facebook LinkedIN LinkedIN - follow

Jak dosáhnout vyšší efektivity v oblasti návrhu produktů a výrobního procesu

SiemensRealizace produktů je patrně ta nejdůležitější část procesu návrhu a výroby. Jedná se o fázi, kdy se skutečný produkt, změní z představy ve skutečnost. A co víc, bez dobře zpracovaného návrhu produktu a výrobního procesu – vše totiž musí být zkoordinované tak, aby to spolu fungovalo, a montáž měla hladký průběh v rámci celého výrobního provozu – nebude z vaší myšlenky nic víc, než jen hezký výkres, nebo se z ní stane něco méně, než jste si původně přáli.


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.

Autoři
Aaron Frankel je marketingový ředitel oddělení softwaru pro inženýring výroby ve společnosti Siemens PLM Software. Jan Larsson je senior marketing manažer pro oblast EMEA ve společnosti Siemens PLM Software.

 
Helios
- inzerce -