Movendo peças de trabalho e impulsionando a inovação

Duas vezes mais variantes de produtos com metade do tempo de preparação - isso é o que o fabricante de máquinas especiais Harrandt conseguiu com um redesenho de suas linhas de medição, teste e montagem. O coração da nova solução inovadora é um sistema de transporte baseado na tecnologia de motor linear de longo curso SuperTrak da B&R.

"À primeira vista, os pistões do motor parecem ser perfeitamente redondos e relativamente indestrutíveis", diz Samy Alain Song, chefe do departamento de Inovação e Eletrônica da Feinwerktechnik Otto Harrandt GmbH, "mas em seu caminho através da montagem, eles devem ser manuseados com extrema precisão e o máximo cuidado".

Levar em conta estas exigências centrais ao projetar linhas de montagem de pistões está se tornando cada vez mais difícil à medida que os próprios pistões evoluem. A espessura dos anéis montados nos pistões, por exemplo, foi reduzida pela metade durante a última década, à medida que as montadoras de automóveis procuram tornar os motores mais eficientes. À medida que os anéis se tornam mais frágeis e mais difíceis de manusear, manter a estabilidade do processo durante a produção 24/7 torna-se um verdadeiro desafio. "Mesmo o menor desvio no processo de montagem pode levar a problemas de qualidade", diz Song.

É por isso que os especialistas da Harrandt desenvolveram cuidadosamente e refinaram continuamente cada passo no processo de montagem e teste dos pistões, desde a medição dos pistões com precisão em mícrons até a montagem dos anéis de pistão e a prensagem dos pinos de pistão. Hoje, a empresa está entre as melhores entre as melhores do mundo da engenharia de precisão.

Em uma linha de montagem tradicional, os pistões são transportados de estação a estação em transportadores movidos por correias ou correntes. "These systems are the most cost-effective solution for high volumes, and they're very stable and reliable," Song explains. "E enquanto você estiver executando lotes suficientemente grandes, o número relativamente alto de peças de troca necessárias para até 30 variantes de pistão e um tempo médio de troca de cerca de uma hora e meia são de pouca preocupação. No entanto, a análise de custos parece bastante diferente para séries de produção de apenas alguns milhares de unidades, que já são comuns hoje em dia". Estas séries menores - causadas em parte pela transição para veículos elétricos - exigem opções de produção muito mais flexíveis com menos peças de troca e tempos de troca mais curtos.

O novo sistema de transporte traz a flexibilidade necessária

Para melhor atender às necessidades dos usuários de hoje em dia para produções mais curtas, a Harrandt desenvolveu uma abordagem totalmente nova para suas linhas de montagem. A primeira linha a ser completada com base no novo conceito produz pistões de 2 tempos. Permite aos usuários medir, testar e montar 65 variantes diferentes de pistão com tempos de troca de apenas 20 a 30 minutos. Não apenas isso, mas o faz em uma utilização de espaço físico dramaticamente menor.

A espinha dorsal que tornou todo esse progresso possível é o SuperTrak da B&R. Este sistema de transporte motorizado linear consiste em uma pista de forma oval, ao longo da qual se movimentam vaivéns equipados com porta-peças. O movimento de cada shuttle (carrinho) - direção, aceleração, velocidade e posição - pode ser controlado independentemente através de software.

A linha de montagem de Harrandt está disposta em torno de um sistema de trilhos ovais onde as seções retas consistem de dois segmentos de um metro cada. Ao longo destas seções retas, os engenheiros da Harrandt distribuíram um total de dez estações.

O sistema de transporte SuperTrak tem um design extremamente compacto, o que também facilita a montagem e a manutenção.

Estas incluem sete estações de medição e montagem ao longo da frente, e mais três estações na parte traseira para carga, descarga e calibração dos 12 a 16 shuttles da linha. Graças ao novo sistema de transporte, as novas linhas de Harrandt ocupam apenas metade do espaço de seus antecessores com o mesmo número de estações e alcançando a mesma produção, como o gerente de desenvolvimento orgulhosamente relata.

Manter o melhor, inovar o resto

"Para a nova geração de linhas de montagem, pudemos utilizar as estações de medição e montagem de nossas linhas comprovadamente de alta qualidade quase inalteradas. Por um lado, isto significa que nossos clientes podem esperar a mesma precisão, estabilidade e tempos de ciclo de 7 segundos que os obtidos pelas linhas mais poderosas das linhas anteriores. Por outro lado, isso nos permitiu focar em todas as novas possibilidades que a SuperTrak nos oferece", acrescenta Song.

Harrandt também manteve o sistema de controle para os processos de montagem, adicionando um controlador B&R para o sistema SuperTrak. A solução de controle fornece a transmissão de dados de alta velocidade que a Harrandt precisa para o monitoramento e a rastreabilidade contínua dos 12 (ou opcionalmente 16) shuttles da linha. Os shuttles também podem ser movidos para qualquer posição via software com uma repetibilidade de ±0,01 mm. Como resultado, pistões de tamanhos diferentes podem ser alinhados para que a linha de revestimento sempre venha a descansar no mesmo lugar.

A Harrandt aproveitou esta flexibilidade de posicionamento para desenvolver um porta-peças universal para peças cilíndricas ou cubóides que podem acomodar muitos tamanhos diferentes de pistão. Isto por si só levou a uma redução significativa do número de peças de troca e do tempo necessário para as trocas.

O SuperTrak também permite maiores velocidades de transporte e etapas de processamento mais lentas podem ser distribuídas por várias estações idênticas para manter um tempo total de ciclo mais rápido. Isto é possível porque os vaivéns podem simplesmente passar por estações desnecessárias sem parar.

Expansão flexível, fácil manutenção

Se forem necessárias estações de processamento adicionais, o SuperTrak também facilita a adição de Harrandt. A canção aponta: "Por um lado, podemos acomodar estações adicionais no interior da oval e realizar o processamento no espaço livre remanescente nos segmentos curvos". Nossa análise interna confirmou que a SuperTrak é capaz de atender nossos requisitos de repetibilidade em qualquer lugar ao longo da pista, mesmo nas curvas. Por outro lado, é relativamente fácil expandir o sistema adicionando segmentos retos, cada um dos quais pode então acomodar duas ou três estações adicionais. Com uma linha convencional, tal expansão só seria possível com grandes despesas e com um aumento significativo da pegada".

A manutenção também é mais fácil com o SuperTrak. Com uma ferramenta especial, os vaivéns podem ser facilmente removidos e substituídos para manutenção. Mesmo os segmentos de trilhos podem ser facilmente removidos e substituídos, reduzindo ao mínimo o tempo de parada para manutenção.

Minimizando o risco do investimento

Ao desenvolver sua nova linha, Harrandt minimizou os riscos de várias maneiras. Antes de mais nada, houve a flexibilidade de projeto obtida com o SuperTrak, combinada com a decisão de manter soluções comprovadas de hardware e software nas estações de processamento. O apoio de engenharia da B&R Value Provider também desempenhou um papel importante.

Além disso, a capacidade de simular os movimentos do sistema de pistas deu aos tomadores de decisão de Harrandt paz de espírito no início da fase de planejamento. "A simulação nos deu confiança de que estávamos no caminho certo tecnicamente". Ela ajudou a reduzir o risco que sempre vem com novas tecnologias, tanto para nós quanto para nossos clientes", diz Song. Harrandt também planeja usar a função de simulação para demonstrar viabilidade e desempenho aos clientes durante a fase de licitação de novas linhas.

Não são apenas os clientes que procuram linhas de montagem de pistões eficientes que se beneficiarão da nova abordagem da Harrandt. Song conclui: "Nosso novo conceito baseado em SuperTrak nos dá a oportunidade de aplicar todo o processo e know-how de automação que adquirimos na área de montagem de pistões a outros mercados - em benefício de nossos clientes e de nossa empresa".



Samy Alain Song

Head of Innovation and Electronics, Harrandt


The simulation gave us confidence that we were on the right track technically. It helped reduce the risk that always comes with new technology, both for us and for our customers.

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