四つの溶接ユニット、八本のアーム：造船における共有作業を協調させる

4 つのユニットは物理的なレイアウトではなくスケールを表します

TitanWeld が提供する船舶向け概要では、2 つの溶接アームが 1 つの基本的な調整ユニットとして定義されています。現在の最大値は、 2 + 2、つまり 4 つの溶接ユニットと 8 つの溶接アームで表されます。この算術は有効な範囲の境界ですが、レールのペア、固定フロアプラン、またはユニットが面する方向を定義するものではありません。物理的な配置、作業の割り当て、および動作シーケンスは、依然として非常に非標準的な、プロジェクト固有の設計に関する議論の対象です。

工学的な問題は、同じスペース、 ワーク状態、または共有リソースをめぐって破壊的に競合することなく、複数のユニットがアセンブリをどのように完了するかです。利用可能なアームが 8 つあるということは、サイクル全体を通じて 8 つのアークがアクティブな状態を維持できることを意味するものではありません。一部の操作では、同じ最終詳細、同じサービスステーション、または共通の積み込みエリアにアクセスする必要があります。その他は、以前の溶接または検査リリースに依存します。

したがって、有益な提案には、 溶接マップにリンクされた運用スケジュールと共有リソースのレビューが含まれます。これらの推奨事項は、購入者が何を確認する必要があるかを説明しています。これらは、特定のスケジューラー、衝突回避機能、機能安全製品、またはマルチコントローラーアーキテクチャが TitanWeld プロジェクトに既にインストールされているとは主張しません。

溶接と作業の所有権から始める

必要な各溶接セグメントを、一度に 1 人の明確な担当者を持つオペレーションに割り当てます。承認された回復中の再割り当てによって履歴が消去されないように、溶接識別子をユニットの割り当てから独立させてください。ペアのすみ肉溶接の場合、動作ペアを形成する 2 つのアームと、別のユニットが別のセグメントを担当するポイントを特定します。

独立した作業と、物理的またはプロセスの制約を共有する作業を区別します。別々の部品の縦方向の溶接線は、ある配置では独立している場合がありますが、別の配置ではアクセス通路を共有している場合があります。図面上で 2 つの溶接線が遠く離れている場合でも、同じキャリッジ位置またはケーブルルートが必要な場合があります。溶接中心線間の距離だけではなく、実際の機器と治具の形状を使用して依存関係を決定します。

これらの関係をプロダクション言語で表現する操作グラフを作成します。このセグメントは、その動作の前に完了している必要があります。他のユニットが入る前に、このエリアを空けておく必要があります。この検査は次の段階の前にリリースする必要があります。グラフは、機器を追加すると経過時間が短縮される場所と、アームの数に関係なく依存関係が残る場所を明らかにするのに役立ちます。

ツールやサービスを含む占有空間のモデル化

共有ワークスペースのレビューには、配置に関連するすべての移動体 (ロボットリンク、 トーチパッケージ、外部軸、ケーブル、センサー、および移動治具) を含める必要があります。アプローチパスとディパーチャーパス、および溶接パスを確認します。工具の中心点のみを考慮したクリアランスチェックでは、移動システム内の他の場所の干渉を見逃す可能性があります。

ABB の RobotStudio プラットフォームには、オフラインプログラミングおよびシミュレーション機能が含まれています。 [1] これは外部テクノロジーの例であり、 TitanWeld がそのプラットフォームを使用していると主張するものではありません。プロジェクトにどのようなツールが選択されたとしても、購入者は、どのジオメトリとモーションがモデル化されたのか、何が単純化されたままなのか、構築された配置に対してモデルがどのようにチェックされるのかを尋ねる必要があります。

サービス状態とリカバリ状態が含まれます。他のユニットが承認された動作モードを継続している間、1 つのアームはトーチメンテナンスのために停止することができます。それが実現可能かどうかは、実際の共有スペースと制御設計によって異なります。一見便利な待機姿勢が、復旧時の経路や検査アクセスを妨げる可能性があります。したがって、受入れレビューでは、最速の通常シーケンスだけでなく、意図した動作状態の完全なセットを検査する必要があります。

共有領域に対して明示的なアクセス許可を使用する

操作が共有領域をめぐって競合する場合、エントリがどのように要求、許可、保持、解放されるかを定義します。実装はインテグレーターに属しますが、予想される動作はプロジェクトチームがレビューできる必要があります。この地域に何もないことを証明するものと、その情報が入手できなくなった場合に何が起こるかを特定します。プログラム完了信号は、必ずしも機器が物理的にその地域から離れたことを示す裏付け資料ではありません。

承認された試運転計画に基づいて、競合するリクエストと異常終了をテストします。目的は、操作が異なる速度で実行されたり、操作が予期せず停止したりした場合に、意図された所有権ルールが一貫性を保っていることを確認することです。あるアームが常に別のアームが到着する前に終了することを期待するなど、想定されるタイミングだけに依存しないでください。生産が中断されると、そのような想定が無効になる可能性があります。

プロセスの調整を人員の保護から切り離してください。 ABB は、SafeMove を、定義されたコントローラー統合を備えたロボット安全ソリューションであると説明しています。 [2] この外部の例は、安全機能には独自の製品と構成範囲があることを示しています。共有領域のスケジュールルールや衝突のないシミュレーションは、完全な溶接設備が必要な安全性評価と検証を満たしていることの裏付け資料として提示してはなりません。

非表示で共有されているリソースを確認する

複数のユニットがロボットの動作を超えて制約を共有できます。これらには、電源、溶接戻しの手配、抽出、冷却、ガス供給、ワイヤの整備、オペレータの注意および検査アクセスが含まれる場合があります。提案されたインストール内の実際の共有リソースを特定し、その設計責任を確認します。各アームに独自のトーチがあるというだけの理由で独立していると想定しないでください。

Fronius のケーブル管理ガイダンスは、複数の溶接システムが共通のコンポーネントで動作する場合の相互干渉に対処します。 [3] プロジェクトでは、選択した機器の設置手順と溶接回路の実際の配線を確認する必要があります。これは、 TitanWeld の概念における特定の干渉問題を確立するものではありません。それは、ロボットの経路シミュレーションだけでは解決できない主題を確立します。

定期的なメンテナンスをスケジュールに含めてください。複数のトーチが共通のサービス位置を必要とする場合、待ち行列が経過サイクル時間に影響を与える可能性があります。オペレーターが複数のユニットに介入する必要がある場合、同時要求が実際的な制限になる可能性があります。提案された生産リズムが独立したアーク時間の理想的な合計ではなく、設備の実際の共有ワークロードを反映するように、代表的な試行中にこれらのイベントを記録します。

アセンブリのプロセス制約に合わせてスケジュールを立てる

最速の幾何学的スケジュールが自動的に選択された溶接シーケンスになるわけではありません。 溶接施工法要件、寸法管理、アクセス、検査により、どの溶接線を一緒に実行できるか、またはどの順序で実行できるかが制限される場合があります。溶接エンジニアと自動化エンジニアは、同じ溶接マップとアセンブリリビジョンを使用して、提案されたスケジュールを確認する必要があります。

スケジューラは、承認された各作業の意味を維持する必要があります。負荷配分を改善するために長い溶接線をユニット間で分割する場合、新たな開始・終了箇所と合流領域を施工検討に含めます。必要な回し溶接を別のアームへ移す場合は、その担当と完了記録も移管しなければなりません。スケジュール上の都合で、接合部の要件を無断で変更してはなりません。

さまざまな質問に対してシミュレーションとトライアルを使用します。スケジュールモデルは、競合を推定し、ボトルネックの可能性を特定できます。溶接トライアルでは、選択したシーケンスの品質と寸法への影響を調べることができます。実稼働デモンストレーションでは、通常のサービスとオペレーターのやり取りを測定できます。計算されたスケジュールが測定された受入れられた出力として報告されないように、各結果のステータスを明示的に保ちます。

ユニットおよびアセンブリレベルでの設計の復元

1 つのユニットが使用できなくなった場合の意図する対応を定義します。検証された動作モードに応じて、セル全体が停止する場合もあれば、影響を受けない作業が継続される場合もあります。決定には、共有スペース、溶接プロセスの依存性、および実際の安全設計を考慮する必要があります。この記事では、部分的な操作を必須または利用可能な機能として規定するものではありません。

再割り当てが提案された場合は、残りのシステムがどのように未完成の溶接を識別し、それらがアクセス可能であると判断し、承認されたプロセスを選択するかを実証します。利用可能なアームは、放棄されたすべてのセグメントに対して幾何学的または手順的に認定される必要はありません。再割り当ては、元のイベントとその後の完了の記録を伴う、制御された操作である必要があります。

リカバリによりアセンブリ状態を保護します。どの溶接が完了しているか、中断されているか、検査待ちまたは修理待ちであるかを特定します。コントローラーの再起動によって、これらの区別が新しい通常のジョブにリセットされるべきではありません。要求の厳しい共有領域で代表的な中断をテストし、オペレータが以前の動作シーケンスに関する文書化されていない知識に頼ることなく、意図した状態を理解して復元できるかどうかを調べます。

出力と混同することなく使用率を測定します

各ユニットの時間を便利な動作カテゴリ (溶接、センシング、移動、待機、保守、使用不可) に分けてレポートします。これらのカテゴリは分析のために提案されています。実際のシステムに合わせて調整します。 2 つのユニットが同じ制約を待っている場合は、その関係を記録に保存して、プロジェクトが個々のロボットの速度を非難するのではなく、共通の原因を特定できるようにします。

複合アークオン時間を実測時間から分離します。 8 つのアームを一定期間同時に溶接すると、1 分以内に複数のアーム時間が蓄積される可能性があります。アーク時間を加算するとリソースの利用には役立ちますが、アセンブリの作成に必要な時間ではありません。経過したサイクル全体とその許容された出力を使用率の数値とともに報告します。

同じ代表的な作業の組み合わせと許容境界を使用して構成を比較します。少ないユニットから 4 つのユニットに移行すると、積み込み、取り付け、検査、または共有の回し溶接の詳細は変更されずに、一部の操作が削減される可能性があります。結果として生じる改善は、測定するか、慎重に推定値としてラベル付けする必要があります。現在の 4 ユニットの上限には、固定速度倍数や完成生産量の自動比例増加の根拠がありません。

受入れデモで依存関係を明らかにする

独立した作業と共有制約の両方を実行するトライアルアセンブリを選択します。合意された範囲に関連する紛争地域、サービスイベント、および制御された中断を含めます。テストを実行する前に予想される動作を定義し、イベント記録、完了した溶接識別子、検査結果、経過時間を一緒に保持します。

サプライヤーに、提案されたスケジュールと実際のスケジュールとの違いを示すよう依頼してください。逸脱により、リソースの欠落、非現実的な溶接前の組付けの仮定、または実行が難しいリカバリ命令が明らかになる可能性があります。これらの結果をエンジニアリング上の裏付け資料として扱い、合格結果を凍結する前に構成を更新します。通常サイクルのビデオだけでは、ユニットが待機した理由や、必要な作業がすべて受入れられたかどうかを説明できません。

4 ユニット構成の実際的な価値は、定義された製造ルート内で確実に作業を完了できることにあります。レビュー可能な設計には、各溶接の所有者、共有されるリソース、操作の解放、およびアセンブリが中断にどのように耐えるかが記載されています。これは、プロジェクトで実証されていない物理的形状、比例生産性、またはインストールされた機能を発明することなく、8 アームの調整を評価するための基礎となります。

プロジェクト検討チェックリスト

• すべての溶接を名前付きの 2 アームユニットに割り当てます。
• 共有スペース、治具、アクセスルート、サービスリソースを特定します。
• タスクの解放、待機、干渉防止、回復の責任を定義します。
• 提案された 2 + 2 配置を 4 つのユニットと 8 つのアームとして検討します。
• 合意されたプロジェクトの範囲内で、競合する作業と中断を実証します。