FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT MASTERAT (zi) [302831]

UNIVERSITATEA "AUREL VLAICU" DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE PROGRAMUL DE STUDIU PRODUCTICA SISTEMELOR INDUSTRIALE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT MASTERAT (zi)

LUCRARE DE DISERTAȚIE

PROF.UNIV.DR.ING. DOINA MORTOIU

DAMSA V. DIANA

ARAD

Anul 2017

UNIVERSITATEA "AUREL VLAICU" DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE PROGRAMUL DE STUDIU PRODUCTICA SISTEMELOR INDUSTRIALE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: MASTERAT zi

STUDIUL AUTOMATIZĂRII PROCESULUI DE FABRICAȚIE AL CEASURILOR DE BORD

PROF.UNIV.DR.ING. DOINA MORTOIU

DAMSA V. DIANA

ARAD

Anul 2017

INTRODUCERE

Industria auto genereaza anual afaceri de peste 11 miliarde de euro doar în România și are una dintre cea mai mari contribuții la exporturile țării. [anonimizat] 43%, în timp ce importurilor acestora este de aproximativ 35%.

O parte importantă din creșterea economică înregistrată de România la începutul acestui an se datorează exporturilor generate de industria auto. Având în vedere că volumele de fabricație a [anonimizat]. Fara o [anonimizat], este imposibila.

Marea provocare pentru companiile producătoare de componente și subansambluri auto este determinata de nevoia de a reduce costurile de producție și de a accelera timpul de proiectare și lansare în fabricația de masa. O alta provocare este de a crește diversitatea și complexitatea produselor fără a face compromisuri de calitate.

Îndeplinirea acestor obiective duce la creșterea productivității și competitivității și reprezintă o manifestare clară a flexibilității și disponibilității companiilor de a accede la schimbare și de a avea rezultate de valoare.

Viziunea pentru atingerea acestui scop este necesar să se plieze pe cerințele pieței și să asigure în același timp autonomia companiilor producătoare de componente auto.

Acestea trebuie să ia în calcul optimizarea proceselor și a fluxurilor de lucru cu scopul de a reduce risipa (orice fel de operații sau manipulări excesive a componentelor și subansamblelor), [anonimizat], creșterea nivelului de colaborare între departamentele implicate la nivel de companie și a entităților din exteriorul ei.

Lucrarea de față propune un studiu de caz asupra procesului de fabricație al ceasului de bord produs pentru mașinile Volvo.

[anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], reducerea fabricației produselor neconforme (care nu se afla în specificațiile impuse de client) cât și pe reducere fabricației de rebut. Acesta este unul din factorii importanți pentru menținerea volumele de fabricație a automobilelor din țara noastră.

Lucrarea are ca obiective: [anonimizat] (ceasului de bord) [anonimizat]zentarea roboților folosiți pentru asamblarea produsului, identificarea problemelor apărute pe un post din linia de fabricație, analiza cauzei problemelor, definirea acțiunilor pentru a reduce apariția problemelor și rezultatele obținute în urma implementării lor.

1. PREZENTAREA COMPANIEI YAZAKI

1.1 Istoricul firmei Yazaki

Yazaki este un producător independent de componente pentru mașini, unul din liderii mondiali pe piața auto. Infiintata in 1941, compania yazaki a confectionat si a vandut primele cablaje auto. Fondatorul sau Sadami Yazaki a inceput o afacere de un singur om prin vanzarea de „wire harness”(cabluri adunate in manunchiuri compacte si circuite de date care functioneaza ca sistemul nervos central al unui vehicul) in anul 1929 [1].

Pentru a asigura funcțiile de bază (deplasarea, rotirea și oprirea) și siguranța, precum și confortul, automobilele sunt echipate cu diverse sisteme electronice care funcționează utilizând semnale pe baza sursei electrice furnizate de baterie. Cablajul are functia de transmitere a acestor semnale și a energiei electrice.

Începând ca o companie de producție, Yazaki a acumulat mulți ani de experiență făcând îmbunătățiri continue în multe domenii, cum ar fi dezvoltarea și gestionarea ciclului de viață al unui produs.

Ca o întreprindere globală de succes, Yazaki se poate mândrii cu utilizarea unor procese moderne, echipamente și instrumente în trend cu cele mai noi tendințe și criterii de referință privind calitatea.

Yazaki și-a raspândit activitatea în multe țări ale lumii, odata cu dezvoltarea economiei japoneze și creșterea continuă a companiei. Astfel compania a ajuns să se extindă în mai mult de 40 de țării din întreaga lume deținând peste 400 de locații unde exista fabrici de producție, centre de dezvoltare și vînzare.

1.2 Activitatea firmei Yazaki în România și în Arad

Activitatea Yazaki se împarte in trei mari grupe:

Sectorul auto pentru care furnizează un spectru larg de produse cum ar fi: sisteme de cablaje, instrumente și subansambluri electronice.

Sectorul de mediu, reprezentând: echipamente pentru instalații de gaz, echipamente de uz casnic, cabluri electrice.

Sectorul unor noi domenii de activitate: reciclare, asistență socială, echipamente agricole.

În România societatea Yazaki Component technology a fost înființată în anul 2003, iar construcția clădirii principale din Arad a fost finalizată în anul 2004.

În anul 2009, Yazaki a deschis și un centru de dezvoltare și design la Timișoara.

Mai jos se află o imagine a clădirii din Arad (imaginea 1.1).

Fig 1.1 – clădirea Yazaki din Arad

În anul 2015, Yazaki s-a extins prin construirea unei noi secții de injecție mase plastice, unde se produc conectori și componente auto pentru marile companii producătoare de automobile. Construcția ocupă o suprafață de aproximativ 4000 de m² [2].

La Arad filiala corporației japoneze cu același nume, se ocupă cu producția de blocuri de joncțiune integrate și blocuri de relee, display-uri și instrumente de tablou de bord (ceasuri de bord sau metere), integrate pe verticală.

Capacități tehnice cu care se mîndrește fabrica din Arad:

• linii de asamblare SMT (6)

• Sudură selectivă și prin unde

• Sudură robotizată

• asamblare manuală, semi-automată și automată

• sudară cu ultrasunete

• injecție mase plastice – mașini de până la 350 tone (30 mașini)

• sculărie unelte (CAM, CAD, eroziunea de sârmă, sudura cu laser)

• laborator intern Metrologie, secționare transversală, analiza spectrală

• X-ray / control AOI pentru liniile de SMT

• inserție automată de mare viteză a componentelor

În 21 septembrie 2007 la Berlin în cadrul evenimentului „Family Business Network Summit”, a fost acordat afacerii familiale japoneze, Yazaki Corporation, premiul „Lombard Odier Darier Hentsch Distinguished Family Business Award”.

Acest premiu a fost acordat ca recunoaștere pentru "succesul remarcabil în combinarea intereselor familiale și de afaceri și responsabilitatea lor exemplară față de angajații și societatea lor" [3].

Premiul este considerat una dintre cele mai mari onoruri pentru o familie de afaceri și a fost generos donat de Chopard.

Acest premiu este dovada dedicării, abordării globale și a valorilor pronunțate ale familiei câștigătoare în eforturile lor în afaceri [3].

Fig 1.2 – ceremonia de acordare apremiului „Lombard Odier Darier Hentsch Distinguished Family Business Award”

2. PREZENTAREA CEASURILOR DE BORD FABRICATE ÎN YAZAKI

Producția de tablouri de bord, ceasuri de bord sau „metere” ocupă o parte importantă din fabrica Yazaki de la Arad.

2.1 Volvo Y20

Pentru mașinile Volvo S60, S80, XC60, XC90, V60 & V70 se produc meterele din fig 2.1 și 2.2 în cadrul proiectului denumit Y20.

Ele conțin un microcontroller, interfață CAN, 2 motorașe în pași, un PCB (printed circuit board), doua afișaje LCD, PSU liniar, iluminare frontală cu LED-uri și backlighting.

Fig 2.1 – meter produs pentru Volvo în proiectul Y20.

Fig 2.2 – meter produs pentru Volvo în proiectul Y20, asamblat în mașină.

2.2 PSA T8

Pentru mașinile Peugeot 2008 & 5008 se produc meterele din fig 2.3 și 2.4 în cadrul proiectului denumit PSA T8.

Ele conțin un microcontroller, interfață CAN, 4 motorașe în pași, un PCB, un afișaj LCD, PSU liniar, două platforme de iluminare cu LED-uri.

Fig 2.3 – meter produs pentru Peugeot în proiectul PSA T8.

Fig 2.4 – meter produs pentru Peugeot în proiectul PSA T8, asamblat în mașină.

2.3 GM Delta

Pentru mașinile Opel Astra, Opel Meriva, Opel Zafira se produc meterele din fig 2.5 și 2.6 în cadrul proiectului denumit GM Delta.

Ele conțin un microcontroller, interfață CAN, 4 motorașe în pași, un PCB, un afișaj LCD, PSU liniar, iluminare cu LED-uri, iluminare prin componente de plastic și backlighting.

Fig 2.5 – meter produs pentru Opel în proiectul GM Delta.

Fig 2.6 – meter produs pentru Opel în proiectul GM Delta, asamblat în mașină.

2.4 PSA A9

Pentru mașinile Peugeot 208 se produc meterele din fig 2.7 și 2.8 în cadrul proiectului denumit PSA A9.

Ele conțin un microcontroller, interfață CAN, 4 motorașe în pași, un PCB, un afișaj LCD, PSU liniar, SMPSU, iluminare cu LED-uri, iluminare prin componente de plastic și backlighting.

Fig 2.7 – meter produs pentru Peugeot în proiectul PSA A9.

Fig 2.8 – meter produs pentru Peugeot în proiectul PSA A9, asamblat în mașină.

2.5 Volvo P1MCA

Pentru mașinile Volvo V70, XC70 & S80 se produc meterele din fig 2.9 și 2.10 în cadrul proiectului denumit P1MCA.

Ele conțin dual microcontroller GPU, interfață CAN, doua PCB-uri, un TFT Display, doua matrice LED, SMPSU. Aceste metere nu conțin motorașe în pași.

F

Fig 2.9 – meter produs pentru Volvo în proiectul P1MCA

Fig 2.10 – meter produs pentru Volvo în proiectul P1MCA, asamblat în mașină.

Schema electrică după care funcționează aceste metere se găsește în fig 2.11.

Fig 2.11 – schema electrică a meterelor.

LINIA DE FABRICAȚIE A METERULUI ÎN PROIECTUL P1MCA

În orice societate comercială activitatea de programare, lansare și urmărire a producței este factorul esențial care pune în mișcare toate funcțiile și activitățile ce se desfășoară în fabrică.

Producția este transformarea resurselor organizației în produse.

Programarea producției constă intr-un ansamblu de activități prin care se indica cantitatea de produse sau servicii vor fi executate într-o perioadă de timp, în anumite condiții de ritmicitate, calitate și cheltuieli de muncă.

Urmarirea productiei constă în asigurarea trecerii continue a obiectelor muncii prin secții, iar în cadrul acestora pe la locurile de muncă, preîntâmpinarea apariției unor dereglări în procesul de producție, culegerea de informații cu privire la stadiul îndeplinirii cantitative și calitative a producției, compararea continuă a sarcinilor de producție realizate cu cele planificate.

Principiile după care este organizată producția sunt, viteza constantă în timp pentru obținerea producției, elemente modulare standardizate monofuncțional, nivele reduse ale timpului de pregătire, sistem eficient de aplicare a standardelor, autodiagnosticarea automata si semnalarea apariției unor pagube, rebuturi, pierderi, reparații simple prin rapida substituire cu piesele necesare, utilizarea unui limbaj simplu și a unor tehnici de depistare a erorilor, crearea unităților operatorii în funcție de necesități și îndrumarea treptata în funcție de un program dinamic.

Pe baza acestor principii a fost creeata linia de asamblare a meterului pentru mașinile Volvo în proiectul P1MCA.

3.1 Flow-ul de proces al liniei P1MCA

Flow-ul de asamblare a meterului este o schemă logică a succesiunii operațiilor la stațiile amplasate în layout-ul liniei. Ea conține date despre demunirea stațiilor și succesiunea lor și despre caracteristicile de siguranță, caracteristicile speciale și specifice clientului. Toate acestea se pot vedea în fig 3.1.1.

Fig 3.1.1 – Flow-ul procesului de asamblare P1MCA meter

Pe aceasta linie se realizeaza asamblări demontabile. Acestea permit și demontarea ulterioară, fără distrugerea pieselor asamblate, de câte ori este necesar.

3.2 Posturile de lucru ale liniei P1MCA

În aria de asamblare se intră doar cu echipament de protecție, papuci ESD, geacă ESD, care împiedica descărcările electrostatice pe PCB-urile si TFT-urile asamblate. La posturile de lucru se folosesc mănuși ESD. Echipamentul complet include și o șapcă pentru a prevenii căderea părului în interiorul produsului.

Posturile de lucru pe linia de asamblare constau în asamblarea manuală a componentelor, înșurubarea lor sau asamblarea filetată, calibrarea TFT display-ului, asamblarea prin presare a componentelor care au cleme de fixare, însurubarea ultimei piese de inchidere a meter-ului, calibrarea meter-ului, testarea meter-ului, iar apoi la ultimul tester se scriu anumite informații în memoria meter-ului, apoi se inspecteaza vizual și se preambalează pentru a fi preluat de catre magazie unde se face împacetare în cutia finala.

3.2.1 Asamblare manuală

Primul post de lucru se numeste asamblare manuală. Aici operatorul pune într-un suport al stației TFT display-ul. Acesta este scanat de stație cu un scaner mobil, acționat în momentul detectării prezenței produsului în stație de catre un senzor de prezență produs. În urma acestei scanări este generat un QR code la imprimanta aflată lângă stație. Operatorul ia, în continuare, următorul produs ce face parte din subansamblu, adică case-ul, o componentă de plastic și îi atașeaza QR-ul, apoi o așeaza peste TFT. Următorul pas este de scanare manuală a primului PCB și plasare peste case, apoi scanare al doilea PCB care conține placa grafică și plasare peste primul PCB. Conectarea celor două PCB-uri se face prin conectorii BTB lipiți pe cele doua plăci. Apoi operatorul trebuie sa introducă FPC-ul (flexible printed circuit) TFT-ului în conectorii PCB-ului principal. Stația extinde un dispozitiv cu o camera, care verifică această operație. Verificarea se face comparând dimensiunile masurate cu valorile setate ca nivel maxim acceptat si nivel minim acceptat. În fig 3.2.1.1 se poate vedea subansamblul in stație.

Fig 3.2.1.1 – subansamblul P1MCA

3.2.2 Înșurubare automată cu robot kuka

Apoi operatorul acționeaza butonul start si subansamblul se întoarce în interiorul stației (al doi-lea post) pentru inșurubare automata cu robotul de înșurubare Kuka. Aici se înșurubează 8 șuruburi cu șaibă peste PCB-uri, în piciorușele din plastic ale TFT-ului. Șuruburile fac filet în piciorușele din plastic.

Asamblările filetate

Asamblările filetate sunt asamblări demontabile, realizate prin două piese filetate conjugate, una filetată la exterior (șurub), iar cealaltă filetată la interior (poate fi o piuliță sau o altă piesă cu rol funcțional de piuliță).

Avantajele folosirii acestor asamblări și motivul pentru care sunt folosite pe scara largă în construcția de mașini sunt: realizeaza forțe de strângere mari, sunt ieftine, sunt interschimbabile, asigură condiția de autofixare.

Dezavantajele acestor asamblări sunt faptul că filetul e un mare concentrator de tensiuni și că necesită asigurări suplimentare împotriva autodesfacerii. Pentru a prevenii autodesfacerea, s-a optat pentru un șurub cu filet și șaibă.

Varianta folosită pentru producerea acestui meter este asamblare cu șurub înșurubat în una din piese.

Însurubarea se desfășoară pe o suprafață cilindrică interioară. Se obține pe aceasă suprafață o linie elicoidală numita elice directoare.

Înșurubarea se face la un unghi de înșurubare dat de rotațiile șurubului în ansamblu și un cuplu de strangere setate pe robot. În cazul în care se atinge prea repede unghiul, iar torq-ul este prea mic pentru etapa de înșurubare sau invers, ecranul stației se coloreaza roșu, însurubarea nu se efectueaza conform etapelor și stația afișeaza mesajul însurubare NG (not good – adica nu e bun ).

Programarea robotul kuka

Una dintre cele mai importante sarcini ale controller-ului (robotul kuka) este de a misca robotul. Programatorul controlează mișcarile robotului industrial prin comenzi speciale. Acestea sunt principalele caracteristici care diferențiază limbajele de programare a roboților de limbajele de programare a computerele convenționale cum ar fi Pascal.

Programarea are loc de la poziție curentă la o nouă poziție. Din acest motiv, instruirea de mișcare necesită în general doar specificarea poziției finale.

Coordonatele poziției pot fi specificate fie ca text, fie prin introducerea valorilor numerice, fie prin deplasare robotul în punctul dorit și salvarea valorilor reale (teaching). Alte proprietăți de mișcare, cum ar fi viteza, accelerația și controlul orientării, pot fi setate folosind variabilele de sistem. Aproximarea punctelor auxiliare este inițiată cu ajutorul parametrilor opționali în instruirea de mișcare.

Sunt folosite diferite sisteme de coordonate pentru a putea specifica poziția sau orientarea punctului în spațiu. Se face o distincție fundamentală între articulații (specifice axelor) și sistemele de coordonate carteziene.

Următorul exemplu de program PTP_AXIS.SRC reprezintă cel mai mic program KRL care poate fi rulat.

DEF PTP_AXIS() ;numele programului este PTP_AXIS

$VEL_AXIS[1]=100 ;definirea vitezelor axelor $VEL_AXIS[2]=100

$VEL_AXIS[3]=100

$VEL_AXIS[4]=100

$VEL_AXIS[5]=100

$VEL_AXIS[6]=100

$ACC_AXIS[1]=100 ;definirea accelerațiilor axei

$ACC_AXIS[2]=100

$ACC_AXIS[3]=100

$ACC_AXIS[4]=100

$ACC_AXIS[5]=100

$ACC_AXIS[6]=100

PTP {AXIS: A1 0,A2 -90,A3 90,A4 0,A5 0,A6 0}

END

În primul rând, în acest program, sunt definite vitezele axelor și accelerația. Aceste alocări trebuie făcute înainte ca o mișcare din punct în punct să poată fi executată. Robotul deplasează fiecare axă în poziție cu unghiurile specificate în structura AXIS.

Exemplu: axa 1 până la 0ș, axa 2 până la -90ș, axa 3 până la 90ș, axa 4 până la 0ș, axa 5 până la 0ș și axa 6 până la 0ș. În fig 3.2.2.1 se poate vedea poziția 0 mecanic a robotului kuka.

Fig 3.2.2.1 – pozitia 0 mecanic a robotului

Prin introducerea acestor coordonate, {A3 45}, robotul mută doar acele axe care au fost specificate, celelalte nu se mută. Deci numai axa 3 este mutată cu 45ș, iar specificațiile unghiului din sunt valori absolute, robotul nu rotește în continuare axa 45ș ci se mută la poziția axei absolute de 45ș.

În fig 3.2.2.2. se poate observa diferența dintre coordonatele absolute și relative specifice axei.

Fig 3.2.2.2 – Diferența dintre coordonatele absolute și relative specifice axei.

Mișcarea care utilizează coordonatele specifice axei este, de obicei, nepractică, este mai utilă intrarea coordonatelor carteziene prin intermediul unei structuri POS.

Pentru mișcarea relativă, se utilizează PTP_REL, pentru rotirea fiecărei axe 1 și 4 cu 35ș ar fi mai simplu să se programeze:

PTP_REL {A1 35,A4 35}

Cu o mișcare relativă, nu este cale ușoară de a relua o mișcare oprită în timpul execuției. După repornire controllerul nu este în măsură să ia distanța deja acoperită în considerare și robotul se deplasează din nou cu distanța programată care duce la un punct final incorect.

Calibrare flickering pentru TFT display

După plasarea subansamblului în stația de calibrare flickering, se face clamparea automată a produsului de către jigul stației. Camera atasată stației citește QR code-ul atașat produsului la prima stație, după care verifică rezultatul primit de la stația anterioară și începe procesul de calibrare a TFT-ului. Daca stația anterioară a dat produsului NG, stația de calibrare flickering nu pornește procesul de calibrare a TFT-ului.

Linia de fabricație P1MCA are un sistem interlock de line manager care oprește operația care urmeaza să se facă, daca operația anterioară nu s-a efectuat. Acesta este pe de o parte un bun instrument antigreșală (nu lasă operatorul să sară peste o stație, dar și un bun instrument de trasabilitate și cuantificare a producției (se poate vedea pană unde a ajuns produsul, câte produse au fost făcute, cate produse au fost NG.

Calibrarea TFT-ului se face prin învârtirea cu un bit de înșurubare a rezistorului variabil aflat pe al doi-lea PCB. Stația coboară bit-ul în poziție fixă și începe învartirea potentiometrului până cand imaginea TFT-ului nu mai tremura (valorile măsurate de cameră intră sub maximul acceptat, setat pe stație).

În același timp stația măsoară tensiunea aplicată produsului prin conectorul principal plasat pe PCB-ul principal, cu doi pini de test.

Asamblare dial plate, housing și front frame

La această stație, dupa fixarea și clamparea produsului de către jig se scanează și se asamblează pe rând dial plate-urile. Acestea sunt niște componente de plastic transparente și vopsite negre în așa fel încât să se poată vedea prin ele doar lumina LED-urilor folosite pentru indicarea nivelului de combustibil, indicarea folosirii frânei si a altor LED-uri folosite pentru a semnala probleme pe parcursul condusului mașinii.

Apoi se pozitioneaza housing-ul peste case, fixând snap-urile pe găurile prevăzute in case-ul asamblat la prima stație. Front frame-ul vine plasat peste housing, fixând snap-urile pe găurile din housing ca în fig 3.2.4.1. Front frame-ul are rolul de a îmbunătăți aspectul meterului.

Fig 3.2.4.1 – subansamblu P1MCA

După acționarea butonului de start, jigul de presare coboară si presează subansamblul în diferite puncte pentru a asigura clipsarea snap-urilor ambelor piese. Ca să poată să „decidă” clipsarea completă a snap-urilor, statia extinde senzori de prezentă a snap-urilor în pozitii fixe.

Daca nu se află clemele componentelor în aceste poziții fixe, stația consideră produsul NG. Toate snap-urile componentelor trebuie să fie complet închise.

Asamblare front glass

Operatorul transferă produsul de la stația de asamblare dial plate, housing și front frame la stația următoare din flow-ul procesului, stația de asamblare front glass. Front glass-ul este o componentă transparentă de plastic care închide subansamblul în partea din față.

Subansamblul este clampat în stație. Operatorul ia front glass-ul, îl inspectează să nu aibă incluziuni negre din procesul de injecție mase plastice, îl suflă cu un pistol cu aer ionizat și îi fixează snap-urile peste housing. Înainte de poziționarea front glass-ului peste housing, operatorul suflă cu aer ionizat și subansamblul, pentru a nu intra în interiorul acestuia praf sau scame. Acestea se pot vedea în fig 3.2.5.1 și 3.2.5.2.

Fig 3.2.5.1 – suflarea cu aer ionizat a subansamblului

Fig 3.2.5.2 – asamblarea front glass-ului

După ce operatorul se asigură ca nu este praf în interiorul subansamblului, acesta acționează butonul start și jigul coboară pentru a presa front glass-ul. Verificarea închiderii complete a snap-urilor se face la fel ca la stația de asamblare anterioară, prin senzori de prezență snap.

3.2.6 Înșurubare cover

La această stație se realizează înșurubarea cover-ului, prin care meter-ul este complet închis. Acum nu mai există riscuri de descărcare electrostatică pe PCB-uri sau TFT display.

Operatorul pune subansamblul în jigul stației, (fig 3.2.6.1) care îl clampează, apoi întoarce jigul de mâner ca în fig 3.2.6.2. Ia șurubelnița, pe care o ghidează manual, pune cover-ul peste PCB-uri și urmărind pașii de pe ecranul stației înșurubează 8 șuruburi (fig 3.2.6.3).

Fig 3.2.6.1 – produsul în jigul de înșurubare

Fig 3.2.6.2 – produsul în jigul de înșurubare întors

Fig 3.2.6.3 – acoperirea produsului cu cover-ul

Alimentarea cu șuruburi a șurubelniței se face tot manual, luând cu vârful magnetizat al șurubelniței șuruburi din screwfeeder. Acest lucru este ilustrat în fig 3.2.6.4. Unghiul și cuplul de strângere al șuruburilor se înregistrează și se verifică automat de către stație. Operatorul doar ghidează și apasă șurubelnița pe produs. Când șurubul și-a atins unghiul și torq-ul de înșurubare, se aprinde un semnal luminos pe șurubelniță iar aceasta se oprește și operatorul poate să ia alt șurub din screwfeeder și să-l înșurubeze. La sfârsitul celor 8 șuruburi, șurubelnița se oprește și afișează un ecran verde de OK.

Fig 3.2.6.4 – alimentare cu șurub din screwfeeder

Testerele funcționale

După ce meter-ul este OK la stația de înșurubare, operatorul îl ia si îl introduce în testerul funțional 1.

Meterul este clampat, conectat prin conectorul principal la tester, i se scanează QR code-ul atașat la prima stație și se începe testarea lui ca în fig 3.2.7.1.

Fig 3.2.7.1 – testarea meter-ului P1MCA

La primul tester se verifică funcționarea LED-urilor, prin aprinderea lor la o luminozitate de 50% și la iluminare de 100%. Apoi camera testerului măsoară iluminarea, iar valorile măsurate trebuie să se încadreze în limitele setate pe tester după o mostră de referință agreată cu clientul.

Funcționarea LED-urilor este o caracteristică critică a acestui produs.

La acest tester se face calibrarea imaginii TFT-ului. Ea trebuie să se încadreze perfect în zona din housing goală. Calibrarea se face în mai multe puncte.

Una dintre măsurătorile care se mai face pe acest tester este cea de „sleep current”, care reprezintă consumul meter-ului din baterie atunci când mașina este oprită. Această măsurătoare trebuie să se încadreze în limita stabilită cu clientul.

Dacă stația de testare arată ecranul verde de OK, operatorul ia meter-ul și îl introduce în al doi-lea tester funcțional.

Meter-ul este clampat și conectat prin conectorul principal la tester. Stația scanează cu ajutorul camerei QR code-ul atașat meter-ului la prima stație și începe testarea.

La acest tester operatorul verifică vizual și auditiv meter-ul după pașii arătați pe ecran.

Prima verificare este a sunetului speker-ului. El trebuie să se audă continuu la aceeași intensitate.

Urmează verificarea TFT display-ului să nu aibă pixeli morți pe mai multe ecrane: alb, negru, roșu, albastru, verde și imaginea de client ilustrată în fig 3.2.7.2.

Fig 3.2.7.2 – imaginea de client a meter-ului P1MCA

Se verifică vizual de către operator simbolurile iluminate de LED-uri, să fie complete, să aibă o iluminare uniformă.

Apoi meter-ul se întoarce în spate pentru o verificare și validare în alte puncte decât cele de calibrare a TFT display-ului. Testerul verifică funcționarea LED-urilor și măsoară iluminare lor cu camera.

Dacă măsurătorile făcute de tester se încadrează în limitele setate, tester-ul deblochează din clampare meter-ul și lasă operatorul să îl transfere spre ultimul tester.

Dacă meter-ul are măsurătorile facute de tester sub sau peste limitele setate, tester-ul va da un rezultat NG, nedeblocând produsul din stație până când nu este apăsat de operator butonul roșu care arată că s-a văzut că meter-ul este NG. Apoi tester-ul scoate un bilețel din imprimantă, pe care este scrisă valoarea și linia de testare cu care a căzut meter-ul testarea funcțională.

Imaginea verde de OK este arătată în fig 3.2.7.3, iar imaginea roșie de NG în fig 3.2.7.4.

Fig 3.2.7.3 – imaginea OK, meter care a trecut de testare

Fig 3.2.7.4 – imaginea NG, meter care a căzut testarea funcțională

Ultimul tester verifică part numberul și serialul unic al meter-ului care este scris în QR code-ul generat la prima stație (după scanarea part number-ului de pe cartela Kanban ce atestă cererea pentru acest part number) și scrie în PCB aceste informații genrând eticheta finală a meter-ului pe care operatorul o atașează pe case.

Atașarea etichetei se face in interiorul tester-ului de către operator, după care este citită și validată de către tester. Abia apoi produsul este eliberat din clampare.

Atașarea etichetei se poate vedea în fig 3.2.7.5.

Fig 3.2.7.5 – atașarea etichetei finale a meter-ului P1MCA

Pe fiecare din cele trei testere există câte două jiguri de testare pentru a nu întârzia flow-l procesului. Operatorul poate verifica în față un produs, iar testerul în spate alt produs. Acest lucru duce la creșterea producției pe linie, pentru că operatorul nu trebuie să aștepte testarea făcută de stație.

Inspecția vizuală, care este ultima stație din flow-ul de proces se face după ultimul tester, de către operator după instrucțiunea de lucru.

Verificarea se face în pașii bine stabiliți, pentru o manipulare cât mai mică a produsului și dupa criterii de acceptabilitate descrise în instrucțiunea de inspecție cu poze, dar și după mostre de referință. Acestea sunt de trei feluri: mostre OK, NG și boundary.

Mostrele boundary sunt asociate întotdeauna de mostrele NG pentru că ele sunt granița între acceptarea unui defect sau respingere lui. Mostrele boundary sunt considerate ca fiind acceptate pentru a fi trimise la client.

Dacă produsul are o componentă cu un defect văzut pe mostrele de NG și nu de boundary, acesta merge la stația de dezasamblare.

La această stație se face doar dezasamblarea meter-ului, nu și asamblarea lui cu altă componentă. Asamblarea din nou a subansamblului rezultat se face în linia de producție. Produsul este înregistrat într-un program de remaniere cu defectul văzut și numai atunci se face activarea șurubelniței cu care se dezasamblează produsul. Programul de remaniere este legat de line manager-ul liniei, astfel încât, dacă se face înregistrarea în programul remaniere, line manager-ul acceptă produsul din nou în linie a de asamblare, pentru a fi asamblat cu altă componentă bună.

Toate stațiile de asamblare au în componența lor un computer și un monitor care afișează secvențele de testare, înșurubare, asamblare pe care le face stația; în plus, monitorul ține și locul unei instrucțiuni de lucru, afișând cu poze și în cuvinte pașii pe care trebuie sâ-i parcugă operatorul pentru asamblarea manuală.

Pe unele posturi, aceste monitoare mai afișează și unele verificări introduse în plus pe care trebuie să le facă operatorul în urma unor reclamații venite din partea clientului.

La începutul schimbului de lucru, operatorul face verificările BOS. Aceste formulare de „begining of shift” sunt constuite pe baza unor analize de risc relatate și înregistrate în PFMEA.

Pe baza acestui document sunt făcute si planurile de control care conțin stațiile într-o coloană dupa numerotarea din flow-ul de proces, punctele de asigurare a calitații, parametrii de proces, caracteristicile de siguranță, caracteristicile critice, frecvența de monitorizare, funcția care monitorizează și instrucțiunea de lucru în care este săecificat cum se monitorizează îndeplinirea calității produsului.

Pe fiecare dintre stații există un formular de BOS cu puncte de verificare. Cele mai împortante puncte de verificare sunt condiția stației de asamblare, daca este sau nu defectă, curățarea stației și verificarea funcționalității cu primul produs construit (în cazul stației de asamblare) sau cu mostre de referință. Stațiile de asamblare prin presare cu jiguri au mostre de referință, care sunt înregistrate în sistemul de line manager pentru a putea fi băgate în stații doar pentru verificarea închiderii complete a snap-urilor. Există mostre de două feluri: mostre NG care sunt făcute intenționat fără două sau trei snap-uri și mostre OK. Mostrele NG și OK au rolul de a detecta o dereglare în timp a stațiilor de lucru.

4. ANALIZA ȘI ELIMINAREA ERORILOR DE ÎNȘURUBARE AUTOMATĂ A ROBOTULUI KUKA

4.1 Istoric

Proiectul P1MCA a fost lansat în fabricație cu două linii de producție. Una pe care se produceau meterele de versiunea high, prezentat în această lucrare, și una hibridă, pe care se produceau atât metere de versiune high cât și metere de versiunea standard. Meterele de versiunea standard au în componență motorașe pas cu pas care întorc acele indicatoare de viteză, turație și conținutul de combustibil din mașină.

Datorită scaderii de volume înregistrate acum doi ani, proiectului P1MCA i-a fost luată o linie de producție. Această linie a fost modificată pentru un alt proiect.

De la începutul anului, pe linia hibridă de P1MCA s-au înregistrat foarte multe erori de înșurubare la stația de înșurubare automată cu robotul kuka. Numărul erorilor cât și numărul PCB-urilor rezultate rebut din acest proces au crescut alarmant dupa cum se poate vedea în fig 4.1.1 și 4.1.2.

Fig 4.1.1 – erorile de înșurubare automată P1MCA

Fig 4.1.2 – PCB-uri rebut din înșurubare automată P1MCA

4.2 Analiza de cauză

Verificările procesului au început a fi monitorizate mai atent. Rebuturile, deasemenea au fost ținute pentru analize mai amănunțite. În fig 4.2.1 se poate observa efectul erorilor de înșurubare, zgârierea PCB-ului la înșurubare automată.

Fig 4.2.1 – PCB-ul zgâriat la înșurubare automată P1MCA

În urma studiului de cauză realizat pe baza diagramei fishbone, s-au contatat două posibile cauze care generează erori de înșurubare și rebut.

Una din cauze este o secvență de înșurubare NG pentru unul din jigurile de înșurubare, iar a doua cauză este materialul și dimensiunea unei piese de schimb din robotul de înșurubare numită bucșă.

4.3 Acțiunile luate pentru îndepartarea cauzei

În urma descoperirilor făcute, s-a schimbat bucșa de ghidare a șurubului, pentru ca șurubul să nu se mai poată mișca și să rămână intr-o poziție fixă pentru inserare în gaurile PCB-ului după cum se poate vedea în fig 4.3.1.

Fig 4.3.1 – modificările făcute echipamentului

O altă acțiune luată a fost schimbarea programului de înșurubare astfel încât învârtirea (filetarea) șurubului să înceapă după ce acesta intră în gaura piciorușelor TFT-ului după cum se poate vedea în fig 4.3.2.

Fig 4.3.2 – șurubul intră perpendicular și apoi se face rotirea șurubului

După implementarea acțiunilor, a scăzut numărul erorilor de înșurubare, cât și al rebuturilor după cum se poate vedea în fig 4.3.3.

Fig 4.3.3 – scăderea erorilor de înșurubare și scăderea rebutului

Concluzii

Proiectul prezentat ceasul de bord „meterul” de P1MCA făcut pentru mașinile volvo este unul din cele mai complexe proiecte contractate de firma Yazaki.

El a avut multe modificări de înbunătățire și de updatare de soft, schimbare de componente, mutare și validare de linie de fabricație până să ajungă în punctul în care este. Dar totuși nu a ajuns la finalul vieții lui.

Procesul și proiectul în sine mai poate fi îmbunătățit și va mai suferii modificări. Deasemenea furnizorii de componente, atât interni, cât și externi mai pot fi „crescuți” și îmbunătățiți.

Procesele lor de producție influenșează și au impact asupra asamblării finale a produsului și a procesului de fabricație al ceasului de bord P1MCA.

Producția de masă este în continuă schimbare și adaptare la cerințele pieței și cerințele clienților, de aceea proiectele și procesele de fabricație trebuie analizate și monitorizate în permanență.

De la începutul vieții proiectelor, dar și pe parcursul lor ele se analizează, se studiază, se modifică și, nu în ultimul rând, se pot îmbunătăți.