丹麥優(yōu)傲機(jī)器人(UniversalRobots，以下簡稱為UR)是首家提出人機(jī)協(xié)作機(jī)器人理念的公司，也是目前全球協(xié)作機(jī)器人銷售量排名第一的公司。UR協(xié)作機(jī)器人在許多知名汽車企業(yè)生產(chǎn)線上有成功的應(yīng)用案例，日產(chǎn)汽車橫濱工廠是其中一家。

一直以來，日本汽車行業(yè)以嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和完備的體系著稱，注重精益生產(chǎn)和持續(xù)改進(jìn)，在遴選協(xié)作機(jī)器人時(shí)也有全面的評(píng)估。

案例概述

日產(chǎn)汽車橫濱工廠主要生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)、軸、電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的電機(jī)，范圍覆蓋原材料加工到裝配。為了提高生產(chǎn)效率，日產(chǎn)汽車對于生產(chǎn)線節(jié)拍超時(shí)問題進(jìn)行了分析，并希望通過使用機(jī)器人來消除這一瓶頸。最終，優(yōu)傲機(jī)器人UR10協(xié)作機(jī)器人分別應(yīng)用于兩條生產(chǎn)線，使得工廠的整體生產(chǎn)效率得到提高，節(jié)約了因額外人工而產(chǎn)生的成本。

老齡化及節(jié)拍超時(shí)影響生產(chǎn)效率

作為世界上最知名的汽車品牌之一，日產(chǎn)汽車公司面臨著兩大難題：勞動(dòng)力老齡化和重要技能喪失;節(jié)拍超時(shí)。

當(dāng)前，日本面臨著少子化和老齡化的雙重挑戰(zhàn)導(dǎo)致勞動(dòng)力短缺問題嚴(yán)重。這是個(gè)社會(huì)現(xiàn)實(shí)，不止是對汽車行業(yè)，整個(gè)制造業(yè)都有影響。日產(chǎn)汽車橫濱工廠需要自動(dòng)化的生產(chǎn)流程以應(yīng)對這一困境。

此外，工廠在“節(jié)拍時(shí)間”的水平(與特定流程的周期時(shí)間有關(guān))上也遇到了難題。此時(shí)間如果超出限制，工人必須換班，這意味著增加勞動(dòng)力和人員成本。

在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配流程的進(jìn)氣管安裝階段，工廠遇到了這樣的問題：工人的配置會(huì)根據(jù)產(chǎn)量變化進(jìn)行調(diào)整，但每次調(diào)整的時(shí)長是不同的，這就導(dǎo)致有的工位間隔時(shí)間超出額定的時(shí)間界限，成為生產(chǎn)線上的瓶頸。因此，日產(chǎn)汽車決定嘗試引入機(jī)器人，希望通過新的生產(chǎn)方式解決節(jié)拍時(shí)間超時(shí)的問題。

解決方案：安全、靈活、有效載荷高

由于工人所在的位置在傳送帶的對面，因此工廠希望與之配合的機(jī)器人不需要安全圍欄，協(xié)作機(jī)器人無疑是最佳之選。為了測試人機(jī)合作可以達(dá)到什么程度，日產(chǎn)汽車橫濱工廠從一開始就使用了UR協(xié)作機(jī)器人。機(jī)器人需要運(yùn)送進(jìn)氣管自重約為4公斤進(jìn)氣管，加上進(jìn)氣管手柄總重量約為6公斤，因此要求機(jī)器人必須能夠承受這樣的負(fù)載。在比較了其它機(jī)器人品牌之后，日產(chǎn)汽車選擇使用UR10協(xié)作機(jī)器人。

日產(chǎn)汽車與集成商KantumElectronics合作，快速學(xué)習(xí)了UR10協(xié)作機(jī)器人的性能和使用方法，進(jìn)行快速安裝。除了用于部件搬運(yùn)之外，日產(chǎn)汽車在另外一條產(chǎn)線上，為協(xié)作機(jī)器人手臂安裝了螺帽扳手，用于擰開NADCAM螺栓。

工廠發(fā)動(dòng)機(jī)部門專家負(fù)責(zé)人中村先生指出：“在選擇機(jī)器人之前，我們與其他公司的機(jī)器人進(jìn)行了對比，最后選擇了UR10，因?yàn)樗趩蝹€(gè)機(jī)器人的成本及承重能力方面具有很大的優(yōu)勢。UR10能夠用腳輪移動(dòng)也是一項(xiàng)很大的優(yōu)勢。安裝進(jìn)氣歧管時(shí)，在我們關(guān)注的其他產(chǎn)品中，只有UR10的有效載荷為10公斤。”

動(dòng)力總成生產(chǎn)工程部的藤井先生解釋道：“最初引入機(jī)器人是用于松開氣缸蓋凸輪支架上的螺栓，需要特定類型的機(jī)器人。這些要求意味著機(jī)器人的主體應(yīng)輕便且易于移動(dòng)，與100V插座兼容，并且可以在不設(shè)安全欄的情況下使用。UR協(xié)作機(jī)器人完全符合?！?/p>

協(xié)作機(jī)器人六大優(yōu)勢改善生產(chǎn)流程，提升成本效益

通過使用了新的生產(chǎn)工具，日產(chǎn)汽車解決了產(chǎn)線節(jié)拍超時(shí)的問題。并且從實(shí)際的使用過程感受到了機(jī)器人帶來的便利。

減少團(tuán)隊(duì)負(fù)擔(dān)

在實(shí)際使用的過程中，原先由于手工作業(yè)，工人要用人工搬運(yùn)沉重的進(jìn)氣管，工作一天非常疲勞。現(xiàn)在使用了UR協(xié)作機(jī)器人，替代人工把零部件搬運(yùn)到工人面前，工人直接進(jìn)行組裝，這樣一來他們的勞動(dòng)負(fù)荷大大減少。

日產(chǎn)汽車在橫濱工廠的兩條生產(chǎn)線部署UR10協(xié)作機(jī)器人，以便讓工人有更多時(shí)間在其它地方積累寶貴的生產(chǎn)線經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)消除節(jié)拍時(shí)間超限的問題。

安全的人機(jī)協(xié)作

由于UR10不需要安全圍欄，因此工廠在使用的過程中可以靈活地設(shè)置工位，放心地讓機(jī)器人與工人協(xié)同作業(yè)。這對于現(xiàn)有的產(chǎn)線布局也不會(huì)造成太大的變化，為項(xiàng)目的測試和開展節(jié)省了許多時(shí)間。日產(chǎn)汽車也因此考慮在未來將人機(jī)協(xié)作機(jī)器人投入到更廣泛的應(yīng)用中去。

輕巧易安裝

優(yōu)傲對協(xié)作機(jī)器人的設(shè)置進(jìn)行了變革，將以星期為衡量單位的典型機(jī)器人部署縮減到以小時(shí)為衡量單位。

UR10自重輕，可使用100V電源，并且無需安裝安全圍欄。與之前使用的其他設(shè)備相比，日產(chǎn)汽車能夠更加方便地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整。在一個(gè)應(yīng)用案例中，UR10安裝在配有腳輪的平臺(tái)上，方便移動(dòng)，這樣的組合對于生產(chǎn)應(yīng)用來說相當(dāng)方便。

結(jié)構(gòu)緊湊靈活部署

工廠內(nèi)部空間有限，安裝空間也有限，因此日產(chǎn)汽車在選擇機(jī)器人解決方案時(shí)要求機(jī)器人能夠和工人共用空間。而且機(jī)器人無需固定安裝位置，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行移動(dòng)。

UR10的直徑為190毫米，有效工作半徑達(dá)到1，300毫米，非常適合進(jìn)行不同操作區(qū)域間距離較長的操作?

編程簡單

UR擁有專利技術(shù)，以便無編程經(jīng)驗(yàn)的操作人員能快速設(shè)置和操作直觀、3D可視化協(xié)作機(jī)器人。只需將機(jī)器人手臂移動(dòng)至需要的位置，或觸摸方便易用的觸屏平板電腦上的下箭頭鍵即可。

日產(chǎn)汽車橫濱工廠很高效地安裝了UR10機(jī)器人并進(jìn)行了編程，參與其中的操作人員都經(jīng)過了培訓(xùn)，并且一個(gè)星期左右便掌握了基本操作。程序在安裝后進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)整，并一直穩(wěn)定運(yùn)行，解決了公司節(jié)拍時(shí)間的超限問題，并減少了員工的繁重工作量。

投資回收周期短

基于兩班制，日產(chǎn)汽車在使用UR10協(xié)作機(jī)器人后，在1年內(nèi)就可以收回成本。原先因?yàn)榫o急生產(chǎn)需求會(huì)需要增加人員，因此產(chǎn)生額外的人工成本，現(xiàn)在使用機(jī)器人之后能夠靈活地滿足各種生產(chǎn)需求，節(jié)約了人工開支。

未來，日產(chǎn)汽車計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)展機(jī)器人的使用，嘗試在各種場景下使用UR協(xié)作機(jī)器人。對于工廠來說，盡管工人的配置會(huì)根據(jù)產(chǎn)量變化進(jìn)行調(diào)整，但可以通過將機(jī)器人移動(dòng)到生產(chǎn)節(jié)拍超時(shí)的工位，來消除生產(chǎn)瓶頸。有了如此強(qiáng)大又簡單易用的工具，工廠在靈活部署和提高生產(chǎn)效率上有了更多的想象空間。

發(fā)動(dòng)機(jī)部門組長大西先生總結(jié)道：“我們將通過整合強(qiáng)大的現(xiàn)場和工程能力，進(jìn)一步深化全球試點(diǎn)工廠的職能。因此，我們接下來一定會(huì)增加協(xié)作機(jī)器人的數(shù)量?！?/p>