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案例分析

汽车行业的精度和效率

智能自动化为 BRUSS 设计并实施了模块化生产线。该先进的自动化系统基于一系列西门子解决方案,无论所生产的组件是什么变体,都能保持稳定的性能。

BRUSS 是密封技术和动力总成控制领域的全球领先汽车产品供应商。在制造解决方案时,该公司使用塑料注射成型工艺等。提高生产能力的需求以及对更高制造精度的要求不断提高,促使该公司在波兰工厂建造了一条新的模块化生产线。

“除了提高产量外,我们的目标还包括改善最终产品的质量参数。使用我们姆拉戈沃工厂的现有生产线无法做到这一点,该工厂的性能低于我们当时的需求,”
BRUSS Sp. z o.o. 的启动和流程经理达米安·罗温斯基回忆道

因此,决定建造和调试第二条生产线,该生产线旨在实现精确的零件生产,同时显著提高制造效率。设计和交付模块化生产线的任务委托给了专门从事工业过程自动化和机器人化的公司Smart Automation公司,该生产线用于自动装配、标记和质量检验的三缸和四缸汽油发动机盖板。

“在设计阶段,我们已经对技术解决方案进行了详细验证,与旧生产线相比,进行了许多改进。在新装置中,我们选择了全面的方法和西门子技术的完全集成,从而确保了整个系统的一致性和最大效率,”
智能自动化项目经理拉多斯瓦夫·西曼斯基强调说。

该实施始于 2023 年 6 月的概念开发阶段,在此期间,设计了工作站和模块的布局、注塑机的分配和操作员工作站。在下一阶段,创建了整条生产线的三维模型,包括工艺流程的可视化。文档阶段(在项目订单开始时完成)包括完整的三维模型、电气和气动原理图以及物料清单。该生产线的初始预调试是在Smart Automation的设施中进行的,这是全面部署之前测试的关键步骤。随后,整条生产线在BRUSS进行了现场测试,最终于2024年12月正式接受了该申请。

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Smart Automation 构建的生产线可实现精确的组件制造,并显著提高生产效率

从头到尾的生产过程

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该生产线由十四个站点组成,组件通过闭环系统在托盘上运输。

发动机罩组装在由 14 个工位组成的模块化生产线上进行。组件通过闭环系统在托盘上运输。该过程始于机械手从注塑模具中取出新零件,对其进行称重以进行质量控制,然后将其放在传送托盘上。然后,该零件通过热稳定系统进行可控冷却,并标有唯一的 DMC 代码。该系统持续监控生产线性能。如果缓冲区已满,则存储零件,而其他部分则进入后续阶段。

“在下一步中,两个配备机械手系统的工位使用感应加热技术进行刀片装配。然后,该过程转移到手动自动工作站,操作员在那里预先安装流量控制插件并将零件放置在激光焊接单元中。循环结束后,组件将返回到托盘运输系统,”
Smart Automation自动化负责人拉多斯瓦夫·科科纳奇解释说。

在下一阶段,视觉系统以0.02 mm的精度验证刀片装配的正确性,检查开孔的存在和流动以及任何铸件缺陷,并根据定义的参数进行筛选测量。然后,操作员将自攻螺钉插入孔中并安装压力控制阀。最后,自动拧紧螺钉,测量盖子的平整度,精度为0.01 mm。完成这些步骤后,产品几乎就完成了,只剩下密封件的安装了。但是,这还不是生产过程的结束。

在下一阶段,另一个工作站会自动清洁盖子的上表面和下表面。之后,操作员在下一个工作站使用模具安装密封件。最后,进行了七次压力测试,以验证密封性、流量、渗透性和阀门运行情况。然后,专门的工作站检查压力阀的位置、是否有螺钉和嵌件,并贴上安全标签。最后一个工作站将成品部件交付给操作员,储存有缺陷的组件,处理缓冲区,需要返工的部件,参考样品,并重新装载托盘。

在满负荷运转时,该生产线可同时生产两种不同类型的封面,从而确保了连续的工作流程,循环时间为 33.5 秒
达米安·罗温斯基 , 启动和流程管理器, BRUSS

智能线路

最终产品的质量对BRUSS至关重要,这就是为什么智能自动化必须实施全面的生产参数控制系统的原因。

“我们确保了每个制造零件的完全可追溯性。收集的数据——例如各个站点的循环时间、进出时间戳和测试结果——可以精确计算和监控 OEE 指标。质量验证包括压力测试、使用先进的视觉系统进行几何检测,以及检查做工和是否存在螺丝、阀门和警告标签等元素,”
拉多斯瓦夫·科科纳奇说。

该生产线配备了由Smart Automation开发的专有管理、报告和过程数据监控系统。该解决方案使BRUSS员工可以从任何地方安全地远程访问实时生产状态。用户可以分析整体性能、详细的站点数据、带参数的过程历史记录,并每小时、每班和每天监控质量和效率指标。

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该生产线采用由 Smart Automation 开发的专有管理、报告和过程数据监控系统。

“BRUSS使用的注塑机使用注塑成型技术生产塑料盖。我们建造的生产线可自动控制其质量,并集成了螺丝和密封件等组件。因此,切换产品类型所需的停机时间最短,无需对其他模块进行重大更改即可确保生产灵活性,”
拉多斯瓦夫·西曼斯基解释说。

不同产品系列的转换过程是高度自动化的。手动更换密封工具与生产线的物料进给时间同步,从而有效消除了此操作的停机时间。

最终客户和机器制造商选择了西门子解决方案。我们提供的硬件组件和软件已经满足了智能自动化和BRUSS设定的严格目标。这表明了我们的补充解决方案的高功能性、多功能性和可靠性,这些解决方案实际上是 “驱动” 我国的工业生产线
斯瓦沃米尔·卡利塔, 销售经理, Siemens

该生产线基于广泛的西门子解决方案运行,从工业 PC 和控制器,到驱动系统、电源装置和 I/O 站,再到 RFID 读取器和 HMI 面板

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实现最高质量和生产效率的技术

在该项目中,订约当局 BRUSS 负责精确定义自动化生产线的功能假设和质量要求。作为系统集成商和承包商,Smart Automation负责整个工作范围:从设计和配置到软件开发、装配、测试和生产线调试,确保了生产灵活性和高效率。

“西门子作为关键自动化组件的供应商支持该计划,提供的技术可以驱动生产线,并实现对Smart Automation开发的自动化生产线上的发动机盖装配过程的全面管理和控制,”
— 斯瓦沃米尔·卡利塔解释说。

在生产线的建设中,使用了具有扩展技术功能的 SIMATIC S7‑1500TF 控制器,借助安全集成功能,可以实现先进的运动控制算法并满足最高安全标准。这些控制器集成了 SINAMICS S210 和 V90 伺服驱动器,确保了精确的轴控制。该系列的模块化架构基于分布式 ET200AL 和 ET200SP I/O 系统,实现了灵活配置和快速转换。该系统由用于组件识别的 RFID 读取器、工业网络开关、最新 SIMATIC HMI Unified 系列的操作面板以及确保可靠配电的全系列开关设备进行了补充。

西门子技术的使用为我们提供了统一的配置、诊断和操作,无需在不同的软件环境之间切换
拉多斯瓦夫·西曼斯基, 智能自动化
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从左起站立:R. Kokornacki、S. Kalita、R. Szymanski、D. Rowiánski

“关键要素是在 TIA Portal 环境中集中管理整个流程,它将配置、诊断和仿真集成到一个工具中。在项目期间,Smart Automation利用了TIA Portal平台的许多功能,包括内置驱动块、集成安全机制、支持并行项目编辑的多用户模式,以及用于在物理调试之前对控制逻辑进行仿真和测试的S7‑PLCSIM Advanced工具,”
回忆起西门子的斯瓦沃米尔·卡利塔。

尽管在每个阶段都遇到了技术挑战,但该项目的进度异常活跃,这反映在快速的决策和持续的进展上。

“我们的目标是建立一条生产线,确保零件在每个生产阶段的高可重复性、精度和完全可追溯性,同时还能提高工艺效率和全面的生产管理。我们之所以能够完全实现这一目标,在一定程度上要归功于西门子的支持以及该制造商可靠的组件和软件的使用,”
强调拉多斯瓦夫·科科纳奇。

“该生产线的特点是灵活性高。我们不断引入参数调整和流程改进。在不久的将来,我们计划对设备进行进一步的升级和扩展,”
— BRUSS sp. z o.o. 的启动和流程经理达米安·罗温斯基总结道

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