IoT, robot autonomi e realtà virtuale: le ultime innovazioni ŠKODA

Oltre a essere sul punto di diventare carbon neutral, l’impianto ŠKODA di Vrchlabí è una vera e propria culla dell’innovazione. Qui è stato implementato un sistema automatico di ordini e consegna dei componenti necessari alla produzione e si utilizza la realtà virtuale per simulare l’installazione di nuovi macchinari.

L’impianto ŠKODA di Vrchlabí, specializzato nella produzione di cambi DSG, sta diventando sempre di più un portabandiera dei principi dell’Industria 4.0. Nel 2012 lo stabilimento è stato ristrutturato e convertito alla produzione di componenti in soli 18 mesi, tanto che nel 2015 è stato nominato “Fabbrica dell’anno” per la sua rapida trasformazione. Una crescita che va di pari passo con la volontà di raggiungere obiettivi importanti anche in termini di sostenibilità: l’impianto di Vrchlabí si appresta infatti a diventare completamente carbon neutral, entro la fine del 2020, grazie a una strategia mirata per abbattere le emissioni basata principalmente sull’utilizzo di energia proveniente da fonti rinnovabili.

Oggi questo stabilimento ha un ruolo chiave, sia per la produzione dei componenti, sia in termini di progresso tecnologico: è uno dei siti più all’avanguardia all’interno del Gruppo Volkswagen. Tra le ultime innovazioni apportate, ne spiccano due: l’ordinazione automatica dei componenti necessari alle linee di lavorazione CNC (Controllo Numerico Computerizzato) e l’installazione di una nuova stazione robot per la produzione, effettuata usando un “gemello digitale”.

Ordini e trasporti automatizzati

Dopo essere stati ordinati automaticamente, i pezzi necessari per le lavorazioni CNC vengono trasportati nel punto giusto da robot autonomi, guidati attraverso i sensori dell’Internet of Things (IoT). In questo modo, ovvero mettendo insieme l’ordinazione automatizzata e la movimentazione di componenti tramite robot, ŠKODA compie un ulteriore passo in avanti nel processo di digitalizzazione della produzione.

“Con questo nuovo step nell’ambito dell’automazione, Vrchlabí rafforza ulteriormente la propria posizione come uno degli impianti produttivi più all’avanguardia del settore” racconta Christian Bleiel, Responsabile della produzione di componenti ŠKODA. “La collaborazione uomo-macchina è un concetto su cui stiamo lavorando assiduamente, e che permetterà di aumentare la produttività”.

Più produttività e sicurezza

Il processo che permette ai pezzi di arrivare automaticamente alle linee di lavorazione CNC è semplice: nel magazzino, i collaboratori della logistica posizionano i componenti richiesti su un apposito supporto, poi un robot automatico lo preleva e lo trasporta nel punto corretto, sulla linea CNC. Dopodiché, durante il viaggio di ritorno, il robot raccoglie automaticamente un contenitore vuoto e lo riporta al magazzino ricambi.

Grazie alle tecnologie IoT, il processo consente una fornitura automatizzata senza interruzioni e calibrata sulle reali necessità, aumentando la produttività e la sicurezza dei collaboratori del reparto logistico, che non hanno più bisogno di accedere alle aree di produzione. Grazie a questo sistema, le macchine a controllo numerico possono lavorare oltre 50.000 componenti al giorno. Inoltre, si prevede che i costi dei nuovi sistemi siano recuperati in meno di tre anni.

I nuovi robot

Aggiungere una nuova stazione robot a una linea di produzione richiede una pianificazione approfondita, soprattutto se non si vogliono interrompere le operazioni. Per riuscirci ŠKODA ha utilizzato un “gemello digitale”, installando la nuova stazione senza contraccolpi per la produzione.

Sono state utilizzate simulazioni delle attrezzature e della fabbrica per eseguire in anticipo i processi e prevedere i possibili scenari. Tutto ciò ha portato un risparmio di tempo di tre settimane rispetto ai metodi di installazione convenzionali.

La simulazione

“Senza le tecnologie dell’Industria 4.0 non avremmo potuto procedere in questo modo. A causa della mancanza di spazio, non sarebbe stato possibile posizionare la nuova unità accanto a quelle esistenti, e provarla, senza interrompere la produzione. Usando un ‘gemello digitale’, invece, abbiamo potuto crearne un’immagine virtuale estremamente dettagliata, simulando prima processi e procedure, così da completare l’installazione e la messa in opera senza problemi” spiega Bleiel.

Per creare il “gemello digitale” è stato definito un modello 3D della nuova stazione robot, clonando i bracci, la logica dei sensori e i componenti di sicurezza. In questo modo i processi meccanici e cinematici sono stati simulati realisticamente, mentre il software ha garantito una comunicazione regolare tra tutti i componenti hardware e il funzionamento delle sequenze di controllo basate sul programma della linea di produzione.

Meno di 30 secondi

Dopo aver sviluppato e testato l’elettronica di controllo e determinato lo spazio richiesto dalla nuova stazione robot – inferiore di circa 40 mq rispetto a quello canonico, grazie all’ottimizzazione anticipata dei requisiti – i tecnici hanno evitato qualsiasi possibilità che le braccia dei robot si scontrassero e hanno calcolato anche il tempo del ciclo ideale. Nella nuova stazione robot sono installati due set di quattro cuscinetti in un cambio DSG in meno di 30 secondi.

L’operazione è completamente automatizzata, per garantire l’altissimo livello di precisione necessario per far funzionare al meglio tutte le parti rotanti del cambio. Utilizzando il gemello digitale, i programmi di controllo dei robot sono stati sviluppati ancora prima che i robot stessi e le loro periferiche fossero effettivamente nello stabilimento.