Po celé roky zůstával způsob návrhu produktů i plánování výroby víceméně podobný i s některými průvodními nedostatky, které mohou vést ke zvyšování nákladů a zpožďování. Podívejme se proto společně, zda je možné v duchu inovace, který je pro úspěšné přežití výrobců naprosto zásadní, tento proces zefektivnit.

Pozoruhodná symfonie

Navštívit moderní výrobní závod znamená stát se svědkem dech beroucí symfonie lidí, součástek, materiálů, robotů a strojů – a vše funguje s přesností na minutu nebo sekundu kvůli dodržení časových plánů. Působí to neuvěřitelně.

Za scénou však zůstává způsob navrhování zboží a plánování jeho výroby, který vychází ze zastaralých procesů. Nejedná se o to, někoho kritizovat. Skvělý návrh představuje velký kus práce. A může se jednat o velice složitý úkol, který může v některých případech zahrnovat miliony dílů a tisíce zúčastněných osob a partnerů, často koordinovaně pracujících v řadě různých zemí. Kromě toho platí, že na klíčových trzích – například v oblasti elektroniky (rychlejší procesory, miniaturizace), v automobilovém průmyslu (emise) a leteckém průmyslu (poptávka po letadlech na bázi kompozitů) – existuje neúprosný tlak na další zlepšování, což znamená, že je s novými návrhy potřeba přicházet rychleji. Vzhledem k této komplexnosti existuje pochopitelný odpor k opuštění osvědčených a vyzkoušených vývojových procesů. Naši zákazníci se tedy v rámci vývojového a výrobního řetězce potýkají s obvyklými problémy, které mohou v některých oblastech způsobit velmi nákladná zpoždění.

Obvyklé problémy

Jedním z nejvýznamnějších problémů, na který narážíme, představuje skutečnost, že konstrukční tým používá své vlastní systémy, oddělené od systémů kolegů z výroby. V praxi to může znamenat, že konstruktéři předají své návrhy lidem z úseku pro zajištění výroby, kteří se pokusí vytvořit plán následného zpracování pomocí softwaru, na který jsou zvyklí. V rámci tohoto scénáře – který je docela obvyklý – hrozí, že informace přestanou být synchronizované, takže je pak pro každého obtížné zjistit, co se děje. Tím vzniká prostor pro možné selhání.

Když přejdeme k vytváření prostorového uspořádání výrobního provozu, pravidelně narážíme na problémy i v této oblasti. Obvykle vycházejí ze skutečnosti, že se tato rozvržení zpracovávají s využitím 2D půdorysů a papírových plánů, což je náročné z hlediska času i vynaloženého úsilí. I když se jedná o podstatnou část celého procesu, jsou tato řešení dost nepružná a často se setkáváme i s tím, že se změny uspořádání provozu neodrážejí v příslušných plánech. To může přinášet problémy zejména v případě rychle se měnících odvětví, například v oblasti spotřební elektroniky, kde je potřebné neustále rozšiřovat a obnovovat výrobní systémy. Proč? Protože 2D plány postrádají informace a vztahové souvislosti, které výrobci potřebují k přesnému zjištění stavu výroby, na kterém závisí jejich správné rozhodování a schopnost rychlé reakce.

V návaznosti na uspořádání provozu pokračují práce na zajištění výroby obvykle validací procesu. I zde se setkáváme s potenciálně významnou překážkou bránící dosažení efektivity. Jde o to, že výrobci obvykle čekají, až bude na místě skutečné vybavení, aby zjistili jeho výkonnost. Nesplňuje-li výkonnost vybavení jejich očekávání, bývá ale už pozdě na hledání alternativního řešení a podle našich zkušeností může jakýkoli výpadek v tomto procesu způsobit závažné zpoždění.

Vzhledem ke složitosti moderního výrobního provozu a často i nedostatečné koordinaci mezi různými aplikacemi a plánovacími systémy může být obtížné vymezit výrobní oblasti nebo články, které zdržují celou linku. Když dojde na poslední článek řetězu – výrobu – zákazníci uvádějí, že je často obtížné změřit výkonnost a zjistit, zda skutečné výkony výrobního procesu odpovídají těm plánovaným. I zde je problémem složitost, spolu s problematickým poskytováním zpětné vazby z výrobního provozu v podobě informací určených pro týmy pracující na návrhu, technické realizaci a zajištění výroby.

Takže co je potřeba udělat? V následující části vám přiblížím ústřední myšlenku, na jejímž základě lze vytvářet a zdokonalovat všechny klíčové kroky výrobního procesu: koncepci Digital Twin.

Koncepce Digital Twin

Digital Twin, neboli digitální dvojče, představuje virtuální kopii modelovanou tak, aby se chovala realisticky. Nechci zde zacházet příliš do hloubky, pokud se jedná o fungování našich produktů, ale přizpůsobili jsme své nástroje pro řízení životního cyklů projektů (PLM), aby poskytovaly úplný digitální rámec, umožňující modelování těchto „digitálních dvojčat“ za účelem realistické simulace návrhu produktu a montážních procesů – a to od začátku do konce. Co to tedy znamená? S využitím stejných fází, o nichž jsme se již zmínili, jsme zdůraznili některé z klíčových schopností, které pokládáme při tomto přístupu za nejcennější.

Návrh

Pomocí softwaru NX můžeme vytvořit model výrobku – a otevřít jej jako 3D JT model v produktu Teamcenter. Software může během několika sekund vytvořit tisíce variací daného produktu, jako kdyby proběhla jeho fyzická výroba. Využívá big data, výrobní informace zanesené do 3D modelu (PMI), a také základní popis výrobního procesu za účelem zjištění případných kolizí. Tento přístup jsme si otestovali při návrhu jednoho z vlastních elektronických produktů. Díky němu jsme si hned všimli nesouososti konektorových šroubů a odpovídajících otvorů pro konektor výstupního obrazového signálu. Bez této kontroly by problém mohl vést k reklamacím, protože konektor by se kvůli výrobní vadě odděloval od desky s plošnými spoji. Identifikace problémů s návrhem v této rané fázi může ušetřit spoustu času a peněz – do realizace výrobního procesu i po něm.

Plánování

Technologie Digital Twin může zlepšit spolupráci mezi konstrukčními a výrobními týmy, takže lze lépe naplánovat to, co je třeba učinit, jak by se to mělo udělat, jaké jsou k tomu potřebné zdroje a kde to lze udělat.

Uspořádání provozu

Pokud jde o prostorové uspořádání výrobního provozu, doporučujeme vytvoření „digitálních dvojčat“ – se všemi detaily ohledně mechanizace, automatizace a zdroji – a pevně je provázat s návrhem produktu a výrobním ekosystémem. Při použití kombinace PLM nástrojů můžete myší jednoduše přetahovat buňky, vybavení i osoby na určená místa na své lince a simulovat tak její provoz. Jedná se o velmi jednoduchý, ale úžasně efektivní způsob navrhování výrobního provozu i provádění změn. Dojde-li pak ke změně produktu, vyžadující použití nového robota, technici provádějící simulaci uvidí například to, zda robot nebude vzhledem ke své velikosti kolidovat s jedním z pásových dopravníků. Technik plánující uspořádání provozu pak může provést potřebnou úpravu a vystavit požadavek na změnu, upozorňující nákupčí na potřebu pořízení nového vybavení. Jsou-li potřebné změny, lze navíc spustit analýzu dopadů, aby se předešlo možným chybám a aby byli informováni všichni dodavatelé, kterých by se věc mohla týkat.

Validace procesu

Technologii Digital Twin je možné využít i k digitální validaci montážního procesu. Inteligentní modelování, využívající kvantitativní analýzu, dokáže vyhodnotit všechny lidské faktory související s daným provozem, a upozornit na možné problémy, například s polohou při práci, aby bylo možné předejít únavě či úrazům zaměstnanců. Výslednou zprávu lze použít při školení spolu s videem a provozními pokyny pro zaměstnance.

Optimalizace průchodnosti

Technologii Digital Twin je možné využít i ke statistickému simulování a vyhodnocení plánovaného výrobního systému. Dokáže vyhodnotit, zda je lepší nasadit lidi, roboty nebo jejich kombinaci. Je možné simulovat všechny pracovní postupy – a zjistit tak dokonce i to, kolik energie spotřebuje výrobní vybavení – za účelem maximálního možného zefektivnění celého procesu. Analýza vám ukáže, kolik dílů se vyrobí v rámci kterého procesu, takže se ještě před vybudováním fyzické linky můžete ujistit, že budou dodrženy časové plány.

Provádění výroby

Pomocí technologie Digital Twin můžete zdokonalit provádění výroby dokonalým provázáním skutečného a virtuálního světa. Instrukce ohledně výroby se vydávají přímo pro projektovaný provoz, kde se s nimi operátoři mohou spolu se souvisejícími videi seznámit. Operátoři mohou poskytovat zpětnou vazbu v podobě informací z výrobního provozu (např. ohledně nežádoucí mezery mezi dvěma šrouby v dílci), zatímco další automatizované systémy mohou shromažďovat provozně technické údaje, Ty lze využít k posouzení případných rozdílů mezi konstrukčními návrhy a dosahovanými výsledky za účelem vymezení a nápravy veškerých problémů.

Nový způsob dělání věcí

Technologie Digital Twin, která věrně replikuje fyzický produkt, vám může pomoci rychleji zjistit hrozící problémy, abyste v rámci celého výrobního řetězce dosáhli urychlení produkce a snížení nákladů. Navíc díky ní získáte jistotu, že návrh je skutečně možné realizovat, že plán je vždy aktuální a synchronizovaný, že zvolené strategie budou fungovat a že výroba poběží dle vašich předpokladů. Pomůže vám také zjistit, jak lze do vašich výrobních linek začlenit nové technologie, aniž byste museli příslušná zařízení nejdříve zakoupit a nainstalovat, abyste poznali jejich výkonnost. Na to, že představuje jednu z nejvyspělejších oblastí světové ekonomiky, se v průmyslové výrobě až příliš dlouho sázelo na osvědčené, ale dnes již zastaralé přístupy k plánování produktů a výrobních linek. Nyní je ta správná chvíle na to, abychom do způsobu, jakým přistupujeme k navrhování, plánování procesů i provádění výroby, vnesli ducha inovace, který je hnací silou úspěchu. Teď je čas vyzkoušet něco nového.