Technologia dokręcania 4.0 – elastyczny  i transparentny proces produkcyjny ze zdecentralizowaną produkcją

Krótsze cykle produkcji, podobnie jak krótsze czasy odpowiedzi, można uzyskać dzięki zastosowaniu mobilnych modułów obiektowych. W połączeniu z inteligentnymi, bezprzewodowymi narzędziami do wkręcania zyskuje się korzyści w postaci większej elastyczności i wydajności, zwłaszcza w kontekście wyzwań stojących przed bardzo niestabilnymi rynkami. W tym artykule omówione zostaną inteligentne narzędzia do montażu akumulatorów oraz sposób, w jaki bezprzewodowe wkrętaki Nexo Bosch Rexroth gwarantują elastyczność i wysoką wydajność dokręcania.

W dawniejszych czasach systemy automatyzacji projektowano  z całkowicie centralną inteligencją, która sterowała wszystkimi podłączonymi do niej maszynami produkcyjnymi. Zwykle taki system składał się z centralnych sterowników PLC komunikującymi się z modułami PLC stacji, które zkolei były połączone  z poszczególnymi maszynami produkcyjnymi. W przypadku instalacji dokręcających maszynami były z reguły sterowniki dokręcania, które rozsyłały i gromadziły informacje do/z poszczególnych kanałów. Taki system ewidentnie wymagał ogromnych wysiłków wkładanych  w konfigurację, dlatego jakakolwiek modyfikacja sprawiała wiele problemów – system nie był więc zbyt elastyczny. Sprawdzał się jednak w przypadku linii produkujących ten sam wyrób w bardzo dużych ilościach.

W koncepcji Przemysłu 4.0 elastyczność dochodzi do takiego poziomu, w którym wymogiem są partie o wielkości jednej sztuki. Aby skutecznie wprowadzać stosowne modyfikacje, wiele decyzji logicznych musi być podejmowanych lokalnie.

Używana zamiast strategii sterowania „pionowego” zdecentralizowana inteligencja lokalnej kontroli pozwala na bieżąco obsługiwać zmiany zapotrzebowania. Inteligencja – na przykład  w postaci lokalnych czytników kodów kresowych połączonych  z lokalnymi sterownikami odpowiadającymi za podejmowane na bieżąco decyzje logiczne – stanowi skuteczne i elastyczne rozwiązanie w przypadku skomplikowanych wyzwań.

Poniżej opisany zostanie rzeczywisty przykład zastosowania  w produkcji systemu Nexo ze zintegrowanym czytnikiem kodów kresowych oraz zintegrowanym sterownikiem.

Klient produkuje cztery artykuły, z których każdy wymaga wykonania dwunastu operacji dokręcania śrub M8 oraz osiemnastu operacji dokręcania śrub M6. Klientowi zależy na ograniczeniu kosztów i realizacji całego zadania za pomocą tylko jednego narzędzia, a nie z użyciem dwóch różnych wkrętaków z odrębnymi sterownikami oraz dodatkowym skanerem kodów kreskowych.

Zaproponowane rozwiązanie obejmuje jeden model wkrętaka Nexo realizującego dokręcanie śrub M8 oraz M6. Wybrany wkrętak Nexo zawiera zintegrowany skaner kodów kreskowych służący do identyfikacji połączeń skręcanych (śrub). Oprócz decyzji logicznych strumień danych zostaje wzbogacony o możliwość dodawania typu i numeru seryjnego części zespołu do dokumentacji.

Korzyści z zastosowania takiego systemu – wkrętaka Nexo ze zintegrowanym skanerem kodów umożliwiającym lokalne podejmowanie decyzji - polegają na zapewnieniu elastyczności  i wydajności w przypadku złożonych zadań i wyeliminowaniu konieczności przeprogramowywania i konfigurowania podłączonych dalej sterowników PLC.

To jednak nie koniec zalet systemu Nexo. W wielu zakładach produkcyjnych pojawia się potrzeba „wyważania linii” , która bardzo często oznacza konieczność relokacji zadań montażowych między stacjami w celu zapewnienia płynnego przebiegu procesu produkcyjnego. W przypadku wyważania linii obejmujących narzędzia wkręcające system dokręcania z powiązanym sterownikiem wymagałby zdemontowania aktualnego sterownika, wymontowania przewodów z korytek kablowych oraz odłączenia ich od stosownych urządzeń, a następnie zamontowania i podłączenia tych wszystkich elementów wnowym miejscu, łącznie  z doprowadzeniem zasilania iuziemienia, podłączenia przewodów komunikacyjnych do sterowników oraz ułożenia przewodów i podłączenia ich do nowych narzędzi. Dzięki bezprzewodowej wkrętarce Nexo to zadanie sprowadza się do przeniesienia narzędzie w nowe miejsce. Brak kabli oznacza wyeliminowanie podłączania przewodów. Jest to wysoce zaawansowany system, który bardzo przypomina technologię plug and play – koncepcja „lean manufacturing” w czystej postaci.

Będąc systemem używanym w operacjach krytycznych wkontekście bezpieczeństwa, wkrętak Nexo, podobnie jak inne produkty do dokręcania firmy Bosch Rexroth, robi o wiele więcej niż tylko dokręca i raportuje wartości momentu i kąta dla danej operacji. Dzięki funkcjom odbierania i wysyłania sygnałów od/do sterowników liniowych, to narzędzie do montaży akumulatorów komunikuje się bezprzewodowo i dzięki temu pracuje jak każda maszyna podłączona kablami w „pionowej” architekturze procesu produkcyjnego. W związku z tym można je na przykład w pełni zintegrować z systemem apoka-yoke i w ten sposób przyczynić się do produkcji „bez błędów” . Dzięki odpowiedniej parametryzacji urządzenie może identyfikować, czy część, której aktualnie oczekuje, jest rzeczywiście odpowiednim elementem. Jeśli na przykład operacja polega na dokręceniu śruby z nakrętką, brak nakrętki zostanie zgłoszony na podstawie nieprawidłowej (większej) wartości kąta. Kolejny przykład: śruba o niewłaściwej długości gwintu.

Połączenie inteligentnego wkrętaka Nexo ze skanerem kodów kreskowych może zapewnić tworzenie nowych identyfikatorów, które będą składać się z wielu pojedynczych danych ID. Można więc za pomocą kodu ID dokumentować sytuacje, w których podczas montażu produktu zeskanowano wiele różnych części. Kod ID powiązany z rezultatami dokręcania staje się więc częścią końcowej dokumentacji danej operacji montażu. W kontekście identyfikalności można w ten sposób uzyskać wyższą transparentność procesu dokręcania. Jeśli wystąpi defekt produktu, przyczynę błędu można więc określić na podstawie zgromadzonych danych. W razie konieczności możliwe jest wtedy wycofanie produktu z rynku w znacznie ograniczonej liczbie.

Podsumowując, to nie centralny sterownik PLC zapewnia identyfikację wymaganych części, ich użycie w odpowiedniej kolejności i wreszcie dokręca je zgodnie z wymaganymi parametrami, dbając o to, aby przed przekazaniem części do kolejnych stacji nie brakowało ani jednej śruby. Za to wszystko odpowiada system Nexo, czyli inteligentny i bezprzewodowy wkrętak.