Témata
Zdroj: Škoda Auto

Inovace v automobilovém průmyslu: Část 4. Automatizace a inovace

Na základě historické redakční spolupráce MM Průmyslového spektra se společností Škoda Auto vznikl koncept tohoto seriálu přibližující realizaci inovací v jednom ze tří jejích závodů, které se nacházejí v České republice. Jde o výrobní závod ve Vrchlabí. V dnešní části se zaměříme na zavádění prvků automatizace a inovační procesy, které byly v posledních letech ve Vrchlabí realizovány.

Tento článek je součástí seriálu:
Inovace v automobilovém průmyslu
Díly
Michal Štefan

Svoji dosavadní profesní dráhu zasvětil automotive a to konkrétně Škoda Auto. Ihned po ukončení odborného vzdělání nastoupil v roce 1997 do závodu ve Vrchlabí. Absolvoval několik odborných stáží, nedávno se mu dostalo příležitost důkladně poznat podmínky v sesterské továrně Volkswagen v Kasselu. Aktuálně je zodpovědný za plánování mechanického opracování dílů převodovky DQ200 ve vrchlabském závodě Škoda Auto. 

Reklama

Ve zdejším závodě bylo zavedeno do praxe mnoho automatizačních a inovačních řešení, my se však vzhledem k omezenému rozsahu článku zaměříme na čtyři témata. Nejprve si ale řekneme, proč Škoda Auto ve všech svých závodech, a konkrétně v tom vrchlabském, procesy intenzivně automatizuje a inovuje. Je to především z důvodů zefektivnění výroby, snížení nákladů a dlouhodobého udržení konkurenceschopnosti. Místní továrna jde ale ještě dál, snaží se jednotlivé aplikace vymýšlet, integrovat do výroby, a být tak jakýmsi průkopníkem na poli automatizací a inovací v koncernu Volkswagen. K realizaci automatizačních a inovačních projektů pak využívá know-how vlastních pracovníků, kteří ve spolupráci s lokálními dodavateli aplikace vyvíjejí a zavádějí do praxe. Své zkušenosti pak sdílí s ostatními závody koncernu VW.

Automatizace zásobování CNC linek výkovky

Automaticky probíhá například zásobování linek CNC obráběcích strojů ve výrobě. Pracovníci logistiky vychystají ve skladu paletu s potřebnými díly – výkovky. Automatický bezobslužný přepravní robot ji vyzvedne a dopraví k jednomu ze 42 CNC obráběcích strojů v lince. Přitom je robot naváděn senzorikou internetu věcí, komunikuje například s čidly na podlaze haly. Na zpáteční cestě s sebou robot „vezme“ prázdnou paletu, která ve skladu dílů automaticky nahlásí svůj návrat.

Díky technologii internetu věcí proces umožňuje plynulé automatické zásobování dílů tam, kde jsou potřeba, což dále zvyšuje produktivitu výroby. Závod Škoda Vrchlabí navíc dosáhl výrazného zvýšení pracovní bezpečnosti: na výrobní ploše haly se tak nepohybuje žádný pracovník logistiky, neboť veškerá přeprava dílů k obráběcím CNC linkám probíhá zcela automaticky. Denně jsou CNC obráběcí stroje takto zásobovány více než 50 000 díly, přičemž robot urazí dráhu 24 km. Dříve tuto manipulaci vykonával člověk pomocí traileru s paletami, které dosahovaly hmotnosti až 500 kg.

Automatický bezobslužný přepravní robot zásobuje 42 CNC obráběcích strojů ve výrobní lince. Denně k nim dopraví na 50 000 dílů a urazí dráhu 24 km. (Zdroj: Škoda Auto)

Překládání palet s díly

Obrobená kola je třeba před dalším opracováním důkladně vyčistit v průmyslových pračkách. Díly jsou uloženy v transportních koších, které dříve museli zaměstnanci ručně překládat z manipulačního vozíku na dopravníkový pás vedoucí k pračce. Tyto koše jsou na sobě narovnány ve sloupci několika kusů. I v tomto případě se jednalo o monotónní činnost, která navíc byla ergonomicky náročná. Vrchlabští technici tento proces pomocí robotu zautomatizovali. Zařízení osadili ultrazvukovými čidly, která zjistí počet košů s díly a výšku celého sloupce. Dále instalovali kameru, která snímá polohu košů. Systém na překládání košů na dopravník pračky tak funguje zcela autonomně, bez potřeby lidské síly. Projekt se realizoval v úzké spolupráci s výrobou, kdy byly technikům předkládány věcné připomínky, aby aplikace fungovala zcela v souladu s potřebami zaměstnanců. Díky tomu, že byl systém vyvinut interními pracovníky vrchlabského závodu, aplikace vyniká i rychlou návratností investic, a to kratší než jeden rok.

Robotická obsluha zakládání obrobených kol do transportních košů, a následné manipulace s nimi na dopravníky pračky. (Zdroj: Škoda Auto)

Digitální dvojče

Dalším úspěšným automatizačním projektem je tzv. digitální dvojče. I zde se jedná o automatizaci monotónní, rutinní činnosti, při které byla překládána čtyři pouzdra ložisek z jedné části montážní linky na druhou. K automatizaci tohoto procesu byly použity hned dva roboty, které spolu vzájemně spolupracují. Aby vzniklo přesné digitální dvojče reálné pracovní stanice, byl v počítači nejprve navržen 3D model. Celý proces zahrnoval důkladné napodobení robotických ramen, senzorové logiky bezpečnostních prvků, a to hned u dvou montážních linek. Softwarové funkce dvojčete dokážou zprostředkovat vzájemnou komunikaci mezi všemi hardwarovými komponenty výrobní linky i jejími softwarově řízenými kontrolními procesy.

Reklama
Reklama
Reklama

Pomocí tohoto nastavení místní technik v rámci svého rozvoje vyvinul, otestoval a optimalizoval řídicí elektroniku a také zjistil, kolik prostoru je potřeba pro nové pracoviště. Kromě toho také vyloučil kolizi robotických ramen a vypočítal ideální skladbu výrobního taktu. Digitální dvojče je možné mimo jiné využít i pro školení personálu.

Využitím počítačového modelu vrchlabský závod zkrátil realizaci projektu zhruba o tři týdny, kromě toho se díky optimalizaci prostorových nároků nového pracoviště dosáhlo úspory asi 40 čtverečních metrů výrobní plochy. Digitální dvojče je velmi spolehlivou aplikací, odpracovalo již tisíce pracovních směn, a to s minimálními náklady na údržbu a náhradní díly.

Digitální dvojče robotického pracoviště pro překládání čtyř pouzder ložisek mezi montážními linkami. (Zdroj: Škoda Auto)

Kooperující roboty

O vysokých požadavcích na přesnost montáže mechatroniky jste si měli možnost přečíst již v minulém díle tohoto seriálu. Ve Vrchlabí pomáhají s montáží mechatronik hned dva kooperující roboty. Zakládání pístu řazení podporované kooperujícími roboty je jedním z nejcitlivějších úkolů ve výrobě převodovek. S pomocí lehkého robotu Kuka LBR iiwa (Intelligent Industrial Work Assistant) mohou zaměstnanci ve Vrchlabí provádět tuto výrobní operaci ještě přesněji a bezpečněji. Na výrobu jsou kladeny vysoké nároky, poškození při zakládání pístu by mohlo vést k nefunkčnosti mechatroniky, a následně i celé převodovky. Toto riziko práce robotů minimalizuje; také ztráty v podobě prostojů jsou méně než 1 % produktivního času. Díky jejich technické citlivosti a nízké vlastní hmotnosti pouhých 23,9 kg je možné roboty LBR přesně a flexibilně ovládat.

Reklama

Pomocí citlivých senzorů umístěných na každé z jejich celkem sedmi os, zakládají roboty písty řazení rychlostí s největší přesností. Senzory přitom registrují případný kontakt se zaměstnancem. Tím je stále zajišťována bezpečnost personálu. Zavedení robotů s lehkou konstrukcí proběhlo v rámci neustálé modernizace závodu Škoda Auto ve Vrchlabí. Kooperující roboty již úspěšně namontovaly více než 12 miliónů pístů řazení. Spolupráce mezi člověkem a strojem je perspektivním konceptem, který má obecně v průmyslu velkou budoucnost. Nutno však podotknout, že tyto roboty mají svá úskalí, a to především v omezeném váhovém limitu, kdy manipulace s těžkými díly v krátkém cílovém výrobním taktu nutí robot zpomalit pohyb a ten nestihne vykonat požadovaný úkon.

Zakládání pístu řazení pomocí kooperujícího robotu je jedním z nejcitlivějších úkolů ve výrobě převodovek. S montáží mechatronik zde pomáhají dva kooperující roboty. (Zdroj: Škoda Auto)

Rozsáhlé používání technologií z oblasti Průmyslu 4.0

Při výrobě přímo řazených převodovek v závodě ve Vrchlabí využívá společnost Škoda Auto technologie dle principů Průmyslu 4.0. Za důsledné zavádění nových technologií získal závod ve Vrchlabí četná ocenění. V roce 2015 obdržel evropskou cenu Továrna roku, renomovaný titul pro evropské závody zpracovatelského průmyslu.


V příštím díle si představíme některá úspěšně zavedená opatření v oblasti úspor energií, díky kterým je výroba ve vrchlabském závodě již od roku 2020 uhlíkově neutrální.

Související články
Digitalizace pro vyšší efektivitu

Vrchlabský závod Škoda Auto patří mezi nejmodernější výrobní provozy koncernu VW. V říjnu finalizoval postupný přechod na sedmidenní týdenní výrobu s roční kapacitou 690 000 dvouspojkových přímo řazených automatických převodovek DQ200. Tento proces se neobejde bez potřebného stupně automatizace výroby s postupnou implementací nejmodernějších digitálních nástrojů, které zajišťují nejvyšší možnou přesnost výroby i při komplexních výrobních operacích.

Žijeme na dluh dalších generací

Petr Novák aktuálně zastává pozici Director of Automotive Operations ve společnosti JTEKT European Operations. Je zodpovědný za devět výrobních závodů ve Francii, Belgii, ČR, Anglii a Maroku. Obrat této divize čítající 4 000 zaměstnanců představuje 1, 2 miliardy eur.

Inovace v automobilovém průmyslu: Část 2. Automatická převodovka s přímým řazením

Na základě historické redakční spolupráce MM Průmyslového spektra se společností Škoda Auto vznikl koncept tohoto seriálu přibližujícího realizaci inovací v jednom ze tří jejích závodů, které se nacházejí v České republice, tento konkrétně ve Vrchlabí. Druhou část věnujeme technickým specifikacím jeho klíčového produktu – automatické sedmistupňové dvouspojkové převodovky DSG s označením DQ200.

Související články
CO2 neutrální strojírenská výroba

Automobilky procházejí transformací, která má zajistit, aby se nejpozději v roce 2050 staly "klimaticky neutrálními" v souladu s Pařížskou dohodou. I to je příčinou, proč výrobci představují nové koncepty mobility a hloubkově se zabývají cirkulární ekonomikou a ekologičností výrobních procesů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Škoda Auto zahájila výrobu baterií pro EV

Baterie MEB určené k pohonu čistě elektrických vozů Škoda Enyaq a Enyaq Coupé iV vznikají na výrobní lince v hlavním závodě v Mladé Bolesaly ve třech verzích. Liší se počtem bateriových modulů (8, 9 či 12), a tedy i celkovou kapacitou. Kromě elektrických SUV značky Škoda jsou určené i pro další vozy koncernu Volkswagen postavené na platformě MEB.

Důraz na udržitelnost, digitalizaci a 3D tisk

Japonsko je zemí, kde se rodí nejmodernější technologie a kde se dbá na udržitelný způsob života. Je kolébkou průmyslu a domovem největších průmyslových firem. Každé dva roky mají návštěvníci z celého světa možnost nahlédnout prostřednictvím veletrhu Jimtof (Japan International Machine Tool Fair) pod pokličku nejnovějších inovací v oboru obráběcích strojů a jejich příslušenství. Díky pozvání Japonské asociace výrobců obráběcích strojů JMTBA jsme měli možnost zúčastnit se tohoto veletrhu osobně. V následující reportáži se vám pokusíme zprostředkovat alespoň pár nejzajímavějších témat, která zde zazněla.

Na cestě ke zrození stroje: Závěrečné ohlasy

Série 10 článků konstruktéra Michala Roseckého během celého roku popisovala proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku se autor snažil čtenáře provázet tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

V čele high-tech továrny

Ivan Slimák je vedoucím závodu Škoda Auto ve Vrchlabí. člověk, který místo já většinou říká my je ve vedení závodu od roku 2011 a dá se říci, že mu dal novou tvář. Do té doby se zde montovaly Škodovky, známé jsou 1203, 105, 120, Favorit, Octavia, Roomster a další. Rozhodnutím koncernu Volkswagen se zde od roku 2011 nastartoval nový projekt a v roce 2012 sériová výroba automatických převodovek DSG (Direct Shift Gearbox).

Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Krize jako cesta k žádoucí změně

Hlavním životním mottem Ing. Vlastislava Břízy, majitele a generálního ředitele společnosti Koh-i-noor, je tvrzení, že kdo je připraven, není zaskočen. Společný rozhovor probíhal v intencích této jeho celoživotní strategie.

Deset zastavení s JK: 3P - Pozoruj/Pochop/Podnikej

Série 10 rozhovorů s legendou inovační sféry Jánem Košturiakem je retrospektivou dílčích milníků, které jej na jeho osobní a profesní cestě potkaly a umožnily mu realizovat jeho sny, touhy a přání. Nahlížejme postupně do minulosti a hledejme společně okamžiky, které vytvářely Jánovu budoucnost a umožňovaly mu vidět za horizont zřetelněji než nám ostatním.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

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