Praktikantens kamp med robotten ledte til lovende businesscase

Enhver 10-årig kan pløje en skrue i et emne, og også gentage operationen med nogenlunde overbevisende resultat.

Men prøv lige at få en kollaborativ robot uden intuition, erfaring og muskelhukommelse til at gøre det samme i varierende emner, og i huller af forskellig beskaffenhed.

At det slet ikke er nogen let sag, kan Emil Gade Nielsen, der er Engineering Intern hos LINAK®, skrive under på:

»Det var vildt komplekst og også vildt frustrerende! Skulle jeg gøre det om, ville jeg gribe det an på en helt anden måde,« lyder det i dag fra den 24-årige praktikant, der læser til produktionsingeniør ved DTU i Ballerup.

Udsigt til scoop

Som sit første projekt i aktuator-virksomhedens Production Development-afdeling blev han nemlig bedt om at lave en vurdering af en helt ny skrueapplikation, som produktionen overvejede at anskaffe.

Applikationen kunne monteres på en kollaborativ robot, og var selv i stand til at samle skruer op, udføre skrueoperationen, skifte bit og desuden indsamle data på samtlige processer.

I det hele taget skulle applikationen være let at sætte op og betjene, og dermed være oplagt for serier med et relativt stort mix. Altså serier, der i dag hovedsageligt håndteres manuelt, og dermed er ret så omkostningstunge. Kunne robotten overtage her, ville det være intet mindre end et scoop.

Den store forskel

Men et er som bekendt teori, og noget andet er praksis.

»På det tidspunkt havde jeg ingen ide om, hvor komplekst, det hurtigt skulle blive,« siger Emil Gade Nielsen og peger på, at man på LINAK trods alt har en hel del robotter, der udfører skrueoperationer - og gør det med stor succes.

»Set i bakspejlet er den store forskel selvfølgelig, at de eksisterende skruerobotter er store custom made systemer, der foretager en enkelt veldefineret skrueoperation. Der er ingen variation, og der er lagt rigtig mange timer i at få dem til at fungere,« lyder det.

Alt for mange variabler

Emil Gade Nielsen fortæller, at det første test-emne, han fik udleveret, var en motorindkapsling i plast, som ham og robotten i skøn forening skulle få skruet sammen. Men det var så som så med samarbejdet. Bl.a. fordi der var tale om løse pasninger, et 3D-printet fixtur efter største tolerance og nedsænkede huller.

Det sidste blev dog hurtigt løst i samarbejde med den virksomhed, der havde leveret applikationen. Men så var der alt det andet:

»Jeg kunne hverken stabilisere processen ved hjælp af min intuition eller med trial and error. De første par skruer gik måske godt, men derefter begyndte tingene at skride, «siger Emil Gade Nielsen og fortsætter:

»Der var simpelthen alt for mange variabler og dermed alt for mange fejlkilder. Og det lykkedes heller ikke, selvom jeg sammen med mere erfarne kolleger ændrede indstillinger på udstyret – heriblandt justering af mit fixtur.«

Genbrug påvirkede vridkurver

Derefter besluttede Emil Gade Nielsen at gå nærmere i detaljen ved at teste de mistænkte fejlkilder enkeltvis. Og da skrueprocessen havde vist sig at være særdeles sensitiv overfor positionsfejl, krævede det bl.a. et nyt 3D-printet fixtur.

Dertil kom en række indsigter, som man dels kunne konstateres rent fysisk, men som også kunne udlæses af vridkurverne på robottens interface. Én af dem var, at gevindet på både skruer og i huller blev slidt, hvilket forstyrrede processen ganske betragteligt:

»Der var jo tale om en testopstilling, så jeg genbrugte skruerne. Hverken jeg eller producenten af applikationen var opmærksomme på, at det ville resultere i slid, som igen ville ændre vridkurverne.«

Dertil kom, at en skrue med tørlim på, har en bestemt vridkurve, når den skrues i første gang, og en ganske anden kurve, når den genbruges:

»Det betød, bl.a. at momentet under nedskruningen var langt højere, end det burde være, hvilket igen kunne resultere i fejlmeldinger og større udsving. Det lærte både jeg og leverandøren en hel del af,« smiler Emil Gade Nielsen.

For mange idiosynkrasier

Han fortæller, at han herefter droppede yderligere test med det aktuelle emne:

»Det er vigtigt for mig at understrege, at der ikke var noget galt med applikationen. Til gengæld konkluderede jeg, at det emne, jeg arbejdede med, havde alt for mange små idiosynkrasier til, at det ville være muligt at stabilisere processen indenfor min tidsramme.«

Af samme grund skiftede Emil Gade Nielsen til et simplere emne, som der efter alt at dømme var en endnu bedre businesscase i.

Konkret var der tale om en stor løftesøjle af den type, der er sidder under et hæve-sænke-bord, og som har en aktuator indbygget.

Her skulle robotten ”bare” håndtere 16 skruer i et og samme plan. Det var væsentligt enklere, men udfordringer var der stadig nok af, siger Emil Gade Nielsen:

»Skruehullerne var f.eks. ikke rejfede, og de var heller ikke fuldstændige, fordi der skulle køre en glider i den ene side. Dertil kom, at der ikke var forskåret gevind, og at søjlernes tolerancer rent positionsmæssigt ikke var superstabile – bl.a. fordi de ekstruderes og kommer fra to forskellige leverandører.«

»Men sammen med et par kolleger fik jeg tegnet og 3D-printet endnu et fixtur, og med hjælp fra leverandøren blev applikationens software opdateret. Det betød bl.a., at der blev plads til kategorien ”selvskærende skrue” og dens afvigende vridkurve. «

Fornuftig businesscase

Derefter fik man ret hurtigt stabiliseret processen, så produktionstesten viste en fejlrate på ca. 20%.

»10% af fejlene kunne fikses med ny kode, mens de resterende primært var positionsfejl. Altså fejl, hvor værktøjet ”ramte ved siden af",« siger Emil Gade Nielsen og fortsætter:

»Min tese var, at en stor del af disse kunne afhjælpes ved at modificere skruerne og arbejde videre med fixturet. Dermed afsluttede jeg projektet, og gav resultaterne videre til den ansvarlige for produktionen af den aktuelle søjle. «

Og til glæde for Emil Gade Nielsen tyder alt stadig på, at der er en fornuftig businesscase i den automatiserede og fleksible skrueproces - og at LINAK agter at gå videre med den:

»Efter to og en halv måneds slagsmål med robot, applikation og ikke mindst testemner, er det selvfølgelig noget, jeg er rigtig, rigtig glad for, lyder det.«

Ned på detaljeplanet

For Emil Gade Nielsen lægger ikke skjul på, at han flere gange under forløbet har revet sig selv særdeles hårdt i håret. Men de mange trial and errors har også været ekstremt lærerige, tilføjer han:

»Jeg forsøgte alt for længe at justere opsætningen ved at bruge min intuition, fremfor at isolere og analysere fejlkilderne enkeltvis. Og det er nok den vigtigste læring, jeg tager med mig: At man med det samme skal bevæge sig ned på detaljeplanet, når man oplever, at intuitionen ikke slår til. Man skal være parat til hurtigt at ændre eller opgive sin plan - og måske også sin stolthed. Det havde i hvert fald sparet mig for nogle ugers ekstra arbejde,« smiler Emil Gade Nielsen, der nu arbejder på et nyt automatiseringsprojekt i en specifik produktionscelle.

LINAK er en international virksomhed med mange muligheder - vil du med på holdet?