Trả lời trực tiếp: Trong vận hành máy móc với một robot dùng chung, tốc độ cánh tay robot hiếm khi là yếu tố hạn chế. Cánh tay robot được cố định, do đó khoảng cách giữa các máy, hướng đặt và chiều cao cửa nạp liệu quyết định liệu mọi vị trí có thể tiếp cận được hay không. Sau đó, máy móc sẽ thiết lập tốc độ, bởi vì một cánh tay robot nhanh hơn vẫn phải chờ quá trình cắt hoàn tất, và hàng rào bảo vệ quyết định cách người lao động tiếp tục tiếp cận các chi tiết.
Cái này dành cho ai: Hướng dẫn này được viết dành cho các kỹ sư sản xuất và quản lý nhà máy đang cân nhắc sử dụng một robot để phục vụ hai hoặc nhiều máy móc, trong đó yếu tố kinh doanh là chia sẻ một cánh tay robot duy nhất giữa nhiều máy móc hiện có.
Phạm vi: Nội dung bao gồm cách bố trí máy móc, hành vi chờ đợi và việc kiểm soát lối vào quyết định xem việc sử dụng chung một cánh tay robot có khả thi hay không, và mỗi phán quyết còn thiếu bằng chứng gì. Nội dung không đề cập đến chi tiết thiết kế bộ kẹp, hệ thống điện nâng cấp máy móc, hoặc quy trình cắt bên trong máy.
Vì sao tốc độ của robot hiếm khi là yếu tố hạn chế
Việc chia sẻ một robot cho nhiều máy móc là một giải pháp hấp dẫn, và phép tính cũng dễ hiểu: một cánh tay robot được phân bổ chi phí cho hai hoặc ba máy thay vì một máy. Đó thường là điểm khởi đầu của quá trình tìm hiểu, và thường lại là nơi không thích hợp để thử nghiệm ý tưởng này.
Trong đoạn phim tham khảo, cánh tay robot di chuyển giữa hai vị trí máy bên trong hàng rào bảo vệ, lấy và đặt một chi tiết vào mỗi vị trí. Điều mà đoạn phim thể hiện rõ nhất không phải là chuyển động mà là sự tạm dừng: trong phần lớn chu kỳ, cánh tay robot đang chờ đợi, bởi vì các máy móc đang hoạt động và nó không có việc gì để làm.
Đó là tình trạng bình thường trong việc vận hành máy móc, và nó định hình lại câu hỏi. Những câu hỏi hữu ích hơn là liệu cánh tay robot có thể với tới mọi trạm làm việc hay không, ai sẽ chờ ai khi các yêu cầu trùng nhau, và làm thế nào mọi người vẫn có thể tiếp cận máy móc khi bị bao quanh bởi hàng rào.
Theo ISO 10218-2: 2025Việc đánh giá áp dụng cho ứng dụng robot chứ không chỉ riêng robot, điều này phù hợp với cách các dây chuyền sản xuất này thất bại về mặt thương mại. Chúng hiếm khi thất bại vì cánh tay robot chuyển động chậm. Chúng thất bại vì không thể tiếp cận được máy móc, vì hai máy móc hoàn thành công việc cùng lúc, hoặc vì một nhiệm vụ thường nhật trở thành một quy trình cần phải có rào chắn để vào.
Phạm vi tiếp cận được ưu tiên trước thời gian chu kỳ.
Cánh tay robot cố định có thể tích làm việc cố định, và mỗi máy móc mà nó phục vụ phải đặt cổng nạp liệu bên trong thể tích đó ở vị trí mà bộ kẹp có thể sử dụng được. Khoảng cách, hướng, độ mở cửa và chiều cao cổng đều được kiểm tra, cũng như bất cứ thứ gì khác cản trở: băng tải phôi, bể chứa chất làm mát, tủ điều khiển, vị trí pallet.
Đây là lý do tại sao việc bố trí máy móc để vận hành máy không thể được hoàn tất trước rồi mới bàn giao sau. Trong một xưởng hiện có, máy móc thường đã được đặt sẵn, và kết quả thực tế của việc kiểm tra tầm với đôi khi cho thấy một trong số chúng phải di chuyển, hoặc ý tưởng sử dụng chung cần cẩu chỉ hoạt động hiệu quả trên hai trong ba máy đang được xem xét.
Trên thực tế, việc kiểm tra tầm với trên bản vẽ bố trí với phạm vi kẹp thực tế sẽ giải quyết hầu hết vấn đề này trong một buổi chiều, và đó là bước duy nhất không thể khắc phục được sau đó. Nếu không thể tiếp cận được một vị trí nào đó, thì không có cần cẩu nào trong danh sách rút gọn có thể thay đổi điều đó, và việc lập trình cũng không thể làm được.
Máy móc quyết định nhịp độ.
Khi khoảng cách thao tác được thiết lập, hành vi chờ đợi sẽ quyết định giá trị của ô thao tác. Ở những nơi mà quá trình xử lý của máy móc dài hơn so với quá trình tải và dỡ hàng, cánh tay robot sẽ ở trạng thái nhàn rỗi trong hầu hết chu kỳ và việc tăng tốc độ cánh tay cũng không mang lại lợi ích gì. Ở những nơi mà quá trình xử lý ngắn, cánh tay robot trở thành nút thắt cổ chai và lý do để chia sẻ nó trở nên yếu đi.
Trường hợp khó xử ở giữa trong vận hành máy móc là khi các máy có thời gian xử lý tương tự nhau, vì yêu cầu của chúng đến cùng một lúc. Khi đó, dây chuyền sản xuất cần một quy tắc xếp hàng và một nơi để đặt một bộ phận chưa có chỗ để xử lý. Đó là vấn đề về bộ đệm và trình tự xử lý hơn là vấn đề về robot, và câu trả lời nằm ở bảng thời gian xử lý, tải và dỡ hàng hơn là bảng thông số kỹ thuật.
Theo ISO 13849-1: 2023Các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển được thiết kế theo mức hiệu suất dựa trên đánh giá rủi ro, đó là lý do tại sao sơ đồ khóa liên động giữa cánh tay robot và từng máy móc nên được thảo luận trong phần này thay vì trong quá trình vận hành thử. Việc lập bảng đó là cách nhanh nhất để kiểm tra đề xuất sử dụng chung cánh tay robot. Nó thường cho thấy hoặc là các máy móc đủ bổ sung cho nhau để có thể sử dụng chung một cánh tay robot một cách thoải mái, hoặc là chúng va chạm đủ thường xuyên đến mức cần có bộ đệm trong dây chuyền sản xuất, điều này làm thay đổi chi phí và diện tích mặt bằng mà đề xuất ban đầu giả định.
Bảng quyết định: Bố trí cánh tay robot chung có ý nghĩa gì
Bảng này thể hiện những gì mà bố cục và thời gian xử lý có thể tự chứng minh được so với bằng chứng mà nhà cung cấp vẫn cần phải cung cấp.
| Bằng chứng từ đơn đăng ký | Sự lựa chọn đó hợp lý | Bằng chứng bạn vẫn còn nợ |
|---|---|---|
| Gia công máy dài, thời gian xếp dỡ ngắn, hỗn hợp linh kiện ổn định. | Một cánh tay chung phục vụ cả nhóm, được thiết kế dựa trên tầm với hơn là tốc độ. | Kiểm tra tầm với tại mỗi cửa xếp hàng bằng bộ kẹp thực tế và kiểm tra va chạm khi cửa mở. |
| Thời gian xử lý tương tự nhau trên các máy, nhiều yêu cầu đồng thời thường xuyên. | Một cánh tay chung cộng với các vị trí đệm và một quy tắc xếp hàng rõ ràng. | Bảng thời gian bao gồm quá trình xử lý, xếp dỡ, dỡ hàng và thời gian chờ cho phép của mỗi máy. |
| Một máy nằm ngoài phạm vi làm việc của bất kỳ vị trí tay cầm nào được chấp nhận. | Hoặc di chuyển máy đó hoặc loại bỏ nó khỏi nhóm dùng chung. | Nghiên cứu bố trí mặt bằng với chi phí di dời đã nêu rõ, và chi phí được tính toán lại cho trường hợp giảm thiểu. |
| Thường xuyên phải can thiệp thủ công vào máy móc trong mỗi ca làm việc. | Thiết kế lối vào trước khi lựa chọn thiết bị, vì lối vào có hàng rào sẽ làm thay đổi quy trình làm việc thường nhật. | Quy trình nhập liệu bao gồm các điều kiện dừng và khởi động lại, và số lượng lượt nhập liệu mỗi ca làm việc. |
Khi hàng rào được dựng lên, việc tiếp cận sẽ thay đổi.
Trong đoạn phim, một hàng rào bảo vệ bao quanh cánh tay robot và các máy móc mà nó vận hành. Ranh giới đó là cần thiết, và nó cũng làm thay đổi công việc hàng ngày theo cách hiếm khi xuất hiện trong bản kế hoạch kinh doanh. Việc nạp phôi thanh, thay thế chi tiết chèn, loại bỏ phôi vụn và kiểm tra kích thước là những thao tác thông thường trước khi có hàng rào; sau đó, mỗi thao tác đều phải đi qua một cánh cửa và một điểm dừng.
Theo ISO 12100: 2010Việc giảm thiểu rủi ro bắt đầu từ giai đoạn thiết kế chứ không phải giai đoạn lắp đặt hàng rào, và việc tiếp cận chính là loại vấn đề mà việc thiết kế khung hàng rào nhằm giải quyết. Quyết định những công việc nào cần ở bên ngoài hàng rào, công việc nào cần được đưa vào, và máy móc sẽ ngừng hoạt động trong bao lâu cho mỗi lần vào cần được thảo luận trong giai đoạn thiết kế bố cục, chứ không phải sau khi lắp đặt.
Cần phải làm rõ điều này trong quá trình tuyển chọn, vì câu trả lời rất khác nhau giữa các xưởng. Một khu vực làm việc chỉ được sử dụng hai lần một tuần và một khu vực được sử dụng nhiều lần trong một ca trông giống hệt nhau trên bản vẽ bố trí nhưng lại hoạt động hoàn toàn khác nhau, và sự khác biệt này thường quyết định liệu người vận hành sẽ làm việc trực tiếp tại khu vực đó hay làm việc ở những nơi khác.
Những gì đoạn phim chứng minh và những gì nó không chứng minh.
Đoạn phim tham khảo chứng minh một quy trình hoạt động trực quan. Một cánh tay robot sáu trục hoạt động bên trong hàng rào bảo vệ giữa hai vị trí máy, di chuyển các chi tiết bằng bộ kẹp, với giá đỡ chi tiết và tủ điều khiển bên trong khu vực được bao bọc. Đó là những bằng chứng có thể quan sát được về hoạt động này.
Nó không chứng minh được gì về thời gian chu kỳ, mức độ sử dụng, năng suất hoặc lợi nhuận mà cánh tay robot dùng chung tạo ra. Những yếu tố đó phụ thuộc vào thời gian xử lý và loại linh kiện tại máy móc của riêng bạn, và không có video nào cung cấp được những thông tin đó. EVST nêu rõ ranh giới này để báo giá được so sánh dựa trên cùng một bằng chứng chứ không phải dựa trên ấn tượng.
Việc tách biệt đó cũng giúp làm rõ những công việc còn lại. Sau khi xem xét dữ liệu, những gì còn lại là kiểm tra phạm vi hoạt động, bảng thời gian và kế hoạch tiếp cận, và ba sản phẩm đầu ra này là những gì mà một đề xuất nghiêm túc về cánh tay robot dùng chung cần phải có trước khi bất kỳ tiêu chí chấp nhận nào được thống nhất.
Những nội dung cần đưa vào yêu cầu
Hãy nêu rõ thông tin về các máy móc: loại máy, vị trí và chiều cao cửa nạp liệu, cơ chế hoạt động của cửa, và liệu mỗi máy có thể cung cấp tín hiệu cần thiết cho cánh tay robot hay không. Thêm thông tin về thời gian xử lý, thời gian nạp và dỡ hàng cho mỗi máy, và loại linh kiện được sử dụng trên các máy đó. Đây cũng là thời điểm mà lộ trình tự động hóa tổng thể trở nên quan trọng, bởi vì cánh tay robot nằm cạnh các tùy chọn khác như... Tổng quan về vận hành máy robot các giải pháp như thùng chứa, máy xúc chuyên dụng hoặc hệ thống hàn tự động trong khâu chế tạo.
Sau đó, hãy nêu rõ những gì nhà cung cấp vẫn cần chứng minh: kiểm tra tầm với tại mỗi cổng xếp dỡ hàng với bộ kẹp thực tế, nghiên cứu thời gian bao gồm các yêu cầu đồng thời, và kế hoạch tiếp cận với tần suất vào và điều kiện dừng. Thêm bản vẽ mặt bằng với các chướng ngại vật được vẽ vào, vì cánh tay robot dùng chung sẽ cạnh tranh không gian với băng tải phôi, bể chứa chất làm mát và vị trí đặt pallet, và lưu ý xem liệu phạm vi hoạt động của robot cộng tác có được xem xét như một giải pháp thay thế cho khu vực làm việc có hàng rào hay không, vì điều đó sẽ thay đổi hoàn toàn câu trả lời về khả năng tiếp cận.
Các câu hỏi thường gặp
Một robot có thể phục vụ bao nhiêu máy?
Không có con số chung nào cả. Điều đó phụ thuộc vào việc liệu tất cả các cổng nạp liệu có nằm trong cùng một thể tích làm việc hay không, và tần suất các máy yêu cầu sử dụng cánh tay robot cùng một lúc. Hai máy có chu kỳ xử lý dài và bổ sung cho nhau có thể dùng chung một cánh tay robot một cách thoải mái; ba máy có chu kỳ ngắn tương tự nhau thường thì không thể.
Robot nhanh hơn có cải thiện được chu trình sản xuất không?
Thông thường là không. Khi quá trình xử lý của máy móc diễn ra lâu hơn so với thời gian chất và dỡ hàng, cánh tay robot đã phải chờ đợi, và một cánh tay robot nhanh hơn chỉ đơn giản là phải chờ lâu hơn. Tốc độ chỉ thực sự quan trọng khi cánh tay robot trở thành nút thắt cổ chai, và chính điều này làm suy yếu lập luận về việc chia sẻ cánh tay robot.
Điều gì sẽ thay đổi khi chúng ta rào chắn buồng giam?
Các công việc thường nhật trở thành các công việc cần được kiểm soát chặt chẽ. Việc chất hàng, thay dụng cụ, làm sạch phôi và kiểm tra kích thước đều phải đi qua một cánh cửa, và mỗi lần đi qua đều làm dừng cần cẩu và thường cả máy móc. Việc đếm số lần đi qua cửa này mỗi ca trong quá trình chọn hàng giúp tránh tạo ra một khu vực làm việc mà người lao động phải làm việc xung quanh.
Liệu đoạn phim có cho thấy mức độ sử dụng mà chúng ta sẽ đạt được không?
Không. Video chỉ cho thấy một cánh tay robot đang di chuyển các bộ phận giữa hai vị trí máy bên trong một hàng rào bảo vệ. Hiệu suất và thời gian hoàn vốn phụ thuộc vào thời gian xử lý và loại bộ phận của bạn, và cả hai đều phải được tính toán dựa trên những yếu tố đó chứ không phải chỉ dựa vào video.
Các thông tin đầu vào của dự án cho quá trình xem xét đơn đăng ký
Hãy gửi những thông tin sau và trường hợp dùng chung cánh tay có thể được kiểm tra thay vì chỉ ước tính:
- Danh sách máy móc bao gồm vị trí, chiều cao và hoạt động của cửa nạp hàng.
- Thời gian xử lý, thời gian tải và dỡ hàng trên mỗi máy, và sự phân bổ linh kiện giữa các máy.
- Bản vẽ mặt bằng thể hiện các vật cản, tủ và vị trí đặt pallet.
- các tín hiệu giao diện mà mỗi máy có thể cung cấp và cần được nâng cấp.
- Tần suất người lao động cần tiếp cận máy móc trong ca làm việc và để làm gì.
Nếu bạn đang cân nhắc sử dụng một robot cho nhiều máy móc, hãy gửi danh sách máy móc kèm hình dạng cổng nạp liệu, thời gian xử lý và thao tác, sơ đồ mặt bằng với các vật cản, các tín hiệu giao diện khả dụng và tần suất người vận hành cần tiếp cận máy móc. Sau đó, đề xuất có thể được thử nghiệm trên phạm vi tiếp cận, thời gian chờ và khả năng truy cập hơn là tốc độ cánh tay robot. (Tài liệu tham khảo liên quan: ) giải pháp hệ thống hàn tự động, dòng robot cộng tác.