Posvet Avtomatizacija strege in montaže 2021/2022 - ASM ’21/22, Ljubljana, 11.05.2022 WWW zbornik člankov s posveta Kraj posveta: Gospodarska zbornica Slovenije, Dimičeva 13, 1000 Ljubljana Datum posveta: 11.05.2022 Organizatorji: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, Laboratorij za strego, montažo in pnevmatiko – LASIM Gospodarska zbornica Slovenije Kompetenčni center za sodobne tehnologije vodenja – Zavod KC STV Organizacijski odbor: prof.dr. Niko Herakovič, FS, UL dr. Mihael Debevec, FS, UL dr. Marko Šimic, FS, UL dr. Miha Pipan, FS, UL Edo Adrović, FS, UL Tanja Plestenjak, FS, UL mag. Janja Petkovšek, GZS dr. Marjan Rihar, GZS dr. Zoran Marinšek, Zavod KC STV Uredniki: dr. Mihael Debevec, FS, UL dr. Miha Pipan, FS, UL Edo Adrović, FS, UL prof.dr. Niko Herakovič, FS, UL Izdajatelj: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo Aškerčeva 6, 1000 Ljubljana 2. elektronska izdaja Ljubljana, 2022 URL: http://www.posvet-asm.si/index.php?page=zbornik-asm-21 Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani COBISS.SI-ID 85928707 ISBN 978-961-6980-84-5 (PDF)  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, 2022 Vse pravice pridržane. Brez pisnega dovoljenja založnika je prepovedano reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba tega avtorskega dela ali njihovih delov v kakršnemkoli obsegu ali postopku, vključno s tiskanjem ali shranitvijo v elektronski obliki. Tako ravnanje predstavlja, razen v primeru iz 46. in 57. člena Zakona o avtorskih pravicah, kršitev avtorske pravice. Seznam člankov: 1. Doseganje ergonomičnega procesa ročne montaže z upoštevanjem različnih parametrov delovnega okolja: Maja Turk, UL FS, LASIM & Iskra Mehanizmi d.o.o., Niko Herakovič, UL FS, LASIM 2. Modernizacija nadzornih sistemov v sodobni industrijski proizvodnji: Jože Perko, Peter Skopec, oba ControlTech d.o.o. 3. Uporaba pametnih vijačnikov pri sestavljanju robotske roke: Damjana Vavtar, Klemen Zalar, Klemen Kastelec, vsi Yaskawa Europe Robotics d.o.o. Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 DOSEGANJE ERGONOMIČNEGA PROCESA ROČNE MONTAŽE Z UPOŠTEVANJEM RAZLIČNIH PARAMETROV DELOVNEGA OKOLJA Maja TURK, Niko HERAKOVIČ LASIM, Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani POVZETEK Industrija 4.0 uvaja pametne rešitve v celotno dobavno verigo podjetij, vključno z ročno montažo, kjer je cilj zagotoviti krajši čas delovnega cikla, povečati produktivnost in kakovost izdelkov ter dosegati ergonomičen proces dela ob najmanjših stroških. Za doseganje ergonomičnega procesa dela je potrebno definirati in medsebojno ovrednotiti vplivne parametre in njihov vpliv na delovno okolje, tako da zmanjšamo tveganje za nastanek kostno-mišičnih obolenj pri delavcih. Ključni vplivni parametri so: spol in antropometrični podatki posameznega delavca, zahtevnost montaže in lastnosti izdelka. Rezultati pridobljeni v virtualnem okolju prikazujejo kako vplivni parametri izboljšajo delovno okolje, kar vodi do ergonomičnega ročnega montažnega procesa in dela brez tveganja za nastanek poškodb in bolezni povezanih z delom. 1. DELOVNO OKOLJE IN ERGONOMIJA konfiguracijo delovnega mesta. Najbolj pomembi vplivni parametri delovnega okolja pri Delovno mesto je najmanjša enota v oblikovanju ergonomičnega delovnega mesta so: proizvodnem procesu. Sestavljena je iz delavcev (i) delavec, (ii) vrsta montažnega procesa in (iii) in opreme, s ciljem opraviti dodeljeno nalogo, ki izdelek [7]. Pri delavcu smo upoštevali spol in doda vrednost predmetu dela (posamezni kos, antropometrične lastnosti (telesna višina, razpon komponenta, sestav), z minimalnim vnesenim rok). Vrsto montažnega procesa smo razdelili na trudom. Pri procesu montaže združimo osnovni tri zahtevnosti: normalna montaža (delo za material, sestavne dele in podsestave v končni montažno linijo, sestavljanje preprostih izdelkov), izdelek [1], ki predstavlja izhod iz delovnega zahtevna montaža (pisanje, risanje, montaža mesta. Da zadovoljimo potrebe po hitrem elektronskih komponent) in nezahtevna montaža prilagajanju montažnega procesa (variantnosti (montaža težjih in večjih sestavnih delov, delo z izdelkov, dvig produktivnosti in učinkovitosti, lesom). Vplivne parametre izdelka smo popisali z krajši čas cikla) je treba v podjetja vpeljati gabariti celotnega izdelka, gabariti izdelka po z-pametne rešitve [2]. Te morajo izpolnjevati osi, strukturi izdelka (zaporedje montaže zahteve po ergonomiji in kakovosti ter hkrati sestavnih delov) ter glede na smer sestavljanja. imeti nizke stroške implementacije. Za Medsebojna odvisnost vplivnih parametrov in oblikovanje ergonomičnih ročnih delovnih mest delovnega okolja je glavni sestavni del za je potrebno upoštevati osnovna priporočila in doseganje ergonomičnega procesa ročne montaže, principe dela [3-5], ki se nanašajo na (i) delovno saj zagotavlja oblikovanje in konfiguracijo višino; (ii) delovno področje in območje dosega; pametnega ročnega montažnega mesta glede na (iii) razpon vida; (iv) prilagajanje delovne opreme posameznega delavca. Popis odvisnosti in vpliva in (v) simulacijo v virtualnem okolju (DHM; ang. vseh parametrov na konfiguracijo ročnega digital human modelling), kjer lahko vsako montažnega mesta je zajet na sliki 1. konfiguracijo delovnega okolja preverimo brez fizične in časovne obremenitve za delavce ter s 3. ŠTUDIJA PRIMERA tem prihranimo skupne stroške oblikovanja delovnega mesta [6]. Preverjanje ergonomije v procesu ročne montaže in oblikovane primernosti delovnega 2. VPLIVNI PARAMETRI okolja smo izvedli v DHM programskem okolju Siemens Jack. Znotraj virtualnega okolja smo Za doseganje ergonomičnega procesa ročne izvedli analizo dosega (ang. reach envelope), montaže je potrebno upoštevati različne vplivne analizo razporeditve sestavnih delov po parametre, ki glede na pred-definirane (empirične) enačbe in povezave vplivajo na 1 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 Slika 1: Odvisnost med vplivnimi parametri iin konfiguracijo ročnega montažnega mesta. zalogovnikih glede na področja (A – bližnje izvajanje operacij oz. doseg, ki ne povzroča področje, B – področje ponavljajočega seganja, C tveganja za nastanek bolezni in poškodb, – področje občasnega seganja) ter analizo povezanih z delom. Na slliki 2 lahko vidimo, da izvajanja gibov med montažnim procesom brez so vsi razdelki zalogovn vnika v obeh primerih ergonomskih navodil (osnovna izvedba) in z (Jack, Jill) znotraj ovojnicce dosega, kar pomeni, upoštevanjem ergonomskih priporočil (izboljšana da je oddaljenost zalogovnikov ergonomsko izvedba). primerna za dolgotrajno delo brez tveganja za bolezni in poškodbe. 4. REZULTATI Seganje napreej Doseg Analizo seganjja naprej smo izvedli za celoten Z ovojnico dosega je možno preverjati postopek montaže izdelka s 34 sestavnimi deli. ergonomsko in oblikovno primernost procesa Slika 3 prikazuje število seganj naprej v montaže in pametnega ročnega montažnega mesta posamezna ergonomska področja (A, B, C) za za vsako kombinacijo delavca in konfiguracijo Jacka in Jill na pametnem ročnem montažnem pametnega ročnega montažnega mesta. mestu. Jack: (a) Jill: (b) Slika 3: Število seganj naprej v ergonomska Jack: (a) Jill: (b) področja A, B in C. Slika 2: Analiza dosega primernosti postavitve Rezultati prikazujejo, da smo z upoštevanjem zalogovnika za Jacka (a) in Jill (b). vplivnih parametrov (doseg rok, spol, telesna Analiza dosega ustvari in prikaže območje višina) dosegli ergonomičen proces ročne (ovojnico) največjega dosega, ki za montaže, saj noben avatar (delavec) ne sega v individualnega delavca pomeni še udobno področje C [7]. Pri avatarju Jill se glede na Jacka 2 Doseganje ergonomičnega procesa ročne montaže z upoštevanjem različnih parametrov delovnega okolja Maja TURK, Niko HERAKOVIČ LASIM poveča seganje v področje B, ker ima Jill krajši diagrami, kjer oranžna barva predstavlja razpon (doseg) rok. preobremenjen sklep, rumena pogojno sprejemljivo obremenjen en sklep in zelena Analiza obremenitve sklepov dovoljeno obremenjen sklep. Cilj izboljšanja Pri analizi obremenitve sklepov telesa smo osnovne verzije je predvsem odprava ali primerjali dve verziji procesa ročne montaže v zmanjšanje odstotka časa, ko so sklepi simulacijskem okolju. nesprejemljivo obremenjeni, kljub temu, da se zaradi tega pri določenih sklepih odstotek časa v Osnovna verzija Izboljšana verzij ija pogojno sprejemljivi obremenitvi podaljša. Pri Sklep: VRAT (vratne vretence)* manipulaciji sklepov glede na ergonomska Fleksija priporočila smo se pri izboljšani verziji osredotočali na izogibanj nje rotacije sklepov in nenaravnih odmikov, ki so prisotni pri osnovni verziji. Pri vseh sklepih lahko vidimo znatno izboljšanje odstotka časa, ko je sklep obremenjen Sklep: HRBET (hrbtenica) nesprejemljivo, torej smo uspešno zmanjšali ali Fleksija: odpravili nesprejemljivo izvajanje operacij z vidika tveganja za zdravjee. 5. ZAKLJUČEK Prispevek obravnava različne vhodne parametre Sklep: Levo zapestje človeka, izdelka in vrste montaže ter njihov Radialni/ pomen na konfiguracijoo ročnega delovnega Ulnarni mesta. Glavni namen je v virtualnem okolju odmik predstaviti odvisnost med vhodnimi parametri in ergonomičnim procesom ročne montaže s tremi različnimi izvedenimi analizami tako, da se tekom montaže izloči oz. zmanjša tveganje za Sklep: Desno zapestje nastanek poškodb in boleezni povezanim z delom Radialni/ za vsakega delavca, ki sodeluje v delovnem Ulnarni okolju. odmik Literatura [1] Wiendahl, H. P. in ostali: Handbook Factory Planning and Design. Springer-Verlag, 2015. * Analiza je bbila izvedena za več sklepov, prikazani so le [2] Bley, H. in ostali: Appropriate Human Involvement in nekateri. Assembly and Disassembly. CIRP Annals 53:2 (2004) Slika 4: Primerjava obremenjenosti sklepov str. 487–509. osnovne in izboljšane verzije zaporedja osnoovnih [3] Balantič Z. in ostali: Ergonomija v teoriji in praksi. montažnih gibov za vrat, hrbet in zapestja. NIJZ, 2016. [4] Woodson, W. in ostali: Human Factors Design Osnovna verzija zaporedja je bila zmodelirana Handbook. McGraw-Hill Education, 1992. [5] Grandjean, E. in ostali: Fitting The Task To The brez upoštevanja ergonomskih priporočil, pri Human: A Textbook Of f Occupational Ergonomics. drugi (izboljšani verziji) pa smo ergonomska CRC Press, 1997. priporočila upoštevali in najbolj obremenjene [6] Siemens Jack: Jack user manual version 9.0. Siemens sklepe med posameznimi operacijami Product lifecycle management software, 2017. [7] Turk, M. in ostali:: A Smart Algorithm for razbremenili. Rezultati časov (slika 4) Personalizing the Workstation in the Assembly obremenjenosti sklepov so prikazani s tortn tnimi Process. Applied Sciences 10:23 (2020) str. 8624. ASM '21/22 3 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 Modernizacija nadzornih sistemov v sodobni industrijski proizvodnji Jože Perko, Peter Skopec, ControlTech d.o.o. Zakaj modernizacija? Lahko gre za projekte kibernetske varnosti, izbooljšanje razpoložljivosti proizvodnje, rast produktivnosti, implem mentacijo mobilnih rešitev in nadzora dostopa ipd. Pogost sprožilec za modernizacijo v zadnjem času je potreba poo nadgradnji starejših sistemov, ki tečejo na operacijskih sistemih, ki jih Microsoft ne podpiraa več. Glede na to, da praktično vv vseh proizvodnih podjetjih intenzivno potekajo različne iniciative digitalizacije, je prav nadzorni sistem konvergenčna točka različnih deležnikov. Predstavljamo koncept modernizacije na vzorcu proizvodnih podjetij, s katerimi smo sodelovali, ter tipično izvedbo modernizacije večjega sistema. Nepredviddljivo servisno proceduro na sttrani HMI klienta, ki je lahko pomenila večuren izpad, zmanjšamo na manj kot 2 minuti. Zagotovimo izvajanje varnostnih protokolov, ki jih zahtevajo globalni korporativni standardii. Nadzorni sistem je pripravljen na prihodnost. Izhodišče za razmislek: proizvajalci in Zamenjava osebnega računalnika vedno uporabniki strojev se tipično zanašajo na zahteva veliko časa. Celo v primeru, ko se (I)PC-je, na katerih poganjajo programe in vzdrževalci poslužujejo posnetkov diska različne aplikacije, ki jih potrebujejo za (Image), s čimer bistveno skrajšajo upravljanje in nadzor proizvodnje. Zanesljivo delovanje računalnikov je ključno za nemoten potek proizvodnje, zato se namenjajo veliko časa in sredstev za vzdrževanje. Vsak računalnik zahteva vzdrževanje in posodobitve uporabniških aplikacij, operacijskega sistema, protivirusne programske opreme, celo trdih diskov, ventilatorjev in napajalnikov, ki sčasoma Slika 2: Tradicionalna arhitektura ‐ obseg vzdrževanja postopek zamenjave, lahko proces traja ure in ure, kar povzroči drage zastoje proizvodnje. Računalniki so zelo ranljivi za zlonamerne napade. Dostopnost USB portov, lokalni trdi diski in možnost lokalnega upravljanja uporabnikov ustvarjajo veliko možnosti vsem, ki želijo povzročiti škodo. odpovejo. __________________________________________________________________________________________ ASM ‘21/22 1 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 ThinManager je namenjen zagotavljanju S centralizacijo vseh aplikacij in procesov teer varnega okolja za upravljanje končnih naprav umestitev v zaščiteno področje strežnikov Slika 1: Tradicionalna arhitektura s klasičnimi PC‐ji in distribucijo vsebin ter za zmanjšanje lahko proizvajjalci zmanjšajo količino naprav, tveganj, koo preidemo v povezano industrijjsko ki jih je potrebno upravljati, z nadomestitvijo okolje. Ne glede na to ali je pobuda opisana terminalov oz. PC-jev s vitkimi odjemalci kot »Povezano podjetje«, »Digitalna (ThinClient) pa se stroški vzdrževanja in čas proizvodnja« ali »Industrija 4.0« je treba razmisliti o zaščiti industrijskega nadzornega omrežja, ko se omrežja na ravni podjetja uvajajo v ta okolja. ThinManager te izzive premaguje tako, da omogoča zamenjavo osebnih računalnikov z varnejšimi in enostavneje upravljivimi vitkimi odjemalci oz. ThinClient-i, ki nimajo trdih diskov ali gibljivih delov in imajo v osnovi Slika 1: Centralizirana arhitektura ThinManager blokiran dostop do USB portov. izpada proizvodnje močno zmanjšata. V primeru odpovedi ThinManager odjemalca, ga lahko zamenjate v približno dveh minutah, popolnoma brez izgube podatkov. V skrajnem primeru laahko celo vaš osebni računalnik integrirate v sistem ThinManageer v le nekaj minutah in ga centralizirano upravljate kot ThinManager odjemalca. Celotno rešitev nadgradite z zamenjavo osebnih računalnikov z industrijsskimi vitkimi odjemalci in tako podaljšate življenjsko dobo strojne opreme. Arhitektura ThinManager prav tako močno zmanjša število operacijskih sistemov, ki jih _________________________________________ _ _________________________________________________ ASM ‘21/22 Slika 2: Celotna arhitektura ThinManager 2 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 je e potrebno vzdrževati. V virtualni ali fizični in distribuira mobilno vsebino samo na obliki. določena mesta, ki jiih sami definirate z različnimi tehnologijami za določanje lokacije "Tehnologija ThinManager znižuje kot so GPS, WiFi, Bluetooth ali QR kode. skupne stroške lastništva (TCO) ThinManager vam omogoča, da nastavite informacijskega sistema do 50%." vnaprej določena varna območja, kamor je mogoče distribuirati mobilne vsebine. Še Številne zmogljive in enostavne možnosti pomembneje pa je, da bo ThinManager upravljanja, ki jih ponuja ThinManager, preprečil dostop do mobilnih vsebin izven omogočajo veliko prilagodljivost. Aplikaacije, definiranega področja, ne glede na nivo nameščene na strežnikih, je mogoče dostopa, ki ga ima določeni uporabnik. posredovati na številne terminale ali različnim uporabnikom brez kakršne koli dodatne konfiguracije. V nekaj korakih hitro Tovrstna centralizirana rešitev dviguje dodate nove uporabnike, terminale, vsebbine zanesljivost sistema s podporo redundantnih video kamer in tako nadgradite vizualizacijo strežniških sistemov - t.i. Instant Failover, kar in nadzor v vaši tovarni. ThinManager pomeni, da je zagotovljeno izvajanje aplikacij centralizira distribucijo aplikacij odjemalcem na redundantnem strežniku in v primeru in preko varne in šifrirane komunikacije odpovedi primarnega strežnika samodejnni odjemalcem dostavlja vsebino na osnovi preklop odjemalcev na redundantni server. oddaljenegga namizja RDP. ThinManager ponuja rešitev za izvedbo ThinManager ponuja varno platformo tudi za sodobnega, povezanega podjetja, saj distribucijo vsebin mobilnim napravam, zagotavlja pravo vsebino pravi osebi na zasnovano posebej za industrijske aplikacije pravem mestu. Povečajte svojo Slika 3: Distribucija vsebin glede na določene kriterije _________________________________________ _ _________________________________________________ ASM ‘21/22 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 produktivnost, varnost vizualizacije in mobilnost z najzmogljivejšo industrijsko platformo za vitke odjemalce. Viri: [1] https://thinmanager.com/profile/ 3 [2] https://www.rockwellautomation.com/en- za/products/software/factorytalk/operationsuite/th inmanager.html __________________________________________________________________________________________ ASM ‘21/22 Posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2021/2022 – ASM '21/22 Ljubljana, 11. maj 2022 UPORABA PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen ZALAR, Klemen KASTELEC Yaskawa Europe Robotics d.o.o. POVZETEK Koncept industrije 4.0 oziroma četrte industrijske revolucije predstavlja digitalizacijo proizvodnje. Nanaša se na razvoj delovanja sodobnih inteligentnih tovarn, za doseganje boljše zmogljivosti, nižjih stroškov in višje kakovosti. Cilj je doseči popolno digitalizacijo in avtomatizacijo z uporabo internet stvari IoT, umetne inteligence, analitike velikih podatkov ali robotike. Med orodja, za doseganje industrije 4.0, lahko štejemo tudi uporabo pametnih vijačnikov, ki z ustvarjenimi podatki dajejo vpogled v delovanje proizvodnih linij, hkrati pa zagotavljajo boljšo kakovost, kontrolo le te in zmanjšano število napak. 1. UVOD skrajšanje časov montaže, nabora potrebnega orodja in najpomembnejše, zmanjšanje možnosti Koncept industrije 4.0 predstavlja in števila napak. Glavne zahtevane značilnosti digitalizacijo proizvodnje oziroma razvoj pametnih vijačnikov so opisane v Tabeli 1. pametnih tovarn za doseganje boljše zmogljivosti, nižjih stroškov in višje kakovosti. Cilj je doseči Tabela 1: glavne zahtevane značilnosti popolno digitalizacijo življenjskega cikla in Zahtevana Testna Tole- Testirna avtomatizacijo z željo po doseganju boljše značilnost značilnost ranca naprava zmogljivosti, nižjih stroškov in kakovosti [1]. Natančnost Merilne Korak k temu je zagotovo tudi uporaba sistema za točke v Pozicionirn pametnih vijačnikov v procesih vijačenja. Ti pozicio- delovnem i sistem omogočajo zbiranje, prenos in interpretacijo niranje območju podatkov, pogosto tudi v realnem času, kar vodi Izklopni Naprava za do visoke ravni sledljivosti in nadzora navor Navor ± 5 % merjenje montažnega procesa. Zagotavljajo potrebno vijačnika navora povezljivost z drugimi napravami in elektronsko Naprava za shranjevanje podatkov za opravila, ki so bila prej Izklopni kot Kot vijačenja 250° merjenje opravljena z mehanskimi ključi, ki ne omogočajo vijačnika kota sledljivosti procesa vijačenja. Število Uporaba pametnih vijačnikov tudi zmanjša Štetje vijakov vijakov z število azličnih orodij, ker pokriva širok razpon za definiran doseženim 0 % navorov in se lahko uporablja za različne proces ustreznim postopke montaže. S pravilno implementacijo in momentom uporabo se znatno olajša proces montaže. S tem razbremenimo delavce in skrajšamo čase Dosedanji postopek vijačenja v proizvodnji vijačenja. Yaskawa Europe Robotics, ki se izvaja s konvencialnimi orodji, se vedno izvede v dveh, 2. TEHNIČNE ZAHTEVE IN včasih celo treh korakih – z vidika doseganja PRIČAKOVANJA ustreznega momenta. Uporabljena konven- cionalna orodja so prikazana na Sliki 1. Cilj implementacije pametnih vijačnikov je v prvi vrsti sledljivost montažnega procesa, ASM '21/22 1 UPORABA PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen KASTELEC, Klemen ZALAR Yaskawa Europe Robotics d.o.o. Velika prednost oziroma opazna izboljšava je tudi večja delovna površina na montažni mizi (Slika 2). Z enim pametnim vijačnikom, bi lahko nadomestili več momentn tnih ključev – za vsak definiran moment se trenutno uporabi drug momentni ključ, s katerimi se izvaja vijačenje. Želja in korak proti doseganju učinkovitosti Slika 1: Trenutno orodje, pametni vijačniki industrije 4.0, bi bila povezljivost z MES sistemom, shranjevanje podatkov in izhodnih Prvi korak predstavlja vijačenje vseh vijakovv na informacij o dosegan anju ustreznosti ali definiran moment. Drugi korak predstavlja neustreznosti vijačenja (OK ali NOK) v okviru kontrolo momenta. Kjer je potrebno se izvede še delovnega naloga. S ttem bi bila dosežena dodatna kontrola in sicer s strani druge osebe. V popolna sledljivost za vsakega robota. primeru uporabe pametnih vijačnikov bi se lahko Standardni sistem pametnega vijačnika je znebili dodatnih kontrol, kar bi občutno skrajšalo razdeljen na 4 module (SSlika 3). V nadaljevanju čas procesa vijačenja in s tem procesa montaže. bodo prikazane tehnične zahteve za Da bi lahko zagotovili ustrezno kakovost najpomembnejša dva modula – krmilnik in vijačenja, kljub izpuščenim kontrolam momenta vijačnik. vijakov, je potreben nadzor tudi drugih pomembnih parametrov. Glavna zahteva je predvsem natančnost samega vijačnika, ki ne sme odstopati za več kot ± 5 %. Poleg tega je potrebno ustrezno omejiti in kontrolirati:  moment,  kot vijačenja - zagotavlja, da je uporabljena ustrezna dolžina vijaka in  Slika 3: Moduli standardneega pametnega vijačnika število vijakov. Glavne zahteve za krmilnik in programsko opremo:  mora dovoljevvati do 60 različnih programov vijačenja,  omogočena mora biti nastavljivost zaporedja proggramov,  program omogoča približevanje vijakov  začetek programa vijačenja se lahko izvede šele po podajanju zagonskega signala preko PLC,  postopek vijačenja se šteje za zaključenega šele po izdanem OK signalu,  v primeru NOK K signala, nadaljevanje postopka ni mogoče izvesti – potrebna korekcija predhodnega koraka,  povezljivost z E-manualom, avtomatski prenos in shranjevanje podatkov pod pred-določen nalog, Slika 2: Delovna miza z navadnimi momentnimi klljuči shranjevanje rezultatov v sistem MES 2 ASM '21/2 22 UPORABA P PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen KASTELEC, Klemen ZALAR Yasskawa Europe Robotics d.o.o. – zagotovljena sledljivost za vsakega območja. Masa orodja je 0,7 kg. Dosega prosto robota, hitrost do 950 vrt/min. Opremljen je z lučko, ki v  zagotavljati mora možnost primeru ustrezno izvedeenega vijačenja zasveti oddaljenega dostopa prek omrežja zeleno, v primeru neustreznega pa rdeče (Slika 4). (Ethernet). Za doseganje različnih rangov momenta se uporabi druge vijačnike enakega tipa, vendar z Glavne zahteve za vijačnike: drugačnimi specifikacijami.  doseganje momenta v tolerančnem območju ± 5 %,  nadzor in ustrezno doseganje kota vijačenja,  teža manjša od 1,5 kg,  prilagodljiv navor, velikost vijakov, dolžina navoja ipd. glede na ssklop Slika 4: ERS12-M20 [2] montažnega procesa,  Zgoraj opisani tip vijačnika mora biti vijačenje v obe smeri,  opremljen tudi z ustrezno reakcijsko roko. Na spremljanje števila vijakov, voljo so različne linearne reakcijske roke z  v začetnem položaju zavzema čim zgornjo omejitvijo navora. Ta odvzame navor in manj delovne površine, težo orodja z zapestja operaterja, izboljša  omogoča vijačenje na celotni delovni kakovost dela in natančnost doseženega navora. površini mize, Pri uporabi reakcijskih rok s senzorji je možno  mora se prosto in gladko premikaati z nadzorovanje položaja vijačenja (Slika 5). roko v seri X, Y in Z,  smer vijačenja je pravokotna na delovno mizo,  omogoča uporabo različnih bitov, kontrolirana mora biti tudi uporaba ustreznega bit-a. 3. REZULTATI TESTIRANJA Slika 5: Reakcijijska roka [2] Za boljšo predstavo in vpogled v dejansko delovanje pametnih vijačnikov v proizvodnji smo Testirani krmilnik CVI VIR II (Slika 6) omogoča se odločili za testiranje le teh. S tem smo se žično povezavo orodja. Nanj je možno shraniti do seznanili s potrebnimi informacijami in 50 programov. Pisanje programa je možno na morebitnimi izzivi, do katerih bi lahko prišlo med krmilniku ali na računalniku – prenos programov implementacijo v proizvodnjo. V nadaljevanju iz osebnega računalnika nna krmilnik je možen, ko bodo predstavljene pomembnejše ugotovitve in sta povezana s kablom. Natančnost je mogoče izzivi. Testirali smo električne sisteme za določiti za vsak delovni cikel posebej: omogoča sestavljanje, ponudnika Desoutter. zahtevano 5 %. Glavnina testiranja in ugotovitev je bila S programom CVIPC2000 je omogočeno narejena s kombinacijo krmilnika CVIR II, pisanje programov na računalniku. Možna je programom CVIPC2000 in električnim analiza rezultatov vijačenj in optimizacija vijačnikom ERS12-M20 z reakcijsko roko. procesa. Električni vijačnik ERS12-M20 omogoča V delovnih ciklih definiramo končni, doseganje momenta v rangu med 1,5 in 12 Nm, najmanjši in največji dovoljeni moment, hitrost in kjer je zgornja meja kritična, pod spodnjo pa ni kot vijačenja, kjer predstavlja en zasuuk vijaka 360 zagotovljeno doseganje 5% tolerančnega stopinj. ASM '21/22 3 UPORABA PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen KASTELEC, Klemen ZALAR Yaskawa Europe Robotics d.o.o. Hitrost vijačenja lahko prilagajamo. Za Prvi program je napisan za vijačenje direktno doseganje večje natančnosti je priporočljiva nižja na zahtevan moment in je e sestavljen iz dveh pod-hitrost, pri približevanju pa je lahko hitrost viššja – faz. Na začetku z veliko hitrostjo vijačimo do to dosežemo z več fazami, kjer so definirane momenta 0,2 Nm in nato nadaljujemo z nižjo različne hitrosti. hitrostjo do definiranega končnega momenta. Drugi program je enak prejšnjemu, le da je v začetku vključena še faza približevanja. Uporabi se ga kjer ni mogoče direkktno vijačenje. Na Sliki 8 so prikazani zaporedn dni koraki vijačenja – približevanje, vijačenje na končni moment in kontrola momenta. a) b) c) Slika 6: Krmilnik CVIR II [2] Slika 8: Koraki vijačenja: a) približevanje, b) vijačenje Razpon hitrosti je od 1 do 130 %, vendar nad na končni moment, c)) kontrola momenta 90 % ni priporočljivo. Možnih je več vrst ppod- ciklov, kjer vsak izpolnjuje različne zahteve. Tretji program se upoorablja za vijačenje, kjer Krmilnik nato zahteva izbiro pravega programa se na navoje nanese tesnililno maso. V začetku se za želeno vijačenje (Slika 7). izvaja počasno vrtenje vijaka, med katerim se nanese tesnilno pasto. V nadaljevanju je program enak drugemu – približeevanje in nato končni moment. Da bi določili, koliko časa bi prihranili z uporabo pametnih vijačnikov, smo zvedli meritve časov vijačenja z navadnim in pametnim vijačnikom. Pri vijačennju robota IZDELEK2 smo merili čas vijačenja enega vijaka pri posamezni operaciji. Meritve so prikazane v Tabeli 2. Tabela 2: Rezultati meritev Čas Enota Slika 7: Proogram CVIR II Namestitev vijaka (brez tesnilne 00:04,1 s/vijak mase) Testiranje smo izvajali na vijačenju Namestitev vijjaka (s tesnilno 00:07,7 s/vijak IZDELEK1. Najprej je bilo potrebno izpisati maso) korake vijačenja – moment, dolžino in velikost Uporaba momentnega ključa in vijaka (Slika 8). V naslednjem delu smo napisali privitje vijakov + označba vseh 00:05,2 s/vijak prvi program, v katerem smo za začetek zgolj vijakov definirali končne momente in hitrosti vijačenja. Uporaba momentnega ključa in Že na začetku testiranja smo ugotovili, da bo privitje vijakov + označba 00:01,8 s/vijak potrebnih več različnih programov. Na koncu enega vijaka smo vsa vijačenja izvajali z enim ali dvema V Tabeli 3 je prikazan čas, potreben za vijačenje izmed 'osnovnih' treh napisanih programov. 22 vijakov M3x10. Oppazimo lahko, da je 4 ASM '21/2 22 UPORABA P PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen KASTELEC, Klemen ZALAR Yasskawa Europe Robotics d.o.o. postopek s pametnim vijačnikom približno 33% Tabela 4: Rezultati meritev – dodaten kot zasuka vijaka hitrejši. pri kontroli momenta Meritev Meritev Meritev Meritev Meritev Meritev Tabela 3: Rezultati meritev – čas vijačenja Dotaten 1 2 3 4 5 6 Ročno vijačenje S pametnim vijačnikom kot zasuka 8,9 11 55 44,3 16,8 26,9 vijaka [°] 6 min 11 s 4 min 8 s – kontrola Meritev Meritev Meritev Meritev Meritev Meritev 7 8 9 10 11 12 momenta Analizirali smo tudi prihranek časa za 32,8 14,6 277,3 47,3 35 41,1 vijačenje vijakov na celotnem izdelku oz. roobotu GP7. Pred uvedbo pametmega vijačnika smo porabili za vijačenje vijakov na izdelku GP7 1h 34 min. Po uporabi pametnih vijačnikov se je ta čas skrajšal na le 1h 2min (Slika 9). Slika 10: dodatni zasuk vijakov pri kontroli momenta Slika 9: Prikkaz predvidenega novega skupnega časa v Na začetku vijačenja s pametnim orodjem je primerjavi s starim bilo s strani delavca, ki je izvajal vijačenje, Pri sestavljanju izdelka IZDELEK1 smo potrebno nekajj časa za pprilagoditev. Orodje je vedno opravili drugi test navora, ravno tako s bilo ustrezno predstavljenno in prikazana uporaba. pametnimi orodji, in spremljali spremembo kota Tekom testiranja so bile s strani delavca po prvem iin drugem privijanju istih vijakov – ugotovljene sledeče pre rednosti pri testiranju vrednosti so ostale enake ali so se minimalno pametnih vijačnikov: spremenile.  Ni potrebna uporaba baterijskega orodja V Tabeli 4 meritve kota dodatnega zaasuka za približevanje, vijak po privitju vijaka – kontrola momenta.  pri vijačenju pride do opazno manj Izvedenih je bilo 12 meritev. obremenjevanja zapestja, ker je vijačnik Naredili smo tudi test navora z navadnim ustrezno stabiliziran z reakcijsko roko, momentnim ključem in vijak se ni dodatno  dvojno preverjanj nje momenta ni več zavrtel, kar je bilo določeno na podlagi potrebno. vizualnega pregleda in je prikazano na Sliki 10 Zaznanih je bilo nekaj izzivov: (bele oznake na vijakih, so narejene pred dr drugo  Za nanašanje tesnilne mase na navoj je kontrolo). potrebna uporaba T-ključa ali kakšnega drugega orodja – posledično je vijačenje z ASM '21/22 5 UPORABA PAMETNIH VIJAČNIKOV PRI SESTAVLJANJU ROBOTSKE ROKE Damjana VAVTAR, Klemen KASTELEC, Klemen ZALAR Yaskawa Europe Robotics d.o.o. tesnilno maso precej počasnejše kot z  sporočilo o ustreznosti vijačenja je izdano navadnim momentnim ključem. Težavo bi tudi v obliki lučke, ki posveti na mizo – ni lahko rešili z magnetnim nastavkom. potreben dvig glave,  Za preverjanje primernosti vijačenja je  brezžična povezavaa orodja in računalnika. potreben dvig glave – lučka posveti precej Ter tudi izzive: visoko na orodju.  pri vijačenju pride do zasuka zapestja, ker  Pri večjih navorih je oteženo vijačenje vijačnik ni vpet – nujna bi bila uporaba zaradi nestabilne lege kosa - pri reakcijske roke, zaradi stabilnosti in teže implementaciji orodij v serijsko orodja, proizvodnjo bi bilo potrebno v nekatterih  fiksna glava izvijača. korakih razmisliti o dodatni fiksaciji, ki bo zagotovila stabilen položaj kosa med vijačenjem – JIGi. 4. ZAKLJUČEK Vzorčno smo testirali tudi kombinacijo V procesu testiranja a pametnih vijačnikov, krmilnika Connect W in vijačnika EABS8-1500- smo ugotavljali, ali bi z implementacijo le-teh 4S. Krmilnik Connect W ima vgrajeno brezžično izpolnili zahteve, željlje in pričakovanja. dostopno točko na katero je mogoče priključiti in Pomembnejši opaženi izboljšavi sta dvig preko nje uporabljati do 10 brezžičnih orodijj. Na kakovosti in zmanjšanjee možnosti za skrite voljo je z brezplačnim programom CVI config napake, katere vodijo do kasnejših zapletov in (Slika 11). reklamacij. Pomembnost kakovosti vijačenja se pokaže pri pregledu celotnega postopka montaže. Tekom sestavljanja iizdelka IZDELEK1, se izvede 81 delovnih operacij, od tega je kar 55,56% vijačenja in sku kupno 164 privijačenih vijakov, zato je absolutno smiseln dvig kakovosti in ustrezen nadzor. Opazili smo tudi skupno 34% krajši skupni čas montažnega procesa oziroma dvig efektivnosti. Z uporabo reakcijske roke razbremenimo zapestje delavcev in tako izboljšamo tudi Slika 11: Connect-W in primer izpisa rezultata vijaačenja v programu CVI config [2] ergonomijo delovnega m mesta ter zmanjšamo možnosti za poškodbe zapestja, kot so npr. Vijačnik EABS8-1500-4S pokriva razpon sindrom karpalnega kanala. Z uporabo pametnega momentov med 1,5 do 8 Nm. orodja Opazili smo določene rešljive izzive in mnogo prednosti ter izboljšav. Literatura [1] Kaushal Shal, Nigam Patel in ostali: Exploring applications of blockchain technology for Industry 4.0, ScienceDirect, 2022 [2] Desoutter tools, https://www.desouttertools.si/orodja Slikaa 12: vijačnik EABS8-1500-4S [2] Prepoznali smo sledeče prednosti:  višja kakovost računalniškega programa, 6 ASM '21/2 22