Témata
Zdroj: Škoda Auto

Inovace v obrábění pomáhají automobilce

Navštívili jsme závod společnosti Škoda Auto ve Vrchlabí, kde se vyrábějí automatické převodovky pro vozy všech značek koncernu Volkswagen. Jeden z nejmodernějších výrobních závodů koncernu se může pochlubit nejnovějšími technologiemi a vysokou měrou automatizace, i zde je však prostor pro zvyšování efektivity výroby. Během návštěvy jsme se seznámili s jedním z úspěšných projektů spolupráce s dodavatelem obráběcích nástrojů, firmou Seco Tools. Výsledkem projektu je optimalizace obrábění konkrétního dílu.

Ivan Heisler

V redakci časopisu MM Průmyslové spektrum zastává pozici odborného redaktora. Vystudoval obor Stavební údržba a rekonstrukce tratí na Vysoké škole dopravy a spojů v Žilině. Po ukončení studia pracoval jako projektant ve Státním ústavu dopravního projektování, poté jako redaktor odborných publikací pro uživatele osobních počítačů a jako šéfredaktor časopisu Počítač pro každého. Do MM Průmyslového spektra nastoupil v roce 2021.

Reklama

Vrchlabský výrobní závod společnosti Škoda Auto má dlouhou tradici, založen byl už v roce 1864. Od roku 1946 se zde vyráběly osobní automobily Škoda, mimo jiné modely 1203, 105, 120, Favorit, Octavia a Roomster. V roce 2012 závod prošel zásadní transformací ve vysoce moderní závod na výrobu komponentů a dnes vyrábí přímo řazené automatické převodovky, jež se montují nejen do škodovek, ale i do vozů ostatních značek koncernu Volkswagen. Zhruba 1 000 zaměstnanců tu denně ve dvousměnném provozu vyrobí až 2 300 dvouspojkových sedmistupňových automatických převodovek typu DQ 200 s přímým řazením DSG.

Dvouspojková sedmistupňová automatická převodovka DQ 200 s přímým řazením DSG je velmi úspěšným produktem závodu Škoda Auto Vrchlabí.
(Zdroj: Škoda Auto)

Vrchlabí je jedním z nejmodernějších výrobních závodů v koncernu Volkswagen a zároveň jedním z nejvýznamnějších průmyslových zaměstnavatelů v Královéhradeckém kraji. Ve výrobním procesu jsou důsledně využívány nejnovější technologie podle zásad Průmyslu 4.0 – internet věcí, kolaborativní roboty, autonomní dopravní systémy či digitální dvojče.

Reklama
Reklama

Internet věcí a automatické zásobování

Dodávání dílů k příslušným CNC obráběcím linkám probíhá zcela automaticky. Pracovníci logistiky vychystají ve skladu přepravku s potřebnými díly. Automatický přepravní robot ji vyzvedne a dopraví k jedné z CNC obráběcích linek. Přitom je robot naváděn senzorikou internetu věcí. Na zpáteční cestě s sebou robot vezme prázdnou přepravku, 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. Škoda Auto navíc dosáhla výrazného zvýšení pracovní bezpečnosti: již není nutné, aby se zaměstnanci logistiky pohybovali ve výrobě, neboť veškerá přeprava dílů k obráběcím linkám CNC probíhá zcela automaticky. Denně jsou CNC obráběcí stroje takto zásobovány více než 50 000 díly. Investice do tohoto procesu automatizace se vrátí za méně než tři roky.

Chytrý manipulační robot

Na začátku výrobního procesu dodávají autonomní roboty výkovky hřídelí převodovky v paletách k CNC obráběcím linkám. Naváděny jsou přitom senzorickými technologiemi internetu věcí (Internet of Things). Nový chytrý manipulační robot odebírá výkovky z palet a umísťuje je na vstupní dopravník obráběcích center. Následně odebírá obrobené díly převodovek a odkládá je do přepravního koše. V obou pracovních krocích přemístí robot za směnu celkem 900 kg těchto obráběných dílů. Zaměstnanci, kteří tuto těžkou práci dříve vykonávali, nyní plní nové úkoly při výměně nástrojů a při měření.

Reklama

Po technické stránce je nový proces založen na principu digitální detekce obrazu. 3D kamera zaznamenává pozici výkovků, které jsou náhodně uloženy v paletě. Na základě obrazu z kamery algoritmus stanoví, který z dílů je pro uchopení chapačem robotu optimálně dosažitelný, a následně propočítá potřebné pohyby. Robot pak přesune výkovek k obrobení a poté jej zase odebere, aby jej odložil do přepravního koše. Po jeho naplnění si robot vymění chapač a přesune koš k odvozu. Celý proces je plně automatizován a probíhá velmi efektivně. Další autonomní dopravní systém přiveze obrobené díly z oblasti mechanického obrábění do měřicího centra, kde budou precizně proměřeny.

Autonomní dopravní systémy

Výkovky pro hřídele a ozubená kola k CNC obráběcím strojům přiváží autonomní robot, přičemž objednávání a odvolávky dílů probíhají rovněž automaticky. Denně robot přepraví přibližně 50 000 výkovků. Manipulační transportní robot nevyžaduje navádění pomocí indukčních smyček nebo magnetických pásů, orientuje se pomocí laseru.

Digitální dvojče: Na virtuálním modelu probíhá věrná simulace chování strojů v reálném provozu. V tomto případě digitální dvojče umožnilo rozšířit stávající výrobní linku o novou robotickou stanici za plného provozu.
(Zdroj: Škoda Auto)

Digitální dvojče

Pro jednotlivé projekty automobilka využívá takzvané digitální dvojče. Jde o detailní virtuální obrazy strojů, pracovišť a procesů, které dokážou reálný provoz nejen plánovat, věrně simulovat a optimalizovat, ale také testovat, sledovat a řídit. Lze je využít rovněž ke školení obsluhy.

Příkladem využití této technologie z nedávné doby může být úspěšné rozšíření stávající výrobní linky o nové pracoviště (robotickou stanici) za plného provozu. Realizaci tohoto projektu umožnila právě virtuální simulace všech pracovních kroků a výrobních procesů pomocí digitálního dvojčete. Díky počítačové simulaci bylo možné v předstihu projít všechny nezbytné postupy a scénáře. Doba operativní realizace projektu se tak významně zkrátila o tři týdny, a kromě toho se díky optimalizaci prostorových nároků nového pracoviště dosáhlo úspory asi 40 čtverečních metrů výrobní plochy. Řídicí programy robotů byly pro digitální dvojče vyvinuty ještě před tím, než byly stroje a jejich periferie v závodě fyzicky přítomné. Aby vzniklo přesné digitální dvojče reálné pracovní stanice, byl v počítači nejprve navržen 3D model. Celý proces zahrnoval důkladné napodobení robotických ramen, senzorové logiky a bezpečnostních prvků. Díky tomu bylo možné věrně nasimulovat všechny mechanické a kinematické procesy zařízení. Softwarové funkce dvojčete dokážou zprostředkovat vzájemnou komunikaci mezi všemi hardwarovými komponenty výrobní linky i jejími kontrolními procesy.

Jedním z partnerů automobilky Škoda Auto je společnost Seco Tools CZ, dodavatel kompletních řešení pro operace frézování, soustružení, obrábění otvorů a závitování. Seco již více než 80 let úzce spolupracuje s výrobci ze všech průmyslových odvětví a poskytuje jim nástroje, technologie a služby, které směřují k dosažení maximální produktivity. Společnost Seco Tools sídlí ve Švédsku ve městě Fagersta, má zastoupení ve více než 70 zemích světa a tým čítající téměř 4 100 členů.
Do vrchlabského výrobního závodu společnosti Škoda Auto firma Seco Tools dodává speciálně vyvinutý a na míru vyrobený kombinovaný nástroj na přesné obrábění jednoho z dílů převodovky.

Stále je co zlepšovat

I v takto moderním provozu existují rezervy a jsou tu příležitosti pro optimalizaci. Dobrým příkladem je projekt, jehož cílem bylo odstranění úzkého místa ve výrobním postupu konkrétního dílu. Soustružení tohoto dílu s postupným využitím tří různých standardních ISO nástrojů trvalo téměř 51 sekund a druhé vřeteno soustružnického centra, které na tomto dílu provádělo navazující operace, muselo čekat a vykazovalo nežádoucí prostoje. Požadavek tedy byl zkrátit výrobní čas na tomto centru, a tím umožnit zvýšení výroby. Návrhy řešení od stávajících dodavatelů, jež spočívaly především v úpravách řezných rychlostí a ve výměně břitových destiček při použití standardních ISO nástrojů, kýžený efekt nepřinesly. Sice by vedly k určité úspoře strojního času, ale došlo by k ní na úkor neúměrného zvýšení nákladů.

Jak ušetřit čas i peníze

Výrobce proto využil nabídky specialistů ze společnosti Seco Tools a navrhl společný projekt. Ti se k výzvě postavili po svém a během několika dní navrhli netradiční způsob řešení. Pouhé čtyři dny od zadání předvedli výrobci plastové modely dvou nových nástrojů, vyrobené pomocí 3D tiskárny. Po odsouhlasení prvotního návrhu, při rozpracovávání detailů navrženého řešení, se jim podařilo vytvořit jediný kombinovaný nástroj, který v případě obrábění daného dílu zvládne všechny potřebné operace. Po dvou týdnech mohla být zahájena zkušební výroba, která ověřila funkčnost navrženého řešení a dosažení požadovaných parametrů. Přibližně osm týdnů od zahájení práce na tomto projektu bylo výsledné řešení nasazeno do plného provozu.

Výsledky projektu prezentovali (zleva) Vladimír Flandera, specialista mechanického obrábění v závodě Škoda Auto Vrchlabí, a odborníci ze společnosti Seco Tools: key account manager Petr Zeman a aplikační technik Milan Kudrnáč.
(Foto: autor)

Díky nahrazení tří nástrojů nástrojem jedním došlo ke zkrácení výrobního času tím, že odpadly výměny nástrojů mezi jednotlivými operacemi. Zároveň však technici navíc optimalizovali pořadí operací a trajektorie obrábění tak, aby ušetřili další čas potřebný pro pohyby nástroje.

Výsledný čas obrábění dílu činí 40,2 s. Úspora strojního času je 10,7 s, což je více než 20 % původní doby obrábění. To je skvělý výsledek, který pouze na nákladech na nástroje představuje roční úsporu přes 10 tisíc eur.

Úspěch společného projektu stvrdili svou přítomností ředitel společnosti Seco Tools CZ Petr Zugar (vlevo) a vedoucí závodu Škoda Auto Vrchlabí Ivan Slimák (vpravo).
(Foto: autor)

Rychlejší a levnější vývoj díky 3D tisku

Na straně dodavatele, společnosti Seco Tools, se na návrhu řešení podíleli technik a obchodník – aplikační technik Milan Kudrnáč a key account manager Petr Zeman. Jejich společnou práci výrazně zjednodušilo využití 3D tisku k rychlému a levnému vytvoření modelů navrhovaných nástrojů. Pomocí fyzických modelů lze snadno a rychle ověřit správnost návrhu a odhalit jeho případné nedostatky jako např. kolize nástroje ve stroji, modely zároveň výborně poslouží k prezentaci návrhu zákazníkovi.

Oba též oceňují aktivní přístup zákazníka, jeho zájem o prezentované řešení a možnost vše průběžně konzultovat přímo ve výrobě. Vzájemná komunikace je základem úspěšné spolupráce.

Výsledek projektu z pohledu zákazníka

Za zákazníka – závod Škoda Auto Vrchlabí – se projektu zúčastnil specialista mechanického obrábění Vladimír Flandera. I on při svém hodnocení klade důraz na aktivní přístup, rychlost a pružnost dodavatele a na dobrou průběžnou komunikaci.

Splněním hlavního cíle projektu zákazník získal přímou roční úsporu nákladů pouze v nástrojích ve výši 10 650 eur. Další úspory vyplývají z toho, že jeden speciální obráběcí nástroj je levnější než trojice původně používaných standardních ISO nástrojů. Největší úsporou bylo odstranění úzkého místa ve výrobě – zejména čekání dalšího soustružnického vřetena a navazující frézovací operace. Celá produkce se tímto sladila v požadovaném taktu a výroba je plynulejší a rychlejší. Díky zkrácení obráběcího času navíc stroj šetří i stlačený vzduch, používaný k chlazení a k odstraňování třísek z místa řezu.

Velkým přínosem je rovněž nápad využít v průběhu realizace projektu trojrozměrné modely vyvíjených nástrojů vytištěné prostřednictvím 3D tiskáren. Tento postup nyní Škoda Auto využívá i v případě jiných projektů.

Projekt následně uspěl i ve vnitropodnikové inovační soutěži společnosti Škoda Auto a vrchlabský závod řešení nabídl k využití i zahraničním výrobním závodům koncernu VW.


Během návštěvy jsme měli možnost setkat se s Dr. Ivanem Slimákem, vedoucím závodu Škoda Auto Vrchlabí, a položit mu otázky týkající se rozvoje závodu a jeho budoucnosti.

MM: V moderním a do značné míry automatizovaném výrobním závodě jistě potřebujete množství vysoce kvalifikovaných pracovníků. Jak je získáváte, a je jich na českém pracovním trhu dostatek?

I. Slimák: Náš závod nemá problémy s náborem nových pracovníků. Máme velmi dobré vztahy se středními odbornými školami v regionu i s českými technickými univerzitami. Sponzorujeme místní střední školu strojírenskou a elektrotechnickou, jejíž studenti v našem závodě absolvují odbornou praxi. Nejlepším absolventům nabízíme pracovní místa a motivujeme je k vysokoškolskému studiu. Pravidelně k nám nastupují i absolventi vysokých škol. Společně s městem také podporujeme jazykové vzdělávání středoškoláků, aby byli připraveni studovat na zahraničních vysokých školách.

Dr. Ivan Slimák

vedoucí závodu Škoda Auto Vrchlabí

MM: Automobilový průmysl aktuálně prochází velkými změnami. Jak se na nadcházející období připravujete a jak vidíte budoucnost vašeho závodu?

I. Slimák: Naše budoucnost je jednoznačně v elektromobilitě. Týmy expertů v rámci koncernu VW se již řadu let intenzivně zabývají detailními analýzami všech aspektů celosvětového trhu a vytvářením strategie přechodu na výrobu elektrických automobilů. Pro náš závod to znamená, že musíme po stránce odborné připravovat pracovníky pro výrobu elektromotorů. Zároveň se připravujeme na budoucí změny výrobního programu tak, abychom udrželi efektivitu výroby a zajistili odbyt našich výrobků. Prvořadým úkolem je zajistit i do budoucna zisky pro firmu a práci pro její zaměstnance.

Doktor Slimák se na závěr našeho setkání velmi pozitivně vyjádřil k realizaci společného projektu. Vyzdvihl přínos spolupráce Škoda Auto se společností Seco Tools, který spočívá nejen ve finanční úspoře. Největším přínosem je využitá příležitost k výměně zkušeností a k profesnímu i osobnímu růstu pracovníků, kteří se na projektu podíleli. Důležité je ukázat, že český průmysl dokáže v nových technologiích držet krok se světem a že má lidi, kteří jsou schopni na tom pracovat.

Vydání #9
Související články
Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

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.

Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Transparentní továrna usnadňuje přístup k datům z výroby

Před pěti lety prošel vrchlabský závod Škoda Auto kompletní proměnou z výroby automobilů na výrobu high-tech automatické dvouspojkové převodovky DSG. Samozřejmě musel být vymyšlen zcela nový layout všech jednotlivých výrobních úseků, důkladně byl navržen tok materiálu až do posledního centimetru a myšleno bylo již od počátku také na přicházející digitalizaci a éru Průmyslu 4.0. Postupné zavádění prvků moderní výroby později pomohlo k vyšší efektivitě. Dnes se namísto původního 1 000 převodovek denně vyrábí více než dvojnásobek.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Hlavní trendy EMO Hannover 2017 očima výzkumníků

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2 200 českých návštěvníků.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Další veletržní postřehy z EMO 2019

Z pohledu technika lze veletrh EMO v roce 2019 považovat za zdařilý, protože byl více o invenci, kreativitě, vylepšování stávajícího i hledání nových cest. Na veletrhu bylo možné vysledovat několik řekněme fenoménů, které se objevovaly napříč veletrhem. Přitom bych je přímo nepovažoval za trendy, protože obdobné počiny, technika, software i smýšlení byly (u asijských výrobců) k vidění o šest měsíců dříve na veletrhu obráběcích strojů v Pekingu. Nedávám tímto záminku k mezikontinentální diskusi o tom, kdo trendy určuje. V tomto textu zazní několik dalších veletržních postřehů.

Automatizace od kusu po velké série

Ve společnosti Misan v Lysé nad Labem se pravidelně konají odborné semináře, které již po léta mají ustálený a účastníky kvitovaný scénář. Jedná se vždy o tematicky zaměřenou, třídenní akci - dva dny pro odbornou veřejnost, třetí den pak pro školy. Důležitým faktem z hlediska návštěvnického poznání a edukace je skutečnost, že se na obsahové náplni společně s firmou Misan podílí vždy jeden z jejich spolupracujících partnerů, především z řad výrobců a dodavatelů řezných nástrojů. Dopoledne přednášky, odpoledne ukázky na strojích. Nejinak tomu bylo i poslední květnový týden.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

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