Østerdalskonferansen 2015
Fleksibel automatisering basert på anvendt
forskning
Lars Tore Gellein, Forskningssjef, avd. Produksjonsteknologi
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
www.sintef.no/manufacturing
[email protected]
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
1
Kjøreplan
•
•
•
•
Kort om fagmiljøet jeg representerer
Hva er utfordringen?
Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger
Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
2
SINTEF Raufoss Manufacturing
Industry (39,9%)
Nammo Raufoss
Hydro Aluminium
Benteler
Kongsberg Automotive
Raufoss Technology
Hexagon
Materialteknologi
SINTEF (50,1%)
SIVA (10%)
Ansatte: 85
Omsetning: 100 mill NOK
Produkt- og
produksjonsutvikling
Produksjonsteknologi
Prototyp pilot
produksjon
Testing og
verifikasjon
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Produksjonsteknologi
o
Vår oppgave:
Utvikle teknologi og systemløsninger for lønnsom produksjon
o
Faglige fokusområder:
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
Bransjer,
eksempler
Trondheim
SRM
Raufoss
SRM, Kongsvinger
Aerospace
Automotive
Forsvar
Fritidsbåt
Legemiddel
Maritim
Mekanisk industri
Møbel
Næringsmiddel
Offentlig sektor
Plastikk/kompositt
Støperi
Treforedlingsindustri
SRM-lokasjoner
Kundelokasjoner
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Kjøreplan
•
•
•
•
Kort om fagmiljøet jeg representerer
Hva er utfordringen?
Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger
Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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!"
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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%
Planlagt tid
50%
100%
Kjøreplan
•
•
•
•
Kort om fagmiljøet jeg representerer
Hva er utfordringen?
Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger
Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
•
•
Hovedaktiviteter
•
•
•
•
Utvikle konsepter og prototyper for automatiserte
produksjonsceller for montasje av lavvolumsprodukter
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Fleksibel montasje – rask omstilling og oppstart
o
Omstilling:
o
Nytt produkt:
• Konfigurering
Definering av nytt produkt:
1.
2.
3.
Cellekonfigurering
Komponentkonfigurering
Produktkonfigurering
• 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
•
•
•
•
Hovedaktiviteter
•
•
•
•
Utvikle løsninger for en-stykks automatisering
En-stykksautomatisering av ny generasjon thrustere
Automatisert omstilling av store formeverktøy til støtfangerskinner
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
•
•
Hovedaktiviteter
•
•
•
•
Utvikle nytt produksjonssystem som tilrettelegger for énstykkproduksjon og én-stykks vareflyt av turbinledeskovler med
begrenset bemanning
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Nasjonalt kompetansesenter for vareproduksjon
Pretre
Prosjektinnhold
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Produksjonslinje for automatisert
takstolproduksjon
Pretre
Takstolstabler
Vision-system
Automatisert jigg
Rullepresse
Automatisert punkt-presse
Spikerportal
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Kjøreplan
•
•
•
•
Kort om fagmiljøet jeg representerer
Hva er utfordringen?
Kjennetegn ved fremtidens automatiseringsløsninger
Generelle erfaringer fra FoU-prosjekter
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
29
Suksesskriterier for vellykkede
innovasjonsprosjekter
Suksesskriterier:
1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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.
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Suksesskriterier for vellykkede
innovasjonsprosjekter
Suksesskriterier:
1. Sterk idé, forankring, strategisk vilje og engasjement fra industrien
2. Velbalansert og sterkt konsortium
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
32
Velbalansert og sterkt konsortium
IPK - Institutt for Produksjons og
Kvalitetsteknikk
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
(Tidligere Produkt og Produksjon i SINTEF T&S)
Industrial relevance – Industrial involvement – Scientific methods
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
Velbalansert og sterkt konsortium
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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)
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
35
Helhetlig og synkron prosjektportefølje
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
38
Felles forståelse gjennom definerte, målbare, relevante og
avgrensede mål
Features to be Sub
Rationale/require What to
demonstrated goals/objectives ment/why?
demonstrate?
Necessary
How can it be
functionality Planned 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…..
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
40
Langsiktig
teknologiutvikling
2005
2008
2012
2015
2018
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
Fase 4
Nyutviklede
automatiserte
sømprosesser inn i
en helhetlig
industriell modell.
TEMPO sømprosjekt
3D sammenføyning
Fra lab til industri
Helhetlig løsning
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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.
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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.)
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
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
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
45
Takk for oppmersomheten 
•
www.sintef.no/manufacturing
• [email protected]
SINTEF Raufoss Manufacturing AS
46