การเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เชื่อมสแตนเลส: การวางแผนเส้นทางสำหรับการปรับปรุงการเชื่อมตัวถังและการเชื่อม (มากกว่าหรือเท่ากับ 99.5%)

ก้าวเข้าไปในลานผลิตตู้คอนเทนเนอร์ และคุณจะเห็นหุ่นยนต์เชื่อมสแตนเลสเรียงแถวกันทำงานอย่างหนัก-พวกมันเชื่อมเข้ากับผนัง พื้น และมุมของตู้คอนเทนเนอร์ในการขนส่ง เปลี่ยนแผ่นโลหะแบนให้เป็นกล่องที่ทนทานและทนทานต่อสภาพอากาศ แต่ประเด็นสำคัญคือ หุ่นยนต์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้ตั้งโปรแกรมไว้ดีเท่าที่ควร​

โรงงานแห่งหนึ่งในแคลิฟอร์เนียพบสิ่งนี้เมื่อปีที่แล้ว พวกเขาใช้หุ่นยนต์เชื่อมสำหรับภาชนะสแตนเลส แต่อัตราคุณสมบัติการเชื่อมอยู่ที่ประมาณ 95%- ซึ่งหมายความว่ารอยเชื่อม 1 ใน 20 เส้นมีข้อผิดพลาด (บางเกินไป กว้างเกินไป หรือมีช่องว่าง) พวกเขาใช้เวลา 8 ชั่วโมงต่อวันในการซ่อมแซมรอยเชื่อมที่ไม่ดี และพลาดกำหนดเวลาในการจัดส่งด้วยเหตุนี้ “เราคิดว่าหุ่นยนต์แค่ 'ทำหน้าที่ของมัน' เท่านั้น” ลิซ่า หัวหน้างานเชื่อมของโรงงานที่มีประสบการณ์ 15 ปีกล่าว "ปรากฎว่าการปรับแต่งโปรแกรมทำให้เกิดความแตกต่าง"​

เป้าหมายสำหรับการเชื่อมตู้คอนเทนเนอร์ชัดเจน: ทำให้อัตราคุณสมบัติการเชื่อมมากกว่าหรือเท่ากับ 99.5% (มีเพียงรอยเชื่อมเสียเพียง 1 จุดจาก 200 จุด) และทำให้เส้นทางของหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (ไม่มีการเคลื่อนย้ายโดยไม่จำเป็น) บทความนี้จะแจกแจงวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เชื่อมสเตนเลสสตีลสำหรับตัวคอนเทนเนอร์- ตั้งแต่การวางแผนเส้นทางที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้นไปจนถึงการปรับแต่งเล็กๆ น้อยๆ ที่ช่วยเพิ่มคุณภาพการเชื่อม ไม่ต้องพูดถึงโค้ดที่สับสน-แค่ขั้นตอนการปฏิบัติที่ได้ผลในโรงงาน​.​

เหตุใดการเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมจึงมีความสำคัญสำหรับการเชื่อมภาชนะสแตนเลส

ก่อนจะเจาะลึกเรื่องการแก้ไข เรามาทำความเข้าใจว่าทำไมการเขียนโปรแกรมจึงไม่ใช่แค่ "ตั้งค่าแล้วลืมมันไป" สำหรับการเชื่อมคอนเทนเนอร์ ภาชนะสแตนเลสต้องมีการเชื่อมที่แข็งแกร่งและสม่ำเสมอ- โดยต้องรองรับสินค้า น้ำเค็ม และอุณหภูมิที่สูงมากได้ถึง 20 ตัน การเขียนโปรแกรมที่ไม่ดีนำไปสู่ปัญหาใหญ่สองประการ:​

1. อัตราคุณสมบัติการเชื่อมต่ำ=ทำงานซ้ำได้มากขึ้น เงินน้อยลง​

อัตราคุณสมบัติการเชื่อมที่ 95% ฟังดูดี แต่สำหรับโรงงานที่ผลิตตู้คอนเทนเนอร์ 100 ตู้ต่อวัน (แต่ละตู้มีแนวเชื่อม 50 แนว) นั่นเท่ากับ 250 แนวเชื่อมที่ไม่ดีต่อวัน การทำงานซ้ำแต่ละครั้งใช้เวลา 10 นาที-โดยเปล่าประโยชน์มากกว่า 40 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ และหากรอยเชื่อมที่ไม่ดีหลุดออกไป คอนเทนเนอร์อาจรั่วหรือแตกหักระหว่างการขนส่ง-ซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายหลายพันค่าในการซ่อมแซม​

โรงงานแห่งหนึ่งในเท็กซัสประสบปัญหานี้: อัตราการรับรอง 94% ของพวกเขาหมายถึงการเชื่อมที่ไม่ดี 300 ครั้งต่อวัน พวกเขาเริ่มเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรม สูงถึง 99.6% และประหยัดเวลาในการทำงานซ้ำได้ 35 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ “เราเคยมีคนสามคนกำลังซ่อมรอยเชื่อม” ผู้จัดการฝ่ายผลิตของพวกเขากล่าว "ตอนนี้พวกเขากำลังสร้างตู้คอนเทนเนอร์เพิ่มแทน"​

2. เส้นทางที่ไม่มีประสิทธิภาพ=การผลิตช้าลง​

หุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ไปมาหรือหยุดนานเกินไปจะใช้เวลาในการเชื่อมภาชนะนานกว่า ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์ที่มีเส้นทางที่วางแผนไว้ไม่ดีอาจใช้เวลา 25 นาทีในการเชื่อมตู้คอนเทนเนอร์หนึ่งตู้ ปรับเส้นทางให้เหมาะสม และลดลงเหลือ 20 นาที-ประหยัดเวลา 5 นาทีต่อคอนเทนเนอร์ 500 นาทีต่อวันสำหรับ 100 ตู้คอนเทนเนอร์​

โรงงานแห่งหนึ่งในฟลอริดาตั้งเวลาให้หุ่นยนต์ของพวกเขาเคลื่อนที่เป็นพิเศษ 10 ฟุตต่อตู้คอนเทนเนอร์ (ไปจากแนวเชื่อมหนึ่งไปยังอีกแนวหนึ่งเป็นวงแทนที่จะเป็นเส้นตรง) การแก้ไขเส้นทางใช้เวลาตัด 4 นาทีต่อตู้คอนเทนเนอร์-พวกเขาสร้างตู้สินค้าเพิ่มได้ 8 ตู้ต่อวันโดยไม่ต้องเพิ่มกะงาน​

การเพิ่มประสิทธิภาพ 1: การวางแผนเส้นทางที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้นสำหรับการเชื่อมตัวตู้คอนเทนเนอร์​

ตัวตู้คอนเทนเนอร์มีพื้นที่เชื่อมหลักสามส่วน: ผนังด้านข้าง (รอยเชื่อมยาวตรง) มุมพื้น (โค้งแน่น) และรางด้านบน (โลหะหนากว่า) เส้นทางของหุ่นยนต์ต้องครอบคลุมสิ่งเหล่านี้โดยไม่เสียเวลา มาดูวิธีวางแผนกันดีกว่า.

1. ทำตามรูปแบบ "โซน-ต่อ-โซน" (ไม่มีการย้อนรอย)​

อย่าปล่อยให้หุ่นยนต์กระโดดจากผนังด้านหน้าไปผนังด้านหลัง แล้วกลับมาด้านหน้า ให้แบ่งคอนเทนเนอร์ออกเป็นโซนต่างๆ แทน-เช่น "ครึ่งหน้า (ผนัง + พื้น)" จากนั้น "ครึ่งหลัง (ผนัง + พื้น)" แล้วก็ "รางด้านบน" ซึ่งจะช่วยลดการเคลื่อนไหวที่ไม่จำเป็น.

โรงงานแห่งหนึ่งในรัฐอิลลินอยส์เคยตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ให้เชื่อมผนังด้านข้าง จากนั้นไปที่มุมพื้นฝั่งตรงข้าม จากนั้นเชื่อมผนังอีกด้านหนึ่ง-โดยถอยกลับ 15 ฟุตในแต่ละครั้ง พวกเขาเปลี่ยนไปใช้รูปแบบโซน และเวลาเดินทางของหุ่นยนต์ลดลง 20% "มันเหมือนกับการทำความสะอาดห้อง- คุณไม่ดูดฝุ่นมุมหนึ่ง ฝั่งตรงข้าม แล้วดูดกลับ" ลิซ่ากล่าว "คุณทำด้านหนึ่งแล้วอีกด้านหนึ่ง"​

2. ข้าม "การเคลื่อนย้ายที่ว่างเปล่า" (การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วระหว่างรอยเชื่อม)​

เมื่อหุ่นยนต์ไม่ได้เชื่อม (ย้ายจากการเชื่อมหนึ่งไปยังอีกการเชื่อม) หุ่นยนต์ควรเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเต็มที่-อย่าทำให้มันคลาน หุ่นยนต์ส่วนใหญ่มีการตั้งค่า "การเคลื่อนที่เร็ว" (เร็วกว่าความเร็วในการเชื่อม 2-3 เท่า) ใช้มัน.​

โรงงานในโอเรกอนลืมเปิดการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว-หุ่นยนต์ของพวกเขาเคลื่อนที่ด้วยความเร็วการเชื่อม (5 นิ้วต่อนาที) ระหว่างรอยเชื่อม พวกเขาเปิดใช้งาน (12 นิ้วต่อนาที) และเวลาในการเชื่อมของภาชนะแต่ละชิ้นลดลง 3 นาที "ดูเหมือนเล็กน้อย แต่ 3 นาทีต่อตู้คอนเทนเนอร์ก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว" ช่างเทคนิคของพวกเขากล่าว​.​

3. ปรับเส้นทางสำหรับมุมที่แคบ (หลีกเลี่ยงการชน)​

มุมพื้นตู้คอนเทนเนอร์แน่น (งอ 90- องศา) และคบเพลิงของหุ่นยนต์สามารถชนโลหะได้หากเส้นทางไม่อยู่ ตั้งโปรแกรม "ส่วนโค้งเล็กๆ" แทนการเลี้ยวแบบคมๆ โดยให้หุ่นยนต์เคลื่อนห่างจากมุม 1 นิ้ว จากนั้นจึงเลี้ยว จากนั้นกลับเข้าสู่เส้นทาง​

โรงงานแห่งหนึ่งในจอร์เจียมีปัญหา: คบเพลิงของหุ่นยนต์ชนมุมตู้คอนเทนเนอร์ 3 ครั้งต่อวัน ทำให้ปลายงอ (ราคา 50 ดอลลาร์ต่อทิป) พวกเขาเพิ่มส่วนโค้งเล็กๆ ให้กับเส้นทาง และการชนก็หยุดลงโดยสิ้นเชิง​.

การเพิ่มประสิทธิภาพ 2: ปรับแต่งเพื่อเพิ่มอัตราคุณสมบัติการเชื่อมให้มากกว่าหรือเท่ากับ 99.5%​

การไปถึงระดับ 99.5% หมายถึงการแก้ไขปัญหาเล็กๆ น้อยๆ ทั่วไปในการเขียนโปรแกรม-เช่น การปรับความร้อน ความเร็ว หรือมุมของคบเพลิง ต่อไปนี้คือสิ่งที่ใช้ได้ผลกับการเชื่อมภาชนะสแตนเลส​.​

1. จับคู่ความเร็วในการเชื่อมกับความหนาของโลหะ​

ชิ้นส่วนภาชนะสแตนเลสมีความหนาต่างกัน ผนังด้านข้างหนา 1.5 มม. มุมพื้นหนา 3 มม. หากหุ่นยนต์เชื่อมทั้งสองด้วยความเร็วเท่ากัน ชิ้นส่วนบางจะเชื่อมเกิน- (โลหะมากเกินไป มีช่องว่าง) ชิ้นส่วนหนาจะอยู่ใต้-การเชื่อม (บางเกินไป อ่อนเกินไป)​

สำหรับชิ้นส่วนบาง (1-2 มม.): ตั้งค่าความเร็วเป็น 6-8 นิ้วต่อนาที ช่วยให้รอยเชื่อมไม่ซ้อน.​

สำหรับชิ้นส่วนหนา (2-4 มม.): ช้าๆ เหลือ 4-6 นิ้วต่อนาที ช่วยให้การเชื่อมเจาะลึกยิ่งขึ้น​.

โรงงานแห่งหนึ่งในเท็กซัสใช้ความเร็วเดียว (7 นิ้วต่อนาที) สำหรับทุกสิ่ง-อัตราการรับรองคือ 95% พวกเขาปรับความเร็วสำหรับความหนา และสูงถึง 99.7% “ชิ้นส่วนที่หนาต้องใช้เวลานานกว่าในการหลอมโลหะ” ลิซ่ากล่าว "ชิ้นส่วนบางๆ จะต้องเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว-ไม่เช่นนั้นคุณก็จะผ่านไปได้"​

2. ปรับแต่งความร้อน (แอมแปร์) แบบละเอียด-สำหรับเหล็กสแตนเลส​

เหล็กสแตนเลสนั้นพิถีพิถัน-ความร้อนมากเกินไป (กระแสไฟสูง) ทำให้เกิดการบิดงอ (โลหะโค้งงอ) ความร้อนน้อยเกินไปทำให้เกิดการเชื่อมเย็น (ไม่มีพันธะ) สำหรับการเชื่อมภาชนะ:​

ชิ้นส่วนบาง : 80-100 แอมป์.

อะไหล่หนา : 120-140 แอมป์.

โรงงานแห่งหนึ่งในแคลิฟอร์เนียตั้งค่ากระแสไฟไว้ที่ 110 แอมป์สำหรับทุกชิ้นส่วน ผนังบางบิดเบี้ยว (ทำให้เกิดช่องว่างในรอยเชื่อม) มุมหนามีรอยเชื่อมเย็น พวกเขาปรับแอมป์ตามความหนา และรอยเชื่อมที่ไม่ดีลดลง 80%​

3. ใช้ "การปรับเทียบด้วยภาพ" สำหรับมุมคบเพลิง

มุมคบเพลิงของหุ่นยนต์ (วิธีการเอียง) ส่งผลต่อการไหลของโลหะเชื่อม สำหรับการเชื่อมภาชนะ:​

การเชื่อมตรง (ผนังด้านข้าง): มุม 0 องศา (คบเพลิงตรงลง) ทำให้ได้รอยเชื่อมที่เรียบสม่ำเสมอ​.​

รอยเชื่อมมุม (มุมพื้น): มุม 45 องศา (คบเพลิงเอียงไปทางมุม) เป็นการเติมเต็มช่องว่างระหว่างสองส่วน.

เวิร์กช็อปในฟลอริดาไม่ได้ปรับมุม-แต่ใช้มุม 0 องศา รอยเชื่อมไม่ได้เติมเต็มช่องว่าง ดังนั้นอัตราคุณสมบัติจึงอยู่ที่ 94% พวกเขาเปลี่ยนมุมเป็น 45 องศา และตีได้ 99.6% “ลูกเตะมุมจำเป็นต้องมีคบไฟเพื่อเข้าถึงทั้งสองด้าน” ช่างเทคนิคของพวกเขากล่าว "ตรงลงมาขาดไปข้างเดียว"​

4. เพิ่มขั้นตอน "ก่อน-ทำความร้อน" สำหรับโลหะเย็น​

ในโรงงานเย็น (ต่ำกว่า 15 องศา) สแตนเลสจะคงความเย็น- รอยเชื่อมติดได้ไม่ดี ตั้งโปรแกรมให้หุ่นยนต์อุ่นเครื่องก่อน-อย่างรวดเร็ว: เคลื่อนคบเพลิงไปเหนือพื้นที่เชื่อมเป็นเวลา 2-3 วินาที (โดยไม่ต้องเชื่อม) เพื่ออุ่นโลหะ​

โรงงานแห่งหนึ่งในมินนิโซตาประสบปัญหาในช่วงฤดูหนาว-อัตราคุณสมบัติลดลงเหลือ 92% เนื่องจากโลหะเย็น พวกเขาเพิ่มการทำความร้อนล่วงหน้า- และกลับมาที่ 99.5% "Cold Metal ก็เหมือนกับเนยเย็น-คุณไม่สามารถเกลี่ยมันได้ง่ายๆ" ลิซ่ากล่าว "อุ่นเครื่องแล้วการเชื่อมจะไหลได้ดีขึ้น"​

ชนะคดีจริง{{0}: โรงงานที่มีอัตราการรับรองถึง 99.8%​

มาดูกันว่าโรงงานเล็กๆ แห่งหนึ่งในโอไฮโอพลิกสถานการณ์อย่างไร พวกเขาสร้างตู้คอนเทนเนอร์สำหรับขนส่งที่ทำจากสแตนเลส แต่อัตราคุณสมบัติของหุ่นยนต์อยู่ที่ 93% และใช้เวลา 28 นาทีในการเชื่อมตู้คอนเทนเนอร์หนึ่งตู้​

พวกเขาปรับแต่งการเขียนโปรแกรมสามรายการ:​

โซน-ตาม-เส้นทางโซน: แบ่งคอนเทนเนอร์ออกเป็นโซนด้านหน้า/ด้านหลัง ตัดการย้อนรอย เวลาในการเชื่อมลดลงเหลือ 22 นาที.

ความเร็ว/แอมป์ตามความหนา: ตั้งค่า 7 นิ้วต่อนาที/90 แอมป์สำหรับผนังบาง 5 นิ้วต่อนาที/130 แอมป์สำหรับมุมหนา​

ปรับมุมคบเพลิง : 0 องศา สำหรับการเชื่อมตรง และ 45 องศา สำหรับมุม​

ผลลัพธ์?​

อัตราคุณสมบัติการเชื่อมสูงถึง 99.8%-มีการเชื่อมที่ไม่ดีเพียง 1 ครั้งทุกๆ 500​ครั้ง​

เวลาการทำงานซ้ำลดลงจาก 8 ชั่วโมงต่อวันเหลือ 30 นาที​.

พวกเขาสร้างตู้คอนเทนเนอร์เพิ่มขึ้น 12 ตู้ต่อวัน (เพิ่มขึ้นจาก 88 เป็น 100 ตู้) โดยไม่มีพนักงานเพิ่ม​.

"การเปลี่ยนแปลงไม่ได้ใช้ซอฟต์แวร์ที่หรูหรา-เพียงแค่ดูว่าหุ่นยนต์เคลื่อนที่และปรับแต่งการตั้งค่าเล็กๆ น้อยๆ อย่างไร" เจ้าของโรงงานกล่าว "เราประหยัดเงินได้ $15,000 ต่อเดือนในการทำงานซ้ำและพลาดกำหนดเวลา"​

ตำนานทั่วไปเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เชื่อม (Busted)​

เรามาทำความเข้าใจข้อผิดพลาดสามประการที่ทำให้โรงงานไม่สามารถปฏิบัติตามอัตราการรับรองที่มากกว่าหรือเท่ากับ 99.5% กันดีกว่า​

เรื่องที่ 1: "เมื่อตั้งโปรแกรมแล้ว หุ่นยนต์ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลง"​

ภาชนะบรรจุอาจแตกต่างกันเล็กน้อย (เช่น แผ่นโลหะหนากว่าปกติเล็กน้อย) ถ้าไม่ปรับโปรแกรม รอยเชื่อมจะขาด ตรวจสอบอัตราคุณสมบัติรายสัปดาห์-ปรับแต่งความเร็ว/แอมป์หากลดลงต่ำกว่า 99%​

เรื่องที่ 2: "เชื่อมได้เร็วขึ้น=ตู้คอนเทนเนอร์มากขึ้น"​

การเชื่อมเร็วเกินไป (เกิน 8 นิ้วต่อนาทีสำหรับชิ้นส่วนที่บาง) ทำให้เกิดรอยเชื่อมที่ไม่ดี คุณจะใช้เวลาในการทำใหม่มากกว่าที่คุณประหยัดได้ โรงงานแห่งหนึ่งในเท็กซัสพยายามเชื่อมด้วยความเร็ว 10 นิ้วต่อนาที-พวกเขาสร้างตู้คอนเทนเนอร์เพิ่มอีก 2 ตู้ต่อวัน แต่การทำงานซ้ำใช้เวลา 10 ชั่วโมง การผลิตสุทธิจึงลดลง​

เรื่องที่ 3: "มีเพียงผู้เชี่ยวชาญเท่านั้นที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมได้"​

คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เขียนโค้ด โรบ็อตส่วนใหญ่มีอินเทอร์เฟซที่เรียบง่าย-ซึ่งคุณสามารถปรับความเร็ว แอมป์ หรือเส้นทางได้ด้วยการคลิกเพียงไม่กี่ครั้ง ทีมของ Lisa เรียนรู้จากการทดสอบ: "เราลองใช้ความเร็วใหม่ ตรวจสอบรอยเชื่อม และเก็บสิ่งที่ได้ผลไว้ มันเป็นการลองผิดลองถูก ไม่ใช่วิทยาศาสตร์จรวด"​

บทสรุป

การเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เชื่อมสเตนเลสสตีลสำหรับตัวคอนเทนเนอร์ไม่ได้เกี่ยวกับการเขียนโค้ดที่ซับซ้อน-แต่เกี่ยวกับการวางแผนเส้นทางที่ชาญฉลาดและการปรับแต่งเล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับความเร็ว ความร้อน และมุม หาเส้นทางที่ถูกต้อง (ไม่มีการย้อนรอย เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วระหว่างรอยเชื่อม) ปรับการตั้งค่าให้ตรงกับความหนาของโลหะ แล้วคุณจะตีได้อัตราคุณสมบัติมากกว่าหรือเท่ากับ 99.5% ในเวลาอันรวดเร็ว​

ผลตอบแทนที่ได้มีมาก: ทำงานซ้ำน้อยลง การผลิตเร็วขึ้น และคอนเทนเนอร์ที่ทนทานต่อสภาพการขนส่งที่ยากลำบาก ดังที่ Lisa กล่าวไว้: "การเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนโปรแกรมไม่ใช่ 'ดี-ที่-มี'-แต่อยู่ที่วิธีการที่คุณรักษาความสามารถในการแข่งขันเอาไว้ หุ่นยนต์ที่ทำงานได้อย่างชาญฉลาดขึ้น ไม่ใช่หนักขึ้น จะสร้างความแตกต่างทั้งหมด"​

ไม่ว่าคุณจะเปิดโรงงานขนาดใหญ่หรือโรงงานขนาดเล็ก ขั้นตอนเหล่านี้จะได้ผล เริ่มต้นด้วยการปรับแต่งหนึ่งครั้ง (เช่น โซน-ต่อ-เส้นทางโซน) ตรวจสอบผลลัพธ์ และสร้างจากจุดนั้น อีกไม่นาน คุณจะสร้างคอนเทนเนอร์ได้มากขึ้น โดยมีรอยเชื่อมที่เสียน้อยลง-และเงินเข้ากระเป๋ามากขึ้น