Siemens digitalizuje továrny, modernizuje výrobu elektromotorů v Mohelnici i Frenštátě

Velké průmyslové podniky se dnes bez modernizace neobejdou a z českých továren koncernu Siemens mohou posloužit jako vzor závody na výrobu elektromotorů v Mohelnici a ve Frenštátě pod Radhoštěm. Představu o tom, jak takovýto systém funguje, bude možné učinit i na letošním MSV v Brně, kde ve své expozici Siemens ukáže prvky digitalizace na příkladu výroby ve všech jejích fázích.

Siemens je největším světovým výrobcem asynchronních elektromotorů, které vyrábí právě v Mohelnici (ročně kolem 1,3 milionu kusů) a schopnost rychle vyrobit velký počet variant produktu představuje konkurenční výhodu. Proto i mohelnická továrna přešla na zakázkovou výrobu, která dnes tvoří převážnou část produkce. Vývojové oddělení ročně zpracovává na 12 tisíc nových provedení a v systému udržuje více než 88 000 aktivních variant vyráběných a dodávaných elektromotorů.

Jen ve frenštátském závodě se vyrábí na 70 tisíc motorů ročně a variabilita konfigurací je obrovská. "Připravovat papírovou dokumentaci by pro takovou výrobu nebylo ani možné, bez digitalizace bychom to nebyli schopni zvládnout. Jen za posledních pět let jsme vyrobili přes 70 tisíc různých variant motorů a prvky digitalizace využíváme prakticky všude," říká ředitel tamní továrny Roman Valný.

Pro lepší přehled i produktivitu

Ve Frenštátě se díky digitalizaci a automatizaci výroby daří trvale zvyšovat produktivitu práce každý rok okolo pěti procent.

"Za poslední tři roky náš obrat vzrostl o 70 procent a stačilo k tomu jen o čtvrtinu více zaměstnanců," komentuje Roman Valný výhody digitalizace. S tou ve Frenštátě začali ještě předtím, než z hannoverského veletrhu v roce 2011 vyrazil do světa pojem Průmysl 4.0. Krizi v roce 2008 totiž firma využila jako příležitost pro modernizaci. "První dotyková obrazovka na výrobní lince se objevila už před deseti lety, kdy jsme začali zavádět bezpapírovou výrobu," vzpomíná ředitel s tím, že zatímco v roce 2008 dodávali motory zhruba za 100 dnů od objednávky, dnes už to stihnou za 15 až 20 dnů. Dotykové displeje jsou už na všech více než třech stovkách pracovišť a nabízejí obsluze veškeré informace potřebné k výrobě.

Převedení papírové dokumentace do elektronické zajišťuje tok informací ve výrobě v reálném čase a promítnutí všech změn do výrobního procesu i zpětnou dohledatelnost. Ke všem výrobkům a jejich dílům jsou od vstupu materiálu na pracoviště přiřazena veškerá výrobní data a ta jsou následně využita pro optimalizaci výroby. Hotové výrobky se označí tzv. data matrix kódy, které umožňují zákazníkům on-line přístup k veškeré dokumentaci (výkresům, návodům k obsluze, databázi náhradních dílů konkrétního modelu atd.).

Digitalizace od začátku do konce

Digitalizace prostupuje prakticky všechny fáze výroby od návrhu produktu až po jeho výrobu a distribuci. I plánování výroby až na úrovni výrobní linky či továrny samotné. Simulace ukáže, jak produkt prochází jednotlivými operacemi, kdy bude potřeba navážet materiál, nebo zda zaměstnanci stihnou vykonat danou operaci. Při návrhu nových výrobních linek se uplatňuje i virtuální realita, kdy je možné si pomocí speciálních brýlí na modelu linky vyzkoušet ergonomii práce, kolize, manipulaci, dodávky materiálu apod.

Při návrhu výrobku (nebo dílu) se vygeneruje 3D model, s nímž se dále pracuje, provádějí se např. simulace, které optimalizují výsledné parametry výrobku. Po důsledném ověření a odladění je možné připravit plánování výroby − na základě 3D modelu produktu je vygenerován CNC program pro obrábění příslušného dílu.

Klíčovým prvkem je tzv. digitální dvojče − identický obraz skutečného výrobku ve virtuálním světě, který lze využít prakticky v celém životním cyklu výrobku, např. na něj navázat výrobní výkresy, zkušební protokoly nebo simulace nejrůznějších vlastností. Umožňuje to i výrazně zrychlit vývoj produktu a pomocí simulačních programů si ověřit jeho parametry v různých podmínkách a po odladění jej zavést do výroby, zatímco dříve bylo nutné zhotovit reálný prototyp, otestovat ho na zkušebně a případně upravit. Dnes stačí ve zkušebně fyzicky ověřit jen výsledky u základních typů.

Od strojů po logistiku

Další důležitou oblastí digitalizace je sběr a analýza dat z výrobních strojů připojených do datové sítě. To umožňuje sledovat a vyhodnocovat jejich vytížení a efektivitu. U obráběcích strojů zapojených v síti je možné i upravovat software a díky vzdálenému přístupu jej přímo nahrát do stroje. Výrobní data ze strojů je možné využít i při plánování výroby nebo údržby. Digitalizace se tak promítá i do oblasti servisu, kde např. umožňuje zavádět prediktivní údržbu díky sledování stavu strojů a měření vybraných parametrů (např. vibrací, teploty, stavu provozních náplní) a sběru dat pro diagnostiku pomocí průmyslového internetu věcí (IIoT).

Digitalizace se týká i systému objednávek a podnikové logistiky. Dodavatelé se nacházejí prakticky po celém světě a většina objednávek přichází v digitalizované podobě pomocí elektronické výměny dat EDI. Následně jsou rozčleněny na jednotlivé díly, jež se automaticky zaplánují do výroby nebo objednají u dodavatelů, kteří jsou pomocí EDI napojeni na výrobní závod a dodávají díly přímo na výrobní linky systémem just-in-time, což významně redukuje nutnost skladování. Zhruba polovina objednávek se zpracovává plně automaticky.

Pro vychystávání skladových položek se používá systém hlasových pokynů, informační systém automaticky rozúčtuje materiál ze skladu na jednotlivé zakázky. V továrně kontejnery s materiálem po dílně distribuují plně automatické manipulační vozíky, a když pracovník dokončí výrobní operaci, jen stiskne tlačítko a automatický vozík přiveze materiál pro další zakázku.