Qube - Hoe modulariteit zorgt voor flexibiliteit op de werkvloer

Veel bedrijven zijn bezig met het automatiseren van hun assemblageprocessen. Voor de assemblage van producten met low variety & high volume is dit zeer winstgevend en relatief gemakkelijk te implementeren. Maar wanneer bedrijven werken met high variety & low volume producten komen er problemen boven water. Denk aan verhoogde ombouwtijd en vermindering in de flexibiliteit in de productielijn. De oplossing is de Qube. Het kan ervoor zorgen dat automatisering effectief, winstgevend en gemakkelijk toegepast wordt in high variety & low volume assemblageprocessen.

De Qube is een project dat is gestart in samenwerking met QING mechatronics en het Lectoraat Lean/World Class Performance. Het idee van de Qube is gekomen vanuit een gezamenlijke wens om een modulair platform te creëren waarmee snel verschillende opstellingen gerealiseerd kunnen worden. De Qube is een vierkant frame gemaakt uit aluminium profielen waaraan modules gekoppeld kunnen worden. Voorbeelden van modules zijn:

• Conveyor module
  Deze module kan verbonden worden aan de Qube en zorgt ervoor dat de Qube een lopende band kan aansturen.
• Delta picker module
  Een delta picker is een variant van een pick & place robot. Deze module kan gebruikt worden voor het verplaatsen van producten, sorteren van producten of om productie stappen uit te voeren.
• Vision module
  De vision module zorgt ervoor dat de Qube vision algoritmes kan uitvoeren en zo dus gebruik kan maken van de mogelijkheden van computer vision zoals machine learning, deep learning en artificial intelligence.

Het doel van de Qube is om het mogelijk te maken om een opstelling zo snel mogelijk te realiseren. Voor het eerste prototype van de Qube is het doel gezet om de Qube in een week op te zetten. Dit houdt in dat de modules worden aangesloten en dat er een aansturingsprogramma geschreven kan worden binnen deze tijd. De software en hardware van de Qube is modulair ontworpen dit zorgt ervoor dat er makkelijk geëxperimenteerd kan worden met verschillende processen en technologieën. Modulair betekent dat de verschillende modules van de Qube gemakkelijk losgekoppeld en vervangen kunnen worden.

Een ander doel van de Qube is om te dienen als platform waar studenten, onderzoekers en bedrijven kunnen experimenteren met technologieën en opstellingen. Veel bedrijven willen innoveren maar zijn bang voor een lang testtraject. De Qube moet ervoor gaan zorgen dat de tijd om een nieuw idee, opstelling of technologie te testen sterk verminderd wordt. Hiermee hopen we dat de drie doelgroepen samen gaan werken en nieuwe ideeën en inspiraties delen.

• Klinkt dit als een interessante mogelijkheid voor je bedrijf? Overweeg dan om partner te worden

Het voordeel van dit modulaire ontwerp is dat de Qube snel aangepast kan worden naar de huidige situatie. Figuur 2 geeft weer hoe de Qube opgesteld kan worden om gebruikt te worden in een aantal zeer verschillende situaties.

In de eerste situatie moeten tomaten gesorteerd worden op rijpheid. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de verschillende modules. Daarna verandert het assemblage proces en moet er een product vastgeschroefd worden. Wanneer een standaard automatiseringsoplossing wordt toegepast is het vrijwel niet te doen om de opstelling aan te passen naar de specificaties van het nieuwe product.

Het voordeel van de Qube is dat hij snel omgebouwd kan worden en hierdoor kan werken binnen een proces waar veel variatie zit in de producten die geproduceerd worden.

Een ander interessante toepassing van de Qube is de integratie met de U-Shaped Assembly Cell (USAC). Het interessante van de combinatie tussen de Qube en de USAC zit hem de flexibiliteit van beide projecten. De USAC maakt het namelijk mogelijk om mensen flexibel in te zetten binnen de productie cel en de Qube maakt het mogelijk om automatisering flexibel in te zetten. Deze combinatie zorgt voor de productie cel van de toekomst waar de mens nauw samenwerkt met automatisering oplossingen.

Zoals het er nu voor staat is er een eerste versie van de Qube ontworpen en gerealiseerd. Dit prototype heeft meerdere modules die ervoor zorgen dat de Qube producten kan sorteren. Dit prototype maakt gebruik van een vision, conveyor en deltapicker module om blokjes te sorteren op grootte.

Een groep studenten Technische Bedrijfskunde zal verder werken aan een nieuwe module voor de Qube. Dit gaat een verbeterde delta picker worden waarvoor ze verschillende grippers zullen ontwerpen. Gelijk lopend hieraan gaat een projectgroep bezig met het ontwerpen van een verbeterde vision module waarop geavanceerde vision algoritmes uitgevoerd kunnen worden.

Deze ontwikkelingen hebben als einddoel dat de Qube kan werken in de U-Shaped Assembly Cell (USAC) van het Lectoraat Lean. Hier wordt een demo product geproduceerd en het doel is dat de Qube een productie stap kan overnemen of kwaliteitscontrole kan uitvoeren.

Om dit mogelijk te maken gaat er gewerkt worden aan het verbeteren van de flexibiliteit van de Qube. Dit gaat gedaan worden door de software en hardware te standaardiseren en het ontwerp van de Qube te optimaliseren. Hierna gaat er een tweede Qube gebouwd worden zodat de koppeling tussen meerdere Qubes getest kan worden. Dit heeft als doel dat de Qubes op meerdere plaatsen in het productie proces stappen kunnen automatiseren.

De Qube is een uniek platform omdat het flexibiliteit naar automatiseringsoplossingen brengt. Dit zorgt ervoor dat de gebruiker niet vast zit aan een bepaald product of assemblage proces. Voor bedrijven die werken met high variety & low volume producten is dit interessant omdat ze met de Qube de voordelen van automatisering hebben en alsnog flexibel van producten kunnen wisselen. Voor studenten is de Qube interessant, omdat ze kunnen werken met relevante technieken en meer kunnen leren over automatisering binnen bedrijven.

• Meer informatie over de Qube? Neem contact op met András Ligeti (Andras.Ligeti@han.nl)
• Voor meer informatie over onderzoek, onderwijs, nieuws en publicaties rond Lean en continu verbeteren kun je je abonneren op de nieuwsbrief

Bron: HAN, Vincent de Man