Werner Steinert, Kierownik Działu Analiz PWQ-3/1 QS zakładu we Wrześni

W 2018 r. produkcja ruszy pełną parą i wtedy 100 000 samochodów dostawczych typu Crafter i MAN TGE będzie co roku zjeżdżało z linii produkcyjnej – to tyle, ile rocznie sprzedaje Volkswagen samochodów użytkowych. Ta 121. fabryka Volkswagena naznaczyła dużą zmianą całą strategię firmy. Przez wiele lat Daimler miał podpisaną umowę z VW na produkcję małych samochodów dostawczych, ale kiedy umowa współpracy wygasła, VW zdecydował się produkować sam samochody Crafter. Po analizie lokalizacji w 2013 r. Volkswagen zdecydował się na budowę nowej fabryki w Polsce. Tempo, z jakim zbudowano tę ogromną fabrykę (1000 metrów długości i 400 metrów szerokości), jest świadectwem entuzjazmu, z jakim firma podeszła do projektu.

Budowa została ukończona w ciągu zaledwie 23 miesięcy, czyli ponad sześć miesięcy przed planowanym terminem. W tym czasie VW opracowywał projekt nowego Craftera. Budowa nowej fabryki we Wrześni pochłonęła 800 milionów euro, ale ta inwestycja ma się szybko zwrócić. Werner Steinert jest tego absolutnie pewien i mówi: – Widzę świetlaną przyszłość dla tej fabryki.

Furgon Crafter został zaprojektowany tak, by zaspokoić wszystkie potrzeby

Istnieje wiele powodów optymizmu Wernera Steinerta, ale najważniejszym czynnikiem sukcesu rynkowego Craftera, oprócz jakości pojazdu, jest szeroka gama dostępnych modeli. Volkswagen skorzystał z zakończenia współpracy z Daimlerem, aby dać swoim klientom więcej opcji: obecnie Crafter jest dostępny w 29 różnych wersjach, a w przyszłości będzie 60 wersji podstawowych. Oprócz wyboru trzech różnych napędów i czterech możliwych silników, klienci będą mogli wybierać pomiędzy trzema różnymi długościami i wysokościami auta. Ta różnorodność sprawi, że samochód będzie odpowiedni dla szerokiej gamy różnych zastosowań – od karetki pogotowia po samochód dostawczy. Projektanci dbają o to, aby po potrzebnych zmianach konstrukcja nadal dobrze się prezentowała. To wyjaśnia, dlaczego Crafter nie wygląda jak typowy furgon. Szczegóły projektu, takie jak przód Craftera, przypominają bardziej samochód osobowy niż dostawczy.

Dla szefa Działu Zapewnienia Jakości cel jest jeden: ten pojazd ma utrzymać „najwyższy standard". Aby zademonstrować, co ma na myśli, Werner Steinert wskazuje na „filigranowe falcowania" w blaszanym dachu pojazdu. Pragnienie projektantów, aby stworzyć perfekcyjny projekt, to również zoptymalizowanie konstrukcji tak, aby pojazd był opływowy. Aby zagwarantować, że nie nastąpią żadne wpływające na jakość kompromisy w procesie przeniesienia projektu do produkcji, VW korzysta z najnowocześniejszych systemów kontroli jakości i produkcji.

Optyczne techniki pomiarowe w służbie optymalnej jakości

Szef Działu Zapewnienia Jakości Werner Steinert jest pewien, że „żaden inny producent samochodów nie stosuje tak wielu optycznych metod pomiarowych, jak w naszym laboratorium pomiarowym we Wrześni". Ale określenie „laboratorium pomiarowe" nie oddaje ogromu hali, w której wykonywane są pomiary: rozciąga się ona na 1550 m kw. i ma wysokość 14 metrów. W hali utrzymywana jest stała temperatura 20 st. Celsjusza. Laboratorium pomiarowe, oprócz pojedynczych specjalnych stanowisk pomiarowych, składa się z jednej stacji pomiarowej z czterema współrzędnościowymi maszynami pomiarowymi, a także sześciu stacji, w których pomiary są wykonywane przy pomocy głowic optycznych. Werner Steinert brał udział w projektowaniu tego nowatorskiego rozwiązania. Częścią skomplikowanego projektu jest stanowisko offline w laboratorium pomiarowym.

Dane zebrane ze stacji in-line pomagają zoptymalizować procesy produkcyjne w zakładzie. – Kiedy patrzymy na zdjęcia i widzimy klej w odwiercie, to po prostu wysyłamy zdjęcie do pracownika, co skutkuje optymalizacją nanoszenia kleju, a to eliminuje konieczność przerabiania części – mówi Werner Steinert.

Elementem tego skomplikowanego projektu jest stanowisko offline w laboratorium pomiarowym z czterema głowicami ZEISS AIMax, które zostały ustawione na linii produkcyjnej. – Takie podejście znacznie się opłaciło – informuje Werner Steinert. Dzięki tej stacji inżynierowie pracujący w laboratorium pomiarowym, programują oprogramowanie dla wielu stacji in-line.

Steinert wyjaśnia: – To właściwie wymaga programowania robotów, co jest sporym wyzwaniem. Nowy program do sterowania robotami instalowany jest za pomocą tylko jednego kliknięcia myszką, co oznacza, że produkcja jest tylko nieznacznie opóźniona przy uruchamianiu nowego programu. Gdybyśmy nie mieli stacji w trybie offline, musielibyśmy ciągle przerywać produkcję, aby zaprogramować stacje in-line.

W fabryce w Polsce odbywa się 100-proc. kontrola. Oznacza to, że każda część nadwozia samochodu – od podwozia do paneli bocznych – przechodzi przez odpowiednią stację pomiarową in-line. Podwozia różnych modeli różnią się od siebie, a w każdej części kontrolowanych jest od 82 do 122 punktów pomiarowych w celu zapewnienia, że określone specyfikacje tolerancji zostały spełnione.

– Chcieliśmy mieć najlepszą na świecie technologię pomiarową in-line z robotem, jaka była dostępna na rynku – rozwija temat Werner Steinert, który od 25 lat pracuje dla VW. Decyzja o wyborze systemu ZEISS została podjęta w 2015 r. Było coś, co uczyniło ZEISS właściwym wyborem: – Szukaliśmy partnera, który ma wykwalifikowanych pracowników, którzy również mogą pracować w ekstremalnych warunkach – mówi Werner Steinert. – Już po pierwszych tygodniach produkcji było jasne, że pomiary in-line są właściwą drogą. Wszystkie pięć stacji działa idealnie. Na pewno wybrałbym ZEISS ponownie.

Przeprowadzanie 100% kontroli w Polsce oznacza, że każda część nadwozia – od podwozia do paneli bocznych – przechodzi przez odpowiednią stację pomiarową in-line. Podwozia modeli różnią się najbardziej i dla tej części kontrolowane jest od 82 do 122 punktów pomiarowych w celu zapewnienia, że określone specyfikacje tolerancji zostały spełnione. Aby cały proces pomiaru przebiegał sprawnie, układy scalone RFID na podwoziu przenoszą informacje niezbędne do wyboru odpowiedniego programu pomiarowego do stacji pomiarowej. Gdy tylko podwozie stanie na swoim miejscu, oprogramowanie wie, jaki podprogram powinien zostać uruchomiony, aby kontrolować cztery roboty pomiarowe – żadna ludzka interwencja nie jest konieczna.

Programiści zdefiniowali już wcześniej, kiedy należy sprawdzić konkretną charakterystykę i które czujniki ZEISS AIMax należy zastosować. Zaraz po uruchomieniu programu pomiarowego wszystkie cztery ramiona robota "budzą się" z pozycji spoczynkowej i skanują panel nadwozia, który może mieć do ośmiu metrów długości – trwa to 3 minuty. Po tym czasie głowice kierują się do jednej z sześciu kolumn umieszczonych na stacji, do których przymocowane są kule kalibracyjne. Głowice regularnie przechodzą proces kalibracji całego systemu pomiarowego. Ten proces jest konieczny, aby zapewnić wysoki poziom precyzji podczas pomiaru. Przykładowo, oprogramowanie musi uwzględniać ciepło emitowane przez silniki ramion robota, bo ma to wpływ na cały system pomiarowy.

Jeden system - trzy metody pomiarowe

Aby upewnić się, że nawet trudno dostępne elementy karoserii są dokładnie sprawdzone, zastosowano sześcioosiowe roboty o dużym zakresie ruchu. Dzięki zwartej konstrukcji głowicy ZEISS AIMax (wysokość: 155 mm, szerokość: 134 mm, długość: 125 mm) można sprawdzić nawet te cechy, które znajdują się w wąskich lub trudno dostępnych miejscach karoserii.

– Dzięki temu ZEISS AIMax jest tak dobrze dopasowany do inspekcji na linii produkcyjnej – mówi Werner Steinert. Połączenie trzech metod pomiaru w jednej głowicy – wieloliniowa triangulacja, przetwarzanie obrazu w skali szarości i analiza cieni – to kolejny plus. Te trzy zasady umożliwiają systemowi ZEISS mierzenie złożonych charakterystyk geometrycznych, takich jak specjalne odwierty, otwory, gwinty, szczeliny i odległości.

– Spawane kołki, których mamy dużo, można zmierzyć tylko in-line za pomocą ZEISS AIMax – mówi Steinert, który był już zaznajomiony z systemem ZEISS w fabryce VW w Rosji. Zastosowanie fotografii cyfrowej z wysoką rozdzielczością i elastycznym sterowaniem oświetlenia dla dobrania optymalnej ekspozycji zapewnia idealne kontrastowanie ocenianych parametrów. Na przykład: nakrętki pod arkuszem blachy są wyraźnie widoczne. – Dzięki adaptacyjnemu oświetleniu możliwe jest zmierzenie różnych materiałów – dodaje Steinert. – To duży plus. Ponadto pomiary wykonywane są błyskawicznie. Typowy czas pomiaru w urządzeniu ZEISS AIMax, łącznie z ruchem robota, wynosi od 1,8 do 3,0 sekund na pozycję pomiarową. – Ta prędkość pozwala nam sprawdzić wiele cech naszych części karoserii w wyznaczonym cyklu. To nam bardzo pomogło w optymalizacji naszych procesów.

Monitorowanie całej linii produkcyjnej

W procesie produkcji wszystkie części karoserii są sprawdzane. – W ten sposób od razu wiemy, gdzie musimy zmodyfikować nasze procesy – mówi Werner Steinert. Przed przyjazdem do Polski pracował w Rosji, gdzie był odpowiedzialny również za zapewnienie jakości. W przypadku pracowników działu Kontroli Jakości monitorowanie stacji in-line jest proste. Monitor na każdej stacji pokazuje im, czy cechy znajdują się blisko przekroczenia tolerancji.

– Zaczynamy zwracać już szczególną uwagę, gdy zakres tolerancji osiągnie 75% – mówi Werner Steinert. Pracownicy monitorują, w jaki sposób wartości zmieniają się codziennie, a nawet po każdej zmianie. Zatrzymanie linii produkcyjnej z powodu przekroczenia tolerancji jest sytuacją, której należy unikać za wszelką cenę. Często inżynierowie z Działu Kontroli Jakości mogą już zidentyfikować przyczynę odchyleń tolerancji, analizując zdjęcia wykonane przez kamerę wbudowaną w głowicę ZEISS.

Kompaktowa konstrukcja czujnika ZEISS AIMax umożliwia bezproblemowe pomiary wszystkich charakterystyk geometrycznych na częściach karoserii.

ZEISS AIMax umożliwia pomiar złożonych charakterystyk geometrycznych, takich jak specjalne odwierty i otwory, a także gwinty, szczeliny i powierzchnie.

Monitor pokazuje pracownikom Kontroli Jakości, czy zbliżają się do granic tolerancji. Zaczynamy być czujni, gdy wskaźnik tolerancji osiągnie 75% – mówi Steinert.

– Dzięki temu możemy łatwo ustalić, czy w otworach znajduje się jakieś zanieczyszczenie np. klej – mówi Steinert. Jest to prosty przykład tego, w jaki sposób dane pozyskiwane ze stacji in-line pomagają kierownictwu ds. Jakości w Volkswagenie i usprawniają procesy produkcyjne w zakładzie. – Po prostu wysyłamy zdjęcie do odpowiedzialnego pracownika, który optymalizuje aplikację kleju, co eliminuje konieczność późniejszej obróbki części – mówi Steinert.

Werner Steinert w przyszłości zamierza wykorzystać ekran o powierzchni 35 m kw. o wysokiej rozdzielczości i inteligentne okulary w hali pomiarowej. Jest to ekran tej wielkości, jakie wykorzystywane są na stadionach sportowych. Dzięki temu rozwiązaniu on i jego współpracownicy będą mogli sprawdzić wyprodukowane części z bliska i w 3D. – Ponieważ wykonujemy pomiary optyczne, dysponujemy trwałym modelem 3D elementów roboczych. Wykorzystamy to, aby wirtualnie usunąć usterki w sposób, który zrobi jeszcze większe wrażenie na dostawcach – mówi kierownik ds. Jakości. Steinert jest przekonany, że to podejście „jeszcze bardziej zwiększy świadomość jakości dla wszystkich zaangażowanych w ten proces".

>>Więcej o rozwiązaniach ZEISS AiMax<<

>>Newsletter Działu Metrologia Przemysłowa ZEISS<<