Molti prodotti che utilizziamo quotidianamente sono composti da componenti più piccoli. Questi prodotti richiedono l'assemblaggio per essere funzionali. Tradizionalmente, questo processo richiedeva il lavoro umano. I progressi nella tecnologia robotica rendono i robot di assemblaggio un'opzione per i produttori che desiderano ottimizzare le proprie linee di produzione.

Per le aziende manifatturiere che si avvicinano all'automazione, una delle sfide principali è capire quando è opportuno automatizzare i processi. Inoltre, le aziende manifatturiere possono spesso ottenere un notevole ritorno sull'investimento nella robotica. In questo articolo, scoprirete quando conviene automatizzare il vostro processo di assemblaggio, dove si possono ottenere i maggiori benefici e come iniziare.

In questo articolo:

• Quali settori industriali utilizzano robot di assemblaggio?
• Quando automatizzare il processo di assemblaggio
• Come scegliere il robot di assemblaggio più adatto
• Considerazioni sui costi

Quali settori industriali utilizzano robot di assemblaggio?

I prodotti assemblati sono presenti in un'ampia gamma di settori industriali. Per questo motivo, i robot di assemblaggio vengono utilizzati in moltissimi ambiti. Questi robot sono in grado di gestire l'assemblaggio di piccoli componenti per circuiti stampati e di telai per veicoli pesanti. Ecco alcuni esempi di settori che oggi utilizzano robot di assemblaggio:

• Automobilistico
• Medico
• Elettronica
• Azienda metallurgica
• Azienda di materie plastiche
• Azienda alimentare e delle bevande

Questi sono solo alcuni esempi. Qualsiasi produttore che assembli componenti potrebbe potenzialmente utilizzare questa tecnologia. Ma quali vantaggi si possono ottenere dall'assemblaggio automatizzato?

Vantaggi dell'automazione del processo di assemblaggio

Le aziende scelgono spesso di automatizzare il processo di assemblaggio per diversi motivi:

• Aumento della produttività
• Sicurezza ed ergonomia
• Maggiore ripetibilità

Quando automatizzare il processo di assemblaggio

Per le aziende che si avvicinano per la prima volta al processo di automazione, la questione del "quando" può rappresentare una sfida. I progetti di investimento comportano sempre dei rischi. Capire quando è opportuno automatizzare può contribuire a dare maggiore sicurezza nell'intraprendere un progetto robotizzato. Le aziende tendono ad adottare l'automazione dell'assemblaggio nei seguenti scenari:

• Hanno bisogno di una maggiore produttività
• Il compito è pericoloso o può causare infortuni
• Devono ridurre i costi generali
• Stanno riscontrando una qualità di produzione incoerente

Flusso di lavoro

I robot spesso superano facilmente la velocità del lavoro umano. Le attività di assemblaggio non fanno eccezione a questa regola. I produttori che assemblano prodotti spesso devono raggiungere elevati obiettivi di produzione. I robot di assemblaggio rappresentano una soluzione per aumentare il volume di produzione. I produttori si imbattono frequentemente in problemi di collo di bottiglia. Si tratta di una situazione in cui una parte specifica di un processo rallenta la produttività complessiva dell'intero processo. Un esempio potrebbe essere un impianto di imbottigliamento. Su una particolare linea, una bottiglia deve essere riempita, tappata ed etichettata. Supponiamo che il processo di tappatura sia manuale e che attualmente possa produrre solo 45 pezzi al minuto (PPM). Il resto della linea, tuttavia, potrebbe potenzialmente raggiungere 120 PPM. Automatizzare il processo di tappatura consente di sbloccare questo potenziale aggiuntivo della linea, con conseguente aumento del fatturato per l'azienda.

Sicurezza

Uno dei motivi per cui le aziende automatizzano i processi è che le attività di assemblaggio possono causare infortuni. Ciò si verifica soprattutto quando i componenti sono molto grandi o molto piccoli. I componenti pesanti presentano evidenti rischi per la sicurezza. Gli operatori possono farsi male movimentando parti di grandi dimensioni. Anche le parti piccole rappresentano un problema. L'assemblaggio di circuiti stampati (PCB) è un buon esempio dei rischi per la sicurezza legati alle parti piccole. Gli infortuni ergonomici più comuni includono:

• Affaticamento degli occhi
• Stiramento muscolare
• Inalazione di fumi
• Impingement

I robot di assemblaggio eliminano il rischio di infortuni per gli operatori durante queste attività. È possibile risparmiare denaro evitando i tempi di inattività, le spese mediche e le sanzioni associate agli infortuni sul lavoro.

Riduzione dei costi

Le linee di assemblaggio comportano numerosi costi. Il costo principale è quello della manodopera. A seconda del paese, questo può variare, ma rappresenta sempre un fattore determinante nel costo dei beni. Vi sono poi i costi delle materie prime, nonché alcuni costi occulti. Questi ultimi includono i costi di formazione, la riduzione della produzione dovuta ai tempi di inattività e, in alcuni casi, i costi sanitari. Le linee di assemblaggio completamente automatizzate eliminano la manodopera e i costi occulti, poiché i robot non necessitano di stipendi o benefit. Ciò si traduce in una linea di produzione più snella ed efficiente. Molti produttori riassegnano questo capitale umano a mansioni più difficili da automatizzare, dove le persone possono essere più produttive.

Un robot ha un costo iniziale elevato e costi di manutenzione durante tutto il suo ciclo di vita. Tuttavia, in scenari ideali, i progetti di automazione robotica possono raggiungere un ritorno sull'investimento (ROI) netto in 12-18 mesi. Ciò è particolarmente vero per i progetti di automazione standardizzati che dispongono di soluzioni robotiche collaudate. I progetti di automazione sperimentali o complessi rischiano di non raggiungere questi obiettivi di ROI. È importante discutere di queste problematiche con il proprio integratore per comprendere appieno i rischi.

Qualità di produzione costante

I sistemi automatizzati sono più ripetibili nei loro movimenti rispetto agli esseri umani. Possono raggiungere livelli di prestazione così elevati grazie alla loro programmazione. I robot sono progettati per seguire una serie di istruzioni. Quando i compiti sono prevedibili e ripetitivi, i robot possono eccellere. Questa caratteristica consente loro di realizzare prodotti più uniformi, il che si traduce in un minor numero di guasti e di prodotti che non superano i controlli di qualità.

Come scegliere il robot di assemblaggio più adatto

Le diverse attività di assemblaggio hanno esigenze diverse. Questi requisiti spesso determinano quale robot viene selezionato. Fortunatamente, ogni tipo di robot è in grado di eseguire l'assemblaggio. Tuttavia, non tutte le attività di assemblaggio possono essere eseguite da ogni robot. I fattori chiave che determinano quale robot utilizzare includono:

• essenza dell'assemblaggio
• Carico utile e portata
• Velocità

Gli assemblaggi complessi che richiedono flessibilità sono ideali per i robot a sei assi. Ciò è dovuto alla loro eccezionale gamma di movimento e alla capacità di raggiungere angoli difficili. I robot collaborativi sono un esempio di robot a sei assi che può essere impiegato in prossimità delle persone.

Le applicazioni con carichi elevati e/o ampi raggi d'azione rappresentano spesso una sfida per la maggior parte dei tipi di robot. Varianti come il Delta e lo SCARA sono generalmente robot più piccoli e meno potenti, più adatti ad applicazioni di dimensioni ridotte. Comprendere il carico utile e il raggio d'azione necessari per completare l'attività è fondamentale, poiché gli errori in questa fase possono essere molto costosi.

La velocità necessaria per completare l'attività è un altro fattore determinante. Tutti i robot sono in grado di essere veloci, ma alcune tipologie si collocano sicuramente ai vertici della categoria in termini di velocità. Un robot delta ne è un perfetto esempio. Grazie alla loro struttura, questi robot possono raggiungere velocità elevatissime e sono estremamente reattivi ai cambi di direzione. Sono ideali per applicazioni con carichi leggeri e alta velocità. Un cobot, invece, non è la scelta migliore per applicazioni che richiedono velocità elevate, in quanto solitamente la loro velocità è limitata per motivi di sicurezza.

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Considerazioni sui costi

Infine, è necessario valutare se il prezzo è adeguato. I costi dei sistemi robotizzati per l'assemblaggio possono variare notevolmente, da circa 10.000 dollari a ben oltre 100.000 dollari. I fattori principali da considerare sono:

• Progetto
• Tipo, marca e dimensioni del robot
• Requisiti di sicurezza

I progetti più complessi sono sempre più costosi. Potrebbero richiedere più robot, sistemi di visione o l'integrazione con apparecchiature esistenti. Ciò significa più hardware e manodopera per integrare il sistema. I costi variano da marca a marca. I costi variano ancora di più da un tipo di robot all'altro. Inoltre, i costi aumentano con l'aumentare delle dimensioni del robot. Le attività di assemblaggio di grandi dimensioni richiedono attrezzature più grandi e costose. Spesso, nella stima dei costi, ci si dimentica di includere anche le attrezzature di sicurezza aggiuntive. I robot possono essere pericolosi per gli esseri umani. È necessario utilizzare dispositivi di sicurezza per proteggere gli operatori da questi pericoli. I costi relativi alla sicurezza includono elementi come:

• Gabbie di sicurezza
• Tende leggere
• Scanner di sicurezza
• Relè di sicurezza e interblocchi
• PLC di sicurezza dedicati