Roboty pomáhají ve výrobě televizorů

Současná Plzeň je nejen naším hlavním městem piva nebo lokomotiv, ale i televizorů, ačkoliv historie jejich výroby v tomto městě je oproti druhým dvěma zmíněným oborům nepoměrně mladší. Začíná v dubnu roku 1996, kdy byl v areálu průmyslové zóny na Borských polích položen základní kámen továrny společnosti Panasonic AVC Networks Czech. Výroba byla zahájena již o rok později, kdy zde byl vyroben první CRT televizor s úhlopříčkou 14". Samozřejmě pak nezůstalo pouze u tohoto modelu. Už v roce 2000 byl v Plzni vyroben dvoumiliontý televizor. Pokrok v technologiích pak umožnil zahájení výroby plazmových a LCD televizorů v roce 2004 a ukončení výroby CRT modelů o dva roky později. V roce 2008 byla překročena hranice výroby 10 000 televizorů denně. V roce 2013 byla v souvislosti s příchodem technologie 4K (ultravysoké rozlišení) a s ohledem na technologickou náročnost a cenovou dostupnost ukončena výroba plazmových modelů.

Výroba v plzeňském závodě je zaměřena na montáž širokého množství typů televizních přístrojů různých velikostí a technického provedení. Klíčové díly, jako jsou například zobrazovací panely, jsou zajišťovány v rámci subdodávek. Nyní jsou ve výrobním programu různé modely LCD televizorů s úhlopříčkou od 19" do 85" včetně 3D televizorů, smart TV a 4K modelů s ultravysokým rozlišením. Více než 18 stovek zaměstnanců dokáže na zdejších linkách vyrobit přibližně 12 tisíc přístrojů denně. Je však třeba zmínit, že výroba televizorů má výrazný sezonní charakter s předvánoční špičkou a narůstá rovněž v době před konáním velkých sportovních akcí, jako je olympiáda nebo mistrovství světa ve fotbale. To na druhou stranu dává možnost v období nižší produkce připravit montážní linky na každoroční kompletní obměnu produktové řady. Během krátké doby musela být výroba adaptována na 155 nových modelů pro letošní sezonu, což mimo jiné znamená navrhnout a vyprojektovat nové montážní linky nebo provést úpravy či přeprogramování stávajících výrobních zařízení. Tyto činnosti v rámci společnosti Panasonic AVC Networks Czech zajišťuje oddělení Production Engineering, v jehož pracovní náplni je i vývoj nových výrobních zařízení.

První úvahy o nasazení průmyslových robotů do výroby v plzeňském závodě Panasoniku padly již před několika lety. Hlavní motivací byla konkurence levné pracovní síly v Asii, jíž může úspěšně čelit právě sofistikovaná automatizovaná výroba. Velkou inspirací a povzbuzením pro pracovníky oddělení Production Engineering se stal Mezinárodní strojírenský veletrh v Brně, kde v roce 2011 byly poprvé ve větším měřítku představeny aplikace s průmyslovými roboty, jejichž cena právě v té době významně klesla. Další motivací bylo nasazení průmyslových robotů FANUC v sesterském závodě Panasoniku v Pardubicích, který se zabývá výrobou autorádií. Vývojoví pracovníci tedy vytipovali několik oblastí ve výrobě, kde by se nasazení průmyslových robotů vyplatilo. Pak už jen zbývalo přesvědčit vedení závodu o výhodnosti investice do tohoto způsobu automatizace. Pro robotizovaná pracoviště se však daří dobu návratnosti udržet na 12 měsících.

V roce 2012 byl v plzeňském závodě Panasoniku instalován první robot. Jednalo se o stroj řady M-10 iA od společnosti FANUC, jímž bylo osazeno vůbec první robotizované pracoviště v rámci celé televizní divize Panasoniku. Touto aplikací byla automatizace inspekčního stanoviště, kde se provádí programování pamětí, do kterých je zde nahráván firmware, a správnost naprogramování je následně ověřována v testovacích zařízeních. Robot na tomto pracovišti zakládá paměti do jednotlivých pozic a manipuluje s přepravkami. Úspěšnost této aplikace otevřela dveře robotizaci výroby televizorů nejen v Plzni, ale vlastně i v celém Panasoniku. V době naší návštěvy na jaře roku 2015, tedy po pouhých třech letech od nasazení prvního robota, v plzeňském závodě pracovalo již 19 robotů a nasazení dalších deseti bylo připravováno.

Výrobní aplikace zde obecně zahrnují manipulaci s díly, šroubování a strojové vidění. Šroubování je poměrně jednoduchá aplikace, která má ovšem příznivý dopad na kvalitu, neboť umožňuje kontrolu správnosti zašroubování díky kontrole počtu otáček a utahovacího momentu, to vše navíc při velmi krátkých montážních časech. Pomocí strojového vidění je například ověřována správnost montáže, kdy se prověřuje, zda jsou všechny komponenty na svém místě a nechybí například kabeláž nebo šrouby.

Pro vývoj a instalaci robotických aplikací využívá většina uživatelů průmyslových robotů služby systémových integrátorů. Společnost Panasonic AVC Networks Czech je v tomto směru výjimkou, neboť veškeré práce zajišťují pracovníci oddělení Production Engineering vlastními silami. Kromě ekonomických výhod to totiž přináší možnost využití vlastních vývojových kapacit v době po každoročním přebudování výrobních linek pro výrobu nových modelových řad televizorů. Jak je patrné z první aplikace, volba vývojářů padla na roboty FANUC. Důvodem pro toto rozhodnutí byla možnost nejen navázat na zkušenosti z nasazení robotů FANUC v závodě Panasoniku v Pardubicích a díky tomu i dojednání výhodnějších podmínek u dodavatele, ale především také kvalitní podpora této japonské značky prostřednictvím společnosti FANUC Czech.

Při návrhu aplikací byly s ohledem na záměnnost a univerzálnost vybrány pouze čtyři základní typy robotů, což v praxi přináší možnost nasazení robotů na různých pracovištích. Rychlé roboty s malým dosahem tak slouží jako šroubovací, pomalejší roboty s větším dosahem provádějí například manipulace s deskami a největší roboty slouží pro manipulaci s celými televizory.

Historicky druhou robotickou aplikací v plzeňském závodě Panasoniku byla automatizace pracoviště osazování desek plošných spojů, kde robot nahradil práci tří zaměstnanců. Zmíněné desky jsou osazovány elektronickými prvky na automatických osazovacích strojích a správnost osazení se kontroluje na testovacím stanovišti, které je obsluhováno robotem M-10 iA. Ten zakládá desky do testovacích boxů, v nichž jsou automaticky prováděny funkční testy prostřednictvím testovacích signálů.

Roboty našly uplatnění i přímo na finální montáži, kde jich pracuje hned několik. Je zde například dvojice malých šroubovacích robotů LR Mate 200 iD, které šroubují osazené desky do těla televizorů. Vznikající TV přístroje procházejí montážní linkou položené na paletách obrazovkou dolů. První robot je kromě pracovního nástroje osazen také videokamerou pro zjištění přesné polohy montovaného televizoru na desce palety. Díky získané informaci si řídicí jednotka robota přepočítá aktuální polohy otvorů pro šrouby a informaci předá i druhému robotu. Zajímavě řešena je i spolupráce dvojice robotů. Oba pracují nezávisle na sobě, avšak současně je v činnosti antikolizní ochrana, v jejímž rámci si řídicí jednotky předávají informace o poloze robotů v prostoru. Pokud by se jejich dráhy měly střetnout, má právo pohybu pouze jeden (nadřazený) robot, zatímco druhý mu uhne. Tato funkce je součástí programového vybavení řídicích jednotek FANUC.

Na následujícím robotizovaném pracovišti, které je v závěru montáže, najdeme roboty hned čtyři. První z nich, s řadovým označením M-20 iA, provádí automatickou optickou kontrolu montáže a k tomu zakládá zadní kryt přístroje, který na následujícím stanovišti přišroubuje dvojice šroubovacích robotů LR Mate 200 iD. Na posledním stanovišti pak robot řady M-710 iC zvedne dokončenou televizi z pásu a uloží ji svisle do stojanu. Jedná se o největšího siláka mezi zdejšími roboty, který si hravě poradí i s přístroji s šedesátipalcovou úhlopříčkou.

Nezbytnou součástí robotizovaných pracovišť je jejich oplocení a zajištění pomocí bezpečnostních závor a senzorů. Jak uvádí Jan Frána, vedoucí oddělení Product Engineering, investice do těchto opatření může v součtu převýšit i cenu samotného robota. Zajímavé je, že filozofie bezpečnostních opatření pro robotická pracoviště není po celém světě stejná. Menší nároky kladené na asijské výrobce asi nikoho nepřekvapí, ale ani v USA tak striktní bezpečnostní předpisy jako v Evropě nemají a spoléhají na to, že zaměstnanci jsou o bezpečnosti na pracovišti náležitě poučeni. S nadsázkou pak pan Frána dodává, že ohrady tak u nás nakonec spíše než lidi před roboty chrání roboty před lidmi.

Plzeňský příklad

Někdy se říká, že roboty berou lidem práci. Zkušenosti z jejich nasazení ale mluví spíše o opaku. Dobře provedená automatizace snižuje náklady – důkazem je stabilizace návratnosti investice na robotizované pracoviště v Panasoniku do jednoho roku. S robotizací souvisí i zajištění konstantní kvality výrobních operací nezávisle na lidském činiteli, včetně její kontroly a dokladovatelnosti. Připomeňme zde například kontrolu správnosti utažení šroubů na montáži televizorů. To vše napomáhá vyšší konkurenceschopnosti výrobků na celosvětovém trhu. Výsledkem je obecně nejen udržení pracovních míst v regionu, ale v řadě případů i další rozvoj firmy, která na robotizaci vsadila.

Z rychle rostoucího počtu nasazených průmyslových robotů, kterých letos bude instalováno již 29, je zřejmé, že robotizace se v Panasonic AVC Netvorks Czech plně osvědčila. Díky iniciativě a osobnímu nasazení pracovníků oddělení Production Engineering se plzeňský závod v rámci televizní divize Panasoniku stal průkopníkem v oblasti robotických aplikací a do Plzně dnes jezdí sbírat zkušenosti zástupci výrobních závodů Panasoniku z celého světa.

Pavel Marek, Plzeň

pavel.marek@mmspektrum.com

//www.fanuc.eu/cz/cs/robots

//www.panasonic.com/cz/