全サイクルを測定する：造船用溶接ロボットの生産量を評価する

タイミングを計る前に完成した作業を定義する

船舶小組立溶接にとって生産性に関する最も有益な質問は、合意された期間内に受入れられた作業がどれだけ製造ルートから外れるかということです。移動速度とアークオン時間は依然として有用なプロセス指標ですが、どちらも購入者にフィッティングチェック、センシング、取り扱い、検査、通常の回復にどれくらいの時間がかかるかを示しません。完全なサイクル評価は、これらのアクティビティを明確に定義された完成したアセンブリに結び付けます。

開始イベントと終了イベントは、比較する前に合意する必要があります。 1 つの試行は、取り付けられたアセンブリがすでにセルにクランプされている状態で開始され、別の試行はアセンブリが装填位置に到着したときに開始されます。ロボットが停止することで終了する場合と、検査と除去が含まれる場合があります。測定された数値は正確である可能性がありますが、異なる境界を表すため、比較することはできません。

TitanWeld の船舶向けプロジェクトでは、二つのアームを基本協調単位とし、現在の上限を 2 + 2、すなわち四つのユニット・八つのアームとしています。高度な個別設計が必要なプロジェクトであり、既製の単体機はありません。これらの情報が示すのは提案設備の規模です。速度の倍率、一日の生産量、または全生産サイクルのうち同時に実行できる割合を示すものではありません。

有用な出力を表す分母を選択してください

識別されたアセンブリ部品群と定義された受入れ状態を使用します。シフトごとに受入れられる組立品は、繰り返しの多い部品群に適しているかもしれません。基礎となる接合部の組み合わせが可視のままであれば、経過時間ごとの許容溶接範囲は、さまざまなアセンブリを比較するのに役立ちます。短い戻り、開始、停止が長い直線すみ肉溶接とはまったく異なる作業を必要とする場合、生の溶接の長さは誤解を招く可能性があります。

部分的なアセンブリ、未完了の例外、および修復をカウントする方法を定義します。自動化サイクルが長辺を完了したが、別のステーションに必要なリターンが残っている場合、その作業が完了して受入れられるまで、出力は部分的に完了したアセンブリ範囲になります。ロボット利用レポートで成功したサイクルが示されている場合でも、その区別を維持してください。物理的要件は、図面と品質計画によって決定されます。

TWI では、品質評価の一環として破壊溶接試験方法と非破壊溶接試験方法を区別しています。 [1] プロジェクトは、すべてのモーション完了アセンブリが許容できると想定するのではなく、出力定義に必要な検査を特定する必要があります。この記事では測定方法を提案します。特定の検査範囲を規定したり、該当する合格基準を置き換えたりするものではありません。

ルートとセル境界をマッピングする

入力された取り付けアセンブリからリリースされた出力までの実際のルートを描画します。該当する場合、積み込み、位置特定、 溶接前の組付け確認、 位置合わせ、ローカルセンシング、溶接、再位置決め、整備、検査、および荷降ろしを特定します。アクティビティをセル、上流ステーション、または下流ステーションに割り当てます。これにより、労働力が単にロボットの筐体の外で発生したという理由だけで計算から消えることを防ぎます。

どのアクティビティが重複できるか、どのアクティビティが重複できないかを説明します。オペレータは溶接の進行中に次の部品を準備できますが、これはレイアウト、人員配置、および承認された操作方法が許可する場合に限ります。検査は別のステーションで並行して実行される場合もあれば、次のアセンブリに必要な同じ治具を使用する場合もあります。 2 つのボックスが別々の行に描画されているということだけに基づいて重複をカウントしないでください。

製造現場で検証できるほど単純なルートモデルを維持してください。重要なイベントにはそれぞれ、目に見える開始と終了が必要です。アクティビティの時間を確実に計るのが難しい場合は、推定方法と不確実性について説明してください。結果として得られるモデルは、生産スタッフにとって理解できるものでなければなりません。生産スタッフは、ロボットのみのスケジュールでは見落とされる転送の欠落や繰り返しの待機を特定できることがよくあります。

蓄積されたリソース時間からクロック時間を分離する

経過サイクル時間は、合意された開始イベントと終了イベントの間の時間です。アークオン時間は、溶接アークがアクティブである時間を表します。複数のアームを使用すると、アークが同時に動作するため、すべてのアークオン期間の合計が経過時間を超える可能性があります。どちらの尺度もラベル付けすると便利ですが、その単位と意味を明確にしておく必要があります。

説明用の計算例として、セルの経過時間が十分の間に、二つのアームがそれぞれ六分間溶接する場合を考えます。アーク稼働時間の合計は十二アーム・分ですが、経過時間は十分のままです。この例は計算を示すだけであり、TitanWeld の実績ではありません。溶接長の合計をアーク稼働時間の合計で割るだけでは、セルから搬出される合格組立品の数を予測できない理由を示しています。

制約を説明するリソース占有率を記録します。ロボットが溶接していないときでも、冷却中または検査中に治具が占有されたままになる場合があります。共有サービスの位置によりキューが作成される場合があります。オペレーターは複数のユニットに参加する必要がある場合があります。これらのリソース時間は、観察されたサイクルを説明し、ロボットの高速移動が主要な機会であると仮定することなく、どの変更が生産量を向上させるかを特定するのに役立ちます。

パートに対応できるイベントを収集する

タイミング記録、機械イベント、検査記録全体にわたって共通のアセンブリと溶接の ID を使用します。 Fronius は、溶接をコンポーネントおよび溶接システムに関連付けることができるコンポーネントレベルの溶接ドキュメントについて説明します。 [2] これはデータ機能の外部例であり、WeldCube または同等の機能が TitanWeld 海洋プロジェクトにインストールされているということではありません。

受入れトライアルでは、未構成のダッシュボードよりも、適切に設計された手動イベントシートの方が役立つ場合があります。アセンブリ、構成、開始および終了イベント、介入、例外、および受入れられた結果を記録します。マシンのタイムスタンプが使用されている場合は、各イベントの意味と、分析に必要なクロックが十分に調整されているかどうかを確認します。作業終了信号により、荷降ろしや検査が除外される場合があります。

可能であれば、待機する理由を保持してください。カテゴリは、一貫して適用できるほど少なく、アクションをサポートするのに十分具体的である必要があります (使用不可の搬入部品、センシングレビュー、共有アクセス、サービス、検査、または回復など)。プロジェクトが理解しようとしている損失そのものを吸収してしまうような、大規模なその他のカテゴリは避けてください。都合の良い原因を遡及的に割り当てるのではなく、不確実性を記録します。

ショーケース部分ではなく代表的なミックスを使用する

溶接線の長さ、端部の詳細、アクセス制限、切り替えの予想される分布を表すアセンブリを選択します。サンプルがどのように選ばれたのか、どの部品群がテストされていないのかを述べます。最も簡単なパーツの実行が成功すれば、そのパーツの実現可能性を確立できますが、異なる組み合わせの生産速度を確立することはできません。

意図した動作に関連する頻度でのセットアップと切り替えを含めます。同一のパネルを長期間バッチで作成すると、準備時間が多くの部分に分散される可能性がありますが、毎日のスケジュールが変化すると分散することはできません。モデルの準備、治具の調整、ジョブの検証を個別に記録して、バイヤーが提案されたバッチパターンが現実的かどうかを確認できるようにします。今後のすべての注文に、準備が整った検証済みのプログラムが付属していると想定しないでください。

ABB の RobotStudio プラットフォームは、シミュレーションおよびオフラインプログラミングツールを提供します。 [3] シミュレーションは推定スケジュールをサポートできますが、代表的な測定イベントによって完全なサイクル結果が確立されるまで、その出力は推定としてラベル付けされたままにする必要があります。観察されたサービス時間と処理時間が仮定にフィードバックされると、モデルの価値が向上します。

日常的な中断と回復を含む

トライアルでどの通常のイベントを表す必要があるかを決定します: トーチの整備、消耗品の補充、 溶接前の組付けの拒否、センサーのレビュー、または制御された再起動。正確なリストは、合意された構成と作成方法によって異なります。中断のない短いデモンストレーションでは、長期間の動作期間にわたって定期的に発生するイベントが省略され、使用可能な出力が不完全に表示される可能性があります。

異常を意図的に起こした試験の事象と、通常生産での観測を区別し、両方を報告します。意図的に模擬した故障は復旧可能性の試験であり、実測された頻度で発生したかのように生産率へ算入してはなりません。一方、自然に起きた中断をすべて異常事象として除外すると、報告値が実態を代表しなくなる場合があります。結果を見てからではなく、試験前に扱いを定義してください。

動作が再開されるまでの時間だけでなく、受入れを回復するために必要な作業を記録します。中断された溶接には、検査、準備、完了、および別のリリースが必要になる場合があります。これらのアクティビティが別のステーションに移動する場合は、ルート評価に保持します。購入者は、回復によってボトルネックリソースが消費されるかどうか、および部分的に完成したアセンブリがセルの外に蓄積されるかどうかを知る必要があります。

等しい範囲と明示的な仮定を使用して代替案を比較する

公正なベースラインでは、同等の受入状態、溶接要件、および最終的な合格を使用する必要があります。提案された方法でより正確なフィッティングが必要な場合は、追加の準備を記録します。取り扱いが軽減されたり、検査が容易になったりする場合は、その利点も記録してください。比較では、すべての違いを溶接アームの数に帰するのではなく、完全に変更されたルートを説明する必要があります。

観察された広がりとサンプルの説明とともに測定結果を提示します。保証されたシフト出力に最短サイクルを外挿することは避けてください。利用可能な稼働時間、人員配置、作業の可用性、および下流の能力に関する仮定を述べます。計算は、生産結果と間違われるのではなく、シナリオとして検討することができます。

二つのユニットと四つのユニットを比較する場合は、どの作業が短縮され、どの作業が共通のまま残るかを特定します。アームの追加で独立した溶接作業の時間は減っても、搬入や検査は変わらない場合があります。能力モデルにはこれらの制約を残す必要があります。ユニット数を倍にすれば合格品の生産量も倍になるという自動的な規則に根拠はありません。結果は、観測した工程と、実際に並行して進められる作業によって決まります。

結果を合格声明に変える

有用な出力レポートには、アセンブリ部品群、図面と手順の改訂、機器と治具の構成、タイミング境界、試用サンプルと受入れステータスが含まれます。未完了の範囲と介入作業を記録し、測定結果と個別の見積もりを記載します。これらの詳細により、読者がコントローラーイベントごとに煩わされることなく番号を確認できるようになります。

結果が商業的にどのように使用されるかに同意します。実現可能性試験、工場受入れテスト、および生産パフォーマンスのコミットメントには、異なる条件と責任があります。プロジェクト文書では、各声明を裏付ける裏付け資料を特定する必要があります。この記事は測定フレームワークを提供するものであり、 TitanWeld の生産コミットメントまたは独立した受入れがすでに完了しているとは主張しません。

レポートが到着からリリースまでの実際のアセンブリを追っていると、その決定がより明確になります。次に、アーク時間はサイクルの一部を説明し、イベント記録は待機を説明し、品質記録は出力のカウントを確立します。購入者は、ユニットの追加、治具の変更、フィッティングの改善、または回復の改善が実際の制約に対処するかどうかを確認し、裏付け資料に基づいた境界線でプロジェクト固有の要件を交渉できます。

完全なサイクルのワークシート

1 つの定義されたアセンブリの観測期間または推定期間を入力します。重複するタスクをメモに記録します。同時継続時間を連続しているかのように追加しないでください。空白のフィールドは意図的な入力であり、機器の性能を主張するものではありません。

プロジェクト検討チェックリスト

• アセンブリ部品群と測定サイクルの開始と終了を定義します。
• 積み込み、位置決め、スキャン、溶接、整備、検査、積み降ろしを記録します。
• 時間を二重にカウントすることなく、重複するタスクと共有リソースを特定します。
• 介入、未完了の範囲、受入れられた出力を個別に記録します。
• 試験条件、サンプルサイズ、測定値と推定値の区別を述べます。