Генри Форд в народе его помнят как человека, который изобрел линия сборки автомобилей. На самом деле, это различие должным образом относится к Выкуп Старых, чей изогнутый Dash Oldsmobile был серийно произведен по этому методу еще в 1901 году. Революция Форда заключалась в том, чтобы соединить концепцию с конвейерными лентами. Его линия по сборке движущихся шасси, которая начала функционировать в 1913 году, сократила время, необходимое для сборки автомобиля, с двенадцати часов до двух с половиной.
Таким образом, не конвейер как таковой породил современный автомобильный завод, а этот решающий первый шаг к автоматизации: замена механизированной работы (перемещение компонентов) человеческим трудом (хождение между ними).
То автомобильная промышленность с тех пор компания является пионером в области автоматизированных процессов. Первый промышленный робот, Унимать, был установлен на литейном заводе General Motors в Нью-Джерси в 1959 году. И опять же, именно General Motors в 1990-х годах заказала разработку первых небольших коллаборативных роботов (или коботов).
Сегодняшние заводы по сборке автомобилей – вместе с производителями деталей и сборочными заводами, которые их поставляют, — являются наследниками этой традиции. И столетие спустя конвейерное движение по-прежнему лежит в основе заводской системы, хотя теперь оно диверсифицировано и дополнено лифтами, подъемниками, транспортными средствами и автоматизированными системами хранения /извлечения.
Теперь и строящийся автомобиль подвергается такому же количеству роботизированных процессов, как и человеческий: от точечной и дуговой сварки до сборочных работ, таких как установка лобового стекла и колес, до окраски кузова распылением, которая, следуя точному программированию, обеспечивает точно желаемую отделку.
Количество приводы и двигатели используемые в этих операциях могут исчисляться сотнями. В качестве примера, в рамках реконструкции 2006 года на заводе DaimlerChrysler Sprinter в восточногерманском Людвигсфельде компания Control Techniques поставила более 800 Приводы переменного тока. В частности, универсальный Unidrive SP был установлен в стандартной комплектации по всему объекту для всех применений мощностью более 1,1 кВт.
Приложения, работающие таким образом, требуют различной степени контроля. Относительно простые процессы, такие как перемещение корпусов вагонов по рельсам для хранения, могут выполняться в режиме разомкнутого контура. Более сложные операции включают точное позиционирование в трех измерениях и требуют контролируемого перемещения в системе с замкнутым контуром.
Например, для автоматизированного складирования в Людвигсфельде, где между покрасочным цехом и окончательной сборкой уложено почти 200 корпусов, требуется мощность вертикального подъема 55 кВт, мощность перемещения вперед 37 кВт и боковое перемещение 2,2 кВт. Управление по всем трем осям достигается за счет обратная связь кодировщика и при необходимости усиливается за счет дополнительной обработки лазерных сигналов.
Большинство из приводы в цехе в Людвигсфельде установлены коммуникационные модули Interbus, протокол которых используется в зависимости от области применения. В окончательной сборке, Навес проходит по сети напольных проводников, которая подает питание на автоматизированные управляемые транспортные средства. Эта разработка конвейерной системы двадцать первого века требует комбинированного действия нескольких пар двигателей для выполнения сложных маневров, требуемых соответствующим профилем движения.
В качестве альтернативы стационарным шинам и для того, чтобы преодолеть некоторые из их ограничений, беспроводная технология использовалась в других местах для дальнейшего совершенствования управления конвейером сборочной линии. Сети Ethernet/IP использовались с PACS и вспомогательными периферийными устройствами, включая ввод-вывод и приводы с регулируемой скоростью вращения, чтобы программировать движение тележек в цехе независимо и с различными скоростями.
В условиях, когда автомобильная промышленность более чем когда-либо ищет способы повышения эффективности и ужесточения требований к конструкции, важно, чтобы приводы системы были максимально гибкими и открытыми для предпочтительных типов программирования, насколько это возможно. И поскольку нехватка квалифицированных инженеров становится все более острой, не менее важно, чтобы эксплуатация и техническое обслуживание приводов были простыми и прозрачными.
Но станет ли автоматизация автомобильного завода когда–нибудь настолько тотальной, что все это будет приравниваться к одной гигантской программируемой машине, способной, как говорится, работать с выключенным светом? Обязательно ли история, начатая конвейерной лентой Генри Форда, закончится инопланетным дредноутом Илона Маска?
Возможно, еще нет. Одна из тенденций в автомобильная промышленность что на самом деле противоречит стремлению к полной автоматизации, так это появление относительно краткосрочных продуктовых циклов. Поскольку рынок транспортных средств стал менее однородным и пассивным, а вместо этого стал более сложным и разнообразным, производители автомобилей нашли конкурентное преимущество в способности быстро реагировать на потребительский спрос различными моделями.
Как следствие, заводы все чаще выпускают более одной модели транспортных средств, переходя от одной к другой в соответствии с требованиями рынка. Это динамика, на которую люди неизбежно реагируют более естественно, чем запрограммированные роботы. И это означает, что заводы окончательной сборки, в частности, уже столкнулись с определенными автоматизируемыми ограничениями.
Разумеется, ничто из сказанного не означает, что текущие достижения в области оцифровки должны застопориться или выйти на плато. Напротив: поскольку автомобильные заводы все чаще используют тесную интеграцию человеческих, роботизированных и IoT-процессов, поток данных и управление ими для улучшения общего контроля системы никогда не были более важными.
В этом контексте, приводы и двигатели используемые в автомобильном производстве, могут рассматриваться как неотъемлемые аспекты более крупных сетей, или комплексных решений автоматизации, как их начинают называть – их функциональная открытость и гибкая программируемость лежат в основе согласованного функционирования всей системы.