Trane 节省超过 80 小时的机器人编程时间

客户

Trane^®（全球气候创新者 Trane Technologies 旗下品牌）由 James Trane 于 1885 年在威斯康星州拉克罗斯成立，是可持续暖通空调 (HVAC) 解决方案的领导者。他与儿子 Rueben Trane 共同开发了第一套低压蒸汽加热系统。虽然 Trane 在全球拥有多个制造工厂，但知名度最高的是其位于拉克罗斯的工厂，该工厂生产冷却能力从 200 吨到 4000 吨不等的 CenTraVac^® 水冷式冷凝器。一百多年来，Trane 一直是拉克罗斯社区的支柱和主要雇主，该社区约有 6 万居民。

挑战

Trane 冷凝器是高度定制的产品，经过精心设计，可满足多种客户规格。这些高混合度定制产品需要大量的体力劳动。小型农村社区通常很难招到并留住熟练劳动力。Trane 的高级焊接工程师 Doug Watkins 表示，“对当前劳工环境和未来 30 年我们所在地区预计劳动力进行研究后，自动化实施因而成为核心战略。” Trane 利用 Fanuc 机器人系统实施了三个焊接单元。作为这项对自动化的初步投资的结果，他们得以弥补熟练劳动力短缺的不足，并可降低总体运营成本。

然而，他们自动化面临的最大挑战和机遇是劳动密集型手工轧管工艺。由于每台冷凝器都是定制产品，因此孔形没有实行单一标准，这增加了可能实施的自动化工艺的复杂性。使用 Rapid Hawk 辅助轧管系统，操作工通常手动轧制和修剪数千根管件，这是一项非常耗时的操作。另一项挑战是确定缺失的管件，操作工必须手动检查。在有数千个孔的底座上找一个缺失的孔，就像在大海捞针。而且，由于是手动检测，因此无法估计检测步骤需要多长时间。这是构建过程中缺少节拍时间（当产品按顺序生产时，测量一个单元开始生产和下一个单元开始生产之间的平均时间间隔）的巨大风险，该风险会引发错过发货的风险。

Trane 对轧管应用实施自动化解决方案犹豫不决的另一个原因是，这种定制工艺需要耗费大量的示教器编程时间。操作工必须投入 80 多小时进行编程，同时全程保持机器人离线，并停止生产，公司使用此编程过程会花费大量时间和金钱。Trane 的团队一致认为，手工劳动过程和示教器编程是不可持续的，而且太具挑战性，也太耗时。

解决方案

在 2018 年芝加哥国际技术与制造展 (IMTS) 上，Doug 注意到 Robotmaster 的离线编程能力。Hypertherm 软件销售经理 Cory John 很快提供了程序的概述和演示。展会后，他们进行了一系列对话，最终在 Trane La Crosse 工厂的 7 号厂房举行了现场会议。为更好地了解机器人焊接工艺、挑战和风险，该团队还咨询了值得信赖的 Robotmaster 集成商合作伙伴——Sofos Robotics Co. 的总裁 John Huster。

Doug 对缩短编程时间且机器人无需离线的前景感到欢欣鼓舞，很快就与 Sofos Robotics 合作，以在其焊接单元中采用 Robotmaster 软件。通过实施机器人切割系统，他们进一步增强了他们所乐见的优势，从而能够减少对熟练工的需求并降低运行成本。成功实施并与经验丰富的集成商合作伙伴合作后，接下来 Trane 立即看到了在其他领域（包括轧管工艺）使用 Robotmaster 软件的优势和潜力。这非常激动人心。

在软件中，Trane 可以导入零件的 CAD 模型，选择圆管的端点，并使用 Robotmaster 的自动路径功能自动创建周期例程。使用 Robotmaster 的路径优化技术，软件可以使用路径排序算法以确保机器人在孔之间采取最佳路径，从而缩短总周期时间，如周期时间计算器功能所示。

Doug 提到，“当我们看到 Robotmaster 的能力时，我们很快就采用了它。使用 Robotmaster OLP 方法，我们需要 30 分钟对轧管单元进行编程，而无需让机器人离线。使用示教器方法则需要 80 个小时以上的编程时间。”

结果

Trane 看到使用 Robotmaster 取得的巨大成果。机器人轧管为多个方面带来了优势。首先，机器人轧管取代了冷凝器制造过程中劳动密集程度最高的步骤之一。他们的机器人切割系统将产量提高了 50%，而不会漏掉任何管件。Trane 看到，自实施 Robotmaster OLP 解决方案以来，其周期时间缩短了约 38%。

据 John Huster 说：“Robotmaster 软件超越了单元编程。我们能够将它用作工程设计工具，使我们能够测试不同的单元设计并执行工作空间分析，以确保我们使用适合作业（如 Trane 的轧管工艺）的机器人和工具。此外，我们可以更准确地模拟工艺，使我们能够在生产车间实施之前解决任何问题。”

除了周期时间的改进外，新型机器人轧管系统还创造了更安全的工作环境。使用手动工艺时，操作工暴露在从修整机飞出的铜碎片中。自动化工艺避免了这种风险。

最后，Trane 通过机器人自动化缓解了劳动力短缺的压力。他们已能够对再培训/升级轧管员工到组织内执行其他职能。Doug Watkins 表示：“我们的自动化战略专注于缩短漫长而严苛的体力劳动时间，并为我们的操作工创造更多参与创意工艺的机会。我的团队非常有创意，我们每周都会想出新点子，并寻求机会为我们的客户创造增值系统。”

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