Toyota optymalizuje produkcję samochodów

Toyota planuje do 2030 roku osiągnąć neutralność klimatyczną w produkcji, a do 2040 roku – wyeliminować z działalności fabryk wszelkie emisje CO2. W tym celu wprowadza do swoich europejskich zakładów produkcyjnych coraz więcej proekologicznych rozwiązań. Są to zarówno nowe, przełomowe technologie, jak i z pozoru drobne optymalizacje, które łącznie składają się na znaczną redukcję emisji gazów cieplarnianych.

Toyota to największy producent samochodów osobowych na świecie, a także jedna z najbardziej innowacyjnych firm w branży motoryzacyjnej. Zakłady marki znajdują się na całym świecie, w tym również w Europie – na terenie Polski, Czech, Francji, Portugalii, Wielkiej Brytanii i Turcji. Wyznaczają one standardy dla całego sektora, a wszystko to za sprawą Systemu Produkcyjnego Toyoty (TPS), czyli zbioru technik i narzędzi do zarządzania procesami, które przyczyniają się do zwiększenia efektywności produkcji.

Obecnie Toyota intensywnie przebudowuje swoją sieć zakładów produkcyjnych w Europie, tak by do 2030 roku osiągnąć neutralność węglową netto, zaś całkowitą bezemisyjność – do 2040 roku. Do realizacji tego celu nie wystarczy jeden uniwersalny sposób – proces dekarbonizacji przemysłu w Europie wymaga równoczesnego poszukiwania i doskonalenia wielu różnych rozwiązań. Takie podejście jest zgodne z metodą Kaizen, która stanowi jeden z filarów Systemu Produkcyjnego Toyoty.

Większa efektywność dzięki cyfrowym modelom 3D

W zakładach Toyoty trwa cyfrowa rewolucja, której celem jest poprawienie produktywności, obniżenie zużycia energii i emisyjności produkcji. Doskonałym przykładem tego jest wprowadzenie technologii Digital Twin, która wykorzystuje cyfrowe modele 3D, aby skrócić czas instalacji i uruchomienia nowych urządzeń. Dzięki temu rozwiązaniu można szybciej montować lub modyfikować linie produkcyjne, a nieprzewidziane defekty i problemy zostają ujawnione na etapie cyfrowej symulacji działania wszystkich komponentów.

Dotychczas linie produkcyjne mogły być testowane dopiero na etapie prototypu. Jeśli się okazywało, że któryś element nie działał prawidłowo – trzeba go było przeprojektować, ponownie wytworzyć i zamontować. Niekiedy wiązało się to z przebudową linii i opóźnieniem produkcji.

Warto zaznaczyć, że cyfrowe modele 3D wykorzystywane są obecnie także w już istniejących fabrykach, aby ułatwić modyfikacje i wprowadzić dodatkowe zautomatyzowane procesy.

Modułowa technologia projektowania i produkcji aut

TNGA, czyli Toyota New Global Architecture, to modułowa technologia projektowania i montażu aut, która zrewolucjonizowała sposób, w jaki marka tworzy swoje samochody. Zgodnie z tą metodą modele Toyoty otrzymują karoserię zbudowaną z trzech głównych komponentów stworzonych w technologii gigacastingu. Korzystanie z nowych metod odlewniczych pozwoliło na lepszą integrację komponentów, większą precyzję montażu auta, a także zmniejszenie liczby podzespołów. To z kolei przyczyniło się do obniżenia kosztów rozwoju pojazdu i inwestycji w fabrykach, a także zmniejszenia ilości odpadów produkcyjnych.

Toyota przygotuje się do wprowadzenia kolejnych zmian koncepcyjnych w swoich fabrykach. Tradycyjną linię produkcyjną ma zastąpić zestaw modułów poruszających się autonomicznie, które przy pomocy czujników i systemów kontroli bezprzewodowej same będą przemieszczać się między kolejnymi stacjami montażowymi. Pozwoli to uprościć procesy produkcyjne oraz zmniejszyć ilość zasobów potrzebnych do przygotowania produkcji kolejnego auta.

W fabryce Motomachi już teraz ta technologia jest testowana na niektórych liniach spawalniczych.

Niskoemisyjna logistyka

Wyznaczone cele w zakresie redukcji emisji CO₂ Toyota zamierza osiągnąć dzięki zrównoważonej produkcji. Chcąc zmniejszyć zużycie gazu, firma w coraz większym stopniu polega na energii odnawialnej. Stara się też regulować poziom zapotrzebowania na energię, odpowiednio dobierając godziny pracy każdego sprzętu. Zużycie energii pomagają ograniczać także automatyczne czujniki i cyfryzacja.

Toyota szuka też nowych zastosowań dla już posiadanych technologii, aby efektywniej wykorzystywać to, co posiada. Zaoszczędzone środki są następnie inwestowane w inne działania na rzecz dekarbonizacji.

Innowacyjny proces lakierowania

Z badań marki wynika, że około 65% emisji CO₂ w trakcje powstawania samochodów pochodzi z procesów lakierniczych. W odpowiedzi na to zespół inżynierów Toyoty stworzył Toyota Global Paint Line (GPL), bezemisyjną kabinę lakierniczą nowej generacji, która pozwala zmniejszyć emisję CO₂ o 1000 t rocznie. Pierwsze takie kabiny już zostały zamontowane w zakładach Toyoty we Francji, gdzie powstają modele Yaris oraz Yaris Cross.

Dotychczas stosowane kabiny lakiernicze są dość duże i wymagają ręcznego nakładania farby. To proces o niskiej wydajności, który wymaga stosowania gazu ziemnego do filtrowania powietrza oraz utrzymywania w miarę stałej temperatury w kabinie, by jakość produktu była jak najwyższa.

W nowej kabinie GPL cały proces został zautomatyzowany. Za odpowiednie warunki we wnętrzu odpowiadają jednostki Air Make Up Unit (AMU), które dostarczają powietrze do kabin lakierniczych. Powietrze jest uzdatniane do parametrów działania farby, zwłaszcza pod względem temperatury i wilgotności. Te dwie funkcje są realizowane przez zintegrowaną elektryczną pompę ciepła i nawilżacz z rozpylaczem wodnym. Temperatura wynosi od 19 do 26 stopni, a wilgotność – od 61% do 75%. System odzyskiwania ciepła oraz pompy ciepła zasilane są prądem z farm fotowoltaicznych i wiatrowych. Ich zastosowanie ogranicza zapotrzebowanie na energię elektryczną i pozwala zrezygnować z gazu ziemnego.

Stałe monitorowanie wykorzystania energii

We wszystkich europejskich zakładach Toyoty wdrożony został System Monitorowania Energii. Dzięki wizualizacji, powiadomieniom i narzędziom do raportowania kontroler otrzymuje informacje w czasie rzeczywistym odpowiednie i w razie konieczności szybko może podjąć odpowiednie działania.

Operatorzy procesów i inżynierowie nieustannie szukają kolejnych sposobów na zmniejszenie zużycia energii, porównując wydajność linii produkcyjnych, stosując systemy monitorowania energii i dostosowując parametry procesu. Zgodnie z metodą Kaizen, wszyscy członkowie załogi są zachęcani do zgłaszania innowacyjnych pomysłów. Najlepsze z nich są udostępniane innym zespołom, aby przyspieszyć dekarbonizację.