Criação da primeira máquina do setor para o mercado de baterias de veículos elétricos

Fabricante de máquinas confia na Rockwell

Desafio

  • Create an industry-first machine to manufacture electrical vehicle batteries – supporting the electric vehicle’s first mass production line

Soluções

Resultados

  • Hirata can use a standard cell to create a customized machine
  • Standardization improves quality and efficiency
  • Seamless data sharing supports remote diagnostics and real-time maintenance, and reduces travel time and expense
  • Add-On Instructions reduce programming hours 30%
  • Machine footprint reduced 30%

Fabricante de máquinas confia na Rockwell para lançar máquina pioneira

A Hirata é uma conhecida e respeitada fornecedora de equipamentos de produção e serviços de engenharia para fabricantes do setor automotivo. Conhecida por fornecer sistemas de produção personalizados para os clientes, a Hirata gerencia projetos para que o resultado final otimize a qualidade, o custo e a entrega.

Para auxiliar sistemas de produção personalizados, os engenheiros da Hirata têm conhecimento de todas as fases da produção e fornecem recursos de manufatura completos e integrados, do projeto à montagem, do teste à implantação. Contando com os avanços mais recentes na produção para aprimorar sistemas, a Hirata usa os grandes espaços de comissionamento de montagem e as salas limpas para simular sistemas de produção em grande escala e criar processos flexíveis que ajudam os usuários finais a atender às demandas do mercado em diferentes regiões.

Os usuários finais da Hirata estão acostumados com os recursos de engenharia excepcionais que resultam em sistemas produtivos de alta qualidade.

Para atender a essas expectativas, a Hirata usa uma metodologia única de projeto: o Assembly Cell System (ACS). O ACS é um sistema de linha de montagem que cria sistemas de produção confiáveis ​​mais rapidamente, a um custo menor e com melhor desempenho que os sistemas tradicionais. O ACS conta com módulos altamente padronizados e, analisando a operação e a função de cada unidade, máquina e componente, pode acelerar o início da produção.

Desafio

As máquinas personalizadas de produção de baterias para veículos elétricos que a Hirata desenvolve para os clientes precisam ser menores que as máquinas tradicionais. No caso, até 30% menores do que a dimensão habitual das máquinas exigida por essa escala de produção. Para conseguir entregar nos prazos apertados e reduzir a dimensão das máquinas, a Hirata queria usar um único fornecedor para toda a solução, um parceiro capaz de oferecer suporte local para agilizar o comissionamento.

Como o mercado de veículos elétricos está surgindo, as empresas estão competindo para implementar a produção em massa o mais rápido possível. Normalmente, a Hirata projetaria, fabricaria e testaria uma máquina, nessa ordem. No entanto, esse projeto tinha prazos muito apertados. Assim, a Hirata segmentou as funções da máquina e organizou as equipes para que trabalhassem em paralelo. A Hirata também usou recursos adicionais de um integrador de sistemas da Rockwell Automation.

Como essa era a primeira máquina do setor com prazos extremamente curtos, a equipe precisava planejar e gerenciar os desafios em tempo real, depurando o sistema total no local do usuário final no exterior.

Solução

A Hirata escolheu a Rockwell Automation em parte por conta da capacidade da empresa de oferecer suporte global. Os recursos internos de engenharia de produção da Hirata e a capacidade de lidar com uma categoria nova, "Monodukuri" (produção), criaram a primeira linha de produção em massa do setor para baterias de veículos elétricos.

 

A Hirata originalmente iniciou o projeto da máquina usando células padrão do ACS. No entanto, por causa da redução necessária na dimensão da máquina, a empresa precisou usar um ACS para várias operações.

Para conseguir isso, a Hirata analisou a operação de cada equipamento e adotou uma nova abordagem para incorporar até quatro operações em uma estação. Para concretizar esse conceito, a empresa implantou vários pórticos (até três) em um ACS. Os pórticos eram controlados por servo-drives Kinetix® 5700 que aceitam no máximo 23 eixos. Cada eixo precisava operar em alta velocidade de maneira síncrona e se mover em três dimensões sem interferência.

Usando o novo conceito ACS, a Hirata projetou a arquitetura e a programação de eixos otimizados com a ajuda da Rockwell Automation e conseguiu criar uma máquina de produção sofisticada, menor e de grande escala, alta velocidade e alta precisão.

A máquina se conecta ao sistema de execução de manufatura (MES) do usuário final por meio da Ethernet, de modo que os dados da máquina podem ser utilizados para auxiliar manutenções e diagnósticos remotos em tempo real. A empresa pode acessar dados da máquina de qualquer lugar do mundo, eliminando os custos com viagens. Se for necessária uma manutenção no local, os técnicos estão preparados para acessar informações, o que também reduz o tempo para a localização de falhas.

Os sistemas de controle ControlLogix® da Rockwell Automation usam um mecanismo de controle comum com um ambiente de desenvolvimento comum para oferecer alto desempenho em um ambiente fácil de usar. Para essa máquina, os controladores ControlLogix foram conectados a cada célula para controlar o servo-motor para mover e montar os materiais da bateria. Para alto desempenho e controle de segurança, a Hirata usou os controladores ControlLogix L8 e GuardLogix® L7S.

Servo-drives Kinetix 5700 com função Safe Torque-Off e Ethernet de segurança (segurança CIP) ajudam a expandir o valor do controle de movimento integrado na Ethernet/IP. Além disso, esses servo-drives conseguiram ajudar a reduzir o tempo de comissionamento e aprimorar o desempenho da máquina, oferecendo a simplicidade de fiação e a economia de espaço que a Hirata precisava para colocar a máquina em funcionamento mais rapidamente.

Para mover o transportador entre as células, a Hirata usou os inversores PowerFlex® 525, que contam com um projeto inovador e modular para auxiliar a instalação e a configuração fáceis e rápidas. Esses inversores foram usados para controlar vários motores (um inversor controla dois motores).

Resultados

As métricas que normalmente são mais importantes para a Hirata incluem tempo de ciclo, taxa de operação e índice de rendimento. Desta vez, a empresa também contou a redução da dimensão.

Colaborando com a Rockwell Automation, a empresa conseguiu dar um passo à frente para atender à demanda crescente de baterias para veículos elétricos com a linha de produção em massa.

Os resultados mencionados acima são específicos do uso pela Hirata de produtos e serviços da Rockwell Automation, juntamente com outros produtos. Os resultados específicos podem variar para outros clientes.

Informações de marcas comerciais:

ControlLogix, GuardLogix, Kinetix e PowerFlex são marcas comerciais da Rockwell Automation Inc.

 

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