Na návštěvě v továrně budoucnosti

Na návštěvě v továrně budoucnosti

Letošní veletrh AMPER 2019 nabídl mimo hlavní program celou řadu doprovodných akcí. Jednou z nich byla návštěva brněnského závodu ABB, kde zhruba na dvacítku zájemců čekala prezentace výroby přístrojových transformátorů, senzorů a vzduchem izolovaných rozváděčů vysokého napětí. Byli jsme mezi těmi, kteří měli to štěstí navštívit „továrnu budoucnosti“, a zajímalo nás, jakým způsobem funguje jeden z největších vlastních výrobních závodů lídra v průmyslové automatizaci.

Brněnský závod ABB má velmi dlouhou a pestrou historii. Mezi nejdůležitější milníky patří rok 1993, kdy závod přešel pod koncern ABB (odkoupením 100 % akcií Elektrotechnických závodů Julia Fučíka, pozn. red.), v roce 2005 se brněnský závod stal největší továrnou na výrobu přístrojových transformátorů na světě v rámci koncernu ABB a v roce 2006 se dostává na pozici největšího výrobce vysokonapěťových rozváděčů v Evropě.

Dlouhodobě se zde zaměřují na výrobu vysokonapěťových rozváděčů a přístrojových transformátorů a v roce 2018 zde došlo v rámci ABB ke sloučení s výrobou nízkonapěťových rozváděčů. Do portfolia spadá rovněž kompletace modulárních systémů – kontejnerová řešení stanic pro distribuci elektrické energie a poskytování zákaznického servisu k celému portfoliu výrobků. Závod zaměstnává cca 1 800 lidí ve všech výrobních provozech s ročním obratem 350 milionů dolarů.

Vysokonapěťové rozváděče

Segment výroby vysokonapěťových rozváděčů je z větší části orientován hlavně na export. Nejvíce dodávek směřuje do severní Evropy. Druhým největším odbytištěm jsou střední a východní Evropa, Střední východ a Asie. Maximálně 10 % produkce tedy putuje do ČR. Produktové portfolio je velmi široké, nicméně všemu vévodí moderní rozváděč UniGear Digital. Kromě toho, že splňuje veškeré nejnovější standardy na bezpečnost a spolehlivost, je jeho největší přidanou hodnotou využitelnost a funkčnost ze strany moderních požadavků na vzdálené monitorování a správu. Dalším výrazným atributem je jeho modulárnost. „Když přijde zákazník třeba v průběhu výroby s požadavkem, že by chtěl změnit nebo přidat například nové ochranné funkce či změnit parametry rozváděče, je to velice snadno proveditelné. Většina komponent funguje na principu plug&play. Ve srovnání se staršími typy rozváděčů má i výrazně nižší energetickou náročnost,“ přiblížil hlavní výhody klíčového produktu brněnského závodu ABB Martin Šimek, ředitel servisu.

Od roku 2003 zaznamenal závod až na malé výkyvy osminásobný nárůst kapacity. Je to možné zejména díky navýšení počtu zaměstnanců, ale vzhledem k tomu, že závod není „nafukovací“, byl tento rapidní nárůst objemu výroby možný hlavně vzhledem k technologiím, kterými fabrika disponuje. Mezi ně patří například automatický stroj na přípravu vodičů, u něhož odpadá ruční zkracování vodičů na určitou délku, značení či příprava koncovek pro okamžité zapojení. Při výrobě rozváděče, kde se množství takovýchto vodičů počítá na tisíce, je to velmi důležitý prvek zajišťující úsporu a navýšení produkce. V hale na výrobu vysokonapěťových rozváděčů ale najdeme i stroje na výrobu veškerých plechových dílů. Automaty podle čárového kódu zakázky nejprve dělí tabule s plechem tak, aby byl co nejmenší odpad, následně dochází k děrování a ohýbání. Výsledkem jsou přesné polotovary, které čekají na další kompletaci.

ABB report2

Nízkonapěťové rozváděče

Většina produkce nízkonapěťových rozváděčů míří do zemí Evropské unie. V tomto segmentu zaznamenali v posledních letech díky modernizaci enormní nárůst výroby. Stěžejním produktem je nízkonapěťový rozváděč MNS 3.0. Jedná se o kompaktní rozváděč, který je možno ihned po koupi osadit na požadované místo. Veškeré potřebné funkce má integrovány a plná modularita v závislosti na potřebách zákazníka je zde samozřejmostí.

Modulární systémy – kontejnery

Na míru vyrobené kontejnery pro distribuci elektrické energie jsou dalším významným artiklem brněnské výroby. Kontejnery jsou projektovány až do jmenovitého napětí 40,5 kV a díky své mobilitě jsou ihned po zapojení připraveny zabezpečit například chod staveniště. Většinou obsahují vysokonapěťový a nízkonapěťový rozváděč a transformátory. Jsou vybaveny klimatizací, požárním systémem nebo systémem UPS.

Brněnská NEJ díky technologickému centru

Četná NEJ, kterými se brněnská továrna ABB pyšní, jsou často zásluhou zdejšího technologického centra. Jeho role je v rámci koncernu globální. Nezodpovídá pouze za výrobky z Brna, ale za výrobky produkované společností ABB i v jiných zemích světa. „Centrum má kompetence nejenom pro výzkum a vývoj rozváděčů a přístrojových transformátorů. Zodpovídá i za vývoj nástrojů, které používají naši projektanti a obchodníci. Vyvíjí například konfigurátory, aby si obchodní zástupce ABB mohl se zákazníkem nakonfigurovat konečnou podobu zakázky. Velkou výhodou je rovněž naše vlastní laboratoř. Než pošleme nový výrobek na trh, musí projít oficiálními testy podle norem, tzv. typovými zkouškami. My jsme schopni provést většinu vývojových testů v naší laboratoři, abychom měli jistotu, že normou vyžadované testy budou taktéž úspěšné,“ vysvětlil Martin Šimek.

„Netvrdím, že už dnes jsme firmou budoucnosti, ale v oblasti přístrojových transformátorů jsme rozhodně nejdál.“ 

Petr Neumann, ředitel výrobního závodu přístrojových transformátorů a senzorů ABB Brno

Přístrojové transformátory – výroba na prahu budoucnosti

Přístrojová trafa jsou principiálně stejná jako trafa distribuční. Zásadní rozdíl však tkví v kvalitě transformace energie, která u nich vítězí nad kvantitou. Přístrojové trafo napětí ze 30kV sítě mění na 110 V tak, aby se dalo jednoduše změřit, co se v 30kV síti děje. Toliko teorie. S výrobou přístrojových transformátorů mají v Brně dlouholetou zkušenost. Zdejší výroba přístrojových traf je druhým nejstarším elektrozávodem v celém koncernu ABB. Jeho historie se píše od roku 1887 a přístrojová trafa se zde začala vyrábět před sto lety. Nikde na světě nenarazíte na stejně velký výrobní závod, který by trafa vyráběl na jednom místě v takovém množství. Celkem progresivní novou technologií, kterou se zde rovněž zabývají, jsou senzory. Je to prakticky ekvivalent přístrojových transformátorů. Říká se jim také elektronické přístrojové transformátory a jejich nástup lze registrovat v nedávné minulosti. Přišel teprve s masivním rozvojem elektroniky a v současné době zažívají senzory opravdový boom. Portfolio v této části továrny zahrnuje 53 produkčních řad s celkovým počtem 1193 produkčních variant.

„Abychom se stali jedničkou, vedla k tomu ve výrobě složitá cesta. Ze začátku jsme se soustředili hlavně na dodávky uvnitř ABB závodu a na zásobování výrob ABB rozváděčů po světě. Pak jsme se již začali trochu dívat i do zahraničí na firmy, které ABB ve výrobě rozváděčů konkurovaly nebo se jednalo o panel buildery. Brzy jsme zjistili, že nám už jedna výrobní hala nestačí, a začali jsme s rozšiřováním. Do toho nastal boom s obnovitelnými zdroji, kde mají přístrojová trafa širokou škálu využití, a dokonce i dvě haly nám byly málo. Spíše to vypadalo, že bychom potřebovali další továrnu. Přesně v této chvíli přišel zlom v myšlení. Naštěstí to bylo v době, kdy se ve větší míře začínala uplatňovat automatizace a robotizace. Úkolem bylo vymáčknout z třetiny původní haly dvojnásobnou kapacitu,“ přibližuje začátky modernizace Petr Neumann, ředitel výrobního závodu přístrojových transformátorů a senzorů ABB Brno.

ABB report3

V první, technologicky méně náročné části automatizace závodu se začalo u segmentu navíjení. Zde doposud nikdo nevymyslel, jak tuto činnost realizovat bez lidského faktoru. I po dvaceti letech, kdy se ABB automatizaci věnuje, je u navíjení cívek stále velká potřeba lidské motoriky. Po důkladných analýzách, jak minimalizovat ztráty v tomto provozu, se zjistilo, že dříve bylo zhruba 20 % rozpracované výroby přepravováno po hale na ručních vozících. Za tohoto stavu a při výrobě 120 000 transformátorů ročně jste prakticky neměli šanci se po hale bezpečně pohybovat. Veškerý transport a kontrolu zakázek se tedy firma rozhodla svěřit automatizaci. Materiál je nyní dopravován za pomoci laserem naváděných bezpilotních automatických vozíků nebo dopravních systémů a postup výroby je hlídán počítačově.

Ve druhé části modernizace se řešily mnohem větší prostorové problémy, které opět plynuly převážně z bezpečnostních předpisů. Například zaměstnanec, který pracuje na licím stroji, potřebuje kolem sebe normou daný bezpečný prostor. Hlavním principem tedy bylo oddělit pro lidi náročná pracoviště, a to při zachování stávajících parametrů haly. Složitější provozy byly vybaveny robotikou a zbylou část výroby zajišťoval lidský faktor. „Velkou část našeho úsilí spojeného s automatizací směřujeme k eliminaci manipulace s těžkými břemeny a výskytu lidí ve stísněných a ztížených podmínkách,“ pokračuje Neumann.

Factory of future by ABB Ability

Nejsnadněji se automatizuje v okamžiku, kdy disponujete standardizovaným produktem. Dalším důležitým faktorem je objem výroby, jinak se investice do automatizace nevyplácejí. Druhým pólem je customizovaný produkt, tj. vyráběný na míru. U něj je předpokladem výrobců a dodavatelů fakt, že výrobu zákazník zaplatí. Zákazník to většinou ale vidí jinak a nechce ani za produkt „šitý na míru“ platit více, než musí. V ABB se nacházejí přesně uprostřed mezi těmito póly a bylo třeba zvolit kompromis. Od pojmu Industry 4.0 si zde slibují dostatečnou flexibilitu, rychlost a úspory.

„Dnes je cool být Industry 4.0. Realita většiny českých firem je ale taková, že řada z nich se nachází před touto pomyslnou metou. Možná to bude znít zvláštně, ale ani náš závod nepředstavuje plně implementovaný Industry 4.0. Jsme teprve na začátku. Je před námi ještě dlouhá cesta. Máme stavební kámen v podobě automatizované výroby, ale teď nás čeká rozšíření právě na Industry 4.0. Když to hodně zjednoduším, jde o to, aby stroje, které byly instalovány v době, kdy začínala robotizace a počítače, spolu mohly komunikovat, byly propojeny a začalo se se sběrem a analýzou dat,“ vysvětluje aktuální stav implementace fenoménu Průmysl 4.0 Petr Neumann.

Svou vizi postavili v brněnském závodě ABB na několika pilířích. Prvním z nich je vybudování silné IT struktury, bez které by to nefungovalo. Jde především o kancelářské procesy. Zákazník si žádá rychlou odezvu na své požadavky a reakce výrobce na jeho potřeby se zde počítá maximálně v řádech hodin. Za posledních dvacet let zde navíc vytvořili celou řadu podpůrných aplikací. Řídicím systémem je SAP, na něj navazuje řada aplikací, které řídí tok zakázky. Najdeme zde samozřejmě i manufacturing execution system pro řízení výroby. „Postupem času jsme zjistili, že vývojáři již nemají kapacitu vymýšlet něco nového, ale jsou plně vytíženi správou stávajících systémů. Nechtěli jsme zaměstnávat další IT specialisty, proto jsme se rozhodli konsolidovat všechny tyto systémy pod velké celky. Slibujeme si od toho získání podpory od globálních společností,“ odhaluje podobu dalšího pilíře Neumann.

ABB report4

Dále již ve výrobě fungují s on-line pohledy na dílny, systémem sledujícím průběh výroby v navijárně cívek, automatickými zakladači, které po přečtení čárového kódu vydají materiál, plně automatickým testovacím karuselem. Tyto systémy představují nejnižší level řízení výroby, který je využíván především směnovými mistry. Zmiňovanou robotizaci zde představují automatické vozíky pro manipulaci s těžkými břemeny. Roboty jsou nasazeny rovněž v brusírně a další dva mají na starost například pájení. V současnosti procházejí upgradem, aby měly dokonalejší zpětnou vazbu. Produktová řada je velmi rozmanitá a programovat pájecí robot pokaždé na něco jiného bylo docela náročné. Nově budou pájecí roboty vybaveny soustavou kamer, které snímají teplotu a poměry na pájeném místě. „OpravdovýPrůmysl 4.0 představuje propojení. V lednu letošního roku jsme svázali všechny roboty, které dneska máme, pod jednu servisní smlouvu, jež nám garantuje i on-line monitoring 24/7. Servisní organizace včas odhalí potenciální problém a ihned posílá technika, aby jej řešil. Největší výzvou, před níž stojíme, je propojit všechny naše automatizované systémy tak, aby jak zákazník, tak i dodavatel a management měli plnývhled do systému. K tomu by nám měla pomoci naše aplikace pro monitorování výroby ABB Ability, kterou chceme v rámci pilotního řešení implementovat do konce roku. Tato fabrika je opravdu obrovská a instalovat systém ABB Ability na všechno je práce tak na dva roky,“ dodává Neumann.

V brněnském závodě ABB si od pojmu Průmysl 4.0 neslibují, že počítače a roboty převezmou od lidí rozhodovací schopnosti. Věří, že současná digitální technologie zprostředkuje lidem v co nejobjektivnější podobě data z výroby tak, aby se mohli rozhodnout oni sami a správně.   

Vítězslav Fejfar

Vítězslav Fejfar je editor ve společnosti Trade Media International (vydavatel časopisů Contorl Engineering Česko a Řízení a údržba průmyslového podniku). Zaměřuje se na rozhovory, reportáže a příběhy z průmyslových firem. 

www.trademedia.cz