SMA Magnetics: Otwarte podejście do potrzeb klienta i wsparcie związane z projektowaniem oraz produkcją komponentów indukcyjnych

• Czy moglibyśmy na początku przybliżyć historię firmy?

Firma SMA Magnetics wywodzi się z dtw Elektronika - rodzinnego przedsiębiorstwa, które powstało w 1981 roku w Krakowie. Na początku działalności firma zajmowała się produkcją elementów elektronicznych. W latach 90. ubiegłego wieku nastąpiła zmiana profilu działalności firmy. Rozpoczęto produkcję transformatorów sieciowych dzięki rosnącej fali popularności oświetlenia halogenowego.

 

Jacek Maciejewski

Uruchomienie produkcji transformatorów stało się zalążkiem współczesnego profilu biznesowego firmy. W 2001 roku dtw Elektronika nawiązała współpracę z SMA Solar Technology AG, wiodącym producentem falowników dla branży fotowoltaicznej. Przyczyniło się to do skokowego wzrostu sprzedaży, a co za tym idzie szybkiego rozwoju firmy. W 2007 roku skala działalności była już tak duża, że konieczna stała się zmiana siedziby i przekształcenie w dtw Sp. z o.o. Firma przeniosła się do Zabierzowa pod Krakowem.

W 2011 roku dtw Sp. z o.o. została przejęta przez SMA Solar Technology i stała się częścią Grupy SMA. Mimo zmian właścicielskich do 2017 roku przedsiębiorstwo funkcjonowało pod starą nazwą. W 2017 roku w ramach integracji struktury z Grupą SMA firma zmieniła nazwę na SMA Magnetics.

Ostatnim kamieniem milowym była zmiana siedziby spółki i relokacja do nowoczesnego kompleksu biurowego i produkcyjno-magazynowego w Modlniczce k. Krakowa, która miała miejsce pod koniec ubiegłego roku. Był to kolejny znaczący krok w rozwoju firmy otwierający nowe możliwości biznesowe.

• Czym się zajmuje Grupa SMA, której jesteście częścią i jaką funkcję pełnicie w jej strukturach?

SMA Solar Technology jest jednym ze światowych liderów w zakresie technologii fotowoltaicznych. Wprowadza nowe standardy w zakresie rozproszonych i sterowanych cyfrowo elektrowni wykorzystujących odnawialne źródła energii. Firma oferuje praktyczne rozwiązania zarówno dla domów, jak i małych i dużych przedsiębiorstw oraz elektrowni fotowoltaicznych.

Funkcjonujemy w strukturach grupy SMA jako centrum kompetencji w zakresie projektowania i produkcji komponentów magnetycznych. Nasz dział badań i rozwoju jest skoncentrowany na rozwoju elementów magnetycznych, które stanowią kluczowy element biznesu SMA Magnetics oraz na obszarach energoelektroniki i mechaniki, które stanowią wsparcie w budowaniu kompletnych systemów przekształcania energii elektrycznej.

• Czy dzisiaj produkujecie jeszcze transformatory na rdzeniach toroidalnych?

 

Marek Rylko

Tak, transformatory stanowią nadal istotną część naszej produkcji. Znajdują one zastosowanie w aplikacjach sieciowych, jednak obecny profil specjalizacji adresowany jest w kierunku elementów magnetycznych do układów impulsowych. Wraz z pojawieniem się na rynku nowych typów półprzewodników wykonanych z węglika krzemu (SiC) i azotku galu (GaN) również rynek elementów indukcyjnych zaczął się szybko rozwijać. Półprzewodniki szerokopasmowe są dużo bardziej wydajne od swoich odpowiedników krzemowych. Aby w pełni wykorzystać możliwości nowej generacji półprzewodników, na przykład poprzez zwiększenie częstotliwości pracy przekształtników, konieczne jest użycie nie tylko odpowiednich materiałów magnetycznych, ale także zaprojektowanie odpowiedniej konstrukcji transformatorów i dławików, które pozwalają na osiągnięcie dużej gęstości mocy.

Kolejnym elementem, który determinuje i wymusza zmiany techniczne, jest koszt komponentów. Wartość elementów indukcyjnych sięga nawet ok. 30% ceny i rozmiaru zasilacza impulsowego, dlatego kluczem do obniżenia kosztów jest miniaturyzacja. Stanowi ona duże wyzwanie ze względu na szereg ograniczeń związanych z budową fizyczną materiałów magnetycznych, odprowadzaniem ciepła, zapewnieniem niezawodności oraz bezpieczeństwa.

• Jakie korzyści zapewnia firma projektowo-produkcyjna?

Zapewnienie jakości, powtarzalności oraz możliwość znalezienia optymalnych rozwiązań z technicznego i biznesowego punktu widzenia jest łatwiejsze, gdy firma zajmuje się całością procesów łącznie z produkcją seryjną. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu nasze produkty są projektowane w sposób zrównoważony, spełniając funkcje techniczne z przywiązaniem dużej wagi do tzw. ekoprojektowania, celem minimalizacji wpływu produktu na środowisko naturalne. Przyjęty model biznesowy pozwala na świadczenie kompleksowych usług w zakresie projektowania, prototypowania, walidacji oraz wdrażania do produkcji innowacyjnych rozwiązań. Gwarancję jakości naszej pracy opieramy na interdyscyplinarnym doświadczeniu i ciągle rozbudowywanej wiedzy naszych inżynierów.

Każdy produkt SMA Magnetics powstaje w ścisłej współpracy z klientem, jest dopasowany do jego potrzeb i wymagań. Bardzo ważnym aspektem dla naszych klientów jest wsparcie cyklu życia produktu seryjnego, ponieważ zapewnia obsługę produktów w zakresie transparentnego procesu zmian i modyfikacji.

• Jaka jest Wasza oferta produktowa?

Nie mamy oferty katalogowej, nasza produkcja dotyczy wyłącznie wersji na zamówienie, ale pracujemy nad tym, aby to w przyszłości zmienić. Zdajemy sobie sprawę, że w tym obszarze istnieje silna konkurencja, dlatego stale rozwijamy nasze zaplecze produkcyjne i inwestujemy w rozwiązania związane z automatyzacją produkcji, które zapewniają większą wydajność i niższe koszty wytwarzania.

W produkcji elementów indukcyjnych istotną rolę odgrywają maszyny produkcyjne, bo to one w dużej mierze decydują o kosztach i jakości. W SMA Magnetics dysponujemy rozbudowanym zapleczem, jeżeli chodzi o możliwości projektowe i konstrukcyjne, dlatego część urządzeń produkcyjnych wytwarzamy we własnym zakresie, co pozwala dopasować i usprawnić procesy produkcyjne już na etapie projektowania.

• Jaką część zleceń realizujecie razem z projektowaniem, a ile trafia jako gotowe zlecenia z dokumentacją?

Około 40% klientów ma swój projekt i szuka jedynie firmy, która wykona to zlecenie. Większość szuka rozwiązania dopasowanego do specyficznych wymagań i jest otwarta na propozycje, które pozwolą wybrać im optimum projektowe.

• Jaki macie potencjał produkcyjny?

Nawijanie jest proste, gdy patrzy się na nie z perspektywy, ale sztuką jest zapewnienie powtarzalności, wymaganych parametrów, ergonomii produkcji. Wykorzystujemy wiele standardowych nawijarek i w dużej mierze urządzenia te są obsługiwane przez personel techniczny. Specyfika naszych produktów oraz wielkość wolumenów produkcyjnych powoduje, że wiele innych operacji, poza nawijaniem, jest wykonywanych ręcznie, w tym zalewanie, montaż i podobne czynności. Podzespoły są duże, skomplikowane, a serie produkcyjne co najwyżej średniej wielkości.

Elementy magnetyczne stają się coraz mniejsze, co utrudnia montaż manualny a jednocześnie zmusza do minimalizacji kosztów produkcji. Oba te czynniki wymuszają automatyzację procesów. Automatyzacja wymaga znaczących nakładów i aby taka inwestycja miała uzasadnienie biznesowe, firma musi mieć zapewniony wolumen zamówień. Jest to jedno z większych wyzwań podczas planowania i realizacji automatyzacji w produkcji. Niemniej jesteśmy w trakcie realizacji inwestycji poszerzającej nasz park maszynowy i w końcu roku spodziewamy się uruchomienia pierwszej w pełni automatycznej linii produkcyjnej.

Spółka zatrudnia obecnie ok. 300 pracowników produkcji, którzy pracują w systemie dwuzmianowym i wytwarzają 0,5-1 mln dużych podzespołów rocznie. Wydajność maszyny automatycznej, którą obsługuje 1 pracownik, to ok. 1,5 mln sztuk elementów rocznie. Z tego porównania widać skalę zmian w firmie, jaką wprowadzi automat.

Automatyzacja staje się koniecznością, bo wraz z coraz większą popularnością nowoczesnych wysokosprawnych półprzewodników elementy indukcyjne stają się coraz mniejsze. Zapewnienie jakości i małych kosztów produkcji inaczej będzie bardzo trudne.

• Czy moglibyście określić jakie macie zasoby kadrowe?

SMA Magnetics zatrudnia obecnie ok. 450 osób, z czego ok. 150 osób to pracownicy biurowi oraz pracownicy zapewniający wsparcie procesów produkcyjnych.

Dział R&D liczy 43 osoby i obejmuje cztery obszary kompetencji w zakresie magnetyków, mechaniki, energoelektroniki oraz budowy maszyn i nowych technologii. Zespół projektantów komponentów indukcyjnych składa się z dziesięciu inżynierów, którzy są wspierani przez 12-osobowy zespół zajmujący się rozwiązaniami mechanicznymi. Mamy też 10 inżynierów zajmujących się energoelektroniką oraz techników, którzy wspierają ich w pracach laboratoryjnych. Obszar budowy maszyn i nowych technologii zapewnia wsparcie we wdrażaniu nowych technologii produkcji i liczy 9 osób.

• Czym w Waszym biznesie są nowości technologiczne?

Popyt na nowości w naszej branży determinują w dużej mierze malejące ceny półprzewodników GaN/SiC. Elementy te są coraz bardziej dostępne, a projektanci szukają również zaawansowanych rozwiązań elementów magnetycznych, bo tylko oba te czynniki razem są w stanie istotnie poprawić konkurencyjność produktu jako całości. Granica opłacalności wyznacza granicę akceptowalności nowości technologicznych.

Przedsiębiorstwa działające np. w branży lotniczej, motoryzacji, kolejnictwie czy branży fotowoltaicznej są najbardziej otwarte na innowacyjne rozwiązania i często korzystają z innowacji w pierwszej kolejności.

• Skąd czerpiecie wiedzę inżynierską?

W firmie pracuje interdyscyplinarny zespół inżynierów, którzy są specjalistami w swojej dziedzinie. Wielu z nich odnosi sukcesy na polu naukowym. Nieustannie dążymy do podnoszenia konkurencyjności produktów, dlatego współpracujemy z ośrodkami akademickimi w kraju i za granicą m.in. Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie, University College Cork, Leibnitz University. SMA Magnetics jest członkiem Power Sources Manufacturers Association (PSMA) i uczestniczy w warsztatach i konferencjach organizowanych przez to stowarzyszenie. Aktywność badawczo-rozwojowa przedkłada się na szereg publikacji, patentów i innowacyjnych rozwiązań, których autorami są pracownicy SMA Magnetics.

Ważnym elementem zdobywania wiedzy jest współpraca z klientami, ponieważ każdy z nich ma swoje unikatowe rozwiązania techniczne czy prowadzi własne prace badawcze.

• Jaki poziom wsparcia technicznego zapewniacie?

Zapewniamy kompleksowe wsparcie cyklu życia produktu. Projektowanie jest prowadzone w bliskiej współpracy z klientem, aby w jak najlepszy sposób odwzorować wymagane specyfikacje. Często wspieramy klienta w zakresie optymalizacji montażu elementu magnetycznego w finalnym systemie. Przed zatwierdzeniem końcowej specyfikacji zazwyczaj budowany jest prototyp rozwiązania, a następnie weryfikowany w warunkach zbliżonych do docelowej aplikacji. Klienci doceniają takie podejście, bo pozwala to na znacznie skrócenie czasu trwania projektu, a tym samym obniżenie kosztów. Dysponujemy sporym zapleczem urządzeń do testów, które jest stale rozwijane o nowe konstrukcje. Do tego dochodzi zestaw unikatowych urządzeń pomiarowych, z których wiele zostało wykonanych przez nas. Wśród dostępnych stanowisk pomiarowych znajduje się między innymi komora do badań wyładowań niezupełnych, sprzęt do pomiaru charakterystyk magnesowania materiałów w warunkach wielkosygnałowych, komory termiczne i inne.

Dział projektowy dysponuje zaawansowanymi narzędziami projektowymi, w tym kalkulatorami elementów magnetycznych i oprogramowaniem wspomagającym projektowanie. Dlatego sam proces przygotowania i weryfikacji koncepcji odbywa się w dużej mierze przy wsparciu oprogramowania. Dopiero po etapie projektowania i symulacji wykonuje się prototyp rozwiązania. Z roku na rok takich narzędzi projektowych mamy coraz więcej i obejmują one coraz więcej etapów projektowania produktów.

• Jakie są największe wyzwania stawiane przed elementami indukcyjnymi?

Najtrudniej jest zapewnić wieloletni czas życia produktu, a takie wymagania stawiają obecnie przed dostawcą klienci z wielu branż, co zapewniamy poprzez hermetyzację produktu. Kolejny problem, to takie zaprojektowanie komponentu indukcyjnego, aby mógł pracować przy dużych częstotliwościach, w tym przypadku posiłkujemy się autorskimi narzędziami kalkulacyjnymi. Trzeci element związany jest z zachowaniem powtarzalności procesu produkcji, który staramy się rozwiązać dzięki automatyzacji produkcji.

• Jaki jest udział nowych technologii w wolumenie produkcji?

Portfolio produktów i użytych technologii podlega ciągłym usprawnieniom, dlatego nowe technologie mają swój istotny udział w wolumenie produkcji. Niemalże każdy kolejny wdrażany produkt wnosi usprawnienia. Jednym z przykładów innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych było opracowanie i wdrożenie technologii nawijania uzwojeń z użyciem taśmy aluminiowej o małej grubości, co czyni nas jednym z nielicznych producentów, którzy opanowali tę technikę. Dużym wyzwaniem było osiągnięcie takich kosztów wytworzenia, aby produkt mógł skutecznie konkurować z tradycyjnymi rozwiązaniami bazującymi na miedzi. Nasze rozwiązanie pozwala uzyskać tolerancję nawijania rzędu 0,1 mm oraz wykorzystuje zgrzewanie ultradźwiękowe.

Komponenty z uzwojeniem z aluminium produkujemy od 2014 roku. Trafiają one do nowoczesnych falowników PV.

• Zdefiniujcie Wasze trzy najważniejsze atuty.

Przede wszystkim wyróżnia nas otwarte podejście do klienta i to, że jesteśmy w stanie zaoferować kompleksowe usługi projektowania, prototypowania i wdrożenia do produkcji seryjnej.

Drugi obszar to sprawna i szybka produkcja oraz obsługa klienta. Działamy zgodnie z koncepcją Lean Management, dysponujemy rozbudowaną siecią logistyczną, współpracujemy też z wieloma dostawcami materiałów.

Trzeci filar to jakość, bo na nią kładziemy największy nacisk. Dzięki temu, że nasze produkty i półprodukty są dokładnie i wielokrotnie testowane, możemy się pochwalić niskim poziomem awaryjności.

Rozmawiał Robert Magdziak