História výroby automobilov

V minulosti sa autá montovali ručne, čo bol časovo a pracovne náročný proces. Vedeli ste, že výroba jedného automobilu Ford Model T týmto spôsobom trvala až 12,5 hodiny? Henry Ford však spôsobil revolúciu svojou inovatívnou myšlienkou lineárneho presunu podvozku vozidla medzi montážnymi stanicami. Každý operátor na tejto linke mal pridelenú presnú úlohu. Z dnešného pohľadu sa nám to javí ako veľmi jednoduchý krok, však? No tento nový návrh montážnej linky rapídne zvýšil efektivitu a objem výroby. Skrátil sa čas potrebný na výrobu jedného automobilu z 12,5 hodiny na 1,5 hodiny. Predajná cena vozidla týmto krokom postupne klesla z 850 USD na 300 USD! To bol jeden z hlavných dôvodov, prečo sa autá stali oveľa dostupnejšími.

Priemyselná vs. kolaboratívna robotika v automobilovom priemysle

Ďalším technologickým vývojom sa v priebehu desaťročí prešlo na komplexné automatizované výrobné linky, kde stovky robotov zvárajú, lakujú a manipulujú s jednotlivými dielmi vozidla. Priemyselné roboty dominujú v automobilovom priemysle nad kolaboratívnymi vďaka svojej konštrukčnej schopnosti vykonávať úlohy rýchlo a presne. Prečo? Dôvod je úplne jednoduchý a ako príklad uvedieme proces bodového zvárania. S kliešťami na bodové zváranie, ktoré vážia viac ako 100 kg, môžu priemyselné roboty manipulovať rýchlosťou viac ako 2 000 mm/s pri veľkej presnosti a opakovateľnosti. Priemyselné roboty sú preto nevyhnutné na splnenie požiadaviek flexibilnej výroby v tomto odvetví. Na druhej strane kolaboratívne roboty sú navrhnuté na prácu pri nízkej rýchlosti a môžu tak bezpečne spolupracovať s ľuďmi. Používajú sa v aplikáciách, ako je napríklad kamerová kontrola, aplikácia lepidla alebo skrutkovanie.

Čo sa deje v zákulisí návrhu robotizovaných výrobných liniek?

Neoddeliteľnou súčasťou z pohľadu vývoja komplexných projektov výrobných liniek je softvérový nástroj na riadenie celého životného cyklu výrobku, a to od fázy konceptu a návrhu až po finálnu výrobu, známy pod skratkou PLM (z angl. Product Lifecycle Management). PLM v sebe integruje 3D modelovanie, samotný návrh produktu, inžiniering, aplikačný proces, ergonomické štúdie a offline programovanie. Práca s PLM vyzerá veľmi podobne, ako keď si navrhnete pôdorys vlastného domu. Nakreslíte si rozmery izieb, riešenie dispozície, detailnú vizualizáciu interiéru a použitých materiálov. Do modelu domu môžete vložiť figurínu v rovnakej mierke, ako sú propozície domu, a preveríte si tak priestory a dostupnosť v dome. Ak sa časom rozhodnete pristaviť k domu garáž, viete si presne určiť rozmery, kde ju môžete umiestniť a koľko áut sa tam zmestí. Ak ste so simuláciou a návrhom spokojný, môžete prejsť do fázy realizácie. Pri návrhu výrobnej linky nám CAD údaje a dokumentácia vytvorená v 3D slúžia ako hlavné, tzv. master údaje. Následne celá fyzická inštalácia výrobnej linky musí do detailov zodpovedať vytvoreným CAD modelom. Na kontrolu správnosti fyzickej inštalácie oproti CAD návrhu sa používa laserové skenovanie, kde si vytvoríme merania a mračno bodov (pointcloud), ktoré naimportujeme a porovnáme s CAD návrhom. Ak vidíme odchýlky, vieme urobiť modifikáciu tak, aby sme mali presne zladené dáta, ktoré zabezpečia identickú kópiu celej linky na milimeter presne. V tomto procese zohrávajú svoju úlohu aj virtuálna a rozšírená realita (VR/RR). Pomocou nositeľných zariadení s umiestnením na hlave (headset) pre VR možno odprezentovať, ako bude vyzerať výrobná technológia ešte predtým, ako je vyrobená a nainštalovaná, alebo možno zaškoliť operátorov bez nutnosti ich fyzickej prítomnosti na linke.

Výrobné procesy a dáta

Údaje z výroby a technológií nám poskytujú cenné informácie, ktoré môžu zlepšiť efektívnosť a vplyv na životné prostredie a znížiť náklady na výrobu. Tieto informácie sa využívajú aj na zlepšenie konštrukcie, bezpečnosti, spoľahlivosti a technologickej vyspelosti vozidiel. Na pochopenie a interpretáciu údajov a dát sa v súčasnosti čoraz častejšie využívajú digitálne dvojčatá. Je to digitálna replika, ktorá simuluje správanie a výkonnosť reálneho objektu alebo procesu, čo umožňuje výrobcom testovať a optimalizovať jeho výkonnosť ešte pred jeho fyzickou realizáciou. Digitálne dvojča sa môže používať počas celého životného cyklu výrobku, od návrhu a vývoja až po výrobu.

Globálne trendy

V automobilovom priemysle sa objavuje niekoľko nových trendov, ktoré budú v nasledujúcich rokoch pravdepodobne ovplyvňovať jeho budúcnosť. V posledných rokoch sa pozornosť výrobcov automobilov zameriava na možnosť použitia veľkých odlievacích lisov na výrobu jednodielnych kusov častí automobilov. Platí to najmä pre prednú a zadnú časť podlahy vozidla. Táto technológia sa nazýva Giga Casting a predstavuje zásadnú zmenu tradičného procesu výroby karosérií automobilov. Giga Casting eliminuje potrebu zvárania viacerých dielov, čím sa znižuje celkový počet dielov potrebných na výrobu karosérie a zjednodušuje sa tým výrobný proces. Ďalšou výhodou je redukcia počtu zváracích robotov rádovo v desiatkach kusov. Na to ďalej priamo nadväzuje ušetrenie priestoru výrobnej haly.

Aký bude automobilový priemysel v ďalších rokoch?

Automobilový priemysel sa nachádza v novej ére inovácií a zmien. Budúcnosť tohto odvetvia bude závisieť od vytvárania nových príležitostí a nápadov. Určite budú medzi ne patriť aj tieto:

  • digitalizácia a umelá inteligencia môžu urýchliť vývoj autonómnych vozidiel a zvýšiť bezpečnosť dopravy rozpoznávaním objektov na ceste,
  • výrobcovia sú tiež pod tlakom, aby využívali obnoviteľné zdroje energie a ekologické materiály vo výrobe,
  • mení sa aj správanie zákazníkov – do popredia ide zdieľaná mobilita, v rámci ktorej si ľudia už môžu prenajať v niektorých krajinách vozidlo na určitý čas pomocou aplikácie, presne ako pri kolobežkách alebo bicykloch.

Hovorí sa však, že najlepší spôsob, ako predpovedať budúcnosť, je vytvoriť ju.

Lukáš Šarmir
lukas.sarmir@acumatix.sk

Lukáš Šarmir je konzultant v automobilovom priemysle. V roku 2008 začal svoju pracovnú kariéru ako servisný a projektový technik priemyselnej robotiky na inštaláciách výrobných liniek. Odvtedy je neustále v kontakte s robotikou a pokročilými výrobnými technológiami pre automobilový priemysel. Sústreďuje sa na podporu spoločností radami v oblasti návrhu a zlepšovania výrobných procesov. Témy ako PLM, rozšírená realita, virtuálna výroba, offline programovanie, mobilná robotika vrátane AGV, AMR alebo IGV sú prirodzenou súčasťou jeho pracovného života. Pomáha klientom s realizáciou projektov v automobilovom priemysle od Göteborgu až po Atlantu.