smart produktion bloghoved blog

Gør-det-selv for Industri 4.0-nørderne: Sådan bygger man en arbejdsstation af kinesisk elektronik

I fremtidens produktion vil det i langt højere grad være påkrævet hurtigt at kunne introducere nye varianter for at imødekomme det stigende behov for kundekonfigurerede og kundetilpassede produkter.

Den menneskelige arbejdskraft vil fortsat være den mest fleksible ressource på produktionsgulvet takket være vores evne til hurtigt at omstille os til nye opgaver.

Det stigende antal produktvarianter, koblet med behovet for et mere dynamisk og adaptivt produktionsflow, stiller dog stigende krav til antallet af opgaver, som den enkelte operatør skal kunne varetage.

For at sikre en fortsat høj effektivitet og kvalitet er det derfor i højere grad vigtigt at skabe overblik for operatøren.

Relativ simpel omstilling

I AAU Smart Production Lab har vi gennem det sidste semester opbygget en prisbillig ”smart” arbejdsstation, som informerer operatøren om den konkrete variant i en pågældende ordre samt, hvis nødvendigt, guider operatøren gennem processen.

Arbejdsstationen er udformet som et modul, der monteres oven på én af Festo-enhederne på linjen, tilsluttes via et 230v stik og kommunikerer over wifi.

Det er derfor relativt enkelt at flytte arbejdsstationen til en anden Festo-enhed ved en eventuel omstilling.

Styres via en Raspberry Pi

Den smarte arbejdsstation består overordnet set af to dele: Et komponentlager, hvorfra der plukkes komponenter samt en skærm til visning af instruktioner.

Komponentlageret består af et skuffesystem med plads til syv skuffer af varierende størrelse. Hver skuffe er udstyret med dels en LED-sensor, dels en bevægelsessensor - et såkaldt pick-by-light system.

Det er derved muligt, via LED’en, at indikere til operatøren hvilken skuffe der indeholder den påkrævede komponent samt verificere via bevægelsessensoren, at den korrekte komponent plukkes.

Komponentlagerets pick-by-light system er styret via en Arduino. Den overordnede styring på den smarte station sker på en Raspberry Pi, som også styrer instruktionerne på skærmen.

Raspberry Pi’en og Arduino’en kommunikerer med hinanden via USB i et master-slave setup. Den adskilte styring af de to dele bevirker, at den smarte station er forberedt til at kunne håndtere flere komponentlagersystemer, hvis syv kasser skulle vise sig at være for lidt.

Raspberry Pi’en kommunikerer derudover med PLC’en i Festo-enheden, som ligger inde med information om den pågældende ordre.

Illustration: AAU

Advares via skærmen

Når en ny ordre ankommer til stationen, aflæses RFID-chippen i palletten af PLC’en i Festo-enheden.

Hvis der skal udføres en manuel operation, sendes ordreinformationen til Raspberry Pi’en, som indlæser den pågældende digitale SOP (instruktionssæt).

Ved instruktioner om at plukke en komponent tændes en LED ved den korrekte kasse i komponentlageret automatisk. Når komponenten så plukkes, registrerer systemet det automatisk, og den næste instruktion vises automatisk på skærmen; fx hvordan komponenten monteres.

Hvis den forkerte komponent plukkes, advares operatøren via skærmen. Når montagen er færdig, frigives palletten ved et tryk på en knap.

Næste skridt: Kollaborative robotter og dataopsamling

Vores formål med udviklingen af den smarte arbejdsstation har dels været at demonstrere teknologier, der kan støtte en operatør i et varianspræget ordreflow og dels demonstrere, at dette er muligt med prisbillig elektronik.

Arbejdsstationen vil i fremtiden danne ramme om implementering og test af en række andre teknologier til understøtning af manuelle processer i en Industri 4.0-kontekst.

Næste skridt bliver at integrere stationen med en kollaborativ robot, implementere IoT-dataopsamling samt eksperimentere med augmented reality.

Den smarte arbejdsstation er udviklet og bygget af vores dygtige studerende på Maskin og Produktion: Camilla Kaalund Siig, Niels Bach Birknes, Rasmus Junker, Simon Mikkelsen og Søren Skaarup Laursen.

Denne artikel er en del af Ingeniørens Automationskampagne. Læs mere her
Casper Schou er civilingeniør i Virksomhedsteknologi og postdoc ved Aalborg Universitet. Han er en del af teamet bag AAU's Smart Production Lab og er en af laboratoriets superbrugere. Han er den ene af tre skribenter på denne blog.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Komponentlageret består af et skuffesystem med plads til syv skuffer af varierende størrelse. Hver skuffe er udstyret med dels en LED-sensor, dels en bevægelsessensor - et såkaldt pick-by-light system.

Det er derved muligt, via LED’en, at indikere til operatøren hvilken skuffe der indeholder den påkrævede komponent samt verificere via bevægelsessensoren, at den korrekte komponent plukkes.

Et tilsvarende og mindst lige så avanceret, semiautomatisk system blev benyttet for over 35 års siden til wire-wrap af 19" kasetter på Søren T. Lyngsøs fabrik i Års. Ved hjælp af en lysstråle fik operatøren anvist hvilke kantkonnektorben, der skulle forbindes. Jeg erindrer ikke, hvilket CPU system, der blev benyttet; men det kan godt have været en 258-computer med en 2 MHz 8080 og hele 6 kbyte RAM og 8 kbyte EPROM.

Var der nogen, der sagde, at Industri 4.0 er andet end et nyt buzz-word til ledere og smarte sælgere?

  • 2
  • 2
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten