Østerdalskonferansen 2015 Fleksibel automatisering basert på anvendt forskning Lars Tore Gellein, Forskningssjef, avd. Produksjonsteknologi www.sintef.no/manufacturing lars.tore.gellein@sintef.no 1
Kjøreplan Kort om fagmiljøet jeg representerer Hva er utfordringen? Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter 2
SINTEF Raufoss Manufacturing Industry (39,9%) Nammo Raufoss Hydro Aluminium Benteler Kongsberg Automotive Raufoss Technology Hexagon SIVA (10%) Ansatte: 85 Omsetning: 100 mill NOK SINTEF (50,1%) Produksjonsteknologi Materialteknologi Produkt- og produksjonsutvikling Prototyp pilot produksjon Testing og verifikasjon
Produksjonsteknologi o Vår oppgave: Utvikle teknologi og systemløsninger for lønnsom produksjon o Faglige fokusområder: Nasjonalt kompetansesenter for vareproduksjon
Laboratorier o o o o o verifikasjon av teoretisk forskning utvikling av forbedret eller ny teknologi industrialisering demonstrasjon og visualisering av resultater utdanning
Kunder og bransjer Kunder, eksempler Aker Piping Technology Ekornes Farsund Aluminium Casting Gilje Tre GE Healthcare GKN Aerospace Norway H-vinduet Hydro Jøtul Kleven Kongsberg Automotive Nammo SRM, Møre Norsk Titanium Pretre Raufoss Technology REC, Narvik og Grenland Rolls Royce Marine Røros Bruk AS Sandvik Teeness Spenncon Ulefos Vik Ørsta/Safe Road SRM Trondheim Raufoss SRM, Kongsvinger SRM-lokasjoner Kundelokasjoner Bransjer, eksempler Aerospace Automotive Forsvar Fritidsbåt Legemiddel Maritim Mekanisk industri Møbel Næringsmiddel Offentlig sektor Plastikk/kompositt Støperi Treforedlingsindustri
Kjøreplan Kort om fagmiljøet jeg representerer Hva er utfordringen? Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter 7
Hva sier vareproduserende bedrifter, gjerne SMB'er? "Vi har bare små serier" "Ikke tid til å programmere en robot vi må levere raskt" "Vi har ikke råd til å ansette en robotspesialist" "Vi gjorde avgrading med robot tidligere, men nå ser delen annerledes ut" "Vår beste ansatte skal optimalisere prosessen isteden for å programmere en robot!" 8
Timelønnskostnader i industrien i Norge i forhold til handelspartnerne i EU, 2012 Figur 3.5 Timelønnskostnader i industrien i Norge i forhold til industrien hos handelspartnerne i EU i felles valuta i 2012. Handelspartnerne i figuren = 100. Kilder: Eurostat, OECD og Beregningsutvalget. Kilde: Grunnlaget for inntektsoppgjørene 2012, Arbeidsdepartementet Kilde: The International Federation of Robotics (IFR)
Konkurransekraft med norsk lønnsnivå som bakteppe 130 125 93 92 Enhetens offisielle navn
Motivasjon oppstart av nye prosesser 100% Planlagt ytelse 50% 50% 100% Planlagt tid
Kjøreplan Kort om fagmiljøet jeg representerer Hva er utfordringen? Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter 12
Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Fleksible og adaptive, og går i retning av 1-stykks automatisering Datafangst og analyse for å forstå komplekse sammenhenger Rask oppstart, optimalisering og prosesstyring og -kontroll i sanntid basert på innsamlet data Nye intuitive og effektive programmerings- og optimaliseringsmetoder Robot-robotsamarbeid, menneske- robotsamarbeid og mobil robotikk 13
KUPP Kundetilpassede produkter med samarbeidende autonome produksjonsceller (2009-2012) Målsetting Utvikle konsepter og prototyper for automatiserte produksjonsceller for montasje av lavvolumsprodukter Hovedaktiviteter Designkonsepter realisert i form av laboratorieprototyper Fleksibel og rekonfigurerbar robotmontasje Distribuert, autonom styring av produksjonsressurser Resultater Operativ montasjecelle hos KA Montasjecelle under bygging hos Teeness
Fleksibel montasje rask omstilling og oppstart o Omstilling: o Nytt produkt: Definering av nytt produkt: 1. Cellekonfigurering 2. Komponentkonfigurering 3. Produktkonfigurering Konfigurering Testserie (~10) Oppstartsserie (~100) Produksjon
Datafangst og analyse - prosessmonitorering Måling av montasjekrefter Analyse benyttes for å justere programmerte punkter
17
AUTOFLEX Flexible automated manufacturing of large and complex products (2012-2015) Målsetting Utvikle løsninger for en-stykks automatisering En-stykksautomatisering av ny generasjon thrustere Automatisert omstilling av store formeverktøy til støtfangerskinner Hovedaktiviteter Utvikling av teknologi for sensorbasert presisjonsmontasje Utvikling av nye effektive programmeringsmetoder Utvikling av løsninger for robot/menneske samarbeid Foreløpige resultater Visionbasert programmering av robot Effektive kalibreringsmetoder for robotmontert 3D-kamera Kraftstyrt montasje av styretapper Skruemontasje vha 3D-vision og kraftstyring Nasjonalt kompetansesenter for vareproduksjon
Intuitive og effektive programmeringsmetoder Eksempel: Omstilling av presseverktøy for støtfangere (Benteler) Pall med innsatser til verktøyet Verktøyet 19
Intuitive og effektive programmeringsmetoder On-line Off-line Programmering med vision Vision alignment av punkter Visualisering av hvert punkt Sikkerhets alignment Sjekk av programkvalitet Off-line programming Vision alignment Sensor-based assembly 20
Robot-robot og menneske-robot Collaboration: SFI Norman KMB Next Generation Robotics TACO «Two Arm COoperation» Oppgave: få to roboter til å samarbeide om å flytte et produkt langs en bane samtidig med at de forholder seg til ytre krefter (Without destroying it) First lab demo
IHAP Innovativ, Helautomatisert, Adaptiv Produksjon av turbinledeskovler (2011-2015) Målsetting Utvikle nytt produksjonssystem som tilrettelegger for énstykkproduksjon og én-stykks vareflyt av turbinledeskovler med begrenset bemanning Hovedaktiviteter Layout for produksjonssystem inklusive nytt transportsystem Automatisering av fiksturerings- og håndteringsoperasjoner Distribuert, autonom styring av maskineringsceller Foreløpige resultater Utkast til dynamisk, adaptiv linjestyring for minimering av vare i arbeid Kapasitetsanalyse av SGV-transport (Self Guided Vehicle) Prototyp for linjeovervåking Nasjonalt kompetansesenter for vareproduksjon
Prosjektinnhold Pretre Utredning av ny fabrikk for automatisert produksjon av takstoler Kapasitetsberegninger, teknologivalg, investeringsanalyser Konseptutvikling sammen med leverandører Spesifikasjon av utstyrsleveranser og oppfølging av utvikling, installasjon og igangkjøring Bygging av ny fabrikk og oppfølging av igangkjøring Krav til ny fabrikk: Økt kapasitet Produktiviteten skal firedobles Fleksibilitet til å produsere alle typer takstoler Utlegg av spikerplater og pressing skal automatiseres Materialtransport mellom stasjoner skal automatiseres etc
Produksjonslinje for automatisert takstolproduksjon Pretre Takstolstabler Vision-system Automatisert jigg Rullepresse Automatisert punkt-presse Spikerportal
Kjøreplan Kort om fagmiljøet jeg representerer Hva er utfordringen? Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter 29
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier: 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 30
Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien - Hvorfor være innovativ? Kanskje er det ikke "faster horses" som er løsningen, ref. Henry Ford.
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier: 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 32
Velbalansert og sterkt konsortium IPK - Institutt for Produksjons og Kvalitetsteknikk (Tidligere Produkt og Produksjon i SINTEF T&S) Industrial relevance Industrial involvement Scientific methods
Velbalansert og sterkt konsortium
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier: 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 3. Helhetlig og synkron prosjektportefølje (hos bedrift og FoU-miljø) 35
Helhetlig og synkron prosjektportefølje
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier : 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 3. Helhetlig og synkron prosjektportefølje (hos bedrift og FoU-miljø) 4. Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og avgrensede mål 38
Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og avgrensede mål Features to be demonstrated Sub goals/objectives Rationale/require ment/why? What to demonstrate? Necessary functionality Planned How can it be achieved? Hva mener vi egentlig med feiltoleranse? Hvorfor trenger vi det? Hvilke egenskaper må løsningen inneha for å være feiltolerant? Hvordan får vi verifisert at løsningen faktisk er feiltolerant? Etc..
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier : 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 3. Helhetlig og synkron prosjektportefølje (hos bedrift og FoU-miljø) 4. Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og avgrensede mål 5. Langsiktig teknologiutvikling 40
Langsiktig teknologiutvikling 2005 2008 2012 2015 Fase 1 Internasjonal status, initiell teknologiutvikling og verifisering av teknologi Fase 2 Teknologiutvikling fokusert mot industrielle løsninger Fase 3 Utvikling, integrering og optimalisering av industrielle pilotanlegg TEMPO sømprosjekt 3D sammenføyning Fra lab til industri 2018 Fase 4 Nyutviklede automatiserte sømprosesser inn i en helhetlig industriell modell. Helhetlig løsning
Suksesskriterier for vellykkede innovasjonsprosjekter Suksesskriterier : 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 3. Helhetlig og synkron prosjektportefølje (hos bedrift og FoU-miljø) 4. Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og avgrensede mål 5. Langsiktig teknologiutvikling 6. Eksperimentell validering i relevant miljø 42
Lars Tore s valley of death : Fra eksperimentelt verifisert til industrialisering Industrien Forskeren Utfordringen: én svakhet oppdages = løsningen er ikke god nok, men ingen svakheter oppdages løsningen er OK.
Suksesskriterier for vellykkede FoU-prosjekter Suksesskriterier : 1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien 2. Velbalansert og sterkt konsortium 3. Helhetlig og synkron prosjektportefølje (hos bedrift og FoU-miljø) 4. Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og avgrensede mål 5. Langsiktig teknologiutvikling 6. Eksperimentell validering i relevant miljø 7. Resultatspredning og kompetanseoverføring (trening med operatører etc.) 44
Oppsummering Hva er utfordringen? Mange muliggjørende teknologier som modnes raskt Må forstå hvordan en kan utnytte teknologien effektivt Produktivitet og innovasjonstakt Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger Fra dedikerte løsninger til fleksibel produksjon Fra sluttkontroll til prosesskontroll Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter FoU-samarbeid i sterke konsortium er en suveren forretningsmodell 45
Takk for oppmersomheten www.sintef.no/manufacturing Lars.tore.gellein@sintef.no 46