瑞典奧斯卡港 Scania 車身工作坊的自動化程度高達 95%,是世界上最現代化的車輛製造廠之一。同時,該工廠支援大規模自訂。裝配完成時,幾乎沒有相同的兩個卡車駕駛室。那麼,這是工業物聯網在起作用嗎?Festo 的自動化產品無疑提供了堅實的基礎。
自 2016 年以來,高端製造商 Scania 就開始出售裝配自訂化卡車駕駛室 — 而且幾乎完全是由 288 個機器人完成。「對我來說,優質的產品需要在優質的工廠裡生產,這一點毋庸置疑。」奧斯卡港 Scania 駕駛室車身生產工廠經理 Marcus Holm 解釋道。「高度自動化帶來了卓越的質量,並為我們的操作人員提供了良好的工作條件和人體工學。」他補充道。
機器人將面板放置在連接工位上並焊接。所有員工要做的就是裝載工位和監控機器。無論如何,依照瑞典的職業健康和安全法規,已經不能使用手持焊接設備。一方面,焊接工具變得太重且難以操作,而另一方面,因為輻射的緣故,職業安全指令規定了焊槍和操作者之間的最小距離。
禁止裝配工作坊裡的手工焊接從兩個方面給 Scania 帶來了好處:「這表示更好的製程和質量。」奧斯卡港 Scania 駕駛室車身生產項目負責人 Lars Kreutner 解釋說。為了充分利用自動化技術,Scania 成立了一個訓練部門,供員工學習如何使用機器人和自動化技術。
Scania 製造的所有卡車重量都超過 16 噸。例如,該公司做為消防服務或廢物收集特種車輛的製造商已頗負盛名。僅這些小眾市場就有數十萬種選配型。
「得知我們為卡車提供的自訂選項比乘用車更多,人們可能會感到驚訝。」Scania 沖壓工作坊和車身工作坊的自動化和電氣工程師 Evert Forsberg 說道。在乘用車生產中,每種車型都有自己的裝配線。「另一方面,我們在單獨裝配線上裝配 Scania 所提供的所有駕駛室。」Forsberg 說。
這表示該工作坊擁有工業物聯網的許多關鍵特性 — 自訂車輛的大規模生產、控制技術帶來的適應性和靈活性、診斷能力以及工業能效和安全解決方案。「所有工廠製造商都有一個模組化標準化概念。」Forsberg 說。歸根結底,工廠操作員需要能夠依賴成熟的自動化產品。另一個目標是避免不必要的備件庫存。所有面板都在氣動驅動裝置中夾緊,然後進行焊接。"自動化專家 Forsberg 說:「我們決定選擇 Festo 的預配置型 CPX/VTSA 閥島,是因為它們具有許多好處 — 例如乙太網路介面和網路介面、診斷、安全、PROFINET 和工業能效。"
CPX/VTSA 閥島實際上是 PROFINET 的唯一介面 — 不需要額外的接線。閥島透過自動化平台 CPX 提供診斷數據,並可用於監控系統,做為預測性維護的一部份:「我們可以在系統組件出現故障並使整個系統癱瘓之前更換它們。」專案經理 Kreutner 解釋道。
「我們也對閥島的安全概念印象深刻。」Forsberg 說。當需要干預時,CPX 可以在不同的壓力區和排氣區進行操作。"我們可以使用移動面板檢查受影響的系統零件,而不必搜索整個系統來查找錯誤 — 那就像大海撈針一樣。" 此外,對單一系統零件重新加壓比啟動整個系統更節能。
焊接機器人需要壓縮空氣來移動焊槍和夾緊金屬板材。冷卻水防止焊接系統過熱。Festo 為焊槍提供完整的壓縮空氣和冷卻水供應解決方案。在 Scania,它們整合在安全圍欄中,便於操作 — 包括 MS 系列氣源處理。
對於靜態焊槍,Festo 開發了完全符合 Scania 和 ABB 規範的旋轉臂,在完成 150 個點焊後,旋轉臂將電極銑削裝置,即所謂的電極研磨器,帶到電極上。旋轉臂由 Festo DNCE 電缸精確定位,並由 EMMS 步進馬達驅動。利用該解決方案,Festo 將週期時間縮短了一半以上。
其原因是焊槍電極在使用時變鈍,必須在大約 150 次點焊後銑削,以確保點焊完全準確。「電極銑削的原理和鈍鉛筆的削尖一樣。」Festo 負責 Scania 的前大客戶經理 Leif Lindahl 解釋道。
Festo 用於電極銑削的控制櫃包括 CMMS 馬達控制器和 CPX,後者與馬達控制器和主機器人控制器通訊。「安全性也有所提高,因為工廠操作員在銑削後不再需要進入機器人單元來調整電極到點焊的正確位置。」Lindahl 補充道。
Scania 正在奧斯卡港開創車輛製造的新時代。由於車身工作坊幾乎完全自動化,但仍然在裝配線上實現了精確到 1 件批量大小的巨大靈活性,因此它已經朝著工業物聯網邁進了一大步。新工作坊開創了一個先例,Scania 不久將在巴西聖保羅的 Scania 工廠建立一個類似的工作坊。
奧斯卡港是瑞典東海岸的一個工業城鎮,位於斯德哥爾摩以南約 300 公里處,與度假勝地哥特蘭島和奧蘭島有交通聯繫。2017 年,2700 名員工在這裡為所有 Scania 車型裝配了各種駕駛室。車輛運輸車將這些駕駛室從奧斯卡港運送到位於斯德哥爾摩附近的索德塔爾傑、荷蘭茲沃勒和法國昂傑的 Scania 裝配廠,在那裡裝配成完整的卡車底盤。