PiotMühendislik

Robot Hücresinde Çevrim Süresi: Teklifteki Saniye Sahada Nasıl Tutar?

Bir robot hücresinin teklifteki çevrim süresi, sahada ancak her adımı, her beklemesi ve her varsayımı yazılıysa tutar. Bu yazıda çevrim süresinin takt süresinden farkını açıklıyor, sahada kaybolan saniyelerin nereden geldiğini gösteriyor ve sözleşmeyi imzalamadan önce entegratörden hangi dökümü ve hangi kabul testini istemeniz gerektiğini anlatıyoruz.

Yazar: Piot Mühendislik Teknik EkibiYayın tarihi:

Ekranında robotlu kaynak hücresinin simülasyonu ve çevrim süresi çubuk grafiği görünen dizüstü bilgisayar, yanında kronometre.

Çevrim süresi ile takt süresi arasındaki fark nedir?

Çevrim süresi (cycle time), bir istasyonun bir parçayı bitirmesi için gereken ve sahada gerçekten ölçülen süredir. Takt süresi ise müşteri talebinin gerektirdiği tempodur: kullanılabilir üretim süresinin talep edilen parça sayısına bölümü. Örneğin günde 480 dakika çalışan ve 240 parça teslim etmesi gereken bir hattın takt süresi 2 dakikadır.

Bir istasyonun çevrim süresi takt süresinden uzunsa o istasyon darboğazdır ve talep karşılanamaz. Bu yüzden teklifteki saniyeye tek başına bakmak yetmez. Asıl soru, sahada ölçülecek sürenin takt süresinin altında kalıp kalmayacağıdır.

Teklifteki çevrim süresi sahada neden tutmaz?

Çoğu zaman sebep yanlış hesap değil, eksik varsayımdır. Teklifteki sayı robotun hareketini ve kaynak süresini iyi tahmin eder, ama robotun beklediği anları atlar. Sahada en sık karşılaşılan farklar şunlardır:

  • İyimser hız ve ivmeler. Teklif aşamasındaki simülasyonda robot çoğu zaman en yüksek hızla ve geniş geçiş bölgeleriyle hareket eder. Sahada ise bağlamaların yakınında yavaşlatılmış yaklaşmalar, güvenli geri çekilme noktaları ve tekil noktalardan (singularity) kaçınan yollar eklenir.
  • Bağlama, sensör ve PLC beklemeleri. Pnömatik bağlamaların kapanması, parça var sensörünün onayı, PLC ile robot arasındaki el sıkışma sinyalleri: her biri saniyenin bir kesri kadar sürer. Bir çevrimde bunlardan onlarca olabilir ve toplamları kolayca saniyeleri bulur.
  • Operatörün yükleme süresi. Teklif, yüklemenin robot diğer istasyonda kaynak yaparken biteceğini varsayar. Ağır ya da zor oturan bir parçada ya da vardiya sonunda robot operatörü bekler.
  • Takım değişimi ve torç bakımı. Takım değiştirici kullanan hücrelerde değişim süresi, kaynak hücrelerinde de torç temizliği ve tel kesme süresi, kaç çevrimde bir yapıldığına göre parça başına bölünmelidir.
  • Vakumun oluşması. Vakumlu tutucuda robot, vakum şalterinden sinyal gelmeden hareket etmez. Bu süre sistem hacmine ve vakum üretecinin emiş debisine bağlıdır; Schmalz'ın hesap örneğinde küçük bir sistem için yaklaşık 0,35 saniyedir ve her alma ve bırakmada tekrarlanır.
  • Emniyet hız sınırları. Hücrede, bir kişi belirli bir bölgeye girdiğinde robotu güvenli azaltılmış hıza düşüren tarayıcılar varsa, operatörün yaklaştığı her çevrimde süre uzar.
  • Gerçek parça varyasyonu. Parçalar çizimdekinden fazla değişiyorsa programa dokunarak arama ya da dikiş bulma eklenir. Dokunarak arama, arama yönü başına birkaç saniye ekleyebilir.

Çevrim süresi dökümü nasıl okunur?

İyi bir çevrim süresi dökümü (cycle time breakdown), bir parçanın hücreye girişinden çıkışına kadar her adımı ayrı bir satırda ve saniye olarak gösterir. Tek bir toplam sayı kontrol edilemez, döküm ise kontrol edilebilir.

Satırları dört gruba ayırarak okuyun:

Grup Ne içerir? Neye dikkat edilmeli?
Robot hareketi Yaklaşma, dikişler arası geçiş, geri çekilme, ana konuma dönüş Hangi hız ve geçiş bölgesiyle hesaplandı?
Proses süresi Ark süresi (dikiş boyu bölü kaynak hızı), vidalama, presleme Kaynak hızı deneme kaynağıyla mı belirlendi, tablodan mı alındı?
Beklemeler Bağlamalar, sensörler, PLC sinyalleri, vakum, gaz ön akışı Teklifte bu satırlar hiç var mı?
Taşıma ve yükleme Döner tabla, konveyör, operatörün yüklemesi, takım değişimi Paralel yürüyen adımlar gerçekten paralel mi?

Paralel adımlara özellikle bakın. İki istasyonlu bir döner tablada operatörün yükleme süresi, robotun kaynak süresinden kısa olduğu sürece çevrim süresinde görünmez. Kaynak süresini aştığı anda aradaki fark doğrudan çevrim süresine eklenir.

Örnek: 60 saniyelik teklif sahada 73 saniye olursa

Aşağıdaki rakamların hepsi örnek amaçlıdır, gerçek bir projeden alınmamıştır. İki vardiya, vardiya başına 450 dakika net çalışma ve yılda 240 iş günü olan bir tesis düşünün. Yıllık kullanılabilir süre 12.960.000 saniyedir. Yıllık talep 180.000 parça ise takt süresi 72 saniyedir.

Adım Teklifteki süre Sahada ölçülen
Döner tabla dönüşü 3,0 s 3,0 s
Bağlama, sensör ve PLC beklemeleri yok 1,5 s
Robot hareketi 21,0 s 24,0 s
Kaynak (ark süresi) 34,0 s 34,0 s
Gaz ön ve son akışı yok 1,2 s
Torç temizliği ve tel kesme (çevrime bölünmüş) 2,0 s 3,5 s
Operatörü bekleme yok 6,0 s
Toplam 60,0 s 73,2 s

Kâğıt üzerinde hücre takt süresinin 12 saniye altındaydı. Sahada takt süresini 1,2 saniye aştı ve yılda yaklaşık 177.000 parça üretebilir hâle geldi; bu, talebin yaklaşık 3.000 parça altındadır. Üstelik bu hesap, hücrenin planlı sürenin tamamında arızasız çalıştığını varsayar; gerçek çıktı duruşlar kadar daha düşük olur. Dikkat edin: kaynak süresi hiç değişmedi. Kaybolan saniyelerin tamamı teklifte yazılmamış beklemelerden geldi.

Saniyenin onda biri gerçekten binlerce parça eder mi?

Çevrim süresi kısaysa eder, uzunsa etmez. Aynı örnek tesiste 10 saniyelik bir çevrimi 9,9 saniyeye indirmek yılda yaklaşık 13.000 parça ek kapasite demektir. 60 saniyelik bir kaynak çevriminde aynı onda bir saniye yalnızca yaklaşık 360 parça eder.

Bir uyarı daha: ek kapasite, ancak hücre gerçekten darboğazsa ve o parçalara talep varsa paraya dönüşür. Takt süresinin rahatça altında çalışan bir hücrede saniye kovalamak yerine duruşları azaltmak çoğu zaman daha fazla parça kazandırır.

Simülasyon neyi gösterir, neyi göstermez?

Simülasyon, robotun her noktaya erişip erişemediğini, çarpışma olup olmadığını ve hareket süresini kurulumdan önce gösterir. Hareket süresinin ne kadar gerçekçi olduğu, simülasyonun robot üreticisinin hareket planlama yazılımını kullanıp kullanmadığına bağlıdır. ABB'nin RobotStudio yazılımı, ABB'nin ifadesine göre üretimdeki robotları çalıştıran yazılımın birebir kopyası olan sanal kontrolcü (Virtual Controller) üzerine kuruludur. Genel amaçlı simülasyon programları ise aynı amaçla, otomotiv üreticilerinin başlattığı RRS (Realistic Robot Simulation) arayüzü üzerinden üreticinin kontrolcü yazılımını kullanabilir.

Sınır şudur: simülasyon ancak kendisine verilen veri kadar doğrudur. KUKA da kendi simülasyon yazılımı için, çevrim süresi tahminlerinin doğruluğunun modellerin ve proje verilerinin kalitesine bağlı olduğunu açıkça yazar. Bağlama süreleri, operatör davranışı, kablo paketinin robot hareketini nasıl kısıtladığı ve gerçek parça varyasyonu, ancak biri bunları modele eklerse simülasyonda görünür.

Sanal devreye alma ne katar?

Sanal devreye alma (virtual commissioning), gerçek PLC programını simüle edilen hücreye karşı çalıştırır. Örneğin Siemens'in S7-PLCSIM Advanced yazılımı bir S7-1500 programını donanım olmadan bilgisayarda çalıştırır ve bir makine simülasyonuna bağlanabilir. Böylece bağlama sırası, el sıkışma sinyalleri, hata durumları ve yeniden başlatma mantığı masa başında denenir.

Çevrim süresi açısından değeri, beklemelerin modelde gerçek PLC mantığıyla ortaya çıkmasıdır. "Bağlama kapandı" sinyali gelmeden robotun neden beklediği sahada değil, ekranda görülür.

Sahada çevrim süresi nasıl ölçülür?

Kronometreyle birkaç parçayı ölçmek yanıltıcıdır. Doğru ölçüm, teklifteki dökümle aynı adımlara bölünmüş ve çok sayıda çevrimi kapsayan bir ölçümdür.

  • Zaman damgalarını sistemden alın. Robot programına ve PLC'ye her adımın başında ve sonunda zaman kaydı koyun: parça hazır, bağlama kapandı, ark açıldı, ark kapandı, tabla döndü. Böylece her satır dökümdeki karşılığıyla karşılaştırılabilir.
  • Tek bir çevrime değil, dağılıma bakın. Yüzlerce çevrimin ortalamasını, en uzun yüzde beşini ve en uzun tekil çevrimi ayrı ayrı inceleyin. Ortalama tutuyor ama uzun çevrimler sık geliyorsa sorun çoğu zaman bir beklemede ya da operatördedir.
  • Vardiya içindeki değişime bakın. Vardiya başında ve sonunda, mola dönüşlerinde ve farklı operatörlerle ölçün. Operatöre bağlı adımlar en çok burada değişir.
  • Duruşları ayrı kaydedin. Arıza, malzeme bekleme ve planlı bakım çevrim süresine karıştırılmamalıdır. Çevrim süresi hücrenin hızını, duruşlar ise kullanılabilirliğini gösterir; ikisi farklı çözümler gerektirir.

Sözleşmeden önce entegratöre ne sormalı?

  • Adım adım döküm. Hücreye giriş ile çıkış arasındaki her adım, ayrı bir satırda ve saniye olarak.
  • Varsayımlar listesi. Robot modeli, hızlar ve geçiş bölgeleri, kaynak hızları ve dikiş boyları, bağlama ve sensör süreleri, operatör yükleme süresi, torç temizliği ve takım değişim sıklığı, emniyet bölgeleri.
  • Sayının kapsamı. Yalnızca robot hareketi mi, yoksa parça girişinden parça çıkışına kadar tüm süre mi? Ortalama parça için mi, en uzun varyant için mi?
  • Simülasyonun nasıl yapıldığı. Hangi yazılımla yapıldı, robot üreticisinin kontrolcü modeli kullanıldı mı? PLC mantığı modelde var mı?
  • Kabul testinin tanımı. Belirli bir süre boyunca hedef çevrim süresinde yapılan bir kapasite doğrulama testi (run at rate): gerçek parçalarla, üretim operatörleriyle ve müdahale olmadan. Otomotivde bu test genellikle tam bir vardiya sürer ve üretilen sağlam parça sayısı hedefle karşılaştırılır.
  • Hedef tutmazsa ne olacağı. Düzeltmenin ne kadar süreceği, maliyetini kimin üstleneceği ve testin ne zaman tekrarlanacağı.

Piot nasıl yardımcı olur?

Robot hücrelerini sahaya kurmadan önce sanal ortamda kurup test ediyor, çevrim süresi analiziyle darboğazları sahaya gitmeden buluyoruz. Yaklaşımımızı simülasyon ve çevrim süresi sayfasında anlattık. Yeni bir robot hücresi ya da kaynak robotu hücresi planlıyorsanız, bu yazıdaki soruları bize de sorun. Simülasyonun gerçek parça varyasyonunu göstermediğini biliyoruz; ilk keşif ziyaretinde örnek parçalarınıza bu gözle de bakarız.

Kaynaklar

İlgili sayfalar

Ya da hemen arayın: +90 533 268 32 34

Ücretsiz keşif ziyareti isteyin