neljän tunnin välein tapahtuva säännöllinen työkierto oli paras keino ehkäistä manuaalisestä käsittelystä aiheutuvia ergonomisia ongelmia ja yksitoikkoisuutta. Würthin tarkoituksena on kasvattaa logistiikan automaatioastetta, jotta yrityksen on mahdollista keventää työntekijöiden kuormitusta samoin kuin vastata kasvun ja ammattitaitoisiin työntekijöihin liittyvän työvoimapulan asettamiin haasteisiin.

J. Schmalz GmbH on ottanut tehtäväkseen nykyisen manuaalisen käsittelyprosessin älykkään automatisoinnin. ”Erikokoisten ja eripainoisten laatikoiden siirtäminen on ihannetehtävä BinPicking SBPG -tarttujallemme”, robotiikka-alan liiketoiminnan kehittämisestä vastaava Matthias Frey kertoo. SBPG on riittävän pitkä laskeutuakseen laatikoiden sisään ja toisaalta riittävän kevyt, jotta se ei pienennä liikaa pienten robottien nostokapasiteettia. Näin Universal Robotsin kompakti kobotti pystyy huolehtimaan tarttujan ohjaamisesta, kun taas Schmalz VE4S -yksikköön tarkoitettu Vision Eco-System antaa kobotille silmät. Käyttämällä robotiikka- ja konenäköalan vakiokomponenttejaan Schmalz tarjoaa Würthille alle 100 000 euron hintaisen taloudellisen ratkaisun, joka on mahdollista toteuttaa nopeasti plug-and-play-järjestelmien ansiosta ilman, että tämä vaatii perusteellisia suunnittelutoimenpiteitä.

Ratkaisu oli nopeasti valmis, jos kohta kaksi yksityiskohtaa asettivatkin erityishaasteita Schmalzin teknologiaosaamiselle: ensinnäkin pakkausten poiminta kuormalavalta ja sijoittaminen tiiviisti laatikoihin pakkauksissa ilmenevästä huomattavasta vaihtelusta huolimatta ja toiseksi tuntemattomalla painatuksella varustetun välikerroksen tunnistaminen. Tunnistamisen hankaluutta lisää tällöin se, että liukulavojen rakenne voi muistuttaa laatikoiden rakennetta. ”Ainoa toimiva ratkaisu prosessivarmuuden saavuttamiseksi oli hyödyntää tekoälyä”, selostaa Frey. Schmalz toteutti määritellyn asemointimallin työkappalekohtaisen ohjelmoinnin avulla. ”Aloitimme rajoitetusta osien valikoimasta, jotka hyödynsivät ensimmäisen solun kapasiteetin 100-prosenttisesti. Pyrimme parhaillaan optimoimaan seuraavien solujen poimintakykyä ja laajentamaan osien valikoimaa siten, että lisänimikkeet on mahdollista varastoida automaattisesti.”

Sitä vastoin toimipaikassa esiintyvästä tilanpuutteesta ja tyhjien säiliöiden laatikkokuljettimelta noutamiseen liittyvästä lisätehtävästä aiheutuviin haasteisiin oli suhteellisen helppo vastata. Tämä johtuu siitä, että laserskanneri tekee suoja-aidan tarpeettomaksi ja varmistaa näin solun toiminnan lean-periaatteella. Henkilön lähestyessä solua yhteistyörobotti hidastaa nopeuttaan ja jatkaa työskentelyä pienennettyjä voimia käyttäen.

Kobotti pystyy vaihtamaan SBPG BinPicking -tarttujan imukupit ja MATCH-pikavaihtomoduulin ansiosta myös koko tarttujan itsenäisesti eri tartuntatehtäviä varten. Yksi kuormannostin on aina paikallaan robottivarressa samalla, kun toinen nostin odottaa tarttuja-asemassa. Jos esimerkiksi laatikko on tarpeen siirtää, kobotti noutaa tähän tarkoitukseen suunnitellun PXT-tarttujan. Standardoidun liitännän ja kommunikaation ansiosta tarttuja on aina heti käyttövalmis”, Frey kertoo. SBPG-tarttujaan on saatavissa kolme imukuppia: soikea SAOF-imukuppi, SPB1 60 -imukuppi ja SPB1 80 -imukuppi. Näin robotti pystyy käsittelemään turvallisesti kaikenkokoisia laatikoita. Vaadittavan alipaineen tuottamisesta vastaa pneumaattinen RECB-alipainekehitin. Alipainekehittimeen integroidun SEP-suuttimen ansiosta alipainekehitin toimii sekä tehokkaasti että samanaikaisesti energiaa säästäen.

Schmalz on kehittänyt ohjelmiston, jonka käyttöliittymään työntekijät syöttävät kulloisenkin työn tiedot. Ohjelmisto vaihtaa tietoja kameran, kobotin ja laserskannerin kanssa. Tietojen syöttämisen jälkeen ohjelmisto säätää robottiohjaimen ja kameran toiminnan työtehtävää vastaavasti. ”Katamme tällä hetkellä ohjelmiston avulla noin 30 prosenttia erittäin laajasta tuotevalikoimasta ja tämä osuus kasvaa kaiken aikaa”, Frey kertoo huhtikuussa 2022. Erityispiirteenä on tällöin myös se, että Würth ohjaa koko robottisolun tilausten hallintaa ohjelmiston avulla. Tällä hetkellä jo täydellisesti toimivia toimintoja ovat esimerkiksi kohdesäiliön tarkastus (jolloin kamera tarkastaa, onko säiliö varmasti tyhjä), samoin kuin välikerrosten tunnistus ja poisto lähdelaatikosta sekä törmäystarkastus. Ohjelmisto laskee tällöin robotin liikeradan reittipisteet ja tarkastaa digitaalisen kaksosen avulla, ovatko törmäykset mahdollisia liikeradalla. Jos törmäykset ovat mahdollisia, ohjelma välttää esteet ja määrittelee uudet reittipisteet.

Yhteistyörobotti on ollut käytössä VZ West -jakelukeskuksessa joulukuun 2021 lopusta lähtien. ”Saapuvan tavaran osaston työntekijöiltä kuulemani palaute on yksinomaan positiivista – he ovat robotista innoissaan”, kertoo Roland Schneider ja kuvailee heti perään päivittäistä työskentelyä kobotin avulla: Työntekijät siirtävät laatikoilla kuormatut eurolavat haarukkavaunulla niille tarkoitetulle alueelle. Laatikoiden pituus on 100–250 millimetriä, korkeus 90–100 millimetriä ja leveys 90 millimetriä. Robotti noutaa itse SLC-kohdesäiliön hihnakuljettimesta. Robottisolu täyttää niin monta SLC-säiliötä kuin on tarpeen, kunnes eurolava on tyhjä. Kun säiliöt työnnetään kuljetinjärjestelmään, järjestelmä skannaa säiliöt ja kirjaa ne SAP-järjestelmään.

Würthin käyttämä ratkaisu osoittaa, kuinka tehokkaasti yhteistyörobotti kamerajärjestelmään ja oikein ohjelmoituun ohjelmistoon yhdistettynä helpottaa työntekijöiden työtä. ”Kobotti vähentää yksitoikkoista työtä, parantaa ergonomiaa merkittävästi ja on tämän vuoksi arvokas apuväline. Tehtävänämme on tällä hetkellä perehdyttää kobotti koko tuotevalikoimaamme, jotta se pystyisi osaltaan lievittämään henkilöstöön liittyviä pullonkaulatilanteita”, painottaa Schneider, joka on halukas toteuttamaan uusia projekteja Schmalzin ja ”Matthias Freyn johdolla työskentelevän erinomaisen asiantuntijatiimin kanssa”.