Decentralizált megoldások a karosszériaépítés nagyobb hatékonysága érdekében

A nagyobb hatékonyságra és a digitalizációra való törekvés aligha kap olyan nagy hangsúlyt más iparágban, mint az autógyártásban. Az autóipar korán felismerte a gyártási folyamatok villamosítása felé mutató tendenciát, és meglátta benne a lehetőséget a gazdaságtalan pneumatika kiváltására. A karosszériaépítés jó példa arra, hogy mely megoldások hatékonyak a gyártásban. Itt az automatizálási technológia jelenleg különösen nagy kihívás előtt áll.

A gépek csatlakozására szolgáló vezérlőszekrények telepítésénél a klasszikus kábelezés jelenti a legnagyobb költségtényezőt. A telepítési költségek több mint 50 százalékát teszi ki. A modularizáció és az előre összeszerelt csatlakozók kombinációja már itt is jelentős hatékonysági ugrást jelent, nem beszélve a vezetékezési hibák minimalizálásáról.
A decentralizált automatizálási koncepciók a decentralizált szervohajtások zökkenőmentes integrációját teremtik meg, mivel a tápellátást, az érzékelők rendszerét és a működtető elemeket közvetlenül a géphez és a berendezéshez teszik át. A vezérlőszekrény – ebben a megközelítésben – elavulttá vált, ami számos előnnyel jár.

Karcsú telepítési koncepciókkal a jövőnek való megfelelés érdekében

Legfőbb ideje szembenézni a jövő termelési világának kihívásaival, és megtalálni a megfelelő válaszokat a digitalizációval, az Ipar 4.0-val, a mesterséges intelligenciával, a szakképzett munkaerő hiányával és a következő generációk új munkával összefüggő elvárásaival kapcsolatos kérdésekre. A gyártásban egyre fontosabbá válik a rugalmasság és a piacra jutási idő is, amik az energiahatékonysággal, a CO₂-csökkentéssel és a fenntarthatósággal kapcsolatos kérdésekkel együtt meghatározzák a berendezések tervezését is. Más szóval, jelenleg nagyjából minden, ami korábban a gyártási folyamatokban megbízhatónak számított, próbatétel előtt áll.
A karosszériaépítés automatizálása esetében ez a következőket jelenti: kilépés a terepi környezetbe, decentralizálás, modularizálás, technológiák kombinálása, hatékonyabb energiafelhasználás, a komplexitás csökkentése és egyszerűsítés. A decentralizálás alapgondolata olyan egyszerű, mint amilyen magától értetődő: először is az áramellátás kerül ki – más szabványos alkatrészekkel, például biztosítékokkal vagy áramkörökkel együtt – a központi vezérlőszekrényből, és kisebb, decentralizált házakba telepítik. Ezeket a kompakt egységeket ezután közvetlenül a gyártógépen helyezik el. Ugyanez vonatkozik az ipari PC-kre is, amelyek átveszik a teljes berendezés vagy az egyes moduláris géprészek kommunikációját és vezérlését. További előnye a könnyű összeszerelhetőség: az érzékelők és működtetőelemek felszerelése és bekötése, ideális esetben a felhasználóbarát (plug and play) elv szerint, előre összeszerelt csatlakozókkal történik – ezáltal a vezérlőszekrénynél az időigényes és bonyolult szerelési munkálatok, mint például a huzalcsupaszítás, a vezeték érvéghüvelyeinek elhelyezése és a tényleges csatlakoztatás is elkerülhetők. Ez mentesíti a termelő- és gyártócsarnokokat a géptartozékoktól, és jelentősen racionalizálja a kábelarchitektúrát.

Hatékonyság az egész soron belül

A karosszériaüzem csarnokaiban még mindig sok a sziszegés és a fütyülés. A jó öreg sűrített levegő még mindig sok pneumatikus bilincset hajt. Minden sziszegés és sípolás azonban már a hangjával is bizonyítja, hogy a pneumatika meglehetősen veszteséges.
A mindössze 10-20 százalékos hatásfok mellett a levegő – mint energiaforrás – hallhatóan sok energiát pazarol el az elkerülhetetlen szivárgások és a nem hatékony működtető egységek miatt. A sűrített levegő pedig drága.
A pneumatikus bilincsek elektromos bilincsekkel való helyettesítése minden érintett fél számára csak előnyöket kínál:

• Az autógyártó csökkentheti az üzemeiben a nem hatékony, rosszul szabályozható és viszonylag drága pneumatikát.
• A gyártástervező egyetlen energiaforrásra – nevezetesen a villamos energiára – összpontosíthat.
• Az alkalmazottak érezhetően csendesebb és egészségesebb munkakörnyezetben dolgozhatnak. A sűrített levegőnek ugyanis a zajártalom mellett van még egy negatív mellékhatása, hogy olajtartalmú ködpárát bocsát ki.

Mindemellett a pneumatikával ellentétben a szervomotorok használatakor a pontos folyamatadatok – mint például a mechanika pozíciója vagy a szükséges nyomaték – rögzíthetők és elemezhetők a mozgási ciklus során, aminek köszönhetően helyettesíteni tudják az egyébként szükséges mérőrendszereket és végálláskapcsolókat. A dupla lemezek ezáltal ismerhetők fel. Az egyszerű „betanítás” következtében az üzembe helyezés 80 százalékkal gyorsabbá válik. Ezenkívül több befogási pont és a különböző anyagvastagságú variánsok gyártása – kulcsszó: a tételméret – újabb betanítás nélkül lehetséges. A pneumatikus szorítóbilincseket ezzel szemben hetente többször is újra be kell állítani. És végül, de nem utolsósorban a fenntarthatóság és a CO₂-célkitűzések szempontjából is kifizetődő, mivel a regeneratív elektromos befogók energiát takarítanak meg, ami védi a környezetet.

A Vario-X egy moduláris és rendkívül rugalmas automatizálási platform, amely először használható az összes automatizálási funkció teljesen decentralizált megvalósítására (Murrelektronik GmbH)

Gyorsan telepíthető és rugalmasan alkalmazható: Vario-X

A karosszériaüzemben a decentralizálás előfeltétele egy olyan rendszerszintű megközelítés, amely magában foglalja a tervezés és a hardver kombinációját. Szükséges egyrészt egy átfogó automatizálási koncepció, amely magában foglalja a kihívások és azok kölcsönhatásainak rendszerszintű szemléletét. Másrészt egy moduláris és méretezhető hardver, amely a vezérlőszekrényből közvetlenül a gépen átveszi az összes funkciót, és kiegészíti azokat a digitalizálás szempontjainak megfelelően. Ilyen megoldást kínál például a Murrelektronik a Vario-X gyártmányával, ami egy moduláris és rugalmas automatizálási platform, amellyel először az összes automatizálási funkció igényorientáltan és decentralizáltan – azaz vezérlőszekrény-architektúra nélkül – valósítható meg.
A karosszériaépítésben az alkalmazási területek sokrétűek: az állítótengelyektől kezdve az erőbefogókon át az emelőegységekig minden alkalmazás elképzelhető, vagyis minden hajtott tengely akár egy kilowatt teljesítményig is átalakítható. A Vario-X segítségével a pneumatikus működtető egységek könnyen átalakíthatók szervoelektromos megoldásúakká, mivel a karosszériaépítésben szokásos 600 Watt körüli hajtási teljesítmény a – 48 VDC tápellátással rendelkező – Murrelektronik automatizálási platformjára van kialakítva. A meghajtóba integrált kódoló kiküszöböli a vég­álláskapcsolók és egyéb érzékelők csatlakoztatásának szüksé­gességét. Egyszerűen ki kell cserélni a sűrített levegős tömlőt a Murrelektronik MQ15 tápcsatlakozójára – és kész. Pozitív mellékhatás, hogy az elterjedt 560 VDC-s szervohajtás-technológiához képest a 48 VDC-vel a dolgozók sokkal biztonságosabb munkakörnyezetben dolgozhatnak.
A Vario-X az azonos nevű platformból és a hozzá tartozó auto­matizálási és telepítési koncepcióból áll. Az érzékelőket és a működtető egységeket a közvetlen gépi környezetbe helyezi, és a megbízható feszültség-, jel- és adatkezeléshez biztosítja a decentra­lizált szervohajtások zökkenőmentes integrálását. A Vario-X lelke a robusztus, víz- és porálló, IP65 védettségű ház, amelybe be­építették a tápegységet, a vezérlőrendszert, a kapcsolókat, a biztonságtechnikát és az IO-modulokat. Ezek modulszerűen egymás mellé bepattinthatók egy robusztus, integrált gépszerkezeti profilokkal kialakított hátlapba.

A Vario-X által működtetett erősáramú bilincsek megbízhatóbbak és kevésbé hibáznak, mint a hagyományos pneumatikus rendszerek.
A platform folyamatosan információkat tud nyújtani olyan paraméterekről, mint a helyzet, a nyomaték és a sebesség (Murrelektronik GmbH)

Digitális ikrek

A digitális ikrek új szintre emelik a digitalizációt. A berendezés vagy gép digitális képe tartalmazza a későbbi rendszer összes funkcióját és paraméterét, beleértve az eredeti vezérlőszoftvert is – már a tervezési vagy méretezési szakasztól kezdve. Ez például olyan előzetes megfigyeléseknél fontos, mint a mozgó alkatrészek ütközésvizsgálata a karosszériaépítésben. A kiterjesztett valóság (AR) alkalmazások segítségével az összes mozgásfolyamat virtuálisan megtekinthető és elemezhető egy táblagépen.
A működés során a digitális iker biztosítja az adatalapot az állapotfigyeléshez és a megelőző karbantartáshoz. Ezek alapján a termelésben előforduló rendellenességek felismerhetők és orvosolhatók, mielőtt a minőség romlana. A hosszú távú elemzések révén elkészíthetők az energiahatékonyságra vonatkozó kimutatások és a különböző folyamatváltozások szimulációi, amelyek információt nyújtanak a lehetséges megtakarítási lehetőségekről.
A digitális ikerre épülő, innovatív telepítési koncepciónak köszönhetően a Vario-X átlagosan 40 százalékkal lerövidíti az üzembe helyezést. Emellett a teljes rendszer támogatja a moduláris és átlátható folyamatokat, a nagyobb hozzáadott értéket, és ezáltal a nagyobb gazdasági hatékonyságot és fenntarthatóságot a karosszériaépítésben. A decentralizációs koncepció következetes alkalmazásával a platform lehetővé teszi a digitális átalakulásba való belépést a folyamatos működés során – ami a döntő lépés a helyes irányba.

Szerzők: Christian Kübler – Termékmenedzser, Murrelektronik

Murrelektronik Kft.
9024 Győr, Práter utca 9.
Tel.: +36 96 900 125
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.murrelektronik.hu