Elektryczne samochody przyspieszają inwestycje w roboty
Przemysł motoryzacyjny jest liderem w automatyzacji z największą liczbą robotów pracujących w fabrykach na całym świecie. Obecne szacunki IFR wskazują, że został osiągnięty nowy rekord wynoszący około jeden milion jednostek robotycznych pracujących w tym sektorze. Stanowi to około jednej trzeciej całkowitej liczby zainstalowanych urządzeń we wszystkich branżach. Inwestycje w roboty sektora motoryzacji wymuszane są przez rozwój pojazdów elektrycznych.
Roboty są wypróbowaną i przetestowaną metodą poprawy wydajności w produkcji samochodów od lat. Przemysł motoryzacyjny skutecznie zautomatyzował swoją produkcję do wysokiego poziomu. Roboty poprawiają produktywność, spójność i jakość konwencjonalnej produkcji samochodów. Do niedawna najpowszechniejszymi były zadania, takie jak spawanie, wkręcanie śrub czy malowanie. Obecnie roboty odgrywają kluczową rolę w umożliwieniu przejścia branży motoryzacyjnej z silników spalinowych na silniki zasilane energią elektryczną. Automatyzacja robotów pomaga producentom samochodów zarządzać zmianami w technologiach produkcji w perspektywie długoterminowej.
Gęstość robotów w motoryzacji
Gęstość robotów to kluczowy wskaźnik, który ilustruje obecny poziom automatyzacji w gospodarkach o największej produkcji samochodów: w Republice Korei w 2021 r. działało 2867 robotów przemysłowych na 10 000 pracowników. Drugie miejsce zajmują Niemcy z 1500 sztuk, Stany Zjednoczone liczące 1457 jednostek i Japonia z 1422 jednostkami na 10 000 pracowników. Największy na świecie producent samochodów – Chiny mają zagęszczenie robotów na poziomie 772 jednostek, ale szybko nadrabiają zaległości. W ciągu roku liczba nowych instalacji robotów w chińskim przemyśle motoryzacyjnym wzrosła prawie dwukrotnie do 61 598 jednostek w 2021 r., co stanowi 52 % łącznie 119 405 jednostek zainstalowanych w fabrykach na całym świecie.
Pojazdy elektryczne napędzają automatyzację
Ambitne cele polityczne dotyczące pojazdów elektrycznych zmuszają przemysł samochodowy do inwestowania. Unia Europejska ogłosiła plany zakończenia sprzedaży pojazdów zanieczyszczających powietrze do 2035 r. Rząd USA zamierza osiągnąć dobrowolny cel 50 % udziału w rynku sprzedaży pojazdów elektrycznych do 2030 r., a wszystkie nowe pojazdy sprzedawane w Chinach muszą być zasilane „nową energią” do 2035 r. Połowa z nich to „elektryki”, na ogniwa paliwowe lub hybryda typu plug-in – pozostałe 50 % to pojazdy hybrydowe. Większość producentów samochodów, którzy już zainwestowali w tradycyjne „klatkowe” roboty przemysłowe do podstawowego montażu, inwestuje teraz również w aplikacje współpracujące do zadań końcowego montażu i wykańczania.
W ciągu ostatnich czterech lat Volkswagen zainwestował ok. 1,2 mld euro na przekształcenie zakładu w Zwickau w nowoczesną Fabrykę 4.0 produkującą samochody elektryczne. Liczba robotów wzrosła z 1200 do 1625. Szacuje się, że stopień automatyzacji sięga w niej 90 %. W procesie produkcji są wykorzystywane inteligentne roboty, a transport komponentów odbywa się bez udziału ludzi, całkowicie autonomicznie. Do 2030 r. przynajmniej 70% wszystkich sprzedanych w Europie aut ze znaczkiem VW ma być w pełni elektryczna. W Ameryce Północnej i Chinach ten odsetek powinien przekroczyć 50%.
Zadania dla robota
Do zautomatyzowania produkcji pojazdów elektrycznych z pewnością nadaje się siedem typowych zadań montażowych:
- Ogniwa baterii — podstawową jednostką akumulatora samochodu elektrycznego jest ogniwo; jest to skomplikowany zespół katod, anod i elektrolitów wewnątrz obudowy; do montażu potrzebne są precyzyjne roboty.
- Moduł akumulatorowy — w następnym etapie ogniwa są układane w moduły wewnątrz ramy, która chroni je przed wstrząsami, wysoką temperaturą i wibracjami; do montażu tych modułów często używa się robotów.
- Rama/obudowa baterii — roboty mogą być również używane do montażu samej ramy, przygotowując ją do włożenia modułów baterii.
- Pakiet baterii — pakiet odnosi się do ostatecznego kształtu akumulatora, który jest instalowany w samochodzie elektrycznym; większe roboty mogą włożyć cały zestaw akumulatorów do pojazdu.
- Silnik — silnik elektryczny, który zapewnia moc w samochodzie elektrycznym, może być zbyt szczegółowy do montażu dla robota; dobrym pomysłem może być użycie robota do obsługi półautomatycznej maszyny, która buduje silnik.
- Układ napędowy — układ napędowy odnosi się do całego zestawu elementów odpowiedzialnych za ruch samochodu, w tym akumulatora, silnika, przekładni itp.; producenci mogą używać robotów do montażu prawie wszystkich elementów układu napędowego.
- Układ chłodzenia — utrzymywanie niskiej temperatury komponentów ma kluczowe znaczenie w pojazdach elektrycznych; firmy mogą stosować roboty do dokładnego umieszczania elementów układu chłodzenia, w tym rur, podkładek chłodzących, złączy itp.
Poza tymi zadaniami montażowymi istnieje wiele innych, które mogą zostać zlecone robotom. Obejmują one kontrolę zrobotyzowaną, obróbkę skrawaniem, spawanie, malowanie i wiele innych.
Dostawcy części
Dostawcy części samochodowych, z których wielu to MŚP, wolniej podchodzą do pełnej automatyzacji. Oczekuje się, że ich trend wysokiego poziomu automatyzacji również nie ominie ze względów konkurencyjnych oraz zważając na fakt, że roboty stają się mniejsze, bardziej elastyczne, łatwiejsze do zaprogramowania i mniej kapitałochłonne.
source: Automatyka 5/2023