Aktuální vydání

celé číslo

03

2020

Veletrh Amper

Fórum automatizace a digitalizace

celé číslo

Projekt digitální továrny ve Škoda Auto

Projekt digitální továrny (Digital Factory – dále DF) byl ve společnosti Škoda Auto a. s. zahájen v roce 2004. Pilotně byl zaveden pouze na vybraných částech montáže, přičemž již v roce 2006 byly poprvé sériově využity nástroje DF při montáži automobilu Fabia. Do roku 2013 plánuje Škoda Auto a. s. investovat do DF více než 13 milionů eur. Koncepce, metody a nástroje DF jsou popsány v příspěvku na str. 56 a také v [1]. Tento článek se zaměřuje na vlastní použití v průmyslové praxi – stručně popisuje současné probíhající projekty DF a naznačuje další postupy a cíle Škoda Auto v této oblasti.
 

Cíl: minimalizace nákladů a vyloučení chyb

S rychlým pokrokem výpočetní techniky, informatiky, automatizace, metod digitalizace apod. se DF ve společnosti Škoda Auto a. s. postupně rozšiřuje. I přes poměrně vysoké vstupní náklady se očekává nejen krátkodobá návratnost vložených investic, ale především výrazné celkové zefektivnění současných procesů, možnost flexibilně a ergonomicky navrhovat nové výrobní technologie a procesy, dále růst konstrukční variability, modularity atd. Zefektivněním procesů se hlavně rozumí snaha v nejvyšší možné míře vyloučit chyby a kolize, a minimalizovat tak počet předsériových vozů.
 

Projekty DF ve Škoda Auto

Společnost Škoda Auto usiluje o to, v maximální možné míře využívat možnosti a funkce dostupných kvalitních systémů 3D CAx (např. Delmia Process Engineer, CATIA V5 aj.) k naplňování svých cílů. V současnosti zejména jde o pokročilé zkvalitňování procesů plánování, zkrácení procesů, které předcházejí výrobě produktu a rozšiřování sortimentu, komplexnosti a objemů výroby (obr. 1). Postupnou implementací nástrojů a prostředků DF zajišťuje Škoda Auto samozřejmě také vysokou úroveň kvality výroby a konkurenceschopnost i v budoucnosti.
 
Vzhledem ke složitosti výrobních procesů a specifickým požadavkům na DF bylo nezbytné rozdělit zavádění tohoto konceptu v závodě do dílčích etap, tedy do projektů, které jsou zmíněny v dalším textu. Každý projekt je řízen příslušným projektovým týmem, jehož vedením je pověřen vždy jeden pracovník příslušného odborného útvaru a jeden pracovník útvaru Koncepce závodu a řízení (VCE).
 
V nejpokročilejší fázi je zavádění nástrojů DF v oblasti montáže v rámci projektu ViMo (Virtuelle Montage), který je řešen systémem Delmia Process Engineer. Nejstarším projektem je projekt ViKab (Virtuelles Karosseriebau), který probíhá ve svařovně s využitím systému Siemens UGS (Process Designer) (obr. 2). Pro lisovnu byl v rámci projektu ViPress (Virtuelles Presswerk) vyvinut v koncernu Volkswagen software AP Press.
 
Nejrychleji a nejdynamičtěji se vyvíjejícími projekty současnosti jsou projekty pro logistiku ViLog (Virtuelle Logistik) a agregáty ViAgg (Virtuelle Aggregate), které používají řešení Siemens UGS (Process Designer). V rámci projektu virtuálních agregátů ViAgg jsou řešeny procesy výroby komponent (kliková hřídel, setrvačník apod.), montáž motoru a montáž převodovky.
 
V blízké budoucnosti plánuje útvar Koncepce závodu a řízení Škoda Auto využít nástroje DF rovněž v lakovně a při správě budov. Vzhledem k tomu, že lakování karoserií je velmi specifický a složitý proces, nebyl projekt virtuální lakovny ViLack (Virtuelle Lackiererei) ve Škoda Auto doposud započat. V budoucnu se předpokládá využití vhodného plánovacího softwaru i v této oblasti. Aby bylo v rámci projektu dosaženo očekávaných výsledků (zejména snížení nákladů, zkvalitnění procesu plánování, zkrácení doby přípravy technologie aj.), je nezbytné v první fázi důkladně analyzovat veškeré relevantní procesy
v oblasti lakování a následně navrhnout software nejlépe vyhovující jejich potřebám a konfiguraci.
 
Projekt virtulání správy budov ViFab (Virtuelle Gebäudeplanung) je řešen pomocí systému MicroStation, HLS (Hallen Layout System). Jde o nadstavbu softwaru MicroStation, vyvinutou speciálně pro potřeby koncernu Volkswagen (dále jen VW). ViFab se zaměřuje na správu budov a návrh rozvržení (layout) závodu s rozmístěním jednotlivých budov (např. výrobních prostor, logistických ploch, kancelářských prostor atd.).
 

Projekt DMU/CAVE

Jedním z velmi pokročilých a zajímavých projektů ve Škoda Auto je DMU/CAVE (Digital Mock-Up/Cave Automatic Virtual Environment), který představuje plně imersivní (obklopující) virtuální systém. Systém CAVE (viz vložený rámeček) umožňuje přímo ve virtuálním prostředí např. detailně prozkoumat a posoudit navržené konstrukce, ergonomické zkoušky, simulace pracovních postupů, plánování montážní linky aj. (obr. 3). Jedním ze současných omezení však je, že nynější sledovací (tracking) systémy dovolují sledovat pouze jednu osobu, a tím je interaktivní práce s CAVE omezena právě na jednu osobu.
 

Standardy koncernu a digitální továrna

V rámci koncernu VW je nezbytné dodržovat určité konvence a standardy, které v budoucnu zajistí výrobní kompatibilitu všech značek koncernu (nyní VW, VWN, Audi, Seat a Škoda). Protože většina programů pracuje s 3D daty, a vzniká tak značný objem dat, jsou kladeny velké požadavky na hardware a rychlost sítě. Pro splnění uvedených požadavků byly instalovány separátní servery, které nejsou zatěžovány jinými procesy, a v rámci firmy tudíž poskytují maximální výkon pro potřeby DF. Přesto však např. doba odezvy u všech operací není v současnosti na požadované úrovni. Proto vede Škoda Auto s dodavatelem softwaru intenzivní rozhovory a požaduje výrazně zlepšit klíčové charakteristiky. Veškerý software je dostupný v relevantních jazykových mutacích (německá, česká), což pracovníkům mimo jiné umožňuje pracovat v nativním prostředí. S nástroji DF ve Škoda Auto pracuje stále více zaměstnanců, a to nejen v oblasti plánování a přípravy výroby, ale rovněž v oblastech průmyslového inženýrství, technologie sériové výroby, IT apod.
 

Diskrétní simulace pro větší efektivitu

Diskrétní simulace jsou v automobilovém průmyslu již známé a používané nástroje. Ve firmě Škoda Auto se od roku 2002 využívá k jejich implementaci software SimPro od německé firmy SDZ. Simulační projekty jsou zastřešeny jedním centrálním útvarem ve všech fázích životního cyklu výroby – od koncepční fáze až po náběh nové výroby. Pozitivním efektem je ucelený pohled na celý výrobní proces, nejen na jednu z jeho dílčích částí.
 
Až do roku 2007 byl každý projekt řešen lokálně. Se zavedením DF a současným využíváním simulačního softwaru Plant Simulation od firmy Siemens PLM Software (dříve Tecnomatix) však dostává využití těchto nástrojů zcela jiný rozměr. V praxi velmi zdlouhavá fáze sběru validních informací pro každý jednotlivý simulační projekt je nahrazena převzetím aktuálních informací ze systému Process Designer. Poté je specialista na simulace schopen vytvořit a otestovat model dané situace a prostřednictvím rozhraní již prověřené informace vrátit zpět k dalšímu využití uživatelům DF. Uvedený postup celý proces značně urychluje, zamezuje práci s neaktuálními a chybnými údaji, popř. eliminuje duplicity.
 
Celý proces je velmi dynamický, a proto společnost Škoda Auto spolupracuje na vývoji simulačních technik a jejich implementaci nejen s vývojáři daného softwaru, ale také s univerzitami (např. s Fakultou strojního inženýrství VUT v Brně). S rostoucím počtem simulačních projektů se také jeví jako klíčová spolupráce s Vysokou školou Škoda Auto při navrhování metodiky analýzy dat z evidenčních bodů. Výsledky této spolupráce budou zavedeny do nových řídicích systémů, jako např. FIS (Fertigung Information und Steuerungssystem) a doplněny do konceptu DF jako celku.
 
Literatura:
[1] BUREŠ, M. – ČERNÝ, Z. – ROUBAL, J.: Zvýšení efektivity navrhování výroby pomocí modulu DPE. ZČU [on-line], [cit. 2008-05-20]. Dostupné na http://www.mechatronicscentre.eu/index.php?idmenu=2&idsub1=-1
 
Mgr. Martin Bašus, Ing. Jiří Štoček, PhD.,
Koncepce závodu a řízení,
Škoda Auto a. s. Mladá Boleslav
 
Obr. 1. Růst počtu modelů vozů Škoda a zkracování doby nezbytné na jejich vývoj
Obr. 2. Ilustrace virtuálního návrhu linky svařovny (Process Designer)
Obr. 3. Práce s DMU/CAVE ve Škoda Auto a. s. – zástavba motorového prostoru
 

 

Prostředí pro virtuální realitu – CAVE

Zařízení pro virtuální realitu pod názvem CAVE (Cave Automatic Virtual Enviroment) je založeno na projekci stereoskopického obrazu na stěny kvádru o rozměrech 2 až 3 m. Obraz je promítán na tři, čtyři a v extrémních případech i na všech šest stěn kvádru. Obraz je zpracováván v reálném čase na několika paralelně synchronizovaných počítačích. Uživatel se speciálními brýlemi je uvnitř kvádru obklopen stereoskopickým obrazem z několika stran, takže okamžitě okolo sebe vnímá prostorově virtuální svět, jako by stál přímo v něm.
[Institut intermédií – http://www.iim.cz]
(ev)