Témata
Reklama

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.

Tento článek poskytuje konkrétní informace o tom, jak společnosti Comau a Alfa Romeo navrhly flexibilní velkoobjemovou linku BIW pro optimalizaci výroby modelu Giulia pomocí inovativního procesu dvouvrstvého rámování a současně zajistily škálovatelnost pro přidání budoucích modelů do stejné řady a splnily šibeniční, 35týdenní termín od nákupu až po uvedení produktu do provozu.

Alfa Romeo Giulia je čistá emoce. Tento luxusní automobil podporovaný působivou závodní tradicí a odvážným charakterem je stejně tak sexy, jako je sportovní, což je opravdový důkaz inovativního ducha historické automobilky. I přesto, že Alfa Romeo vytvořila toto italské mistrovské dílo, musela také navrhnout flexibilní velkoobjemový provoz Body-In-White (BIW), který by byl schopen naplnit ambiciózní výrobní cíle firmy a cíle týkající se doby uvedení výrobku na trh.

Reklama
Reklama

Inovativní technologie si zaslouží ocenit

Zvláštností Alfa Romeo je kombinace inovativní technologie hliníkového motoru, zvýšeného výkonu, dokonalého rozložení hmotnosti 50/50 a detailů zaměřených na řidiče. Model byl navržen jako pocta závodnímu dědictví Alfa Romeo. Průkopnický a výrazný italský design přispěl k získání ceny za nejlepší design karoserie pro model Giulia na 18. ročníku soutěže EuroCarBody. Z celkového počtu 50 bodů získala Giulia 39,46 bodu a získala první místo díky své zároveň lehké i pevné konstrukci pláště karoserie a díky rozsáhlému použití ultralehkých materiálů, jako jsou uhlíková vlákna a hliník. Ještě působivější bylo to, že samotná výrobní strategie dosáhla plných 10 bodů z 10 možných.

Od počátku byl model Giulia koncipován tak, aby nastavil nové standardy pro design a výrobu automobilů. Řada byla navržena jako štíhlá a jednoduchá, se třemi úrovněmi úpravy (Giulia, Giulia Super, Giulia Veloce), z nichž každá má odlišné vlastnosti a výkonnostní specifikace. Tyto verze společně s Giulia Quadrifoglio, nejvýkonnějším silničním modelem Alfa Romeo, jaký byl kdy vyroben, měly sdílet stejnou lehkou architekturu a být vyráběny na stejné montážní lince. Kromě toho měla být linka nainstalována v rámci stávajícího závodu Cassino a společnost Alfa Romeo požadovala řešení platformy pro karoserii, které by zajistilo flexibilitu umožňující budoucí alternativy k produktu. A konečně, projekt bylo nutné definovat, vyvinout a nasadit v rekordním čase.

Společnost Alfa Romeo požádala o vedení výrobní strategie společnost Comau. Dlouholeté zkušenosti společnosti Comau s nejvýznamnějšími světovými OEM a jedinečné znalosti v oblasti lehkých materiálů jsou důkazem, že tato firma specializovaná na automatizační řešení je pro danou práci ideální. Možná že dokonce ještě důležitější byl jedinečný přístup společnosti Comau k inženýrské spolupráci, zvláště vzhledem k mimořádně napjatému načasování projektu a potřebě vybudovat novou linku v rámci stávajícího „brownfield“ provozu a jeho vlastních omezení půdorysu. Jako taková se společnost Comau stala nedílnou součástí vysoce kooperativního společného designérského týmu, jehož prvním úkolem bylo definovat požadavky na projekt z hlediska produkce, inženýrství a procesní výroby.

Kompaktní a štíhlá architektura

Během společné inženýrské fáze sdílel tento tým specifické technologie, domlouval se na výrobním přístupu a optimalizoval klíčové podpůrné faktory, aby zajistil, že technologická páteř velkoobjemové aplikace Alfa Romeo zvládne. Zde společnost Comau dokázala využít své osvědčené technické dovednosti při navrhování a vývoji komplexního řešení na základě modulárního, flexibilního a rozšiřitelného rámového systému OpenGate, který zaručuje vysokou opakovatelnost a dokáže zpracovat až čtyři různé modely pro maximální flexibilitu a návratnost investice. Vzhledem k tomu, že jeho kompaktní a štíhlá architektura obsahuje až 18 robotů s horní montáží a až 6 vyhrazených modelových bran, které zajišťují vysokorychlostní provoz s vysokou hustotou, mohlo řešení Comau usnadnit automatické sestavení modelu Giulia při splnění výrobních cílů Alfa Romeo. Součástí sestavy byly také části modulárního systému ComauFlex včetně uzavřené smyčky a spojovacího systému VersaRoll. VersaRoll se používá především pro nastavení geometrie stran karoserie a podvozku a zajišťuje rychlý pohyb materiálu přes linku. Tím se snižuje čas bez přidané hodnoty. Systémy OpenGate i VersaRoll navíc využívají roboty s horní montáží, což umožňuje nejvyšší hustotu robotů a zvyšuje objem spojovacích operací na každé stanici.

Stavba takové sofistikované, ale přirozeně flexibilní výrobní linky vyžadovala, aby společný inženýrský tým spolupracoval prakticky na všech úrovních procesu. Dva z prvků významně přispěly k úspěchu projektu, a to použití virtuálních simulačních technologií a přístup World Class Manufacturing společnosti Comau.

Detailní simulace celé linky

V úzké spolupráci obou společností byly vyvinuty virtuální testovací buňky za účelem vyhodnocení chování materiálů a spojovacích procesů, které měly být použity v rozsáhlém výrobním prostředí. Tým provedl také fyzické testování pro ověření specifických prvků, jako je například kvalita spojů různých spojovacích technik (nýtování, šroubení a svařování). Nakonec provedl společný inženýrský tým řadu testů, aby stanovil, jaké parametry jsou potřebné pro optimalizaci výrobního procesu, ověření geometrie různých sestav a zajištění nejvyšší úrovně výkonu a kvality vozidel.

Použití virtuálních buněk poskytlo týmu také přesnou a detailní simulaci celé výrobní linky. Díky ověření různých procesů virtuálním způsobem před fyzickou realizací linky mohly společnosti identifikovat potenciální problémy a zlepšit očekávané výsledky. Kromě toho byla virtuální simulace použita pro stanovení odhadovaných časů cyklů, které lze u nové linky očekávat. Tyto detaily byly obzvláště důležité vzhledem k potřebě přesně koordinovat pohyb a načasování mnoha robotů a jejich úpravy s mnoha prováděnými operacemi.

Svařovací operace jsou efektivnější a přesnější díky technologii hollow wrist, která umožňuje robotu plný přístup.

Výroba vozu krok za krokem

Podíváme-li se blíže na výrobu tohoto oceněného auta, je třeba podrobněji probrat konkrétní konfiguraci linky. První úsek linky je místo, kde se vytváří podvozek, který se skládá z předního rámu (zde je namontován motor a všechny související mechanické součásti), centrální podlahy (včetně první řady sedadel) a zadního rámu (druhá řada sedadel). Jakmile je spuštěn automatický cyklus, každý podvozek je postupně zpracován různými průmyslovými roboty. Když je podvozek dokončen, vstupuje do části, kde se připojuje karoserie. Zde pracují celkem dvě rámové stanice OpenGate, postupně a v jedinečné konfiguraci, která umožňuje realizovat jemné operace ve dvouvrstvém konstrukčním procesu.

První stanoviště linky je místem, kde vzniká podvozek nového Alfa Romeo Giulia.

To znamená, že konstrukce karoserie je v podstatě rozdělena na dva konkrétní montážní kroky. Na první stanici je vytvořena konstrukční neboli vnitřní část podvozku a jeho stran, zatímco v následné fázi je přidán tzv. vnější plášť. Tento pokročilý proces značně zlepšuje možnost přístupu, usnadňuje práci robotů při svařování, umisťování různých prvků a provádění dalších činností, které jsou potřebné k dokončení sestavy. Vzhledem k tomu, že roboty mají úplný a neomezený přístup ke konstrukční „kostře“ vozidla, jsou svařovací operace účinnější a přesnější než při tradičním procesu, což vede k lepší celkové geometrii výroby. Současně je na samostatné stanici připravena vnější část vozidla – umístěna a připevněna ke konstrukčnímu skeletu.

Rámové stanice OpenGate, postupně a v jedinečné konfiguraci umožňuje realizovat jemné operace ve dvouvrstvém konstrukčním procesu.

Rozsáhlé používání lehkých materiálů, jako je hliník, který je sám o sobě mnohem měkčí než jeho tradiční ocelové protějšky, vyžaduje při spojovacích a dokončovacích procesech vysokou přesnost a preciznost. A protože model Giulia Quadrifoglio je opatřen střechou a ochranným krytem z uhlíkových vláken, složitost procesu se dále zvyšuje. Na rozdíl od ostatních modelů Giulia, kde se hliníková střecha upevňuje pomocí laserového pájení, střecha z uhlíkových vláken modelu Giulia Quadrifoglio se připravuje a sestavuje na plně automatizované pracovní stanici. Proces, který je v patentovém řízení, se skládá z několika robotů, které jsou doplněny pokročilými systémy sledování a řízení. Celý proces je řízen z hlediska kvality a přesnosti – od automatického čištění komponent přes míchání, rozdělování a aplikaci dvousložkového lepidla až po jeho polymeraci, která zahrnuje inovativní systém InfraRed. Následuje testování vodotěsného těsnění.

Na rozdíl od jiných modelů Giulia je střecha z uhlíkových vláken modelu Giulia Quadrifoglio připravena a sestavena na plně automatizované pracovní stanici.

Monitoring výrobního procesu

Dalším inovativním aspektem výrobní strategie je použití pokročilých technologií, jako je například válcový lemovací systém RHEvo, které kombinují výkon a efektivitu se sběrem dat v reálném čase a monitorováním procesu. Při rychlostech až 750 mm.s-1 může systém RHEvo provádět lemování velmi složitých prvků napříč několika výrobními linkami, přičemž chrání geometrickou jednotnost smontovaných dílů, zkracuje dobu uvedení na trh a snižuje celkové výrobní náklady. U modelů Giulia se RHEvo používá k lemování zadního podběhu, což napomáhá zachovat silný točivý moment, který vysoce výkonný sportovní sedan vyžaduje. I zde se používají pokročilé systémy kontroly pro identifikaci a opravu jakýchkoli polohovacích proměnných vzniklých při umístění podvozku ve stanici. Systém kontroly nejen vypočítává přesné umístění podběhu, ale také odesílá data robotu, aby správně umístil kovadlinu vzhledem k podběhu. Při této spolupráci může následně robot rekalibrovat svou pozici tak, aby byl dokonale vycentrovaný vzhledem k podběhu. Systém RHEvo poté při práci v tahovém režimu automaticky olemuje podběh, čímž vytvoří během tří průchodů a za použití dvou typů válečků perfektně přesnou spodní obrubu. Jakmile je proces lemování dokončen, systém se automaticky znovu nastaví pro další model. Kromě toho je tento pokročilý systém dostatečně flexibilní, aby zvládl až čtyři různé modely bez nutnosti dalšího nastavení nebo zásahu obsluhy.

Tato úroveň inovací není pro společnost Comau nová. Její znalosti a globální technologická síť umožňují snižovat rizika instalace a spuštění provozu a současně zkracovat celkové časové rámce programu. Škálovatelnost a všestrannost technologického přístupu společnosti byla pro splnění přísných požadavků zásadní, avšak ještě důležitější byla společná vize toho, čeho měly obě společnosti dosáhnout. Díky neuvěřitelně úzké týmové spolupráci a procesům WCM byl tento průlomový projekt úspěšný na několika úrovních. Hlavním přínosem nabídky společnosti Comau je inženýrský tým, který může pracovat přímo s klienty, jako je Alfa Romeo, a společně vyvíjet technologická řešení na míru, která splňují skutečné provozní a investiční požadavky konkrétního projektu. Kromě toho se tým zabývá navrhováním inovativních a efektivních způsobů optimalizace klíčových výrobních procesů, zkracování doby spuštění a zvyšování výkonu od prvního dne. Jedná se o přístup založený na spolupráci v oblasti inženýrství, který je podpořen základním odhodláním společnosti Comau podporovat budoucnost otevřené automatizace.

Comau

Zibetti, Daniele

daniele.zibetti@bm.com

http://www.comau.com/EN

Reklama
Vydání #11
Firmy
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.

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.

S MES systémy k vyšší efektivitě

Další konference z produkce společnosti Controller Institut, která se věnuje vzdělávání v oblasti controllingu a podnikových financí, s názvem Výroba v detailu se konala v Plzni a účastníkům vedle hodnotného programu v přednáškové sekci byl umožněn také vstup do výrobních prostor společnosti Doosan Škoda Power. Konference je primárně určena výrobním ředitelům a manažerům, technickým ředitelům či mistrům výroby, kterým představuje řešení pro efektivní řízení výroby ale také např. zaměstnanců.

Související články
V nejisté době je univerzálnost řešením

Automatizace průmyslových procesů řeší problémy s nedostatkem kvalifikované pracovní síly, nahrazuje fyzicky namáhavou či zdravotně škodlivou činnost, snižuje chybovost lidského faktoru, zkracuje výrobní časy a v konečném důsledku přispívá ke zvýšení kvality a zisku. Nejen toto je pro ředitele společnosti Acam Solution Ing. Pavla Bortlíka a jeho tým motivace, ale i zábava. Za relativně krátkou dobu na trhu se firma stala, ať už napřímo, či přes své obchodní partnery, dodavatelem společností jako Volkswagen, Toyota, Olympus, Škoda Auto, Edwards, TE, BOSH, Heinze Gruppe, Woco STV či Fanuc a nyní přichází s řešením vhodným nejen pro velké výrobce, ale také pro malé a střední podniky – s univerzální robotickou buňkou HXG. Důležitým komponentem v této buňce je mimo jiné systém pro upínání nulového bodu VERO-S od společnosti Schunk.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizovaná výroba dílenského nábytku

Rodinný podnik Polak cz má bohatou historii v oblasti zpracování plechů. Od dob výstředníkových lisů, na kterých společnost začínala, se toho mnoho změnilo. Jednatel a zakladatel společnosti Petr Polák si pochvaluje velký progres v technologiích zpracování plechů i v automatizaci. I přes nízký stav zaměstnanců díky automatizaci a vysokým výkonům strojů Trumpf si může dovolit dále rozšiřovat výrobu.

O úspěchu v průmyslovém lepení rozhodují zkušenosti

Málokterý obor ve strojírenských technologiích je závislý na tolika okolnostech, jako je tomu v průmyslovém lepení. Je to dáno množstvím vlivů, které ovlivňují konečný výsledek. Od samotného lepidla, vhodně zvoleného typu a konkrétních vlastností přes způsob aplikace lepidla, rychlost nanášení, čas na nanesení a ztuhnutí lepidla, přesnost nanášení, čistotu, bezpečnost a ekologii až po cenu. Pohybujeme se v rozsahu od jednoduchého lepení krabic housenkou lepidla nanášenou ruční pistolí až po automatické linky s množstvím servopohonů a čidel, příp. s robotem v ceně několika milionů korun.

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.

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 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.

Získané zkušenosti inovacemi pro zákazníky

Průmysl 4.0 je aktuální výzvou pro výrobce obráběcích strojů. Vlastní znalosti této problematiky uživatelů se na jeho implementaci do reálného provozu podílí velkou měrou a přispívají ke snadnějšímu zvládnutí cesty vedoucí k většímu propojení od výrobců strojů, přes jejich provozovatele až po odběrate dílů na strojích vyrobených. Podívejme se na zkušenosti společnosti Mazak v této oblasti.

Procesní řetězec pro průmyslový 3D tisk

Stroje, které generují středně velké díly technologií Laser Metal Fusion (LMF), vyrábějí složité strukturované díly pomocí laseru vrstvu po vrstvě v práškovém loži. Tyto díly mohou mít průměr až 300 mm a výšku 400 mm. Díky chytrému principu válců, který umožňuje jejich rychlou výměnu pro výrobní proces a pro zásobní materiál, se tato nová zařízení etablují v segmentu sériové výroby složitých kovových dílů.

Pod pláštěm autobusu

Kdo z nás nikdy nejel autobusy značky Iveco? Meziměstské autobusy Iveco Crossway a Crossway Low Entry z Vysokého Mýta sice své cestující naleznou spíše v zahraničí(v roce 2015 byla společnost Iveco Czech Republic osmým největším vývozcem), nicméně i na českých silnicích se v nich můžeme svézt.

Jedině CO2 laser pro opracování plastů? Dnes už ne

Implementace a nahrazování mechanických střihadel funkčními celky s CO2 lasery je již dlouhou dobu etablovaný proces pro odstraňování vtokových soustav. Ale co když chceme výrobek z plastu kompletně opracovat? Zjednodušit tvar formy a snížit tak náklady ve výrobě? Musíme kupovat drahé 3D CO2 laserové celky? Není možné laserovou technologii integrovat do technologie stávající?

Od samuraje k robotice

Japonská společnost Yaskawa Electric Corporation v uplynulém roce oslavila 100. výročí od svého založení. Oslavy proběhly v prosinci i v české pobočce Yaskawa Czech.

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