Témata
Reklama

Automatizace ve výrobním podniku Maserati

S pomocí článkových robotů a vyspělých softwarových aplikací, které jsou schopny simulovat každou výrobní fázi, využívá firma Maserati inovativní robotická řešení od společnosti Comau pro konstruování dvou nejluxusnějších vozů této společnosti – Quattroporte a Ghibli.

Společnost Maserati je jedním z významných výrobců závodních a sportovních automobilů na světě a ztělesňuje legendární symbol Made in Italy. Její vozy proslavené luxusním designem, sportovními liniemi a agresivními motory byly vždy předmětem touhy každého automobilového nadšence.

Reklama
Reklama

Výroba inovativní výrobní linky

Avvocato Giovanni Agnelli ve městě Grugliasco je moderní závod, kde se vyrábějí dva modely Maserati – Quattroporte a Ghibli. Ředitel závodu Alberto Filippini popisuje oba automobily s pýchou v hlase: „Quattroporte je naší vlajkovou lodí. Byl uveden na trh v roce 2013 a může dosáhnout cestovní rychlosti až 307 km.h-1. Je nejrychlejším sedanem na světě. Vyniká svou elegancí, jemně propracovanými detaily a vysokým komfortem. Nový model Ghibli je menší sedan, který se vyznačuje svými dokonale definovanými sportovními a zaoblenými liniemi.“

Maserati Quattroporte je jeden ze dvou modelů italských sportovních aut vyráběných v turínském závodě.

Abychom se mohli podívat na to, jak se tyto dva luxusní vozy vyrábějí, je třeba začít u úseku pro zpracování plechů a u montážních linek v karosářských dílnách. Výrobní kapacita závodu ve městě Grugliasco je 50 000 vozidel ročně. V současné době se zde vyrábí 150 vozů denně za dvě pracovní směny. Doba trvání cyklu u fáze pro zpracování plechů se pohybuje okolo 316 sekund. To znamená, že linka může zkonstruovat devět karoserií za hodinu. Hlavním znakem linky je její flexibilita, jak vysvětluje Renzo Novara, který zodpovídá za úsek pro zpracovávání plechů: „V závislosti na výrobních potřebách je možné naprogramovat linku tak, aby automaticky identifikovala, zda se jedná o díly pro model Quattroporte, či Ghibli. To je důležité, protože karoserie obou modelů se podstatně liší co do délky podvozku, a dále pokud jde o související komponenty. Celková flexibilita znamená, že linka je schopna podle požadavků vyrábět jeden z modelů nebo oba, a to za plynulého provozu.“

Svařovací robot Comau Smart NJ4 ve výrobní lince Maserati

Pro lepší pochopení toho, proč je tato úroveň flexibility pro společnost rozhodující, je třeba detailněji prozkoumat konfiguraci linky. První sekce linky pro zpracovávání plechů je bod, kde se přijímá vysoce pevná ocel a lité hliníkové komponenty, které byly všechny kompletně testovány a kontrolovány. Následně se ručně montují, aby mohla být sestavena karoserie. Tento prvek se skládá z předního rámu (na nějž se montuje motor a všechny související mechanické komponenty), hlavní podlahy (první řada sedadel, tunel apod.) a zadního rámu (druhá řada sedadel a zavazadlový prostor). Poté co je rám dokončen, proběhne přesun do druhé sekce, kde je proces plně automatizovaný, a to pomocí 86 robotů, z nichž 82 je vyrobeno společností Comau. Tyto roboty vykonávají řadu operací zahrnujících svařování, manipulaci s díly, nýtování, montáž spojovacích materiálů Tucker, obrubování pomocí rotujících válečků (postup překládání obrub plechů) a dalších s vysokou přesností.

Jakmile je automatický cyklus zahájen, každý podvozek je vyráběn v sekvencích pomocí různých průmyslových robotů. Tyto roboty jednou svou paží provádějí bodové svařování a druhou vkládají druhotné komponenty (brzdové hadice, spodní části karoserie, elektroinstalaci atd.) a také uzavírací prvky, jako jsou např. postranní a horní upínací držáky, nýty a spojovací materiály Tucker.

Po dokončení jde podvozek do sekce, kde je přidávána karoserie. Tato operace se provádí paralelně. Na prvním stanovišti se připevňuje kostra, která tvoří vnitřní část stěny, zatímco v následující fázi se přidává tzv. „vnější povrchová vrstva“. Tato technologie zlepšuje přístup a usnadňuje tak operace prováděné roboticky ve fázích svařování a zaměřování referenčních bodů a upínacích prvků. Technologie navíc minimalizuje počet štěrbin, díky nimž je vozidlo tišší a stabilnější.

Každý podvozek je vyráběn na lince několika různými roboty od společnosti Comau.

Roboty mají v této sekci dvojitou funkci. Svařují a po výměně hlavy robota provádějí i jiné úkony, kterých je zapotřebí pro dokončení montáže podle předem daných sekvencí. Tyto činnosti zahrnují manipulaci a rozmisťování různých dílů, nanášení polostrukturálního lepidla na podvozek a další. Renzo Novara vysvětluje tento postup podrobněji. „Na stanovištích, kde se kompletuje karoserie, může linka zvládat jak delší podvozky modelu Quattroporte, tak i kratší podvozky modelu Ghibli. Tady se ukazuje, jak je linka flexibilní. Je totiž schopna podle požadavků vyrábět oba dva modely vozů plynule a bez přerušování. Po dokončení montáže vnější povrchové vrstvy stěn přecházejí jednotlivé díly do fáze zpracovávání plechu, aby mohly být změřeny a zkontrolovány.“

Proces v číslech

V celkových číslech tento proces zahrnuje montování dílů a jejich podskupin, a to skrze aplikaci 4 785 svařovacích bodů pro každý model. Z nich je 1 083 provedeno předem a 3 702 pak během fáze zpracování plechů (1 025 z nich je prováděno ručně a 2 677 automaticky). Na lince je na každý model aplikováno i 190 nýtů a 243 obloukem svařovaných spojovacích prvků. Na závěr je téměř 79 metrů potíráno polostrukturálním lepidlem, z čehož 66 metrů vykoná robot a 13 metrů se provádí manuálně.

Po fázi zpracování plechů jsou jednotlivé karoserie odesílány do lakovny a pak na montáž. „Před uvedením na trh,“ dodává Filippini, „je každé vozidlo pečlivě zkontrolováno a prověřeno pomocí simulace založené na specifických srovnávacích testech a kompletního testu na silnici, který zahrnuje vzdálenost 40 km.“

Součástí koncernu Fiat

Linka pro automatizované zpracovávání kovů ve výrobním závodě Maserati ve městě Grugliasco je téměř výhradně složena z článkových robotů dodaných společností Comau. Obě společnosti Comau i Maserati jsou součástí koncernu Fiat Chrysler Automobiles, navzdory tomu má Maserati naprostou volnost ve vyhledávání i výběru partnerů podle vlastních požadavků, a to i vně skupiny. Významná přítomnost společnosti Comau ve výrobním závodě je tedy zcela zásluhou její práce na tomto poli. Comau je dodavatelem vybavení pro Maserati, ale i důvěryhodným partnerem, se kterým diskutuje a rozvíjí Maserati své projekty a aktivity. Cílem obou společností je definovat nové uzpůsobené výrobní standardy v závislosti na potřebách trhu. V tomto ohledu Renzo Novara podtrhuje hodnotu vztahu: „Velmi úzce spolupracujeme s úseky svařování karoserií a robotiky a výsledkem je, že společnost Comau nám dodává veškeré vybavení a roboty, které v rámci našich výrobních linek potřebujeme. Sestavuje nám linky i v některých jiných výrobních závodech. Znamená to, že do nich integruje technologie a samotné linky rozšiřuje i přesto, že zde v Grugliascu je nevybudovala.“

Pohled na výrobní linku navrženou a vybavenou společností Comau

Ve výrobním závodě v Grugliascu pracuje 82 robotů Comau různého typu, včetně článkových a víceramenných robotů, které jsou speciálně navrženy tak, aby po sobě zanechávaly omezenou stopu, zaručily větší pracovní plochu, byly schopny vysoce precizních pohybů a přesného zaměřování a současně pokryly všechny kategorie užitečného zatížení a využití. Roboty jsou dodávány s různými verzemi „zápěstí“: Verze se „standardním zápěstím“ s externím krytím a inovativní verze s „dutým zápěstím“, u které je svařovací vybavení uloženo v předloktí. Typickým rysem robotů s dutým zápěstím je zanechávání omezené stopy, neboť různé kabely pro svařovací pistole, vedení vzduchu a další kabely procházejí vnitřkem paže robota směrem do hlavy. Proto má název robota přívlastek „s dutým zápěstím (hollow wrist)“. Roboty mohou být implementovány do nízko- a středněkapacitních linek jako ve výrobním závodě v Grugliascu, kde se vyrábějí karoserie v čase něco těsně nad 5 minut, zrovna tak snadno jako na vysokokapacitních linkách, jaké jsou např. v závodech v Melfi, Cassinu a Pernambucu v Brazílii, kde se doba výrobního cyklu každé karoserie pohybuje něco kolem 50 sekund. Je zajímavé si povšimnout, že vysokokapacitní linky s dlouhými cykly se možná překvapivě nacházejí tam, kde roboty pracují za nejnáročnějších okolností. Zvláště během osazování (svazky kabelů, příslušenství atd.) vzhledem k tomu, že musejí provádět sekvence komplexnější povahy, členěné pohyby.

Výsledky vzájemné spolupráce

Dva roky mezi tím, kdy byl výrobní závod v Grugliascu plánován, a lednem 2013, kdy byl vyroben první automobil Maserati, probíhaly v duchu náročné práce a neustálého zdokonalování. Společnost Comau a další partneři byli intenzivně zapojeni do projektu, zvláště pak v posledních měsících jeho realizace. „Společnost Comau pomáhala a reflektovala naše potřeby, zvláště při studiu a vývoji charakteristických prvků sítě, kterou nazýváme standardní vozy,“ komentuje Alberto Filippini. „Tato síť nám umožňuje kdykoli a v kterékoli chvíli monitorovat proces na lince a rovněž vyměňovat a analyzovat procesní data a kontrolovat stav zabezpečovacích systémů.“

Simulace výrobního procesu

Díky vývoji speciálních softwarových aplikací společností Comau, které poskytují přesnou a podrobnou off-line simulaci každého stadia na výrobní lince, byla společnost Maserati schopna prověřit celý postup zpracovávání plechů virtuální cestou ještě předtím, než byl zaveden. „To nám umožnilo předvídat a opravit chyby a výrazně snížit provozní časy a náklady,“ dodává Alberto Filippini. „Nebyla to snadná operace, neboť předpovídat pohyby mnoha robotů a příslušných osazovacích funkcí je vždy velmi obtížné, když provádějí tolik různých operací současně. Riziko kolize je mimořádně vysoké.“

Během dvouletého provozu závodu v Grugliascu probíhala a nadále probíhá se společností Comau nepřetržitá technologická výměna. Každý výrobní závod může podávat nové návrhy na zlepšování během pracovní fáze za účelem vyřešení specifických problémů, zvýšení provozní účinnosti výrobních postupů nebo dalšího zjednodušování fází údržby. Tato probíhající spolupráce je základem pro budoucí výrobu. Příkladem je včasný příchod, než budou muset být nízkoemisními motory podle Euro 6 povinně vybavena všechna vozidla.

Comau

Alessio Cocchi

Daniele Zibetti

Daniele.Zibetti.ce@bm.com

www.comau.com

Reklama
Vydání #11
Firmy
Související články
Roboty pro automobilový sektor

Kompletní obnova automatizovaných robotických linek iniciovaná vrcholovým managementem společnosti Magneti Marelli vedla v závodě nacházejícím se v Crevalcore (územně správní celek města Bologna) ke zvyšování počtu zaměstnanců i efektivity těchto automatizovaných výrobních linek. Jak vysvětluje Marco Calabrese, ředitel údržby výrobního závodu, mnoho úkolů, které byly manuálního charakteru, je nyní zautomatizováno. „V těchto případech potřebujeme dosáhnout vyšší přesnosti, opakovatelnosti, výkonnosti a výrobní kvality a v zájmu vyšší efektivity samozřejmě i snížit dobu trvání cyklu. Integrací robotické automatizace zvýšila kvalitu a produktivitu práce a vedla i ke zvýšení počtu zaměstnanců pracujících v našem závodě.“

Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Virtuální buňky pomáhaly při návrhu linky

Použitím kloubových robotů a flexibilních rámových stanic navržených tak, aby zvládly pokročilé lehké materiály, pomáhá Comau vytvořit jeden z nejpůsobivějších automobilů Alfa Romeo: zcela nový model Giulia.

Související články
Inovativní spojovací systémy předjímající budoucnost

Díky dlouhodobým, prověřeným zkušenostem se svařováním tradičních materiálů úspěšně uplatňovaným v automobilovém odvětví dokáže nyní firma Comau vyvíjet stále vyspělejší řešení a spojovací postupy zaměřené i na ty nejnovější materiály.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Výrobní linka pro karoserie Vespa

Vyrobit karoserii skútru Vespa je velmi náročné. Je tvarovaná a má různá zakřivení, která velmi komplikují realizaci a navrhování svařovacích bodů. Je nutné se do ní dostat, a kvůli tomu je třeba překonávat různé překážky nebo pracovat na velice malých vymezených plochách. Karoserie je koneckonců srdcem Vespy a z technologického hlediska je tedy třeba věnovat jí maximální pozornost.

Velké výzvy pro malé společnosti

Automatizace je fenomén, který je výsledkem přirozené lidské touhy posouvat technologický pokrok kupředu ve snaze ulehčit si vlastní život. Byť je automatizace skloňována v mnoha odvětvích, je stále v počátcích svého vývoje. To, co určuje stupeň technologické evoluce, je náročnost člověka jako uživatele a zákazníka. Automatizovat se dá prakticky jakýkoli proces. Například i koupě chytrého telefonu je ve své podstatě automatizace určitého procesu. Chytrý telefon dokáže nahradit běžný telefon, diář, hudební přehrávač a mnoho dalších aplikací. To vše lze nosit v jedné malé krabičce, která se vejde do kapsy.

Automatizace je neskutečný fenomén

Když se na nás František Zimmermann poprvé obrátil jako věrný čtenář, myslela jsem, že jde jen o milou pochvalu a zpětnou vazbu, která vždy potěší a kterých si velmi vážíme. V naší vzájemné komunikaci však byla schovaná také nabídka na pomoc se zpracováním aktuálních témat z naší branže. Poté, co jsem pana Františka vyzpovídala, vyšlo najevo, že má opravdu bohaté zkušenosti nejen v oblasti vývoje, zavádění automatizace a robotizace, ale také s vedením týmů operátorů i vývojových pracovníků. V průběhu roku se s vámi, čtenáři, bude dělit o vlastní zkušenosti formou desetidílného seriálu o různých aspektech zavádění automatizace. Prosím, seznamte se s Františkem Zimmermannem.

Zvyšování výkonů motoru tvorbou povlaku žárovým nástřikem

Snížení hmotnosti vozidla a ztrát třením v pohonném agregátu může pomoci při zlepšování celkové účinnosti vozidla, což je jeden z důvodů, proč mnoho výrobců přešlo na bloky motoru z hliníkové slitiny namísto tradiční litiny. Primární výhodou hliníku je nižší hmotnost. Typické hliníkové slitiny nemají sice obdobné vlastnosti z hlediska opotřebení jako litina, přesto mnoho automobilek věnovalo spoustu času hledání konstrukčních řešení pro odstranění tribologických nedostatků, které se dostavily s hliníkovými bloky válců.

Automatizovaná svařovací technika v Číně

Zvyšující se nároky na produktivitu a kvalitu při současně rostoucích mzdových nákladech a nedostatku kvalitních odborných pracovníků staví také čínské průmyslové společnosti před nové výzvy. Výrobce vybavení porubů v těžením průmyslu Zhengzhou Coal Mining Machinery Group proto v posledních pěti letech uvedl do provozu dvacet pět automatických svařovacích zařízení. Do budoucna bude v investicích pokračovat.

Průmyslová automatizace pro výrobní linky

Bez automatizace řídicích systémů si dnešní průmysl už nelze představit. Inovativní řídicí systémy pomáhají firmám získávat nové zakázky a posunují je krok před konkurenci. V automobilovém průmyslu platí toto rčení dvojnásobně.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Lepení ve výrobě karoserie

Lepení patří k velmi dynamicky se rozvíjejícím odvětvím spojování materiálů. Jeho rozvoj v automobilovém průmyslu je dán komplexními požadavky na karoserii, vývojem nových materiálů a jejich povrchových úprav i zvyšujícími nároky na užitné vlastnosti skeletu vozu. Vnitřní i vnější konstrukce moderních vozidel tvoří celá řada speciálních kovových i nekovových materiálů a plastů, které je nutné fixovat a u nichž konvenční technologie spojování již nedostačují.

Plně integrovaná výroba plechů

Výrobní dílna (job shop), která ročně zpracovává okolo 1 700 t plechu a všechny suroviny skladuje v běžných ocelových regálech, plýtvá výrobní plochou, strojními časy i lidskými zdroji. K tomuto závěru společnost 2Cut dospěla, a proto se rozhodla investovat do plně automatického regálového zakladače a obráběcího centra od společnosti Friedrich Remmert.

Lehké konstrukce automobilů - sendvičové materiály

O prodejnosti a úspěšnosti vozidla v silném konkurenčním prostředí dnes rozhoduje z velké míry tvar a funkčnost karoserie. Mezi technickým vybavením jednotlivých výrobců dnes není propastný rozdíl a proto první, čím automobil promlouvá k zákazníkovi, jsou právě silueta vozu, linie hran, elegance i vizuální dynamika. Na karoserii jsou proto kladeny náročné požadavky v řadě případů z hlediska technologie výroby protichůdné.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit