Zarządzanie ruchem AGV

CZĘŚĆ 3: TRANSPORT, STEROWANIE, KONTROLA JAKOŚCI

W trzeciej części omawiamy inne ważne etapy produkcji samochodów, które są automatyzowane - takimi są transport (intralogistyka) oraz kontrola jakości.

Transport materiałów i wyrobów w obrębie zakładu jest to jedno z kluczowych zadań, od którego zależy wydajność, płynność i szybkość produkcji, nie tylko zresztą w branży samochodowej, ale w przemyśle w ogóle. W jego automatyzacji zwykle korzysta się z dwóch rozwiązań: przenośników i AGV (Automated Guided Vehicle), czyli bezzałogowych samojezdnych pojazdów wyposażonych w napęd elektryczny i zasilanych z akumulatorów.

PRZENOŚNIKI PODWIESZANE

Przenośniki podwieszane są popularnym środkiem transportu w przemyśle motoryzacyjnym. Dostępne są różne modele takich urządzeń. Najpopularniejsze są dwie konstrukcje: te, w których przenoszone obiekty są zawieszane bezpośrednio na rolkach ruchomego łańcucha pociągowego i przenośniki z wózkami przesuwanymi po oddzielnym torze za pomocą elementów popychających, które są z kolei przymocowane do ruchomego łańcucha pociągowego (typ power & free).

Przenośniki podwieszane są dostępne w wersjach o różnym udźwigu, od kilkudziesięciu kilogramów do nawet kilku ton. Dzięki temu w branży motoryzacyjnej znajdują zastosowanie w transporcie mniejszych i lżejszych podzespołów, takich o średnich rozmiarach i wadze, jak na przykład wytłoczonych części karoserii, które przewożą pomiędzy blacharnią a stanowiskiem robota spawalniczego, jak również większych i cięższych obiektów. Przykładem tych ostatnich są zespawane szkielety samochodów transportowane do lakierni.

Case study 2

Automatyczna linia transportu szkła hartowanego

Na liniach produkcyjnych, gdzie wyroby transportowane są od jednego stanowiska do drugiego, najważniejsze jest jednoczesne osiągnięcie dwóch celów: zapewnienie wymaganej szybkości transportu, dzięki której półprodukty będą docierać na kolejne stacje w odpowiednim momencie (niezbyt szybko, co pozwoli uniknąć ich nagromadzenia się na stanowisku w liczbie przekraczającej jego wydajność, jak i przestojów spowodowanych brakiem następnych wyrobów do obróbki), oraz odpowiedniej jakości produkcji.

Hartowanie szkła

Przykładem procesu produkcyjnego, w przypadku którego ma to szczególne znaczenie, jest produkcja szkła hartowanego, z którego wykonywane są szyby samochodowe. Poszczególne etapy jego obróbki, dla zapewnienia jego największej wytrzymałości powinny być zsynchronizowane, zaś nagromadzenie się szyb na jednym stanowisku może skutkować nawet ich potłuczeniem.

Linia produkcyjna szkła hartowanego składa się z kilku stanowisk, w tym: pieca, w którym jest ono poddawane obróbce termicznej polegającej na jego podgrzaniu do temperatury sięgającej +700°C, stanowiska jego szybkiego schłodzenia oraz stanowiska szlifowania, na którym zostają wygładzone jego krawędzie.

Proces hartowania powoduje powstanie wewnętrznych naprężeń w szkle, co zwiększa jego wytrzymałość, nawet siedmiokrotnie w porównaniu ze szkłem niehartowanym. Szlifowanie krawędzi ma z kolei na celu usunięcie najmniej wytrzymałych fragmentów na brzegach tafli. Prawidłowe przeprowadzenie tych operacji gwarantuje, że szkło hartowane trudniej jest rozbić, a nawet gdy się to uda, popęka ono na drobne, tępe kawałki, które nikogo nie skaleczą. W przypadku szyb samochodowych jest to cenna zaleta.

Linia transportowa

W pewnym zakładzie w ramach modernizacji linii transportu szkła hartowanego wyposażono ją w: sterowniki PLC, napędy AC i oprogramowanie HMI działające na IPC. Napędy przenośników łączących poszczególne stanowiska są zsynchronizowane z taśmociągiem wyjściowym pieca. W razie zmiany profilu produkcji albo specyfiki produktu sterowniki PLC zostają przeprogramowane stosownie do potrzeb. Zapewniona jest też ciągła diagnostyka napędów, dzięki czemu ogranicza się przestoje w produkcji.

CECHY SYSTEMU PODWIESZANEGO

Przenośniki podwieszane mają wiele zalet. Na przykład w przypadku stanowisk malowania czy lakierowania dzięki nim aplikacja tych powłok jest łatwiejsza, uzyskuje się bowiem dostęp do malowanego obiektu ze wszystkich stron. Transport napowietrzny ułatwia też jego suszenie. Przenośniki podwieszane ułatwiają również organizację przestrzenną zakładu i pozwalają na oszczędność miejsca. Wynika to stąd, że nie blokują dróg komunikacyjnych.

Projektując system transportu podwieszanego, należy jednak pamiętać, że jeżeli jego konstrukcja będzie połączona z elementami konstrukcji budynku, trzeba sprawdzić, czy dana hala produkcyjna została zaprojektowana w taki sposób, że będzie w stanie wytrzymać takie dodatkowe obciążenie.

NAWIGACJA WÓZKÓW SAMOJEZDNYCH

Ze względu na elastyczność zastosowań AGV stanowią szybko popularyzującą się grupę urządzeń w fabrykach motoryzacyjnych. Wózki samojezdne wymagają nawigacji i zarządzanie ruchem. Wyróżnić można wiele sposobów nawigowania AGV. Przykładem są metody: pętli indukcyjnej, pętli magnetycznej, optyczna, laserowa, ultradźwiękowa i w oparciu o system GPS.

W przypadku użycia pętli indukcyjnej pod podłogą umieszcza się kabel. Przepływ prądu elektrycznego wytwarza dookoła niego pole magnetyczne, którego natężenie mierzy układ odbiorczy w AGV. Sterownik koryguje kierunek, w jakim pojazd się przemieszcza, tak by wartość ta była jak największa. Metoda ta jest niezawodna i dokładna, lecz położenie przewodu pod podłogą może być kosztowne. Trudna jest również późniejsza modyfikacja trasy.

Alternatywą jest metoda pętli magnetycznej, w której wykorzystuje się namagnesowaną taśmę naklejaną na podłodze. Jej zalety to: prosta i niedroga instalacja oraz łatwa modyfikacja ścieżki. Niestety, taśma magnetyczna nie jest trwała ani odporna na uszkodzenia. Wykorzystuje się też skanery laserowe, które montuje się na dachu kabiny wózka. Skanując pomieszczenie, wykrywają znaczniki zamocowane na ścianach. Metoda ta jest dokładna, a trasę można łatwo zmienić. Znaczniki muszą być jednak umieszczone na jednakowej wysokości i cały czas znajdować się w zasięgu skanera.

Jak się produkuje opony?

Najważniejsze surowce, z których produkuje się opony, to: kauczuk, sadza, która nadaje kolor oraz olej, dzięki któremu mieszanka tych substancji ma właściwości plastyczne. Do tych składników dodaje się też rozmaite środki, które utwardzają, wzmacniają i poprawiają wytrzymałość opon. Mieszankę podgrzewa się i nagumowuje nią konstrukcję nośną. W ten sposób powstaje opona surowa (zielona). Dalej w procesie wulkanizacji zostaje ona utwardzona i uzyskuje ostateczny kształt. Opony surowe od gotowych znacznie różnią się właściwościami - są one giętkie oraz podatne na uszkodzenia. Ma to istotny wpływ na wymogi stawiane środkom ich transportu.

Transport opon

Niektóre z zagrożeń, np. te związane z ostrymi zakończeniami elementów transportujących, są wspólne dla opon zielonych i tych już po wulkanizacji. Dlatego trzeba sprawdzić przenośnik pod kątem występowania w nim nieosłoniętych śrub, kantów i ostrych połączeń pomiędzy jego segmentami. W przypadku obu typów opon występuje też bardzo duże tarcie, dlatego trudno przemieszczają się po przenośniku, wzdłuż i w poprzek taśmociągu.

Jeśli chodzi o same opony surowe, to przede wszystkim nie powinny się ze sobą stykać. Ponadto ze względu na charakterystyczny "spodkowaty" kształt mogą się przewracać na pochyłościach (lepiej nie przekraczać 30° nachylenia / wzniesienia ) i się zapadać. Dlatego trzeba odpowiednio dobrać wysokość, na której umieszcza się czujnik na przykład zliczający opony tak, aby wykrywał ich obecność niezależnie od tego, czy się zapadły, czy nie.

Trzeba pamiętać, że nieruchome przenośniki rolkowe mogą pozostawić na ich powierzchni wcięcia. Aby z kolei uniknąć jej ścierania się w przypadku, gdy opony podczas transportu przesuwają się z jednego przenośnika na drugi, trzeba dopilnować, żeby taśmy obu tych urządzeń poruszały się z jednakową prędkością. Jeżeli chodzi o gotowe opony, to są większe, mają wyższą temperaturę, a typowa prędkość ich przenoszenia wynosi 30÷60 metrów na minutę. Mogą się też ze sobą stykać.

Opony najczęściej są transportowane za pomocą przenośników: z modułowymi pasami z tworzyw sztucznych, które charakteryzuje wytrzymałość i łatwość konserwacji, z pasami z tkanin, które z kolei są tańsze od modułowych, rolkowych i grawitacyjnych.

ZARZĄDZANIE RUCHEM AGV

Aby system bazujący na AGV działał, a między wózkami nie dochodziło do kolizji, konieczne jest sterowanie ruchem tych pojazdów. Można to zrealizować centralnie - wówczas główny system zbiera informacje o położeniu poszczególnych wózków i nadzoruje ich ruch. W przypadku decentralizacji pojazdy komunikują się bezpośrednio między sobą - gdy określony wjeżdża do danej strefy, wysyła informację o tym do pozostałych, które zatrzymują się na jej obrzeżach do czasu uzyskania potwierdzenia, że jest pusta.

Jeżeli nie korzysta się z systemu zarządzania ruchem, wózki samojezdne chroni się przed kolizjami, montując w nich czujniki. W razie wykrycia przez nie przeszkody, AGV jest od razu zatrzymywany. Pozwala to na pracę wózków w większym zagęszczeniu, aczkolwiek w przypadku, gdy ścieżki ruchu są gęste i skomplikowane, może całkiem sparaliżować ich pracę.