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案例背景

科蒂是一家全球化的奢侈品美妆公司，旗下拥有知名品牌如GUCCI, BURBERRY,CK等。在扩大其美妆帝国版图的道路上，科蒂也一直在寻求生产流程的优化与创新，以保持其在业内的竞争力。

在位于马里兰州的科蒂工厂里，目前四辆移动推车上安置了八台优傲机器人，用以改良和自动化粉饼生产和包装流程。该移动式解决方案能够为其每年节省50万美元，同时改善了质量检验和员工工作环境。

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挑战

科蒂化妆品公司的项目经理Paul Baublitz讲述了公司在自动化方面遇到的挑战：“我们目前拥有12台粉饼压机，实现自动化的挑战始终是如何以成本效益优良的方式实现如此大规模的操作。” 科蒂探索自动化解决方案的原因有很多，包括满足公司提高效率的要求，以及解决操作人员无法发挥最大效能的重复性任务。先前，科蒂在探索自动化的过程中，发现当时的技术无法满足其复杂应用的需求。 

找到了集成公司Sydorko Automation的老板Chris Sydorko，他说：“难点在于如何构建一个机器人系统，这个系统既要具有足够强的移动性能来满足他们的自动化需求，又要具有足够高的成本效益来满足他们的预算需求。”如果使用传统的工业机器人，出于安全性考虑其无法轻易移动，这意味着科蒂必须在12台压机的每台旁边永久安置一台机器人，这样做会超出预算。

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解决方案

Sydorko将目光投向了协作自动化。他说：“优傲机器人是一个很棒的平台。他们的机器人重量轻，使用方便，电压低，可以在现有的环境下独立工作，因此，我们决定试一试优傲机器人。”

该自动化流程包括拿起装粉饼的粉盘，并将它们放在盒子里的托盘上，然后送往不同的终端进行最终处理。在压机中，粉末会被推入粉盘，之后粉盘会在Cognex的3D断面仪探头下移动，3D断面仪将对其进行表面检测并测量粉末在盘中的体积。

如果粉盘通过检测，一台UR3机器人会根据不同的产品类别，将它们分成两组或四组，放在一个托盘上。等到托盘装满，一台UR5机器人就会拿起托盘，将其移动到纸箱处，并将其放入纸箱。随后，UR5机器人会移动到存放空托盘的地方，拿起一个托盘并将其放回托盘准备区域，等着把下一个托盘装满。

▎移动协作式机器人

支持许多产品组合的快速转换

目前，这种以协作机器人为基础的推车能够操作多达10种不同的产品“配方”，适用于不同的粉盘形状，如圆形、正方形或长方形，同样适用于不同的厚度和重量，每次可从压机中取出一到两种产品。这种推车机器人的设计适用于多达20种产品“配方”。

快速部署和转换是自动化应用中需要克服的关键难题。得益于优傲机器人，科蒂能够在四辆推车上分别安装UR3和UR5协作式机器人，这些推车可以从一台压机推到另一台压机旁。

Baublitz说：“这比在12个不同的站点上安装机器人的性价比要高得多。从经济角度来看，通过这种方式，不可能的项目变成了现实。赋予这些机器人移动性能，是推动项目发展的关键。”移动协作式机器人的设置时间（从拔掉电源，移动到一个新的压机旁，到再次设置）通常只需15到30分钟。

“安装在推车上的协作式机器人方案比在12个不同的站点上安装一个固定的机器人的性价比要高得多。从经济角度来看，通过这种方式，不可能的项目变成了现实。”

——科蒂化妆品公司的项目经理

▎缩短投资回报周期

改善工作环境和提高质量机器人

得益于这个协作式自动化项目，科蒂预计每年将节省50万美元。除了该项目的投资回报率相当可观，科蒂还发现了其他好处。

机器人的工作地点灰尘多、噪音大，大型压机会产生巨大的震动。既然机器人可以在这样的环境下工作，科蒂就能让员工远离这种环境，并重新部署员工，让他们完成重复性低且更有趣的任务。

Baublitz解释道：“一旦该项目彻底落实，我们就会实行三班倒，使用四辆推车，每周工作5天，在该区域工作的员工数量将减少13人。这对公司来说是一个重大转变，大大提高了效率，团队对此也非常欣喜。”

Baublitz还提出了一种全新的质量方案，即把Cognex检测系统添加到自动化工作单元中。在此之前，这属于操作人员需要执行的许多任务之一。Baublitz解释道：“现在，一台电脑就能完成所有这些工作。一旦发现需要改进的地方，我们可以立即做出响应。”

UR5机器人将一个装满粉盘的托盘放入纸箱后，会移动到存放空托盘的地方，拿起一个空托盘并将其放到托盘准备区域，等着下一个托盘放置到UR3机器人面前。

把协作式机器人安置在四台移动推车上，这些推车可以在12台压机之间移动，这样一来就让科蒂化妆品公司的自动化项目成为可能。如果公司选择使用传统的工业机器人，他们将需要在12台压机的每台旁边安置一个固定的机器人，这样就会超出预算。两辆推车支撑着生产大量产品的压机，所以很少移动。另外两辆推车每天都要移动，通常每三个班次移动一次。

每个粉盘由3D Cognex摄像机进行检测，检测结果为“通过（pass）”或“未通过（fail）”，如果粉盘未通过检测，UR3协作式机器人会将该粉盘放入废品箱。

在压机中，粉末被推入粉盘，之后粉盘会在Cognex的3D断面仪探头下移动，3D断面仪将对其进行表面检测和测量粉末在盘中的体积。如果粉盘通过检测，则UR3协作式机器人会将其取出。

▎尽管生产速度快，但十分安全

协作式机器人是为了与工作人员安全地协同作业而设计的。然而，为了满足既定的生产速度，科蒂需要将机器人的速度和力量提升至协作限值以上。为了保护操作人员，Sydorko增设了轻质树脂玻璃防护栏和光幕。这些防护措施不会阻碍推车的移动，但一旦工作人员打开门或穿过机器人的活跃区域，机器人会立即降至安全的协作速度。只要工作人员关上门或离开光幕，机器人就会恢复最大速度。

Sydorko说：“我们可以将机器人设置为我们需要的速度，同时你也可以让机器人与工作人员协同作业，这样更能发挥作用。这才是两全其美。”

Sydorko经常被问到他为什么选择优傲机器人而不是高速的传统工业机器人。其中一个关键原因是，传统的机器人无法使用低功率电源。他说：“目前，我们推车使用的电源电压是110伏，而我们需要240伏或480伏才能运行一个传统的工业机器人。在如此高的电压下，移动推车会面临极大的挑战，操作人员也会面临更高的风险。”传统高速机器人的重量以及控制平台的大小也是其中一个因素。

▎协作式集成工艺是取得成功的关键。

现如今，基于协作式机器人的系统已经建立，科蒂团队可以在内部管理该系统。Baublitz说：“如果出现任何需要解决的故障，与我们合作的集成商随时能为我们提供帮助。但在这一点上，我们已经运行推车数月时间，已经能够应对自如，可以解决99%的内部问题。”

科蒂化妆品公司的员工与优傲协作式机器人在同一工作区里工作。

该自动化应用集成了Allen Bradley PLC，其使用以太网IP与UR3和UR5控制器以及Cognex 3D视觉系统进行通信。“通过Allen Bradley PLC，我们可以传输非常大的数据流，并能够汇集我们想要的任何和所有的信息。”集成商Chris Sydorko说道。科蒂可以中央HMI来管理“配方”选择（即不同类型的粉盘），中央HMI可以为两个机器人控制器和摄像机提供数据，其中摄像机也可以通过以太网返回检测数据。

起初，科蒂化妆品公司的一些员工担心机器人会接管他们的部分工作，但现在，由于协作式机器人帮他们做了很多繁琐的工作，比如对每件产品进行质量检验，他们非常感激这些新的机器人同事。

Baublitz解释道：“现在，一台电脑就能完成所有这些工作。”科蒂化妆品的项目经理Paul Baublitz说道。“一旦发现需要改进的地方，你可以立即做出反应。”