Каква ще е фабриката на бъдещето?

Автор: Leane Clifton

Професорът от Мичиганския университет Йорам Корен е пионер в компютърно контролираното производство, роботиката и дизайна на производствени системи. В интервю той говори за тенденциите на масова персонализация и индивидуализираното производство и за визията си за производството през XXI век.

Какво иска днес крайният клиент? Има ли тенденция към индивидуализирано производство?

Историята на модерното производство започва някъде около 1850-а. Когато автомобилната индустрия прави първите си крачки, колите се произвеждат локално, една по една. През 1913-а Форд открива подвижната поточна линия, която води до масовото производство, и достига своя връх през 1955-а, когато са били произвеждани едва седем типа коли. По-късно се преминава към персонализиране – с повече модели и опции по желание на купувача. Сега се върви към индивидуализация. Всеки иска нещо различно. Определението за индивидуален продукт е, че той е направен само за един клиент. Тенденцията е да се извърви пълния цикъл.

Пазарът се промени след навлизането на социалните мрежи. Чрез тях стана лесно клиентите да измислят нови идеи и продукти. Купувачите обаче трябва да могат да си взаимодействат по дигитален начин директно с фабриката.

Как се променя ролята на клиента в новата производствена система?

При масовото производство графикът е фиксиран – 10 000 продукта на ден по една и съща система с един и същ софтуер. Но ако всеки продукт е различен, възниква проблем със системните операции. Предизвикателството е да се работи с индивидуални клиенти, които имат свой дизайн на даден продукт, но не знаят нищо за производствената система. Нуждаем се от нещо ново, което позволява на обикновения човек да се свърже с тази нова фабрика – фабриката на бъдещето!

Дали Интернетът на нещата (IoT) също ще доведе до персонализация?

Надяваме се, че чрез IoT клиентът ще може да изпраща изискванията си директно към фабриката през интернет. Предизвикателството е да се разработи език, с който клиентът да предаде идеите си на фабриката. Мисля, че все някоя индустрия трябва да бъде достатъчно смела, за да бъде първа.

Какви са основните предизвикателства в проектирането на фабриката за индивидуализирана продукция?

Да се произвеждат индивидуализирани продукти на този етап е по-лесно при по-малките артикули. За обикновен продукт като обувка или тениска измервате човека дигитално и я произвеждате. Това са относително прости процедури, защото се произвежда само един продукт на една или две машини.

Какво се случва обаче, ако имате нужда от шест-седем операции като монтаж, обработка и заваряване? Трябва да го програмирате толкова оптимално, че всички машини да са заети през цялото време, макар всяка част да се нуждае от различно време за производство на отделните машини. Много е трудно да се разработи софтуер, който да определя реда.

При масовото производство такива оперативни проблеми се решават веднъж и завинаги. При индивидуализирано масово производство всеки ден идва с леко променен продукт и си нуждаеш от ново решение. Вие не произвеждате единствено този продукт, а и още 4-5. Това, което Siemens прави в този контекст, е важно – осигурява взаимодействие между всички части на фабриката, между клиентите и доставчиците, веригата за доставки, машините – всички говорят на един и същ език. Това намалява времето от поръчката до доставката.

Как клиентът ще си комуникира с тази фабрика на бъдещето? „Дигиталният близнак” възможност ли е?

Тъй като производството върви към индивидуализирани продукти, всеки ще си прави сам поръчките, а фабриката ще трябва да преобразува този план в числа. Един чертеж не е достатъчен, за да се направи продукт. Някой трябва да поеме разходите, за да разработи софтуер, с който идеите на клиентите да станат дигитални. Софтуерът трябва да взаимодейства с всички по веригата за доставки и така тя да стане много ефективна. Това е едно ново ниво на дигитализация. Така се променя играта за средните по големина компании.

Кои са другите технологии, които дават възможност за масова индивидуализация?

Изкуственият интелект (AI) има основна роля в оптималното продуктово планиране в производствената система. AI-софтуерът може да групира продуктите по най-добрия начин. Ако изберете подобни продукти да бъдат произвеждани заедно, ще синхронизирате системата и ще оптимизирате ефективността.

Синхронизацията на производствените операции за различни продукти, произвеждани едновременно, е решаваща за икономически ефективното производство на индивидуализирани продукти. За да се стигне до оптимална синхронизация на производствените операции на няколко продукта, е важно да се приложат модели под формата на т.нар. дигитални близнаци. Те могат точно да представят операциите на производствената система и да прогнозират ефективността й, като по този начин оптимизират работата.

Хардуеърът – как да построим системата – е по-лесен. Всичко се прави на една система и на едно място: един вид масово производство на индивидуализирани продукти. С една реконфигуруема система за производство (RMS) можеш лесно да замениш машини или контролери. Те са интегрирани като модули, от типа plug and play.

Идеята е, че изграждате архитектура с подемни кранове и конвейери, така че всяка машина в системата да може да бъде свързана с коя да е друга. Оставате празни места за нови машини, прогнозирайки от какво ще се нуждаете в следващите 3-4 години. През последните 20 години такива фабрики с резервиран капацитет вече бяха построени успешно.

Каква ще бъде ролята на колаборативните роботи (коботите) и 3D принтирането в производството в бъдеще?

В момента, при популярността на адитивното производство, имате нов тип специализирано производство. Имате адитивно производство и цифрово програмно управление (ЦПУ), интегрирани в една-единствена система. При ЦПУ всичко е автоматизирано. Всичко се извършва в една реконфигуруема система с адитивни машини, ЦПУ и роботизиран монтаж – цялостна и мащабируема производствена система.

Предизвикателството няма да е изграждането на хардуера на фабриката, а как да се работи с него. За да се направи софтуера, трябва да се приложи целия опит в дигитализацията, натрупан досега. От съществено значение е дигиталният близнак да има висока степен на прецизност с цел оптимизиране на ефективността. Целта е купувачите да изпращат поръчките си до местните фабрики, след което системата автоматично ще планира производството на всеки отделен продукт.

Какви тенденции може да очакваме в индивидуализираното производство в следващите 20 години?

Това ще се отрази добре на местните икономики, защото хората ще искат продукта веднага, а не да чакат два месеца, за да дойде от Китай. Ще има много местни фабрики, които ще произвеждат индивидуализирани продукти за хората, а това ще създаде нови работни места, които ще съществуват поколения наред.

Много софтуерни технологии трябва да бъдат допълнително развити, за да бъдат автоматизирани операциите. В идеалния случай софтуерът ще планира продуктите, които ще бъдат произведени, така че системните операции да бъдат оптимизирани. Има толкова много интересни посоки, в които индустрията може да навлезе.

Източник: списание на Siemens AG

Снимка: Yoram Koren