Inovatívne riešenia procesov pre výrobu elektrických vozidiel

Zoznámte sa s výzvami spojenými s výrobou vozidiel využívajúcich nové zdroje energie (NEV) a znížte riziká vo vašom výrobnom procese elektrických vozidiel (adaptéry, montáž batérií, kontrola procesov...).

Rýchly prechod na e-mobilitu zvyšuje dopyt po inovatívnych riešeniach podporujúcich kritické úlohy na špecializovaných a zmiešaných montážnych linkách počas procesu výroby elektrických vozidiel. Zaintereresované strany sú otvorenejšie voči novým výrobným prístupom a sú pripravené vynaložiť značné investície s cieľom optimalizovať výrobu počas nábehu a vďaka rozsiahlejšej sledovateľnosti zabezpečiť vyššiu kvalitu a bezpečnosť. V tomto článku sa bližšie zaoberáme rizikami a príležitosťami a prinášame vám riešenia a návrhy odborníkov.

Zníženie rizika a optimalizácia výroby vo výrobnom procese elektrických vozidiel

Výzvy späté s výrobou vozidiel typu NEV  Montážne riešenia  Čo nás čaká na ceste do budúcnosti

Dopyt spotrebiteľov po elektrických vozidlách rýchlo narastá, čo je spôsobené zvyšujúcim sa povedomím o zmene klímy a rastúcimi nákladmi na fosílne palivá. Preto je vývoj  vozidiel využívajúcich nové zdroje energie (NEV)  kľúčovým cieľom, na ktorý sa musí zamerať automobilový priemysel.

Na konferencii OSN o zmene klímy  (COP26) sa automobilový sektor zaviazal, že do roku 2035 celosvetovo ukončí výrobu vozidiel so spaľovacím motorom. Na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné urýchliť vývoj a výrobu cenovo dostupných  hybridných a plne elektrických vozidiel .

Výroba vozidiel typu NEV vo veľkom predstavuje nové výzvy. Napríklad s vozidlami s pohonom na batérie sa spájajú riziká, ktorých prekonanie si vyžaduje nové zručnosti. Medzi tieto riziká patrí vystavenie vysokému napätiu, ako aj riziko skratu a prehriatia alebo požiaru, ak batéria nie je správne namontovaná. 

Urýchlite proces prechodu na e-mobilitu!

Táto situácia si vyžaduje nové montážne postupy, ktoré umožnia realizovať dodávky vo veľkom meradle a zároveň  zaistiť bezpečnosť pracovníkov  a zaručiť kvalitu hotového produktu. Tieto nové riešenia prinesú: 

1. nové aplikácie uťahovania v rôznych prostrediach, 
2. vyššiu úroveň automatizácie a vyššie požiadavky na sledovateľnosť, 
3. flexibilitu umožňujúcu maximalizovať objem výroby  na jednotlivých výrobných linkách, 
4. vyššiu produktivitu, ktorá umožní zvýšiť výkon jednotlivých výrobných liniek, keďže dopyt je vysoký a ďalšie investície si vyžadujú vysoké náklady 
5. a čo je najdôležitejšie, vyššie bezpečnostné normy pre operátorov výroby pri montáži komponentov, pri ktorej môžu prísť do kontaktu s vysokým napätím. 

1. Výzvy spojené s výrobou vozidiel typu NEV

Vozidlá typu NEV sú úplne alebo čiastočne poháňané elektromotorom, ktorý je napájaný pomerne veľkou batériou, pracujúcou pri napätí niekoľkých stoviek voltov vzhľadom na potrebnú energetickú kapacitu. Súpravy batérií sa skladajú zo stoviek článkov. Každý článok má určitý minimálny stav nabitia, ktorý predstavuje napätie aspoň 3,7 V. V dôsledku toho môžu pracovníci prísť do kontaktu s  časťami pod napätím a nebezpečným napätím. Úraz elektrickým prúdom môže byť životu nebezpečný v závislosti od elektrického napätia, intenzity prúdu a času vystavenia tomuto nebezpečenstvu. Dokonca aj menší zásah elektrickým prúdom môže spôsobiť ujmu na zdraví, napríklad nekontrolovateľný svalový kŕč, čo môže viesť k vážnemu úrazu.

Ďalším potenciálnym rizikom je elektrický oblúk. Ak je vzdialenosť medzi dvoma elektrickými potenciálmi príliš veľká, môže dôjsť k neúmyselnému elektrickému výboju, pri čom niekdy vzniká vysoká teplota, až niekoľko tisíc stupňov Celzia. To môže mať za následok ťažké popáleniny. Častou príčinou vzniku elektrického oblúka sú uvoľnené kontakty v nesprávne namontovaných komponentoch. Na obmedzenie tohto rizika je preto rozhodujúca správne vykonaná montáž.

  Chyby pri montáži  elektrických vozidiel môžu mať negatívne dôsledky nielen pre pracovníkov, ale neskôr tiež môžu viesť k poruchám ohrozujúcim cestujúcich vo vozidle, ostatných účastníkov cestnej premávky alebo chodcov. Zváranie, dierovanie a lepenie je v tejto súvislosti rovnako dôležité ako uťahovanie. Preto je potrebné nielen bezpečne dodržiavať požadované parametre, ako je uťahovací moment a uhol otáčania, ale bezpečná montáž musí byť tiež plne zdokumentovaná a dosledovateľná.

2. Montážne riešenia

Odborníci na montáž, ako napríklad odborníci spoločnosti Desoutter, vyvinuli široký sortiment  káblových montážnych a bezdrôtových montážnych riešení využívajúcich komunikáciu prostredníctvom WiFi, ktoré sú navrhnuté tak, aby montáž vozidiel typu NEV bola bezpečná, efektívna, flexibilná a sledovateľná. Niektoré  rady uťahovacieho náradia s prevodníkom sú napríklad vybavené snímačom uťahovacieho momentu a snímačom uhla. Tieto snímače zabezpečujú, že pri uťahovaní spoja sa použijú správne parametre uťahovania.

Takéto náradie je vybavené izolačnými adaptérmi a môže byť vybavené ochrannými krytmi, ktoré minimalizujú riziko nebezpečného dotykového napätia. Tento typ náradia je preto ideálny na pripájanie elektrických prípojníc. Tieto prostriedky na ochranu pracovníkov boli testované a schválené spoločnosťou  Dekra podľa noriem IEC 60900:2018, IEC 60664-1 a EN 60745-1.

Správne poradie uťahovania je dôležité z hľadiska celkovej kontroly kvality a je možné ho zabezpečiť prostredníctvom rôznych platforiem, ktoré pomáhajú pracovníkom:

Softvér na riadenie procesov, ktorý navádza operátora cez jednotlivé kroky procesu uťahovania. Jednou z aplikácií používaných pri výrobe vozidiel typu NEV je bezpečné pripevnenie krytu súpravy batérií, čo si vyžaduje synchrónne skrutkovanie, aby sa zabezpečila vodotesnosť spoja medzi krytom a spodným plášťom súpravy batérií.

V čoraz väčšej miere sa využívajú systémy navádzania pracovníkov , ktoré využívajú kombináciu laserového navádzania a technológie snímania pohybu. Tieto systémy vychádzajú z princípov Poka Yoke s cieľom dosiahnuť bezchybné vykonávanie procesov uťahovania. Úplne eliminujú chyby operátora a zabezpečujú, aby žiadna skrutka neostala bez povšimnutia a aby sa zakaždým použil správny uťahovací moment. 

Viacvretenové riešenia umožňujú synchrónnu montáž s použitím stanoveného uťahovacieho momentu: napríklad zabezpečujú, aby sa moduly v súpravách batérií montovali s primeranou upínacou silou, ktorá eliminuje nežiaduci fenomén sadania, aby sa zmontované komponenty nedeformovali. Viacvretenové riešenia výrazne skracujú časy pracovných cyklov, najmä ak sa používajú v kombinácii s automatickým podávačom skrutiek. 

Komunikácia s nadradeným riadiacim systémom, pri ktorej prebieha výmena údajov o uťahovaní, sa dá zabezpečiť pomocou  inteligentného centra  v kombinácii s bezdrôtovým náradím. Napríklad, keď riadiaci systém odošle do náradia správne parametre pre nadchádzajúcu úlohu uťahovania, ako odpoveď dostane výsledky uťahovania, ktoré používa na účely sledovania a dokumentovania. 

Výkon, kvalitu a ďalšie parametre montáže vozidiel typu NEV je možné nepretržite monitorovať pomocou  panelov na analýzu údajov. K dispozícii je aj možnosť zasielania upozornení v reálnom čase do smartfónov. Podrobná analýza údajov s kľúčovými ukazovateľmi výkonnosti (KPI), kvality a dostupnosti v reálnom čase umožňuje rýchlo identifikovať trendy vo výrobe a neustále zvyšovať efektívnosť. 

Analýza veľkých objemov údajov  tiež umožňuje dosiahnuť absolútnu sledovateľnosť. V minulosti sa údaje o sledovateľnosti ukladali oddelene a nebolo ľahké s nimi pracovať. Nové riešenia na spracovanie veľkých objemov údajov dokážu zhromažďovať a analyzovať údaje na každej úrovni výroby a pochádzajúce z akéhokoľvek zariadenia alebo systému bez ohľadu na výrobcu. Automatizované vykazovanie poskytuje výrobcom a dodávateľom možnosť kedykoľvek využiť prístup ku komplexným súborom údajov a získať tak prehľad prakticky o každom aspekte kvality a výroby, okrem iného: 

• % nevyhovujúcich (NOK) dielov/stanica, 
• priemerný čas na diel/stanica, 
• % chybovosti pri montáži/stanica, 
• upozornenia vydávané pri riadení procesov, 
• upozornenia na vybitú batériu náradia, 
• upozornenia na chýbajúce diely.

Tieto neoceniteľné poznatky nielenže umožňujú identifikovať oblasti, ktoré si vyžadujú neustále zlepšovanie efektívnosti výroby a v ktorých je priestor na zníženie nákladov. Takisto výrazne znižujú pravdepodobnosť, že produkt bude v budúcnosti potrebné stiahnuť z trhu, čo si vyžaduje nielen vysoké náklady, ale tiež poškodzuje povesť výrobcu.

3.  Čo nás čaká na ceste do budúcnosti

My v spoločnosti Desoutter chceme byť súčasťou riešenia pre lepší zajtrajšok. Udržateľnosť bude pre automobilový priemysel aj naďalej kľúčovou hnacou silou, preto je našou ambíciou vyvíjať flexibilné automatizované riešenia pre montáž elektrických vozidiel , ktoré podporujú prácu s nulovou chybovosťou a pokročilé riadenie procesov. Tieto riešenia takisto prinášajú vysokú úroveň bezpečnosti pracovníkov a absolútnu sledovateľnosť.