CASO STUDIO

Precisione ed efficienza nel settore automobilistico

Smart Automation ha progettato e implementato una linea di produzione modulare per BRUSS. Il sistema di automazione avanzato, basato su una gamma di soluzioni Siemens, mantiene prestazioni costanti indipendentemente dalla variante del componente prodotto.

BRUSS è un fornitore globale leader di prodotti automobilistici nei settori della tecnologia di sigillatura e del controllo del gruppo propulsore. Nella produzione delle sue soluzioni, utilizza, tra gli altri, processi di stampaggio a iniezione di materie plastiche. La necessità di aumentare la capacità di produzione, insieme ai crescenti requisiti di maggiore precisione di produzione, ha portato alla costruzione di una nuova linea di produzione modulare nello stabilimento polacco dell'azienda.

«Oltre a incrementare la produzione, il nostro obiettivo era anche migliorare i parametri di qualità del prodotto finale. Ciò non era possibile utilizzando la linea di produzione esistente nel nostro stabilimento di Mrągowo, le cui prestazioni erano inferiori alle nostre esigenze all'epoca»
ricorda Damian Rowiński, Launch & Process Manager presso BRUSS Sp. z o.o.

È stato quindi deciso di costruire e mettere in servizio una seconda linea, progettata per consentire una produzione precisa di componenti aumentando al contempo in modo significativo l'efficienza di produzione. Il compito di progettare e fornire una linea di produzione modulare per l'assemblaggio, la marcatura e il controllo qualità automatizzati dei coperchi per motori a benzina a tre e quattro cilindri è stato affidato a Smart Automation, una società specializzata nell'automazione e robotizzazione dei processi industriali.

«Già in fase di progettazione, abbiamo effettuato una verifica dettagliata delle soluzioni tecniche, introducendo numerosi miglioramenti rispetto alla linea precedente. Nella nuova installazione, abbiamo optato per un approccio completo e la piena integrazione delle tecnologie Siemens, garantendo la coerenza e la massima efficienza dell'intero sistema»,
sottolinea Radosław Szymański, Project Manager di Smart Automation.

L'implementazione è iniziata nel giugno 2023 con la fase di sviluppo del concetto, durante la quale sono stati progettati il layout delle stazioni e dei moduli, l'assegnazione delle macchine per lo stampaggio a iniezione e le postazioni di lavoro degli operatori. Nella fase successiva, è stato creato un modello 3D dell'intera linea, inclusa una visualizzazione dei processi tecnologici. La fase di documentazione, completata con l'avvio dell'ordine di progetto, includeva un modello 3D completo, schemi elettrici e pneumatici e una distinta base. La prima messa in servizio della linea è stata effettuata presso la struttura di Smart Automation, che è stata una fase fondamentale nei test prima della completa implementazione. Successivamente, la linea completa è stata testata in loco presso BRUSS, culminando nell'accettazione formale della domanda nel dicembre 2024.

La linea di produzione costruita da Smart Automation consente una produzione precisa dei componenti e aumenta significativamente l'efficienza della produzione

Processo di produzione dall'inizio alla fine

La linea è composta da quattordici stazioni, con componenti trasportati su pallet in un sistema a circuito chiuso.

L'assemblaggio del coperchio del motore avviene su una linea di produzione modulare composta da 14 stazioni. I componenti vengono trasportati su pallet in un sistema a circuito chiuso. Il processo inizia con un manipolatore che preleva un pezzo fresco dallo stampo a iniezione, lo pesa per il controllo di massa e lo posiziona su un pallet di trasferimento. La parte passa quindi attraverso un sistema di stabilizzazione termica per il raffreddamento controllato ed è contrassegnata da un codice DMC univoco. Il sistema monitora continuamente le prestazioni della linea. Se il buffer è pieno, le parti vengono immagazzinate, mentre altre procedono a fasi successive.

«Nella fase successiva, due stazioni dotate di sistemi manipolatori eseguono l'assemblaggio degli inserti utilizzando la tecnologia di riscaldamento a induzione. Il processo passa quindi a una stazione manuale-automatica, dove l'operatore preinstalla gli inserti di controllo del flusso e posiziona la parte in un'unità di saldatura laser. Dopo il ciclo, il componente viene restituito al sistema di trasporto dei pallet,»
spiega Radosław Kokornacki, responsabile dell'automazione di Smart Automation.

Nella fase successiva, un sistema di visione verifica la correttezza dell'assemblaggio degli inserti con una precisione di 0,02 mm, controllando la presenza e il flusso delle aperture nonché eventuali difetti di fusione, eseguendo misurazioni di screening secondo parametri definiti. L'operatore inserisce quindi le viti autofilettanti nei fori e installa le valvole di controllo della pressione. Infine, le viti vengono serrate automaticamente e la planarità del coperchio viene misurata con una precisione di 0,01 mm. Dopo questi passaggi, il prodotto è quasi completo: rimane solo l'installazione delle guarnizioni. Tuttavia, questa non è ancora la fine del processo di produzione.

Nella fase successiva, un'altra stazione pulisce automaticamente sia la superficie superiore che quella inferiore del coperchio. Successivamente, nella stazione seguente, gli operatori installano le guarnizioni utilizzando stampi. Infine, vengono eseguiti sette test di pressione per verificare la tenuta, il flusso, la permeabilità e il funzionamento della valvola. Una stazione dedicata controlla quindi la posizione delle valvole di pressione, la presenza di viti e inserti e applica un'etichetta di sicurezza. L'ultima stazione rilascia i pezzi finiti all'operatore, immagazzina i componenti difettosi, gestisce i buffer, le parti che richiedono rilavorazioni, i campioni di riferimento e ricarica i pallet.

A pieno regime, la linea produce due diversi tipi di copertine contemporaneamente, garantendo un flusso di lavoro continuo, con un tempo di ciclo di 33,5 secondi

Damian Rowinski , Launch & Process Manager, SPAZZOLA

Linea SMART

La qualità dei prodotti finali è fondamentale per BRUSS, motivo per cui era essenziale per Smart Automation implementare un sistema completo di controllo dei parametri di produzione.

«Abbiamo garantito la completa tracciabilità di ogni parte prodotta. I dati raccolti, come i tempi di ciclo delle singole stazioni, i timestamp di entrata e uscita e i risultati dei test, consentono un calcolo e un monitoraggio precisi dell'indicatore OEE. La verifica della qualità include test di pressione, ispezione della geometria mediante un sistema di visione avanzato, nonché controlli della lavorazione e della presenza di elementi come viti, valvole ed etichette di avvertenza,»
dice Radosław Kokornacki.

La linea è dotata di un sistema proprietario di gestione, reporting e monitoraggio dei dati di processo sviluppato da Smart Automation. Questa soluzione fornisce ai dipendenti BRUSS un accesso remoto sicuro allo stato della produzione in tempo reale da qualsiasi luogo. Gli utenti possono analizzare le prestazioni complessive, i dati dettagliati delle stazioni, la cronologia dei processi con parametri e monitorare gli indicatori di qualità ed efficienza su base oraria, su turni e giornalmente.

La linea è dotata di un sistema proprietario di gestione, reporting e monitoraggio dei dati di processo sviluppato da Smart Automation.

«La macchina per lo stampaggio a iniezione utilizzata da BRUSS produce coperture in plastica utilizzando la tecnologia dello stampaggio a iniezione. La linea che abbiamo costruito ne controlla automaticamente la qualità e integra componenti come viti e guarnizioni. Di conseguenza, il cambio di tipo di prodotto comporta tempi di inattività minimi, garantendo flessibilità di produzione senza modifiche significative ad altri moduli»,
spiega Radosław Szymański.

Il processo di cambio per una gamma di prodotti diversa è altamente automatizzato. La sostituzione manuale degli strumenti di sigillatura è sincronizzata con i tempi di alimentazione del materiale della linea, eliminando efficacemente i tempi di fermo per questa operazione.

Il cliente finale e il produttore della macchina hanno scelto le soluzioni Siemens. I componenti hardware e il software che forniamo hanno raggiunto gli ambiziosi obiettivi fissati da Smart Automation e BRUSS. Ciò dimostra l'elevata funzionalità, versatilità e affidabilità delle nostre soluzioni complementari, che letteralmente «guidano» le linee di produzione industriale nel nostro Paese

Slawomir Kalita, Responsabile vendite, Siemens

La linea di produzione funziona sulla base di un'ampia gamma di soluzioni Siemens, dai PC e controller industriali, ai sistemi di azionamento, alle unità di alimentazione e alle stazioni I/O, ai lettori RFID e ai pannelli HMI

Tecnologia per la massima qualità ed efficienza produttiva

Nel progetto, l'autorità appaltante, BRUSS, era responsabile della definizione precisa dei presupposti funzionali e dei requisiti di qualità per la linea di produzione automatizzata. Smart Automation, in qualità di integratore di sistemi e appaltatore, si è occupato dell'intero ambito di lavoro: dalla progettazione e configurazione allo sviluppo del software, all'assemblaggio, al collaudo e alla messa in servizio della linea, garantendo flessibilità di produzione e alta efficienza.

«Siemens ha sostenuto l'iniziativa come fornitore di componenti chiave per l'automazione, fornendo tecnologie che guidano la linea di produzione e consentono una gestione e un controllo completi del processo di assemblaggio del cofano motore sulla linea automatizzata sviluppata da Smart Automation»,
— spiega Sławomir Kalita.

Per la costruzione della linea di produzione, sono stati utilizzati controllori SIMATIC S7‑1500TF con funzionalità tecnologiche estese, che consentono l'implementazione di algoritmi avanzati di controllo del movimento e soddisfano i più elevati standard di sicurezza grazie alla funzione Safety Integrated. I controller sono stati integrati con i servoazionamenti SINAMICS S210 e V90, garantendo un controllo preciso degli assi. L'architettura modulare della linea, basata su sistemi I/O distribuiti ET200AL ed ET200SP, ha consentito una configurazione flessibile e cambi rapidi. Il sistema è stato completato da lettori RFID per l'identificazione dei componenti, switch di rete industriali, pannelli operatore della più recente serie SIMATIC HMI Unified e una gamma completa di dispositivi di commutazione che garantiscono una distribuzione affidabile dell'energia.

L'uso della tecnologia Siemens ci ha fornito una configurazione, una diagnostica e un funzionamento unificati senza la necessità di passare da un ambiente software all'altro

Radoslaw Szymanski, Automazione intelligente

In piedi da sinistra: R. Kokornacki, S. Kalita, R. Szymański, D. Rowiński

«L'elemento chiave è la gestione centralizzata dell'intero processo all'interno dell'ambiente TIA Portal, che integra configurazione, diagnostica e simulazione in un unico strumento. Durante il progetto, Smart Automation ha sfruttato molte funzionalità della piattaforma TIA Portal, tra cui blocchi di azionamento integrati, meccanismi di sicurezza integrati, una modalità multiutente che consente la modifica parallela del progetto e lo strumento avanzato S7‑PLCSIM per la simulazione e il test della logica di controllo prima della messa in servizio fisica,»
ricorda Sławomir Kalita di Siemens.

Il ritmo del progetto è stato eccezionalmente dinamico, il che si riflette in un rapido processo decisionale e in continui progressi nonostante le sfide tecniche incontrate in ogni fase.

«Il nostro obiettivo era costruire una linea di produzione che garantisse elevata ripetibilità, precisione e completa tracciabilità delle parti in ogni fase della produzione, consentendo anche una maggiore efficienza dei processi e una gestione completa della produzione. Siamo stati in grado di raggiungere pienamente questo obiettivo grazie in parte al supporto di Siemens e all'uso di componenti e software affidabili di questo produttore»,
sottolinea Radosław Kokornacki.

«La linea di produzione è caratterizzata da un'elevata flessibilità. Introduciamo continuamente aggiustamenti dei parametri e miglioramenti dei processi. Nel prossimo futuro, prevediamo ulteriori aggiornamenti ed espansioni dell'impianto»,
— riassume Damian Rowiński, Launch & Process Manager presso BRUSS sp. z o.o.

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