Jak polski producent maszyn i integrator robotów wspiera automotive w spełnianiu wymogów OEM

Wymagania klientów OEM często są zapisane językiem jakości: 100% kontroli wybranej cechy, pełna identyfikowalność produktu czy archiwizacja wyników pomiarów zgodnie z wymaganiami konkretnego odbiorcy. Zanim jednak ruszy produkcja seryjna, trzeba przełożyć te zapisy na konkretne rozwiązania techniczne. Tu zaczyna się rola producenta maszyn przemysłowych i integratora robotów. To on projektuje stanowisko tak, aby kontrolowało wymagane parametry, wykrywało błędy, zatrzymywało lub odrzucało detal NOK oraz zapisywało dane potrzebne do późniejszej identyfikacji produktu. Jak wygląda to w praktyce i gdzie w tym procesie pojawia się robotyzacja automotive?

Czego OEM wymaga od dostawcy automotive?

W branży motoryzacyjnej nie wystarczy zadeklarować, że proces jest powtarzalny. Trzeba jeszcze umieć to wykazać.

Podstawę stanowi system zarządzania jakością zgodny z IATF 16949. Wraz z uruchomieniem procesu powstają między innymi PFMEA, plan kontroli oraz analiza systemów pomiarowych MSA. Z punktu widzenia maszyny najważniejsze jest jednak to, jakie wymagania z tych dokumentów trzeba fizycznie zrealizować na stanowisku.

Może to oznaczać na przykład:

• kontrolę obecności lub położenia elementu,
• pomiar konkretnego parametru,
• zabezpieczenie operatora przed niewłaściwym montażem,
• automatyczne odseparowanie produktu NOK,
• zapis wyniku kontroli w systemie traceability.

Problem pojawia się wtedy, gdy maszyna zostaje zamówiona wyłącznie na podstawie ogólnego opisu funkcjonalnego. Jeżeli wymagania jakościowe nie zostaną uwzględnione już na etapie koncepcji, późniejsze zmiany mogą oznaczać dodatkowe czujniki, przebudowę mechaniki, zmiany w sterowaniu lub wydłużenie czasu cyklu.

Co robotyzacja daje w procesie produkcyjnym?

Robot sam w sobie nie gwarantuje jakości produktu. Jego największą zaletą jest to, że wykonuje tę samą operację w bardzo podobny sposób przez kolejne cykle.

Dzięki temu robotyzacja automotive ogranicza zmienność wynikającą z pracy ręcznej. Nie oznacza to jednak, że wystarczy dobrać robota o wysokiej dokładności katalogowej.

Na wynik procesu wpływają również:

• sposób bazowania detalu,
• sztywność oprzyrządowania,
• konstrukcja chwytaka,
• tolerancje komponentów,
• stabilność wcześniejszych operacji.

Jeżeli detal może przesunąć się w gnieździe, nawet bardzo precyzyjny robot będzie wykonywał operację za każdym razem w nieco innym miejscu. Dlatego dobry projekt stanowiska zaczyna się od procesu i oprzyrządowania, a dopiero później od doboru samego robota.

Za co odpowiada integrator robotów automotive?

Integrator nie dostarcza wyłącznie robota czy sterownika. Odpowiada za to, aby wszystkie elementy stanowiska działały razem jako jeden system.

W typowym projekcie integrator robotów automotive łączy:

• mechanikę i oprzyrządowanie,
• robota,
• sterowanie PLC,
• panel operatorski HMI,
• system wizyjny,
• układy bezpieczeństwa,
• urządzenia pomiarowe,
• komunikację z MES lub innymi systemami zakładowymi.

Duże znaczenie ma także sposób odbioru maszyny.

Przed wysyłką stanowiska przeprowadza się FAT, czyli testy u producenta maszyny. Po instalacji w zakładzie klienta odbywa się SAT, podczas którego sprawdzana jest praca maszyny już w docelowym środowisku.

Dobrze przeprowadzony FAT pozwala wykryć znaczną część problemów jeszcze przed dostawą. Skracanie tego etapu tylko po to, aby dotrzymać terminu wysyłki, często kończy się usuwaniem usterek bezpośrednio na hali produkcyjnej.

Fanuc, ABB czy inna marka? Często decyduje standard zakładu

W wielu zakładach automotive marka robota jest narzucona przez wewnętrzny standard.

Powód jest praktyczny. Ujednolicony park maszynowy ułatwia utrzymanie ruchu, ogranicza liczbę części zamiennych i pozwala zespołowi pracować na dobrze znanym środowisku.

Dlatego hasła takie jak integrator robotów Fanuc czy integracja robotów ABB nie muszą oznaczać, że jedna marka jest lepsza od drugiej. Ważniejsze jest doświadczenie integratora w pracy z platformą stosowaną przez klienta.

Dotyczy to między innymi:

• programowania robota,
• konfiguracji funkcji bezpieczeństwa,
• komunikacji ze sterownikiem PLC,
• diagnostyki,
• integracji z siecią zakładową.

Markę robota i rodzinę sterowników PLC warto ustalić jeszcze przed zatwierdzeniem koncepcji. Zmiana platformy na późniejszym etapie może wymagać zmian w oprogramowaniu, komunikacji, dokumentacji, a czasem również w projekcie elektrycznym.

Jak EOL i traceability pomagają spełnić wymagania jakościowe?

W wielu procesach automotive ostatnim punktem kontroli jest stanowisko EOL, czyli End of Line.

Jego zadaniem jest sprawdzenie gotowego produktu przed przekazaniem go do kolejnego etapu lub zapakowaniem. Zakres testów zależy od wyrobu. Może obejmować na przykład:

• test szczelności,
• test elektryczny,
• sprawdzenie funkcjonalne,
• kontrolę wizyjną,
• weryfikację kompletności montażu.

Wynik badania można następnie przypisać do konkretnej sztuki, np. za pomocą kodu DataMatrix.

W ten sposób powstaje traceability, czyli możliwość odtworzenia historii produktu. System może zapisywać nie tylko wynik testu końcowego, ale również numery partii komponentów, parametry procesu, datę produkcji czy informacje o kolejnych operacjach.

Ma to duże znaczenie w przypadku reklamacji. Zamiast zakładać, że problem dotyczy całej partii produkcyjnej, można dokładniej wskazać produkty, które rzeczywiście mogły zostać objęte daną niezgodnością.

Nie warto jednak kontrolować wszystkiego „na wszelki wypadek”. Każdy dodatkowy test zajmuje czas, a rozbudowane stanowisko EOL łatwo może stać się wąskim gardłem całej linii. Zakres kontroli powinien wynikać z rzeczywistego ryzyka i planu kontroli.

Kto odpowiada za bezpieczeństwo i zgodność maszyny?

Integrator, który wprowadza kompletną maszynę do użytkowania, odpowiada między innymi za ocenę ryzyka, zastosowane funkcje bezpieczeństwa, dokumentację techniczną oraz wymagane procedury oceny zgodności.

Przy projektowaniu stanowisk wykorzystuje się odpowiednie normy dotyczące m.in. bezpieczeństwa układów sterowania, wyposażenia elektrycznego oraz systemów zrobotyzowanych.

W praktyce ważne jest rozdzielenie odpowiedzialności poszczególnych stron.

Producent robota odpowiada za dostarczony przez siebie komponent. Integrator odpowiada za kompletną maszynę lub stanowisko, które z tych komponentów buduje. Z kolei zakład korzystający z urządzenia odpowiada m.in. za organizację bezpiecznej pracy oraz przygotowanie pracowników do obsługi maszyny.

Osobnym zagadnieniem są modernizacje istniejących linii. Głęboka przebudowa mechaniki, sterowania lub systemu bezpieczeństwa może mieć wpływ na ocenę zgodności całej maszyny, dlatego zakres retrofitów warto analizować indywidualnie.

Co powinien zapewnić dobry producent maszyn dla automotive?

Współpraca z integratorem nie powinna zaczynać się od pytania: „jakiego robota zastosujemy?”. Ważniejsze jest ustalenie, co dokładnie ma wydarzyć się z detalem i w jaki sposób maszyna ma potwierdzić prawidłowe wykonanie procesu.

Dobrze zaprojektowane stanowisko łączy kilka elementów: właściwe bazowanie produktu, stabilny proces, kontrolę wymaganych parametrów, reakcję na detal NOK, zapis danych oraz jasno określone kryteria odbiorowe.

Robot jest jednym z narzędzi, które pomagają osiągnąć ten cel. Nie zastępuje jednak poprawnie zaprojektowanego procesu.

Takie projekty realizują również polscy producenci maszyn i integratorzy automatyki, w tym PEDROKS. Firma działa od 2009 roku i wykonuje m.in. stanowiska montażowe, testery EOL oraz systemy traceability dla zakładów produkcyjnych w Polsce i za granicą.

Zakres każdego wdrożenia powinien być dobierany do procesu, planu kontroli, standardów zakładowych oraz wymagań klienta końcowego.