Automatyzacja w produkcji: jak projektować z uwzględnieniem wydajności i zwrotu z inwestycji

Technologia otworzyła przed nami nowe horyzonty: automatyzacja umożliwia teraz znacznie więcej niż choćby 20 lat temu.

Pozyskanie wykwalifikowanych, napędzających automatyzację pracowników to główne wyzwanie, przed którym stoją dziś producenci przemysłowi. Potrzebujemy wykwalifikowanych pracowników, którzy potrafią programować zautomatyzowane rozwiązania. Programiści muszą być w stanie odpowiednio zaprogramować sztuczną inteligencję, a także zrozumieć rozmaite technologie, rozwój produktów i samą produkcję. Można więc śmiało stwierdzić, że proces produkcji staje się coraz bardziej złożony.

Kolejnym wyzwaniem jest szybkie tempo rozwoju technologii. Każdy kierunek, który obierzemy dziś, w ciągu dziesięciu lat może stracić na znaczeniu, dlatego tak ważne są elastyczność i perspektywiczność.

Większość firm produkcyjnych nadal obejmuje odizolowane od siebie działy, w związku z czym inżynierowie ds. produkcji koncentrują się wyłącznie na produkcji, a dział badań i rozwoju (R&D) skupia się tylko na projektowaniu najlepszego produktu dla klienta. Warto jednak pamiętać, że najlepszym produktem dla klienta jest ten, który jest najprostszy w montażu.

W celu obniżenia kosztów automatyzacji inżynierowie ds. procesów i pracownicy działów R&D muszą znacznie szybciej rozpoczynać współpracę. Aby to ułatwić, kultura firmy również musi objąć przejście w kierunku myślenia nie tylko o samym projekcie, lecz także o tym, aby był on praktyczny w montażu.

Kolejnym problemem, z którym zmagają się producenci, jest to, że wiele linii montażowych nie zapewnia wystarczającej ilości miejsca na zautomatyzowane stacje. Tradycyjny proces montażu samochodu rozpoczyna się od nadwozia, a dopiero później obejmuje wnętrze pojazdu, co nie jest praktyczne z punktu widzenia automatyzacji. W tym miejscu wkracza technologia nazywana unboxed manufacturing (proces rozpakowywania). Nowe technologie umożliwiają nam produkowanie w zupełnie odmieniony sposób, np. z wykorzystaniem gigacastingu, którego ideą jest wytwarzanie dużych elementów w formie jednego odlewu aluminiowego. Takie odlewy można łatwo połączyć, unikając rozmaitych przeszkód, w tym zagłębiania się we wnętrze samochodu.

Podsumowując, ostatecznie produkcja liniowa dojdzie do punktu, w którym osiągnie maksimum wydajności. Producenci, którzy chcą zachować przewagę konkurencyjną, będą musieli przemyśleć swoje procesy montażu. Nie dotyczy to zresztą tylko producentów: również dostawcy będą musieli dostarczać odpowiednie podzespoły i właściwe materiały. Automatyzacja stanowi wyzwanie dla całego systemu i wymaga współpracy wszystkich elementów łańcucha produkcji.

Pomimo wyzwań, wprowadzając automatyzację w odpowiedni sposób, można sporo zaoszczędzić. W tym przypadku to prostota jest kluczem do osiągnięcia docelowego zwrotu z inwestycji.

Producenci często uważają, że muszą postawić wszystko na jedną kartę, automatyzując 100% procesów lub nic. Jednak w przypadku przedsiębiorstw, które dopiero rozpoczynają wdrażanie nowych rozwiązań, zautomatyzowanie tylko niektórych elementów składowych całości może okazać się nie tylko łatwiejsze, ale i bardziej opłacalne.

Podobnie jak w przypadku projektowania prostotę docenia się dopiero po spojrzeniu na końcowy rezultat prac. Cała magia polega jednak na opracowywaniu metod, za pomocą których ową prostotę można osiągnąć. Projektanci i inżynierowie powinni współpracować w celu stworzenia prostego i oszczędnego procesu, ponieważ jest on synonimem zrównoważonych działań, które pozwolą zaoszczędzić najwięcej pieniędzy.

Dobrym przykładem jest przemysł opakowaniowy. Aby osiągnąć wysoką wydajność i wysoki poziom automatyzacji typowy dla branży, często zdarza się, że konstruktor maszyn pakujących i projektant opakowań to ta sama osoba. Idąc dalej, firma produkująca maszyny pakujące jednocześnie projektuje opakowania dopasowane do danej maszyny i odwrotnie. Pokazuje to, że jedynym sposobem na osiągnięcie wysokiego poziomu automatyzacji jest zespolenie procesów produkcji i projektowania. Maszyna i produkt muszą być ze sobą połączone i stanowić jedność.

Filozofia automatyzacji w firmie Atlas Copco opiera się na zasadzie „dopracuj i skaluj”. Około trzy lata temu na dobre rozpoczęliśmy rozważania nad tym, jak w bardzo wydajny sposób możemy zautomatyzować proces dokręcania. Aby to osiągnąć, stworzyliśmy własny zespół wymykający się definicji typowego działu R&D. Kluczem jest bycie blisko rynku i klienta, tak aby naprawdę zrozumieć ich potrzeby i w oparciu o nie przystąpić do symulacji cyfrowych. Cyfrowe bliźniaki są pomocne na etapie opracowywania koncepcji i ustalania, gdzie można wdrożyć optymalizację, czyniąc to z udziałem klientów i wszystkich interesariuszy. Następnie, już po zyskaniu pewności, możemy zidentyfikować kluczowe elementy i zająć się fizycznym prototypowaniem.

Jest to dla nas zawsze punkt wyjścia, zanim w ogóle skupimy się na rozwoju. Opracowywane rozwiązanie zawsze powinno być ukierunkowane na skalowalność, tak aby ostatecznie klienci mogli uzyskać naprawdę sprawdzone narzędzia.

Cyfrowe bliźniaki są kluczowym zasobem w procesie projektowania. Dzięki nim można zyskać najgłębsze zrozumienie prowadzonych prac. Możliwe jest przełączanie się między poszczególnymi elementami i testowanie ich w środowisku wirtualnym, a w konsekwencji zrozumienie rzeczywistych skutków wdrożenia danego rozwiązania i łatwe przekazanie wniosków wszystkim interesariuszom.