Robotyzacja branży meblarskiej

Dane rynkowe rynku meblowego i robotyzacji w Polsce

Według raportu Polskiego Funduszu Rozwoju w 2018 roku Polska była trzecim producentem mebli w Unii Europejskiej, jeśli chodzi o wartość sprzedaży w mln EUR. Wyprzedziły nas tylko Włochy oraz Niemcy.
Jeśli spojrzeć na wielkość eksportu mebli w stosunku do PKB, to Polska zajęła pierwsze miejsce z wynikiem 2,52% PKB, drugi był Meksyk z wynikiem 0,87%, zaś trzecie Chiny, które osiągnęły wartość 0,72%.

Z roku na rok wartość eksportu mebli z Polski rośnie, przekraczając 12 mld Euro w roku 2019. Wszystko to sprawia, że branża meblarska stała się jedną z kluczowych gałęzi polskiej gospodarki, dzięki prężnemu działaniu ponad 21.000 firm zajmujących się produkcją mebli. Wielu właścicieli zakładów produkcyjnych zadaje sobie pytanie jak wyprzedzić w tym wyścigu konkurencję.

Co zatem można jeszcze zrobić, aby być bardziej konkurencyjnym?

Rozwiązaniem może być robotyzacja i automatyzacja produkcji.

Według raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR) w roku 2019 gęstość robotyzacji w Polsce, czyli liczba robotów przypadających na 10.000 pracowników zatrudnionych w przemyśle przekroczyła wartość 46. W porównaniu do średniej unijnej (114 sztuk) mamy jeszcze bardzo dużo do nadrobienia.
Nasi sąsiedzi - Czesi mają 147 robotów na 10.000 pracowników, zaś Niemcy aż 346. Oznacza to jednocześnie, że jest kwestią czasu gdy roboty wkroczą masowo do zakładów produkcyjnych w Polsce. W 2019 roku byliśmy 14. krajem świata jeśli chodzi o liczbę wdrożonych robotów, które zainstalowano wówczas ponad 2600. firmach. Łącznie w Polsce pracuje już 15.800 robotów, co oznacza wzrost rok do roku o 16%. To pokazuje jak intensywnie rusza w Polsce proces robotyzacji.

Robotyzacja na wyciągnięcie ręki

Do tej pory dużą barierą we wdrażaniu robotów przemysłowych była ich cena (sięgająca co najmniej kilkudziesięciu tysięcy Euro), trudność w implementacji oraz znaczne miejsce jakie zabierały one w zakładzie produkcyjnym.
Od kilku lat na polskim rynku dostępne są roboty współpracujące, zwane cobotami (z jęz. ang. collaborative robots), które są konkurencyjne cenowo, mogą często pracować ramię w ramię z człowiekiem, przez co nie wymagają wygrodzeń oraz są bardzo łatwe w implementacji i programowaniu. Dodatkowo są elastyczne w zastosowaniach – przez fakt, że coboty Universal Robots nie wymagają kotwienia, są lekkie i możemy przygotowywać na nich nieskończenie wiele programów zmieniając tylko za każdym razem narzędzie przykręcone do robota, możemy je wykorzystywać w kilku miejscach zakładu produkcyjnego jednocześnie.
Znajdują one szereg zastosowań w takich procesach jak Pick & Palce, paletyzacja i pakowanie, wkręcanie, szlifowanie i polerowanie, kontrola jakości, obsługa maszyn CNC, wtryskarek, okleiniarek czy maszyn do wiercenia.
Dzięki cobotom szansę na robotyzację mają już nie tylko wielkie zakłady automotive, ale także małe i średnie przedsiębiorstwa. Tylko w zeszłym roku w całej Polsce wdrożono kilkaset sztuk robotów współpracujących. Ich udział w liczbie wdrażanych robotów przemysłowych z roku na rok rośnie, co czyni je atrakcyjnym rozwiązaniem dla firm chcących uniezależnić swą produkcję od pracowników.

Które z procesów na produkcji zrobotyzować?

Roboty współpracujące zastępują pracowników w powtarzalnych, monotonnych czynnościach. Sprawdzą się zwłaszcza tam, gdzie zakład pracuje na 2 lub 3 zmiany, zwracając się już po kilkunastu miesiącach. Dzięki ich uniwersalności jesteśmy w stanie z powodzeniem zastosować je w kluczowych dla branży meblarskiej procesach.

Szlifowanie i polerowanie to żmudny proces, który wymaga zaangażowania wprawionego szlifierza. Niestety jakość wykonywanych prac w dużej mierze zależy od umiejętności i doświadczenia pracownika. Dodatkowo dociskanie przez 8h szlifierki lub polerki do podłoża jest męczące dla człowieka, przez co jego wydajność jest nierównomierna.
Dzięki zastosowaniu cobotów Universal Robots z wbudowanym czujnikiem siły i momentu we flanszy robota, jesteśmy w stanie zastąpić pracownika w tej trudnej czynności.

Montując do ramienia robota szlifierkę lub polerkę oraz wykorzystując specjalnie przygotowane oprogramowanie, możemy w krótkim czasie napisać powtarzalny program do szlifowania.
Co ważne, dzięki zasięgowi ramienia 1,3 m w promieniu, możemy pracować z większością detali spotykanych w meblarstwie. Przez fakt, że programowanie cobota jest bardzo szybkie i nie wymaga wysokich umiejętności, możemy w krótkim czasie, bez udziału firmy zewnętrznej, przygotować kilkadziesiąt programów do szlifowania i polerowania, precyzyjnie określając trajektorię pracy robota.
Docisk odbywa się z zaprogramowaną przez nas siłą na poziomie 0 – 125 N. Dzięki dedykowanym narzędziom takich firm jak Mirka lub 3M, możemy dostosować w pełni proces produkcyjny, aby osiągnąć jakość satysfakcjonującą klienta.

Kolejnym z procesów, który chętnie jest robotyzowany w zakładach meblarskich jest obsługa maszyn takich, jak np. okleiniarki czy stanowiska do lakierowania.
Dzięki wyposażeniu ramienia robota w przyssawki czy maty ssące, takie jak KCS firmy Piab, jesteśmy w stanie przenieść niemal każdy rodzaj drewna, niezależnie od jego porowatości i struktury. Ograniczeniem wagowym będzie dla nas 16 kg, czyli masa jaką jest w stanie przenieść cobot UR16e.
W przypadku cięższych elementów musimy zdecydować się na dużego robota przemysłowego i liczyć się z koniecznością wygrodzenia stanowiska.

Robot może z powodzeniem zarówno wkładać elementy jak i wyjmować je z maszyny. Wydajność z jaką możemy przenosić elementy będzie zależała od odległości jaką będziemy mieli do pokonania, ale zwykle nie będzie ona przekraczała 10 elementów/min pobieranych pojedynczo. Wynika to z faktu, że roboty Universal Robots dedykowane są do bezpiecznej pracy z ludźmi, stąd ich maksymalna prędkość to około 3 m/s w ruchu liniowym.
Pisanie programu Pick & Place jest bardzo proste, przez co przy odpowiednio zorganizowanym stanowisku będziemy w stanie obsłużyć niemal dowolną liczbę referencji. W przypadku zróżnicowanego rozłożenia elementów na podajniku, możemy zawsze zintegrować robota z jednym z systemów wizyjnych.

W 2020 roku jednym z popularniejszych zastosowań cobotów była paletyzacja. Dzięki wbudowanemu szablonowi do paletyzacji możemy w krótkim czasie przystosować roboty Universal Robots do paletyzowania jak i depaletyzowania kartonów, pudełek, płyt, opakowań, desek, itp. UR10e jest modelem o zasięgu 1300 mm w promieniu, przez co z powodzeniem możemy paletyzować zarówno europalety jak i palety przemysłowe.
Do palet o wysokości do 1500 mm możemy zastosować samego robota, zaś przy wyższych powinniśmy wyposażyć go w 7-mą oś (windę), która będzie go podnosić na zadaną wysokość.
Dla robotów UR10e maksymalna waga detali to 10 kg* (trzeba pomniejszyć ją o masę chwytaka), stąd w niektórych przypadkach będziemy mogli je zastąpić nieco krótszym, ale masywniejszym UR16e o udźwigu do 16 kg.
Standardowa wydajność gotowych paletyzerów wykorzystujących coboty Universal Robots to do 8 sztuk/min przy przenoszeniu 1 elementu jednocześnie. Istotne jest to, że takie rozwiązanie zajmuje mało miejsca i możemy jednocześnie paletyzować na dwie strony, co ułatwia nam organizację produkcji.

Ostatnim z rozwiązań stosowanych w branży meblarskiej jest robotyzacja lakierowania. Zwykle proces ten nastręcza pracownikom wiele trudności – nie łatwo jest zachować powtarzalność produkcji, zaś szkodliwe dla zdrowia opary pochodzące z lakierów utrudniają prace.
Czasem roboty UR wykorzystywane są do lakierowania, ale warto podkreślić, ze samo ramie nie posiada atestu do prac w strefach zagrożonych wybuchem. Stąd możemy wykorzystać je do lakierowania wodnego. W wyjątkowych sytuacjach istnieje możliwość certyfikowania go do prac w strefie wybuchowej, ale wymaga to znacznych nakładów finansowych i dość zaawansowanych technicznie rozwiązań.
Coboty UR mają jednak szablony ruchu zapewniające stałą prędkość pracy pistoletu lakierniczego podczas malowania, co ma niebanalne znaczenie przy jakości produkcji. Możemy więc zapewnić za ich pomocą powtarzalną produkcję i równomierne rozłożenie lakieru.

Z pewnością można by znaleźć jeszcze wiele zastosowań cobotów do branży meblarskiej. Warto jednak zwrócić uwagę na te procesy, które są dość powtarzalne i które wymagają wydajności zbliżonych do tych osiąganych przez człowieka. Istotny jest fakt, że coboty Universal Robots są uniwersalnymi, 6-cio osiowymi ramionami, na których możemy zamontować niemal dowolne narzędzia. Sprawdzą się w wierceniu, wkręcaniu, przenoszeniu elementów, obsłudze maszyn czy szlifowaniu. Wiele firm z branży meblarskiej rozpoczęło już proces robotyzacji. Pozostaje pytanie nie czy, a kiedy zdecydować się na podobny krok.  Chętnie pomożemy ocenić sytuację i doradzimy właściwe podejście:

* Od 18.05.2021 dostępny jest robot UR10e ze zwiększonym do 12,5 kg udźwigiem. Więcej informacji w       artykule.