Robotyzacja procesów montażowych od lat stanowi jeden z głównych kierunków rozwoju przemysłu motoryzacyjnego. Nie wszystkie operacje można jednak łatwo zautomatyzować. Jednym z takich przykładów jest montaż osłon podwozia samochodów osobowych, który wymaga pracy pod pojazdem, często w niewygodnej pozycji oraz z wykorzystaniem dużych i podatnych na odkształcenia elementów.

źródło: Fraunhofer IWU

Nad rozwiązaniem tego problemu pracuje zespół badawczy Fraunhofer IWU wspólnie z Volkswagen Sachsen GmbH. W ramach projektu HAutoMont tworzony jest hybrydowo-autonomiczny system montażowy, którego zadaniem jest częściowa automatyzacja montażu osłon podwozia przy jednoczesnym zachowaniu opłacalności ekonomicznej procesu. Jednym z celów projektu jest również opracowanie zaleceń dotyczących projektowania części oraz organizacji produkcji z uwzględnieniem wymagań przyszłych systemów automatyzacji.

Dlaczego montaż osłon podwozia jest tak wymagający?

Osłony podwozia odpowiadają m.in. za poprawę aerodynamiki pojazdu oraz ochronę jego elementów przed czynnikami zewnętrznymi. Montaż tych elementów wiąże się jednak z szeregiem wyzwań.

Pracownicy wykonują tę operację najczęściej nad głową lub w wymuszonej pozycji ciała, co zwiększa obciążenie barków, szyi i kręgosłupa. Dodatkową trudność stanowi manipulowanie dużymi, elastycznymi elementami o złożonych kształtach, które wymagają jednoczesnego precyzyjnego pozycjonowania i użycia znacznej siły.

Proces komplikuje także konieczność stosowania licznych elementów mocujących, takich jak klipsy i śruby, które trzeba pobierać oraz przenosić podczas montażu. W przypadku największych osłon do wykonania połączeń śrubowych często niezbędna jest współpraca dwóch pracowników, a dostępna przestrzeń robocza bywa ograniczona.

Człowiek nadal ma przewagę nad robotem

Choć mogłoby się wydawać, że właśnie takie zadania powinny zostać całkowicie przejęte przez roboty, badacze wskazują, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona. Operator potrafi intuicyjnie dopasować położenie elastycznego elementu bez konieczności korzystania z rozbudowanych systemów pomiarowych czy bez potrzeby zatrzymywania linii produkcyjnej.

Z łatwością radzi sobie też z różnicami między kolejnymi wariantami części. Może również elastycznie dostosowywać tempo pracy do aktualnej sytuacji na stanowisku.

W przypadku robotów jednoczesne pozycjonowanie elementu, jego stabilizacja oraz wykonanie połączeń mocujących wymaga znacznie bardziej złożonych procedur. Nawet nieprawidłowo osadzony klips może oznaczać konieczność wykonania poprawek, na które podczas krótkiego taktu produkcyjnego często brakuje czasu. To właśnie dlatego pełna automatyzacja takich operacji nadal pozostaje dużym wyzwaniem technicznym.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Silnik i układ napędowy

Podwozie pod presją: trwałość, komfort i nowe technologie w erze starzejącej się floty

Średni wiek samochodu osobowego w Polsce zbliża się do 15 lat, a w całej Unii Europejskiej przekracza 12. Za tymi liczbami kryje się fundamentalna zmiana, którą codziennie odczuwają mechanicy. 

Volkswagen ID.3 jako stanowisko badawcze

Do badań wybrano jeden z elementów osłony podwozia stosowanych w modelu Volkswagen ID.3. Spośród trzynastu różnych części wykorzystano element odpowiedzialny za poprawę aerodynamiki pojazdu.

Jak podkreślają autorzy projektu, komponenty tego typu często ulegają zmianom podczas cyklu życia modelu samochodu. Z tego względu system automatyzacji musi uwzględniać również występowanie kolejnych wariantów konstrukcyjnych.

W opracowanym stanowisku badawczym zastosowano robota odpowiedzialnego za pozycjonowanie osłony podwozia oraz drugiego robota wykonującego operacje wkręcania śrub. Zdobyte doświadczenia mają posłużyć do opracowania bardziej efektywnych procesów produkcyjnych oraz projektowania kolejnych generacji osłon podwozia z myślą o łatwiejszej automatyzacji ich montażu. 

Projektowanie pod automatyzację

Jednym z najważniejszych rezultatów projektu mają być zalecenia dotyczące tzw. projektowania pod automatyzację. Oznacza to takie konstruowanie elementów oraz organizację procesu produkcyjnego, aby stanowiska zrobotyzowane mogły wykonywać zadania szybciej, sprawniej i z mniejszą liczbą korekt. 

Z perspektywy producentów samochodów oznacza to możliwość ograniczenia obciążenia fizycznego pracowników, poprawę ergonomii stanowisk oraz lepsze wykorzystanie robotów tam, gdzie ich zastosowanie jest uzasadnione technicznie i ekonomicznie. Badania pokazują jednocześnie, że w przypadku złożonych operacji montażowych najbardziej efektywnym rozwiązaniem pozostaje współpraca człowieka z robotami, a nie całkowite zastąpienie operatorów przez zautomatyzowane stanowiska. 

Źródło: Fraunhofer IWU