Cobot vs. industriell robot: 12 hovedforskjeller og hvordan velge riktig robot

Det er ingen universell vinner i sammenligningen mellom cobot og industrirobot. Det bedre valget avhenger av produksjonskravene dine,-spesielt gjennomstrømning, nyttelast, fleksibilitet, menneskelig interaksjon og automatiseringsnivået som kreves.

Dette er typiske anfall, ikke absolutte regler. En cobot kan være den bedre automatiseringsløsningen når fleksibilitet, hyppige bytter eller operatørinteraksjon betyr mest. En industrirobot passer vanligvis best når hastighet, nyttelast, syklustid og produksjonsvolum dominerer beslutningen.

Rask tommelfingerregel: prioriter fleksibilitet og menneskelig interaksjon → start med å evaluere en cobot; prioriter gjennomstrømning og syklus-tidsytelse → start med en industrirobot.

Den raske forskjellen er nyttig, men den virkelige forskjellen mellom cobots og industriroboter går utover hvorvidt en robot kan jobbe i nærheten av mennesker.

Den mest nyttige sammenligningen er ikke bare mellom to robotarmer. Det er mellom de komplette applikasjonene de forventes å utføre. Robottypen er viktig, men det omkringliggende verktøyet, sikkerhetskonseptet, prosesskravene og produksjonsmålene avgjør ofte hvilken løsning som faktisk passer.

Hva er en samarbeidsrobot?

A samarbeidsrobot (cobot)er en robot designet med funksjoner som gjør det enklere å integrere i samarbeidende og fleksible automatiseringsapplikasjoner. Typiske egenskaper inkluderer et kompakt fotavtrykk, relativt enkel omplassering, intuitiv programmering og integrerte sikkerhetsfunksjoner.

Disse egenskapene er viktige fordi de påvirker måten roboten brukes i produksjonen. En kompakt arm kan redusere gulvplassen som kreves for automatisering. Enklere programmering kan redusere innsatsen involvert i produktbytte eller omfordeling av oppgaver. Integrerte sikkerhetsfunksjoner kan også støtte applikasjoner der mennesker og roboter må jobbe tettere.

Disse funksjonene gjør imidlertid ikke alle cobot-applikasjoner automatisk trygge. Sikkerheten til en samarbeidsapplikasjon avhenger av hele systemet, inkludert slutten-på-armverktøy, arbeidsstykket, hastighet, driftsmodus, utstyr rundt og risikovurdering.

Viktig: en samarbeidsrobot er ikke det samme som en automatisk sikker samarbeidsapplikasjon. Dette skillet er sentralt for riktig cobot-sikkerhetsevaluering.

Hva er en tradisjonell industrirobot?

A tradisjonell industriroboter vanligvis optimert for produksjonsytelse: høyere hastighet, større nyttelastkapasitet, lengre rekkevidde, korte syklustider og konsekvent drift i repeterende automatiserte prosesser.

I praksis er roboten vanligvis en komponent i en større automatiseringscelle som kan inkludere armaturer, transportører, sensorer, maskingrensesnitt, vakthold og prosessutstyr. Denne arkitekturen er godt egnet for applikasjoner der gjennomstrømning og repeterbarhet er viktigere enn hyppig manuell interaksjon eller rask omplassering.

For eksempel kan en høyhastighets pakkelinje eller en sveisecelle for biler ha større nytte av en industrirobot fordi prosessen belønner rask, repeterbar bevegelse og vedvarende produksjonseffekt.

Det betyr ikke at industriroboter er utdaterte, iboende ufleksible eller iboende usikre. De er ganske enkelt konstruert rundt et annet sett med ytelsesprioriteringer.

Forskjellen er ikke bare "å jobbe med mennesker"

Den vanlige forkortelsen-"cobots jobber med mennesker, industriroboter ikke"-er for forenklet til å støtte en reell avgjørelse om robotutvelgelse.

Årsaken er grei: robotarmen er ikke automatiseringssystemet.

En komplett robotapplikasjon inkluderer også slutten-på-armverktøy (EOAT), armaturer, sensorer, synssystemer, maskingrensesnitt, kabler, vakthold, sikkerhetsenheter, programmering og selve prosessen. Hvilke som helst av disse elementene kan endre de tekniske kravene nok til å endre hvilken robot som passer best.

Vurder sikkerhet først. En cobotarm kan inneholde kraft- og dreiemoment-begrensende funksjoner, men å feste et skarpt skjæreverktøy kan skape farer som robotarmen alene ikke kan eliminere. Sikkerhetsprofilen til den komplette applikasjonen er derfor svært forskjellig fra sikkerhetsprofilen til den nakne roboten.

Nyttelast gir et annet eksempel. Anta at arbeidsstykket veier 8 kg. Hvis du bare ser på delvekten, kan det tyde på at en 10 kg-nyttelast-cobot er tilstrekkelig. Men hvis griperen veier 4 kg, bærer roboten faktisk minst 12 kg før den tar hensyn til kabler, adaptere eller dynamisk belastning. Det kan hende det opprinnelige robotvalget ikke lenger fungerer.

Det samme prinsippet gjelder rekkevidde, syklustid, nøyaktighet, gulvplass og operatørinteraksjon. En robot som ser egnet ut på et spesifikasjonsark kan bli uegnet når hele prosessen er vurdert. Omvendt kan en applikasjon som i utgangspunktet ser ut til å kreve en stor industrirobot være forenklet nok til å bruke en cobot hvis verktøyet, layouten eller produksjonssekvensen redesignes.

Dette er grunnen til at krav til robotapplikasjoner bør styre beslutningen. Det relevante spørsmålet er ikke bare: "Er dette en cobot eller en industrirobot?" Det er: "Hva trenger det komplette automatiseringssystemet å oppnå, under hvilke begrensninger og med hvilken produksjonshastighet?"

Den mest nyttige måten å sammenligne cobots og industriroboter på er på tvers av ingeniør- og forretningskriteriene som direkte påvirker applikasjonstilpasningen. Tabellen nedenfor oppsummerer typiske-avveininger-ikke som faste regler, men som et praktisk beslutningsrammeverk.

Tre avveininger-er bak de fleste av disse forskjellene. Den første er ytelse: industriroboter har generelt fordelen når nyttelast, hastighet, rekkevidde og gjennomstrømning er de dominerende begrensningene. Det andre er fleksibilitet: cobots er ofte attraktive når prosessen endres ofte, gulvplassen er begrenset, eller operatørene forblir tett involvert. Den tredje er livssyklusøkonomi: roboten med lavere-kostnad er ikke nødvendigvis den lavere-automatiseringssystemet når integrering, sikkerhet, bruk, vedlikehold og produksjonsresultater er vurdert.

Disse avveiningene- er koblet sammen, så valget bør ikke være basert på én enkelt spesifikasjon. Det mest praktiske stedet å begynne er med variablene som er enklest å kvantifisere-og enklest å undervurdere: nyttelast, rekkevidde og hastighet.

Industrielle roboter har ofte en større ingeniørmargin i applikasjoner med høy-belastning, høy-hastighet og høy-gjennomstrømning. Det gjør dem ikke universelt bedre; det betyr at det er mer sannsynlig at de holder seg innenfor komfortable driftsgrenser når prosessen krever høyere belastning, lengre arbeidsavstander eller kortere produksjonssykluser.

Nyttelast

Det første spørsmålet er ikke bare: "Hvor tung er delen?" Det er, "Hvilken total nyttelast må roboten bære gjennom hele bevegelsen?"

Nødvendig robotnyttelast inkluderer mer enn arbeidsstykket. En praktisk beregning bør ta hensyn til arbeidsstykket, griperen, verktøyet, sensorer, adaptere, kabler og annet tilbehør som beveger seg med roboten.

For eksempel:

Del: 8 kg

Griper: 3 kg

Verktøy og sensorer: 1,5 kg

Total båret last: 12,5 kg

Å velge en robot basert kun på 8 kg-delen vil undervurdere det faktiske nyttelastkravet med mer enn 50 %. Dette er en vanlig robotvalgfeil, spesielt når en cobot blir evaluert nær dens nominelle kapasitet.

Nyttelast bør også sjekkes som en del av den komplette applikasjonen, ikke som et enkelt statisk tall. Massen og tyngdepunktet til verktøyet, håndleddsorientering, akselerasjon og prosessbevegelse kan alle påvirke om en robot kan utføre oppgaven som tiltenkt. Av den grunn er det generelt dårlig ingeniørpraksis å designe en applikasjon som er avhengig av å operere kontinuerlig på den absolutte kanten av robotens maksimale nominelle nyttelast med mindre produsentens ytelsesdata og applikasjonsanalyse støtter det.

Vanlig feil: å velge cobot-nyttelast eller industrirobot-nyttelast basert kun på vekten av arbeidsstykket.

Nå

En robots publiserte rekkevidde er ikke det samme som dens brukbare arbeidskonvolutt.

Reach-spesifikasjoner beskriver en geometrisk grense, men en reell applikasjon må ta hensyn til verktøyet og banen som kreves for å fullføre prosessen. Lengde-av-armverktøy, håndleddsorientering, festeposisjon, maskinåpninger, singulariteter, kollisjonsklaring, kabelføring og utstyr i nærheten kan alle redusere brukbar arbeidsplass.

Vurder en maskin-applikasjon. Robotens nominelle rekkevidde kan være lang nok til å nå maskindøren, men den nødvendige griperorienteringen kan tvinge håndleddet eller albuen inn i kabinettet før delen når lasteposisjonen. På papiret er målpunktet «innenfor rekkevidde»; i praksis er banen ikke gjennomførbar.

Dette er grunnen til at robotrekkevidden bør valideres mot hele bevegelsesbanen i stedet for et enkelt endepunkt. Ingeniører bør verifisere om roboten kan nærme seg, manipulere og forlate hvert prosesspunkt med nødvendig verktøyorientering og kollisjonsklaring.

Skillet er spesielt viktig i kompakte celler, dype maskin-lastingsapplikasjoner, palleteringsoppsett og prosesser der verktøyet må nærme seg delen fra en bestemt vinkel. En lengre nominell rekkevidde kan gi nyttig margin, men simulerings- eller applikasjons--layoutvalidering er vanligvis mer informativ enn å sammenligne dataarknumre alene.

Når nyttelast og rekkevidde er bekreftet, er spørsmålet som gjenstår om roboten kan fullføre prosessen raskt nok til å møte produksjonskravene.

Hastighet og syklustid

Maksimal robothastighet bestemmer ikke direkte produksjonssyklustid.

Robothastighet beskriver bare en del av bevegelsesevnen. Faktisk robotsyklustid avhenger av hele sekvensen av handlinger som kreves for å produsere én del eller fullføre én operasjon.

En typisk syklus kan omfatte:

Robotbevegelse

Griper aktivering

Henting og plassering av deler

Syn eller sansing

Maskininteraksjon

Prosessoppholdstid

Akselerasjon og retardasjon

Sikkerhetsrelaterte-hastighetsbegrensninger

Venter på oppstrøms eller nedstrøms utstyr

Med andre ord:

Robotbevegelse + grep + maskininteraksjon + prosesstid=faktisk syklustid.

Denne forskjellen er viktig fordi en robot med høy maksimal aksehastighet fortsatt kan produsere en langsom total syklus hvis prosessen begrenses av maskintid, synsforsinkelse, gripeoperasjon eller forsiktige tilnærmings- og avgangsbevegelser. Det motsatte kan også være sant: en robot med lavere topphastighet kan fortsatt oppfylle den nødvendige takttiden hvis bevegelsen bare representerer en liten del av den totale syklusen.

Samarbeidsapplikasjoner introduserer en annen variabel. Cobothastigheten kan reduseres i driftsmoduser der folk er i nærheten, så den oppnåelige syklustiden avhenger av sikkerhetskonseptet så vel som robotens nominelle ytelse.

For produksjonsplanlegging er den bedre sammenligningen derfor ikke dataarkhastighet, men om det komplette automatiseringssystemet kan møte den nødvendige takttiden, deler per time og produksjonsgjennomstrømning.

Industriroboter har vanligvis en fordel når korte, repeterbare bevegelsessykluser dominerer prosessen fordi de ofte er designet med større hastighet, akselerasjon og ytelsesmargin. Men hvis maskinbehandling eller manuell interaksjon bestemmer det meste av syklusen, kan denne fordelen ha begrenset innvirkning på faktisk produksjon.

Forretningssaken for en cobot kommer ofte mindre fra absolutt robotytelse og mer fra å redusere kostnadene ved endring. I produksjonsmiljøer der produkter, programmer, verktøy eller arbeidsstasjoner endres ofte, kan tiden og ingeniørarbeidet som kreves for å tilpasse automatiseringen ha en større økonomisk innvirkning enn maksimal robothastighet.

Høyt-miks, lavt-volumproduksjon

I høy-miks, lav-volumautomatisering kan fleksibilitet ha mer betydning enn råbevegelsesytelse fordi produksjonskapasiteten ikke bare påvirkes av syklustiden, men også av hvor ofte prosessen må stoppe og endres.

Hyppige SKU-endringer introduserer vanligvis tilbakevendende arbeid: å velge eller redigere programmer, endre inventar, bytte ende-av-armverktøy, validere posisjoner, justere prosessparametere og starte produksjonen på nytt. Når batchstørrelser er små eller produktets livssyklus er kort, skjer disse oppsettaktivitetene oftere og bruker en større andel av tilgjengelig produksjonstid.

Tenk på to produksjonsmiljøer. Produksjon A kjører én stabil SKU kontinuerlig det meste av året. Når robotcellen er satt i drift, er programmerings- og oppsettarbeidet spredt over et veldig stort antall deler. I det miljøet kan høyere gjennomstrømning og kortere syklustid dominere økonomien.

Produksjon B, derimot, kjører flere SKUer hver dag i mindre partier. Selv om en raskere industrirobot kan fullføre hver bevegelse raskere, kan gjentatte omstillinger tære på denne fordelen hvis hver produktbryter krever betydelig omprogrammering, armaturjustering eller teknisk støtte.

Det er her fleksibel automatisering kan skape målbare verdier. Hvis en cobot reduserer innsatsen som kreves for å lære nye posisjoner, laste inn alternative programmer eller tilpasse cellen for en annen oppgave, kommer den økonomiske fordelen fra lavere omstillingsinnsats og mindre tapt produksjonstid-ikke bare fra at roboten er "lett å programmere."

Det relevante spørsmålet er derfor bredere enn "Hvilken robot har den raskeste syklusen?" Det er, "Over hele produksjonsplanen, hvor mye tid og ingeniørarbeid vil bli brukt på å endre prosessen?"

Flytte én robot mellom flere oppgaver

Cobot-omplassering kan være praktisk når én robot er ment å betjene forskjellige maskiner eller prosesser, men mobilitet alene gjør ikke omdistribuering enkelt.

Et mobilt cobot-oppsett kan inkludere et hjul på hjul eller et flyttbart stativ, hurtig-tilkobling EOAT, lagrede programmer, repeterbare lokaliseringsfunksjoner og standardiserte elektriske eller pneumatiske tilkoblinger. Disse funksjonene kan redusere innsatsen som kreves for å flytte roboten fra en arbeidsstasjon til en annen.

Hver bevegelse endrer imidlertid applikasjonskonteksten. Den nye arbeidsstasjonen kan kreve at robotbasen plasseres nøyaktig, at riktig verktøy installeres, at riktig program velges, og at roboten eller synssystemet skal rekalibreres. Verktøy som strøm, trykkluft, nettverkstilkoblinger, I/O og maskingrensesnitt må også være tilgjengelige og kompatible.

Sikkerheten må også vurderes på nytt. En mobil cobot som opererer ved siden av en maskin kan møte forskjellige farer, operatørtilgangsmønstre, verktøy eller omkringliggende utstyr på neste stasjon. Avhengig av applikasjonen kan det hende at sikkerhetsfunksjonene, grensene eller valideringen må bekreftes på nytt før produksjonen gjenopptas.

Vanlig feil: å evaluere robotmobilitet mens man ignorerer infrastrukturen som kreves for å gjøre mobilitet repeterbar. En robot som fysisk kan rulles mellom to maskiner er ikke nødvendigvis en robot som kan omplasseres produktivt mellom dem.

Omdistribuering fungerer derfor best når det omkringliggende systemet er designet for det: repeterbar posisjonering, standardiserte verktøy, kompatibelt verktøy, kontrollerte kalibreringsprosedyrer og klart definerte sikkerhetsforhold.

Men det reiser også et viktig motpunkt: fleksibilitet skaper kun verdi hvis driften faktisk bruker den.

Når fleksibilitet ikke tilfører verdi

Ikke alle produksjonsprosesser drar økonomisk nytte av omprogrammering, mobilitet eller samarbeid.

Tenk på en linje som produserer ett produkt ved hjelp av én stabil prosess, i en fast layout, over en lang produktlivssyklus. Roboten kjører med høy utnyttelse, potensielt på tvers av flere skift eller 24/7 produksjon, og det er liten forventning om at den skal flyttes eller omdisponeres.

I det miljøet kan funksjoner knyttet til fleksibilitet brukes sjelden eller ikke i det hele tatt. Operasjonen kan få mer verdi fra høyere gjennomstrømning, større nyttelastmargin, kortere syklustid, robust integrasjon og vedvarende oppetid enn fra enklere omplassering eller hyppige oppgaveendringer.

Dette betyr ikke at en industrirobot automatisk er det bedre valget for enhver stabil prosess. Poenget er at den økonomiske vekten av fleksibilitet bør falle når prosessen ikke krever det.

Beslutningskontrollpunkt: Vil roboten realistisk omprogrammeres, omplasseres eller omdisponeres i løpet av produksjonstiden?

Hvis svaret er nei, bør fleksibilitet ha mindre vekt i utvalgsmodellen, og beslutningen bør gå tilbake til prosessspesifikke-krav som gjennomstrømning, pålitelighet, nyttelast, rekkevidde og syklustid.

Det viktigste sikkerhetsskillet er ikke bare om roboten er merket som en cobot eller en industrirobot. Sikkerhet må evalueres på applikasjonsnivå, fordi hele systemet inkluderer roboten, verktøy, arbeidsstykke, prosess, arbeidsområde, driftshastighet og måten folk samhandler med utstyret.

Er Cobots automatisk trygge?

Ingen.

Å velge en cobot gjør ikke automatisk en automatiseringsapplikasjon trygg. Cobotsikkerhet avhenger av den komplette applikasjonen, ikke robotarmen isolert.

En skikkelig samarbeidsvurdering av robotsikkerhet må ta hensyn til selve roboten, ende-av-armverktøyet, arbeidsstykket, driftshastighet, prosessfarer, omkringliggende utstyr, arbeidsområdeoppsett og forventet menneskelig interaksjon. En robot med lav-kraft som håndterer en myk komponent har en helt annen risikoprofil enn den samme roboten som bærer et skarpt blad, en varm del eller et tungmetallarbeidsstykke.

Derfor er risikovurdering i utgangspunktet en aktivitet på applikasjons-nivå. Spørsmålet er ikke bare om roboten inkluderer sikkerhetsvurderte-funksjoner, men om hele systemet reduserer identifiserte farer til et akseptabelt nivå for den tiltenkte operasjonen.

For eksempel kan det å feste et skarpt skjæreverktøy til en kraft-begrenset robot introdusere kutt- og punkteringsfarer som armens egen kraft-begrensende atferd ikke fjerner. Roboten kan fortsatt ha samarbeidsorienterte-evner, men den resulterende applikasjonen kan ikke antas å være trygg bare fordi armen er en cobot.

Den praktiske regelen er enkel: en samarbeidsrobot kan støtte en samarbeidsapplikasjon, men den garanterer ikke en.

Hvis en cobot ikke er automatisk trygg, er det neste spørsmålet hvorfor noen cobot-applikasjoner kan fungere uten tradisjonelle perimetergjerder.

Hvorfor cobots kan fungere uten tradisjonelle gjerder

Noen cobot-applikasjoner kan konstrueres for å fungere uten tradisjonelle gjerder, fordi visse roboter tilbyr sikkerhetsfunksjoner som kan bidra til å kontrollere risikoene forbundet med menneskelig-robotinteraksjon.

Avhengig av roboten og applikasjonen kan disse egenskapene inkludere kraft- og kraftbegrensning, redusert eller sikkerhetsbegrenset-hastighet, overvåkede sikkerhetsfunksjoner, sikkerhetsklassifiserte stopp og sensing som brukes til å oppdage eller reagere på personer som går inn i definerte områder. Disse funksjonene kan endre sikringsstrategien fordi systemet kan være i stand til å begrense bevegelse, stoppe trygt eller begrense energi når folk er i nærheten.

Tilstedeværelsen av disse funksjonene betyr imidlertid ikke at fekting er unødvendig som standard. Deres egnethet avhenger av oppgaven, verktøyet, arbeidsstykket, bevegelsen, kontaktforholdene, omkringliggende utstyr og resultatene av risikovurderingen. Ulike cobots gir også ulike sikkerhetsfunksjoner og ytelsesgrenser, så det endelige sikkerhetskonseptet må være basert på det faktiske systemet i stedet for en generisk produktkategori.

I noen applikasjoner kan samarbeidsdrift oppnås gjennom kontrollert kraft eller hastighet. I andre kan systemet bruke overvåket separasjon eller sikkerhetsvurdert-stoppatferd slik at robotbevegelsen endres når en person nærmer seg. Det viktige poenget er at sikkerhetsarkitekturen er konstruert rundt applikasjonen.

Myte: Cobots trenger ikke gjerder.
Virkelighet: Noen cobot-applikasjoner kan fungere uten tradisjonelle gjerder når hele systemet er vurdert og designet for sikker samarbeidsdrift.

Så det mer nøyaktige spørsmålet er ikke: "Kan denne coboten kjøre uten gjerde?" Det er, "Kan denne spesifikke applikasjonen oppnå den nødvendige risikoreduksjonen uten tradisjonelle gjerder?"

Denne forskjellen er viktig fordi noen farer kommer fra prosessen i stedet for fra selve robotarmen.

Når en Cobot fortsatt kan trenge vakthold

En cobot kan fortsatt kreve vakthold når applikasjonen introduserer farer som ikke kan kontrolleres tilstrekkelig gjennom robotens samarbeidende sikkerhetsfunksjoner alene.

Typiske eksempler inkluderer:

Skarpe verktøy: kniver, kuttere, bor eller spisse verktøy kan skape skjære- eller punkteringsfare selv når robotens krefter er begrenset.

Sveiseprosesser: varme, gnister, røyk, lysbuestråling og varme verktøy kan kreve beskyttelsestiltak uavhengig av robotens bevegelse.

Varme deler eller overflater: arbeidsstykket eller prosessutstyret kan skape brannfare selv om roboten beveger seg sakte.

Tunge arbeidsstykker: en last som har mistet, forskjøvet eller fastklemt kan skape støt eller knusningsfarer som avhenger av nyttelasten og prosessgeometrien.

Høyhastighets-bevegelse: enkelte produksjonsmål kan kreve hastigheter som er uforenlige med nær menneskelig tilgang i den fasen av driften.

Farlige prosesser: maskinering, dispensering, laserprosesser, kjemisk eksponering eller andre -prosessspesifikke farer kan kreve isolasjon eller ytterligere beskyttelse.

Det sentrale ingeniørprinsippet er at faren kan komme fra prosessen, ikke robotarmen. Sikring kan derfor omfatte mer enn full perimeter gjerde. Avhengig av applikasjonen kan det innebære lokale vakter, låste dører, sikkerhetsskannere, lysgardiner, barrierer, beskyttende innhegninger, sikkerhetsklassifiserte-overvåkede stopp eller andre risikoreduserende tiltak.

Sikkerhetsmyte vs. virkelighet

Dette er grunnen til at når en cobot trenger vakt ikke kan besvares fra robotmodellen alene. Det riktige svaret avhenger av prosessen, kontaktforholdene, verktøy, nyttelast, driftsmoduser og menneskelig tilgang til arbeidsområdet.

Når man sammenligner cobotkostnad vs industrirobotkostnad, er selve robotarmen bare en del av investeringen. En mer nyttig sammenligning stiller et bredere spørsmål: Hva vil det komplette automatiseringssystemet koste over levetiden?

Det betyr å se utover innkjøpsprisen for å inkludere integrasjon, tilbakevendende driftskostnader, nedetid, vedlikehold og kostnadene for å tilpasse systemet etter hvert som produksjonskravene endres. En robot som fremstår som rimeligere på et tilbud kan til slutt koste mer hvis den krever omfattende integrasjon, hyppig ingeniørstøtte eller forårsaker unngåelige produksjonstap.

Innledende utstyrskostnad

Den opprinnelige utstyrskostnaden bør gjenspeile maskinvaren som kreves for å lage en komplett automatiseringscelle, ikke bare den oppførte prisen på roboten.

Avhengig av applikasjonen kan den første investeringen omfatte:

roboten og kontrolleren

ende-av-armverktøy (EOAT), for eksempel gripere, vakuumsystemer eller prosessverktøy

synssystemer og sensorer

inventar og arbeidsutstyr

sikkerhetsinnretninger, inkludert skannere, lysgardiner, skjerming eller sikkerhetskontrollere

støtteutstyr som kreves for å koble roboten til produksjonsprosessen.

Denne forskjellen er viktig når man vurderer cobot-kostnad vs industrirobotkostnad. To robotarmer kan ha merkbart forskjellige innkjøpspriser mens deres komplette installerte systemer ender mye nærmere i pris. Motsatt kan roboter med lignende maskinvarepriser kreve svært forskjellige nivåer av periferutstyr.

Søknadskrav bestemmer mye av denne forskjellen. En enkel cobot som pleier en maskin med en eksisterende armatur kan trenge relativt lite ekstra maskinvare. En høyhastighets industrirobot som håndterer tunge komponenter kan kreve betydelig vakthold, spesialverktøy, transportører eller ekstra sikkerhetsutstyr. Det motsatte kan imidlertid også oppstå hvis en cobot-applikasjon krever dyrt syn, tilpasset EOAT eller prosess-spesifikk verktøy.

Tips til sammenligning av tilbud: Sørg for at leverandører oppgir samme systemomfang. Ett tilbud kan bare inkludere roboten og kontrolleren, mens et annet inkluderer verktøy, sikkerhetsutstyr, inventar og perifer maskinvare. Å sammenligne disse summene direkte kan skape en misvisende kostnadskonklusjon.

Integrasjonskostnad

Robotintegrasjonskostnaden dekker ingeniør- og implementeringsarbeidet som kreves for å gå fra innkjøpt utstyr til stabil produksjon.

Typiske integreringsaktiviteter kan omfatte:

robot programmering;

maskin og PLS kommunikasjon;

EOAT oppsett;

installasjon;

sikkerhet engineering;

vakthold eller sikkerhets-systemkonfigurasjon;

igangkjøring;

prosessvalidering; og

produksjonstesting og feilsøking.

Integrasjonskompleksitet kan derfor være en av de største driverne for totale prosjektkostnader.

Cobots er ofte designet for å forenkle programmering og distribusjon, noe som kan redusere ingeniørarbeid i passende applikasjoner. Det betyr ikke at en cobot automatisk er et plug-and-automatiseringssystem. Applikasjonen må fortsatt konstrueres rundt arbeidsstykket, verktøy, prosess, maskingrensesnitt, operatørinteraksjon og sikkerhetskrav.

For eksempel kan en cobot som brukes til en enkel plukk-og-operasjon kreve relativt begrenset programmering og verktøy. Men den samme roboten som brukes til maskinpleie på tvers av flere produktvarianter kan trenge tilpassede inventar, PLS-kommunikasjon, flere programmer, validering og gjentatt omstillingsteknikk. Maskinvareprisen har ikke endret seg, men prosjektkostnaden har gjort det.

Industrielle robotsystemer kan innebære mer omfattende integrasjon på grunn av høyere hastigheter, større arbeidskonvolutter, prosesskompleksitet eller tradisjonelle vaktkrav. Samtidig kan en godt-standardisert industrirobotcelle være relativt forutsigbar og økonomisk å integrere hvis fabrikken allerede har etablerte tekniske standarder og erfarne integratorer.

En vanlig siteringsfeil er å sammenligne robotmaskinvarepriser uten å normalisere integrasjonsomfanget. En mer pålitelig sammenligning spør hva hver leverandør er ansvarlig for å levere og om begge tilbudene inkluderer samme programmering, installasjon, sikkerhet, igangkjøring og valideringsarbeid.

Etter idriftsettelse fortsetter økonomien å endre seg fordi systemet begynner å akkumulere driftskostnader.

Driftskostnad

Robotøkonomi bør også ta hensyn til de tilbakevendende utgiftene som oppstår etter at automatiseringssystemet går i produksjon.

Relevante robotdriftskostnader kan omfatte:

forebyggende og korrigerende vedlikehold;

energiforbruk;

reservedeler;

operatør- og vedlikeholdsopplæring;

teknisk støtte;

programvare eller programmeringsstøtte;

omprogrammering for nye produkter;

overgang arbeidskraft; og

produksjonsstans.

Blant disse faktorene fortjener nedetid spesiell oppmerksomhet. En vedlikeholdshendelse kan ha en relativt beskjeden direkte reparasjonskostnad, men verdien av tapt produksjon under den hendelsen kan være vesentlig viktigere for virksomheten.

Av den grunn kan pålitelighet, servicerespons,-reservedelstilgjengelighet, feilsøkingsevne og intern teknisk kompetanse alle påvirke den reelle økonomien til et robotsystem.

Endringer er en annen viktig faktor. I et produksjonsmiljø med høy-miks kan hyppig omprogrammering, verktøyendringer, justeringer av armaturer eller rekalibrering bli en tilbakevendende driftskostnad. Et system som er lettere å tilpasse kan gi økonomisk verdi selv om den opprinnelige kjøpesummen ikke er den laveste.

Driftskostnadene bør derfor evalueres over en definert periode eller produksjonsvolum-for eksempel per år, per skift eller per antall produserte enheter. Dette skaper et mer nyttig grunnlag for å sammenligne systemer med ulike utnyttelsesgrader, vedlikeholdskrav og omstillingskrav.

Å kombinere den første investeringen, integreringsinnsatsen og tilbakevendende driftskostnader fører til en mer fullstendig beslutningsmetrik: total eierkostnad.

Totale eierkostnader

Robot TCO, eller totale eierkostnader, gir et mer praktisk rammeverk for å sammenligne automasjonsinvesteringer enn innkjøpspris alene.

På et konseptuelt nivå kan det uttrykkes som:

TCO=Kjøp + Integrasjon + Drift + Nedetid + Vedlikehold

Dette er ikke ment som en streng regnskapsformel. I stedet er det et beslutningsrammeverk som minner kjøpere om å inkludere de viktigste kostnadskategoriene som påvirker et automatiseringssystem gjennom hele levetiden.

Det sentrale poenget er enkelt:

En billigere robot skaper ikke nødvendigvis billigere automatisering.

En lavere-priset robot kan kreve mer integreringsarbeid, ekstra perifer maskinvare, hyppigere teknisk støtte eller høyere nedetidskostnader. Et dyrere system kan gi bedre livssyklusøkonomi hvis det gir høyere tilgjengelighet, lavere omstillingsinnsats, enklere vedlikehold eller større ytelse.

Den riktige sammenligningen avhenger derfor av produksjonsmålet. En linje med høyt-volum kan rettferdiggjøre større forhåndsinvesteringer hvis systemet gir pålitelig gjennomstrømning over lange produksjonsserier. En høy-miksoperasjon kan sette større verdi på enklere programmering og lavere byttekostnader. Ingen av robotkategoriene er automatisk det laveste-kostnadsvalget i hver applikasjon.

Når du evaluerer totale eierkostnader for automatisering, er ikke det mest nyttige beslutningsspørsmålet:

Hvilken robot koster mindre å kjøpe?

Det er:

Hvilken løsning gir den nødvendige ytelsen til den laveste livssykluskostnaden?

Det finnes ikke noe universelt svar på om en cobot eller en industrirobot gir bedre ROI. Automatiseringsavkastning avhenger først og fremst av applikasjonsøkonomi-ikke av selve robotkategorien.

En cobot kan generere raskere tilbakebetaling når distribusjonen er relativt enkel, arbeidsbesparelser er enkle å fange opp, og roboten kan gjenbrukes på tvers av skiftende oppgaver. En industrirobot kan gi sterkere langsiktig-avkastning når høy gjennomstrømning, lange driftstimer og stabil produksjon gjør at dens høyere kapasitet kan brukes konsekvent.

Den riktige sammenligningen er derfor ikke "Hvilken robot har bedre gjennomsnittlig ROI?" men heller hvilket system som skaper den største målbare økonomiske fordelen i forhold til investeringen som kreves for en spesifikk prosess.

Sammenligning av Cobot vs Industrial Robot ROI

Praktisk takeaway:
Cobots har en tendens til å levere raskere tilbakebetaling når fleksibilitet, lavere integreringsinnsats og omdistribuering driver økonomien. Industrielle roboter har en tendens til å levere sterkere avkastning når gjennomstrømning, utnyttelse og kontinuerlig høyvolumsproduksjon dominerer.

Enkel ROI-beregning

Produsenter trenger ikke generiske bransjegjennomsnitt for å estimere robot-ROI. En basiskalkyle kan koble automatiseringsinvesteringen direkte til de økonomiske forbedringene som forventes av prosessen.

Et nyttig utgangspunkt er:

Årlig fordel=Arbeidsbesparelser + produktivitetsgevinst + redusert skrap + redusert nedetid − årlige driftskostnader

Den estimerte tilbakebetalingsperioden for automatisering kan deretter beregnes som:

Tilbakebetalingsperiode=Innledende automatiseringsinvestering ÷ Årlig fordel

Det første trinnet er å definere den fulle innledende automatiseringsinvesteringen. Dette bør inkludere roboten, kontrolleren, EOAT, inventar, synsutstyr, sikkerhetsmaskinvare, integrasjon, installasjon, igangkjøring og andre nødvendige prosjektkostnader.

Det andre trinnet er å estimere årlige fordeler ved å bruke målbare prosessendringer i stedet for brede forutsetninger.

Arbeidsbesparelser bør gjenspeile arbeidstimer som realistisk kan elimineres, omdisponeres eller konverteres til ytterligere produksjonskapasitet.

Produktivitetsgevinst kan inkludere flere enheter produsert på grunn av kortere syklustider, lengre tilgjengelige driftstimer eller færre produksjonsavbrudd.

Redusert skrap representerer verdien av material-, omarbeidings- og prosesseringskostnader som unngås fordi den automatiserte prosessen gir mer konsistent produksjon.

Redusert nedetid fanger opp den økonomiske fordelen med forbedret tilgjengelighet der automatisering eliminerer produksjonsavbrudd eller prosessvariasjoner.

Til slutt bør årlige driftskostnader inkludere vedlikehold, energi, reservedeler, teknisk støtte, programmering, opplæring og andre faste utgifter.

Til syvende og sist kan ikke ROI skilles fra selve produksjonsprosessen. Neste trinn er derfor å sammenligne cobots og industriroboter applikasjon for applikasjon, fordi den økonomiske vinneren kan endre seg vesentlig mellom maskinpleie, montering, sveising, palletering, pakking og andre automatiseringsoppgaver.

Forskjellen mellom en cobot og en industrirobot blir mye tydeligere når sammenligningen er knyttet til en spesifikk produksjonsoppgave. Nyttelast, syklustid, rekkevidde, produktvariasjon, operatørinteraksjon, verktøy og sikkerhetskrav endres fra en applikasjon til en annen.

Matrisen nedenfor gir et praktisk utgangspunkt.

Matrisen er nyttig for screening, men den endelige avgjørelsen bør fortsatt være basert på den faktiske prosessen i stedet for søknadsetiketten alene.

Læringhvordan velge en roboter enklere når beslutningen starter med produksjonsprosessen i stedet for med en robotkatalog.

En vanlig feil er å begynne med å sammenligne nyttelastvurderinger, merker eller om en robot er samarbeidende eller industriell. Disse spørsmålene betyr noe, men de bør komme senere. Den første jobben er å definere hva automatiseringssystemet faktisk trenger å oppnå.

Følgende syv-trinnsrammeverk gir et praktisk sett medkriterier for utvelgelse av robotersom produsenter kan bruke før de ber om tilbud eller sammenligner spesifikke modeller.

Den praktiske regelen forcobot vs industrirobotvalget er enkelt: velg robotarkitekturen som best matcher de dominerende økonomi- og ingeniørkravene til applikasjonen.

Velg encobotnår fleksibilitet er viktigere enn maksimal produksjonsytelse. Det er den sterkere kandidaten når prosessen involverer hyppige overganger, regelmessig operatørinteraksjon, begrenset gulvplass, omdistribuering mellom oppgaver eller press for å redusere utplassering og omprogrammering. I disse applikasjonene kommer verdien av å tilpasse automatiseringssystemet raskt og holde det nyttig når produksjonen endres.

Velg enindustrirobotnår applikasjonen er drevet av nyttelast, hastighet, rekkevidde og vedvarende gjennomstrømning. Saken blir sterkere ettersom produksjonen blir mer stabil, utnyttelsen øker, syklus-tidskravene blir strammere, og roboten forventes å kjøre kontinuerlig i en svært automatisert celle.

Nøkkelforskjellen er derfor:

Velg en cobot når fleksibilitet og distribusjonseffektivitet skaper mer verdi enn maksimal gjennomstrømning.

Velg en industrirobot når produksjonskapasitet og kontinuerlig drift med høy-ytelse dominerer forretningssaken.

Hvis applikasjonen kombinerer motstridende krav-som hyppig menneskelig tilgang med svært korte syklustider, eller høy nyttelast med hyppige produktendringer,-ikke tving prosjektet inn i noen av kategoriene. Evaluer hele applikasjonen, inkludert verktøy, cellelayout, sikkerhetsarkitektur, integrasjonsinnsats, gjennomstrømning og livssyklusøkonomi.

Hvis du fortsatt sammenligner alternativer, bør en gjennomføring av automatisering gi deg tre konkrete resultater: den nødvendige robotspesifikasjonen, den mest passende cellearkitekturen og en innledende pris-og-sammenligning med tilbakebetaling. Det er et mye sterkere investeringsgrunnlag enn å velge en robottype først og konstruere prosessen rundt den senere.