Robotstation med separerade ytor
​En bultsvetsstation och visualisering av ytorna som separerar robotarna i privata celler. Ytorna är konstruerade för att maximera robotstationens genomströmning. Modellen verifieras och visualiseras i simuleringsmjukvaran IPS. Stationens geometri med tillstånd av Volvo Car Corporation.

Robotrörelser utan krockar

​Edvin Åblads doktorsavhandling tar sig an optimeringsproblem för industrirobotar inom fordonsindustrin. En mer individualiserad produktion av bilar i stället för massproduktion kan både höja kvaliteten och sänka kostnaderna. 

​Industrirobotarna som Edvin undersökt utför uppgifter på fordonskarosserna, så som att svetsa fast bultar som andra delar sedan ska fästas på. Det första man tittar på är en bra ordning för momenten så att varje robot gör så mycket som möjligt men samtidigt rör sig så lite som möjligt. Robotarna får naturligtvis inte heller krocka med varandra. Historiskt har detta lösts genom att robotarna väntar in varandra för att inte krocka, det blir då ett optimeringsproblem som kan lösas med befintliga metoder. Det fungerar ofta ganska bra, men kan ibland leda till långa och onödiga väntetider.

Här kommer Edvins forskning in. Den utgår från ett annat grundantagande där man börjar med att tilldela robotarna uppgifter på så sätt att de får separerade ytor. I bästa fall kan dessa ytor vara statiska så att robotarna delas upp i zoner, vilket eliminerar att de behöver vänta på varandra. Men vissa bultar sitter alltför tätt så att det inte fungerar att varje robot får en viss del av rummet. För att komma runt problemet införs en diskret rörelse – man låter ytorna röra sig på så sätt att det blir olika ytor över tid, det vill säga en följd av ytor.

Edvin ÅbladGynnar korta ledtider

– Det går åt mer beräkningskraft med denna metod så den är inte alltid det första valet, men utgör ytterligare ett verktyg för en helautomatisk process när den traditionella metoden inte ger bra resultat. Fordonstillverkarna vill ha korta ledtider mellan idé och produktion, och det är en stor fördel att med ett färdigt program kunna verifiera om det alls kommer att gå att bygga en viss modell. Om bilarna ska bli mer individuellt byggda som fordonsindustrin tänker sig så ser inte bitarna precis likadana ut och svetsarna hamnar inte på exakt samma ställe, då måste det kunna beräknas.

Edvin har skrivit sin avhandling som industridoktorand. Han är anställd på FCC (Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics), och projektet som han arbetat inom heter Smart Assembly 4.0 och handlar om framtidens bilfabriker. Problemet han arbetat med finns dock redan i dagens fabriker, och Volvo och Scania har bidragit med data. Vissa delar av hans arbete, de för statiska ytor, är redan implementerad i mjukvaran IPS (Industrial Path Solutions) för att planera robotstationer och ute i drift. För de senaste resultaten med rörliga ytor finns lite kvar att göra innan de anses tillräckligt stabila för att släppa, men det är på gång.

Mycket i Edvins avhandling handlar om de exakta optimeringsmetoderna för det speciella fallet, men schemaläggningsalgoritmerna kan överföras och användas inom andra branscher. Edvin nämner som ett exempel molntjänster, där viss information inte ska ligga på samma servrar som viss annan information, till exempel på grund av sekretessregler. Matematiskt är det ett liknande problem.

Examensarbetet blev förstudie

Edvin har alltid gillat matematiken. Han gick IT-gymnasiet i Örebro – och blev helt säker på att han aldrig ville jobba med datorer! När han började läsa Teknisk matematik 2011 blev han ganska snabbt intresserad av optimeringskurserna, och insåg att där var en annan slags användning av datorer som kändes betydligt mer inspirerande. Hans examensarbete blev en förstudie till det som sedan kom att bli doktorsavhandlingen, med ett år emellan då han enbart jobbade på FCC.

– På ett sätt har jag haft det bästa av två världar – jag har tillgång till riktiga data och behöver inte motivera min forskning då den görs på uppdrag, samtidigt får jag det akademiska synsättet från Matematiska vetenskaper att det ska vara en öppen process, vilket gjort det mycket lättare att skriva avhandlingen. Det har varit väldigt roligt att undervisa och det gjorde jag ganska mycket i början, det var bra att jag var mycket på institutionen så att jag känner mig hemma här även om kontoret är på FCC. Jag har också haft ett mycket bra handledarstöd, vilket kanske är extra viktigt när man är industridoktorand.

Det finns massor av saker som Edvin vill fortsätta att arbeta med. En är att optimera och simulera kablage i bilar, det blir allt fler elkablar som ska dras och paketeras. Han har precis handlett en student som tagit sig an situationer där människor gör bilmonteringen, då är det helt andra aspekter som ergonomi som är viktigt. Och så hoppas han att kunna fortsätta undervisa, eventuellt i fortsatt samarbete med Matematiska vetenskaper – han tycker att det vore tråkigt att släppa den biten helt. Men just nu är det fram för allt skönt att vara klar med avhandlingen!

Edvin Åblad disputerar i tillämpad matematik och matematisk statistik med avhandlingen Mathematical Modelling and Methods for Load Balancing and Coordination of Multi-Robot Stations, måndag den 13 juni kl 13.15 i sal Pascal, Hörsalsvägen 1. Handledare är Ann-Brith Strömberg, biträdande handledare Robert Bohlin och Domenico Spensieri.

Text och foto: Setta Aspström


Sidansvarig Publicerad: to 02 jun 2022.