Gdyby przemysł motoryzacyjny był niezależną gospodarką, zająłby szóste miejsce w rankingu największych państw globu – szacuje OICA (Międzynarodowa Organizacja Producentów Pojazdów Samochodowych). Obecnie przychody branży automotive przekraczają 2,7 biliona euro, a przy produkcji aut, wynoszącej rocznie prawie 90 mln, oraz wytwarzaniu części samochodowych pracuje blisko 12 mln ludzi. Czyli 5% wszystkich zatrudnionych.
Branża motoryzacyjna, będąca jedną z najbardziej zautomatyzowanych gałęzi przemysłu, jest bardzo istotnym promotorem innowacji, w konsekwencji czego wymusza postęp w wielu różnych obszarach produkcji. Na uwagę zasługuje to, że na badania i rozwój wydaje się w niej globalnie każdego roku ponad 90 mld euro.
Jedna z kluczowych gałęzi polskiego przemysłu
Motoryzacja jest jednym z największych sektorów przemysłu w Polsce – reprezentuje prawie 10% wartości produkcji sprzedanej. Pod tym względem zajmuje drugą pozycję, ustępując miejsca jedynie przemysłowi spożywczemu, który jest od branży automotive blisko dwukrotnie większy.
Z informacji przedstawionych w najnowszej edycji corocznego raportu sporządzonego przez PZPM (Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego), zatytułowanego „Branża Motoryzacyjna 2015”, wynika, że tylko w 2014 r. w branży produkcji pojazdów samochodowych, naczep i przyczep dokonano inwestycji o wartości 5,7 mld zł.
W polskim przemyśle motoryzacyjnym kluczowy był rok 2014, gdyż przełamał złą passę trwających pięć lat spadków produkcji samochodów osobowych i dostawczych o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 tony. Przyniósł wzrost produkcji aut o 0,6% w porównaniu do 2013 r. Zgodnie z informacjami Ministerstwa Gospodarki oraz danymi pochodzącymi bezpośrednio od producentów, w 2014 r. z polskich fabryk wyjechało 578 337 aut osobowych i lekkich dostawczych, w tym 485 540 aut osobowych. Należy jednak podkreślić, że w Europie Zachodniej sprzedawanych jest około trzydziestu samochodów na tysiąc osób populacji, podczas gdy w Polsce wskaźnik ten jest ponad trzykrotnie mniejszy.
Z uwagi na to, że polski przemysł motoryzacyjny jest niemal całkowicie nastawiony na eksport, jego kondycja w ogromnej mierze zależy od koniunktury na rynkach zagranicznych, a zwłaszcza zachodnioeuropejskich. Szczególnie silnie można było odczuć skutki tej zależności w latach 2009 oraz 2012, kiedy to gospodarka UE przeżywała spadki. Jednak po 2012 r. ostatecznie nastąpiło odbicie. Na skutek ożywienia na głównych rynkach eksportowych oraz dzięki nowym inwestycjom w 2014 r., produkcja przemysłu motoryzacyjnego w Polsce uległa zwiększeniu. Wartość produkcji sprzedanej zakładów motoryzacyjnych w naszym kraju została oszacowana na 113,2 mld zł i wzrosła realnie o 5,1%. Warto podkreślić, że wzrost eksportu w ostatnich latach był następstwem rozwoju fabryk części, dostarczających swoje wyroby do zakładów finalnych.
Polska a Europa Środkowo-Wschodnia
Uwzględniając zarówno produkcję pojazdów samochodowych, części i akcesoriów motoryzacyjnych, jak i handel oraz usługi związane z motoryzacją, polską branżę automotive można uznać za największą w Europie Środkowo-Wschodniej. Według najnowszych dostępnych danych Eurostat w 2013 r. przychody producentów motoryzacyjnych w Polsce wynosiły 28 mld euro, natomiast przychody firm zajmujących się handlem autami, częściami i akcesoriami oraz naprawami związanymi z motoryzacją osiągnęły wartość 29,2 mld euro.
Biorąc jednak pod uwagę liczbę wyprodukowanych pojazdów samochodowych w 2014 r., Polska spadła na trzecią pozycję wśród krajów Europy Środkowo-Wschodniej. Niekwestionowanym liderem zostały Czechy, natomiast drugie miejsce przypadło Słowacji.
Należy przy tym zauważyć, że Polska jest liczącym się producentem aut użytkowych – i to nie tylko w Europie Środkowo-Wschodniej, ale także na całym kontynencie. Większa liczba pojazdów z tego segmentu wytwarzana jest jedynie w Hiszpanii, Francji, Niemczech, we Włoszech i w Rosji. Zapewne pozycja Polski umocni się w tym segmencie po 2016 r., gdy zostanie uruchomiona nowa fabryka Volkswagena we Wrześni (co ma nastąpić w październiku). Oprócz produkcji pojazdów drugim ważnym segmentem polskiej branży automotive jest produkcja podzespołów, części i akcesoriów, który to obszar cechuje się większą stabilnością oraz nieustannym wzrostem. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę szeroki wachlarz komponentów motoryzacyjnych, Polska nie jest już w tym segmencie regionalnym liderem. Numerem jeden są obecnie Czechy.
Chiny na czele rankingu
Z danych zawartych w raporcie PZPM wynika, że w 2014 r. na świecie z taśm montażowych zjechało 89,75 mln samochodów wszystkich typów i klas, czyli o 2,6% więcej niż w 2013 r. Produkcja aut osobowych wyniosła 67,53 mln sztuk, przy czym 39,24 mln pojazdów powstało w Azji, 17,98 mln – w Europie i 9,83 mln – w Amerykach. W fabrykach znajdujących się na terenie UE wytworzono 15,23 mln samochodów osobowych, czyli o 3,9% więcej niż w 2013 r. Hamulcem tendencji wzrostowych na Starym Kontynencie jest Rosja, której produkcja zmniejszyła się o 11,1% i wyniosła 2 mln aut. Natomiast motorem napędowym branży okazały się Chiny, gdzie produkcja wzrosła o 10,2%, osiągając wynik 19,92 mln aut. Warto dodać, że w Indiach fabryki opuściło 3,16 mln aut osobowych, w Japonii – 8,28 mln, a w Korei Południowej – 4,1 mln. Z kolei w fabrykach w regionie północnoamerykańskim w 2014 r. powstało ponad 7 mln aut, a w Ameryce Południowej – 2,75 mln.
W krajach UE i EFTA najpopularniejszą marką w 2014 r., podobnie jak w poprzednich latach, był Volkswagen – zdobył 12,4% rynku, z rejestracjami wynoszącymi ponad 1,5 mln samochodów. Marka Volkswagen zapewniła także koncernowi VW AG zajęcie pierwszego miejsca w Europie, z udziałem 25,4%. Drugą pod względem popularności marką w Europie był Ford, a tuż po nim znalazły się: Opel, Renault i Peugeot.
W kierunku innowacyjnych rozwiązań technologicznych
W dobie globalizacji dotyczącej praktycznie każdego aspektu ludzkiego życia, a zwłaszcza produkcji przemysłowej, różnice pomiędzy poszczególnymi rynkami stopniowo się zacierają. Mimo ich odmiennego poziomu rozwoju obserwowane tendencje wszędzie są podobne, czego doskonałym przykładem jest właśnie branża motoryzacyjna. Praktycznie żadna firma z tego kręgu nie wyobraża już sobie produkcji tradycyjnymi metodami. Wyzwania, przed jakimi stoją dziś firmy z sektora automotive, zmuszają je do korzystania z automatyzacji produkcji w jak najszerszym zakresie, gdyż tylko takie rozwiązanie gwarantuje opłacalność – niezależnie od tego, czy dotyczy to fabryki zlokalizowanej w Polsce, czy w jakimkolwiek innym kraju na świecie. Coraz większa świadomość konsumentów wymusza na wytwórcach elastyczne podejście i szybką reakcję na nowe potrzeby, ciągłe podnoszenie jakości wykonania każdego detalu, systematyczne skracanie czasu cyklu produkcyjnego czy obniżanie jednostkowych kosztów. Konsumenci oczekują także energooszczędności i dbałości o środowisko naturalne. By sprostać wyzwaniom, a jednocześnie poprawić przepływ produkcji i jej wydajność na poziomie globalnym, firmy – zarówno duże, jak i te najmniejsze – zmuszone są do poszukiwania najlepszych i najnowocześniejszych rozwiązań technologicznych.
Specyfika branży motoryzacyjnej
Mimo iż branża motoryzacyjna jest dość stabilnym środowiskiem produkcyjnym, w którym zmiany w zakresie asortymentu są wprowadzane maksymalnie raz na rok (nowe roczniki samochodów), to w porównaniu do poprzednich lat tempo tych zmian uległo znacznemu przyspieszeniu.
Dziś koncerny motoryzacyjne wprowadzają nowe modele aut znacznie szybciej niż kiedyś. Do tego dochodzi coraz szersze portfolio modeli czy typów pojazdów wytwarzanych przez jeden zakład, niejednokrotnie na tej samej linii. To sprawia, że producenci poszukują rozwiązań technologicznych, które zagwarantują odpowiednią elastyczność, umożliwiającą dostosowanie asortymentu do bieżących oczekiwań i zamówień kontrahentów.
Obecnie produkcja w branży motoryzacyjnej ma charakter just-in-time, gdyż tylko takie rozwiązanie pozwala szybko reagować na zmiany popytu i minimalizować koszty magazynowania gotowych produktów. Z uwagi na rosnące koszty wytwarzania, szczególnie wysokie w motoryzacji, liczy się optymalizacja procesów, przewidywanie zdarzeń i unikanie ryzyka nieplanowanych przestojów.
Automatyzacja to konieczność
Do najbardziej zaawansowanych technologii, po które sięgają producenci, chcąc oferować najlepsze produkty w konkurencyjnych cenach, zaliczają się przede wszystkim roboty i nowoczesne obrabiarki CNC, które pozwalają osiągać zakładane cele, przy zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa oraz wyjątkowo restrykcyjnych norm środowiskowych i BHP, a także inne środki automatyzacji produkcji.
Systemy automatyki pozwalają w znaczącym stopniu usprawnić proces produkcyjny, dzięki czemu dana linia technologiczna pracuje lepiej i wydajniej. Przykładem jest automatyzacja procesu montażowego, pozwalająca zapobiegać nieumyślnym błędom (error proofing). Gdy operator popełni błąd, odpowiedni system natychmiast reaguje, zatrzymując linię, dzięki czemu zostaje powstrzymana produkcja aut z defektem jakościowym.
Z pomocą w produkcji przychodzą oczywiście maszyny, które gwarantują najwyższą jakość produktu, nieosiągalną dla człowieka powtarzalność czy dokładność wykonania detalu i możliwie najkrótszy czas operacji. Okazuje się jednak, że nie wszystkie rodzaje robotów czy innych maszyn nadają się do pracy w zakładach motoryzacyjnych. Producenci wybierają więc tylko takie modele, które mogą zagwarantować:
- ponadprzeciętną żywotność,
- odporność na pracę w szczególnych warunkach (np. o podwyższonych normach czystości czy wilgotności),
- precyzję i powtarzalność,
- bezpieczeństwo,
- brak ryzyka nieplanowanych przestojów.
W wytwarzaniu samochodów i ich komponentów liczy się przede wszystkim stabilność produkcji, dlatego zakłady podchodzą bardzo rozważnie do wdrażania optymalizacji. Żaden system automatyzacji czy robotyzacji nie może zostać wdrożony bez uprzednich testów i tryoutu. Z reguły nie wprowadza się też nowinek bez upewnienia się, że proces wdrożeniowy nie zakłóci funkcjonowania zakładu i nie zwiększy ryzyka ewentualnego nieplanowanego przestoju. Inną kwestią jest postępowanie zgodnie z przyjętymi standardami, często wynikającymi z zaleceń odgórnych, ustalonych na poziomie koncernu, a nie konkretnej fabryki.
Idealna robota dla… robota
obróbka produktów,Rozwiązaniem, które zaspokaja wyżej wymienione potrzeby branży, są roboty przemysłowe, wyposażone w systemy samodiagnozowania i informowania użytkownika o swoim stanie. Wysokie zaawansowanie techniczne robotów decyduje o tym, że wykonują one powierzone zadania bardzo szybko i dokładnie, zachowując wysoki poziom bezpieczeństwa i eliminując ryzyko nieplanowanych przestojów. Wykorzystuje się je do realizacji szeregu zadań, które są niezbędne w procesie wytwarzania samochodów. Do najważniejszych należą:
- obróbka produktów,
- spawanie łukowe,
- zgrzewanie punktowe,
- cięcie laserowe,
- prasowanie elementów karoserii,
- kontrola jakości i inspekcja,
- załadunek i rozładunek maszyn,
- montaż, malowanie i lakierowanie,
- pakowanie i paletyzacja produktów.
Roboty są przygotowane do współpracy z systemami wizyjnymi 2D/3D, czujnikami siły i robotowymi opcjami specjalnymi. Te dodatkowe systemy podnoszą poziom inteligencji robotów, dzięki czemu mogą one wykonywać szeroki zakres zadań. Przykładowo, mogą samodzielnie podejmować decyzje, m.in. dotyczące sposobu uchwycenia detalu, który ma być pobrany (np. z kosza detali, czyli całkowicie nieuporządkowanego zbioru) i odłożony w dane miejsce linii, bądź dotyczące siły, z jaką detal powinien zostać obrobiony, w celu uzyskania odpowiedniego kształtu lub gładkości powierzchni.
Rola obrabiarek przemysłowych
W zakładach tworzących części dla przemysłu motoryzacyjnego instalowane są także obrabiarki przemysłowe, wyposażone w system komputerowego sterowania numerycznego (CNC). Maszyny tego rodzaju pozwalają wytwarzać coraz bardziej skomplikowane pod względem kształtów elementy, z różnorodnych metali i innych materiałów. Dzięki nim ekstremalnie wysoka precyzja jest dostępna w bardzo krótkim cyklu produkcyjnym. Obrabiarki zapewniają bardzo wysoką powtarzalność, która jest jednym z ważniejszych kryteriów stawianych podwykonawcom przez koncerny motoryzacyjne.
Obecnie roboty czy precyzyjne obrabiarki sprawdzają się nie tylko w wielkoseryjnej produkcji, ale stanowią podstawę w działalności praktycznie każdej firmy dostarczającej podzespoły czy inne rozwiązania na rzecz koncernów motoryzacyjnych lub innych firm działających w branży automotive.
Warto nadmienić, że wśród dostawców podzespołów z tworzyw sztucznych dużą popularnością cieszą się elektryczne wtryskarki, które oferują niespotykane dotychczas parametry obróbki, doskonałą ochronę formy, a także pozwalają zminimalizować zapotrzebowanie na energię.
Roboty na usługach polskich producentów
Firmy z rodzimego sektora automotive inwestują w nowoczesne technologie znacznie więcej środków niż przedstawiciele innych branż.
Analizując najnowszy raport Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR), można zauważyć, że polska branża motoryzacyjna zakupiła w 2014 r. 563 nowe roboty, co stanowi 53% wszystkich zamówień na roboty w Polsce, dokonanych na przestrzeni tego roku, odnotowując tym samym 239% wzrost inwestycji w stosunku do roku poprzedniego! Biorąc pod uwagę przeznaczenie zakupionych robotów, raport IFR wskazuje, że najwięcej robotów zostało nabytych przez polskich producentów z myślą o obsłudze procesów formowania wtryskowego, transporcie i przeładunku materiałów, spawaniu, malowaniu oraz montażu.
Zrobotyzowany świat motoryzacji
Aby pokazać faktyczne różnice, jakie dzielą światowe rynki automotive od rynku polskiego, warto przytoczyć kilka najnowszych danych z całego świata, które publikuje IFR. Wskaźnik, który pozwala porównać stopień zrobotyzowania branży automotive w różnych krajach, to tzw. gęstość robotyzacji – liczbę robotów przypadającą na 10 tys. pracowników zatrudnionych w sektorze produkcji samochodów i części dla motoryzacji.
Analiza danych IFR wskazuje na to, że polska motoryzacja – mimo bardzo wyraźnego przyspieszenia w ostatnim roku – wciąż ma wiele do nadrobienia. Wskaźnik gęstości robotyzacji w naszej branży automotive wynosi 103 i w porównaniu do innych krajów świata czy Europy wciąż utrzymuje się na stosunkowo niskim poziomie.
Mimo coraz większych inwestycji w roboty, realizowanych przez rodzime firmy, z roku na rok pogłębia się dystans dzielący Polskę nawet od krajów naszego regionu. Dane IFR wskazują więc, że choć Polska w latach 20102014 niemal podwoiła wskaźnik gęstości robotyzacji w branży automotive (z 54 w 2010 r. do 103 w 2014 r.), to np. Słowacja w tym samym czasie dokonała znacznie większego wzrostu – z 352 robotów w 2010 r. do 908 robotów w 2014 r. Również w Czechach podwyższono wskaźnik ze 159 robotów w 2010 r. do 325 w 2014 r., a na Węgrzech – z 89 robotów w 2010 r. do 244 w 2014 r.
W globalnym sektorze automotive wskaźnik gęstości robotyzacji kształtuje się na poziomie przekraczającym 1 tys. robotów na 10 tys. pracowników zatrudnionych w branży. W najbardziej rozwiniętych gospodarkach, takich jak Japonia, sięga on nawet 1400.
Przedsiębiorstwa z sektora automotive, działające na rozwiniętych rynkach, rokrocznie pozyskują olbrzymią liczbę robotów. Eksperci IFR wskazują, że w 2014 r. na świecie sprzedano 229 261 robotów przemysłowych, z czego ponad 43%, czyli 98 900 trafiło do globalnego sektora automotive.
Jak już zostało wspomniane, na globalnym rynku automotive wyróżniają się Chiny, które są światowym liderem w produkcji pojazdów mechanicznych – w 2014 r. dostarczyły ich na rynek blisko 2,4 miliona sztuk. W 2014 r. przedsiębiorstwa motoryzacyjne z Państwa Środka zakupiły ponad 21 tys. robotów. Wyraźny boom na roboty w branży automotive można zaobserwować także w Meksyku oraz Indiach. W tych krajach na produkcję związaną z motoryzacją przypada ok. 70% spośród wszystkich zamówień na roboty. W 2014 r. w meksykańskich przedsiębiorstwach przybyło 1746 nowych robotów, a w indyjskich – 1488. Niewiele mniej, bo ok. 60% spośród wszystkich zakupionych robotów w Kanadzie, Brazylii i Słowacji trafiło do producentów z działu automotive. W Korei Płd., Wielkiej Brytanii, Ameryce Płd., Czechach, Tajlandii, Niemczech i USA motoryzacja w 2014 r. odebrała blisko 57% spośród wszystkich zamówionych robotów.
Zintegrowane aplikacje
Z pomocą producentom szukającym możliwości zwiększania wydajności (szczególnie europejskim, którzy borykają się z wysokimi kosztami pracy – a zmiana lokalizacji fabryk nie przynosi im już tak spektakularnych efektów jak kiedyś) przychodzą zintegrowane aplikacje. Umożliwiają osiągnięcie nowych niedostępnych dotąd poziomów efektywności kosztowej i wydajności.
Czołowi dostawcy środków automatyzacji projektują obecnie swoje wyroby w sposób umożliwiający ich swobodne łączenie, dzięki czemu użytkownik ma możliwość znacznego zwiększenia korzyści, jakie każdy produkt gwarantuje osobno. Urządzeniami kompatybilnymi mogą być np. roboty i obrabiarki – da się je łączyć w systemy produkcyjne, które pozwalają prowadzić płynną produkcję pod nadzorem jedynie operatora. Obrabiarka jest w takim układzie odpowiedzialna za wytwarzanie detali zgodnie z zaprogramowanym wzorcem, a robot za załadunek i rozładunek maszyny. Zaletą takiej zintegrowanej aplikacji jest nie tylko perfekcyjnie dokładna produkcja w ściśle określonym czasie, ale też możliwość zaprogramowania maszyn do samodzielnej realizacji określonej partii, bez potrzeby ich ciągłego nadzorowania. Proces można kontrolować zdalnie, nawet spoza zakładu, np. za pomocą mobilnych urządzeń multimedialnych typu smartfon lub tablet, z dostępem do Internetu.
Kierunki rozwoju
Mówiąc o przyszłości branży automotive, trzeba przyznać, że wiele jeszcze przed nami, szczególnie w obliczu nadchodzącej czwartej rewolucji przemysłowej, najczęściej określanej mianem Przemysłu 4.0. To właśnie z myślą o niej powstaje coraz więcej interesujących projektów. Branża motoryzacyjna – z uwagi na nieporównywalną ilość wykorzystywanych środków automatyzacji produkcji – wydaje się być żywo zainteresowana realizacją tej idei.
Z pewnością wstępem do tego, co nas czeka w przyszłości, są pojawiające się już roboty współpracujące (collaborative robots). Dzięki ich wprowadzeniu na rynek zmieni się całkowicie zasada postrzegania robotów funkcjonujących w przemyśle. Przestaną być już tylko użytecznymi narzędziami, a staną się prawdziwymi partnerami, współpracującymi ramię w ramię z człowiekiem. Podobnie jak było to w przypadku tradycyjnych robotów, należy się spodziewać, że pierwsze jednostki tzw. nowej generacji trafią właśnie do sektora motoryzacyjnego.
Zważywszy na to, że ostatnie lata na rynku robotyki to okres bardzo dobrej koniunktury, eksperci rynkowi przewidują, że zapotrzebowanie na inteligentne roboty będzie się nadal zwiększało, a ich sprzedaż ma wzrastać do 2017 r. rokrocznie o 12%. Obecnie jeszcze w wielu firmach, w tym również polskich, z przyczyn technologicznych produkcja przemysłowa ma wciąż charakter sekwencyjny. W związku z tym konstruktorzy zajmujący się projektowaniem nowych rozwiązań w robotyce poszukują sposobów na to, by przez dodanie nowych funkcji uczynić robota jeszcze bardziej inteligentnym. W efekcie maszyna będzie realizować procesy technologiczne bez względu na to, jak zostały wykonane czynności przygotowawcze – w niektórych procesach nawet z ich pominięciem. W praktyce ma to sprawić, że roboty będą obsługiwały każdy detal – bez względu na jego wielkość, formę, sposób przygotowania, podania lub ułożenia na taśmie produkcyjnej. Wszędzie, gdzie to tylko możliwe, robot ma ograniczyć liczbę czynności dodatkowych, biorąc je na siebie, co w ostatecznym rozrachunku kosztów przyczyni się do jak największych oszczędności i oczekiwanych zysków przedsiębiorstwa.
Producenci robotów przemysłowych wciąż rozwijają swoje urządzenia oraz proponują coraz bardziej złożone i zaawansowane funkcjonalnie rozwiązania. Dobrym przykładem tej działalności jest rozwój sensorowego otoczenia robotów, czyli doskonalenie ich „zmysłów” na wzór zmysłów człowieka, takich jak wzrok czy dotyk, zwiększanie precyzji działań i tworzenie konstrukcji samodzielnie tłumiących własne drgania.
Podobnie rzecz się ma z maszynami do obróbki wymagających detali lub wtryskarkami elektrycznymi. Mają one za zadanie wspierać producentów w tworzeniu detali o coraz bardziej złożonych kształtach i elementów z tworzyw sztucznych, które muszą być dziś produkowane w obliczu coraz bardziej wyśrubowanych norm ekologicznych lub sanitarno-higienicznych. Tak naprawdę dla inżynierów zajmujących się współcześnie automatyką i robotyką jedynym ograniczeniem jest ich wyobraźnia. Jednak to potrzeby rynku będą wyznaczały nowe trendy.
Tekst: Agata Abramczyk. Za pomoc w opracowaniu tekstu i wyborze materiałów szczególnie dziękujemy prezesowi firmy FANUC Polska Jędrzejowi Kowalczykowi, a także firmie Comau.
