La capacità di adattamento è un vantaggio decisivo in un'epoca caratterizzata da un'elevata individualizzazione del prodotto, fluttuazioni della domanda, concorrenza intensa e normative (commerciali) politiche in continua evoluzione.
I sistemi di produzione agili sembrano presentare sfide per le PMI, poiché le medie imprese spesso operano con risorse limitate e devono rimanere competitive. Tuttavia, la flessibilità non è un 'lusso' per le grandi aziende, ma una necessità strategica - soprattutto quando i margini sono ridotti e i volumi di produzione sono bassi. La logistica gioca un ruolo chiave.
Gli istituti Fraunhofer IWU e IPA hanno sviluppato una metodologia che supporta le aziende in un processo strutturato per valutare e implementare gradualmente le potenzialità della produzione flessibile - anche senza grandi investimenti. In molti casi, le risorse esistenti (macchine, impianti, processi, qualifiche dei dipendenti) possono essere riutilizzate.
Componenti modulari e mobili aiutano a utilizzare il parco macchine per diversi prodotti e, se necessario, ad ampliarlo o ridurlo in modo economico (scalabilità). In molti settori sono già state sviluppate soluzioni rapidamente implementabili per situazioni di partenza tipiche. Soluzioni che possono essere scalate in base alle esigenze per diverse dimensioni aziendali e settori.
Esempio di officina di riparazione: sostituzione di un concetto di linea con un sistema di produzione scalabile, con approvvigionamento tramite un magazzino a scaffale alto.
Le linee di produzione classiche con approvvigionamento vicino al nastro e tempi di ciclo fissi e brevi raggiungono rapidamente i loro limiti - quando si tratta di un programma di produzione che non solo 'spinge' molte varianti (componenti diversi) in un ciclo, ma costringe anche a diverse sequenze di produzione. Se devono essere gestiti anche componenti particolarmente grandi, i vantaggi di un concetto di linea, come l'elevata produzione di pezzi di prodotti (per lo più) identici in tempi di produzione brevi, si rovesciano: diventa troppo rigido per consentire una maggiore variabilità e richiede molto spazio per la logistica di approvvigionamento - ogni parte necessaria deve essere portata da un punto di stoccaggio intermedio più o meno fisso a un punto stabilito nella linea.
Questa constatazione è particolarmente valida per le officine di riparazione che gestiscono dimensioni dei componenti fino a due metri di lunghezza e larghezza. Se il portafoglio di riparazione comprende prodotti realizzati attraverso diverse generazioni di modelli, la necessità di capacità di stoccaggio per parti da riparare o sostituire è particolarmente elevata. Se è disponibile solo tecnologia di trasporto obsoleta, è tempo di considerare soluzioni di automazione sensate.
Il principale punto di partenza per il team di progetto presso il Fraunhofer IWU è stata quindi la logistica con un magazzino a scaffale alto automatizzato e a più piani. L'obiettivo era rendere flessibile il flusso di materiali, collegare direttamente le stazioni di produzione al magazzino e gestire in modo efficiente diversi tipi di componenti e volumi di produzione. Con l'aiuto di una simulazione del flusso di materiali in Siemens Plant Simulation, sono stati modellati diversi scenari e valutati indicatori chiave come il throughput, il tempo di attraversamento e l'occupazione dei dispositivi di movimentazione del magazzino (sistemi di trasporto automatizzati per il carico/scarico). La simulazione ha dimostrato che un concetto logistico con un magazzino a scaffale alto automatizzato e a più piani soddisfa sia i requisiti di prestazione richiesti sia può rispondere in modo scalabile e flessibile a cambiamenti nelle esigenze di produzione. Sfide come sequenze di processo individuali legate alle varianti sono state considerate nel modello e i parametri di prestazione del magazzino a scaffale alto, come il tasso di throughput, i tempi di attraversamento, l'occupazione e le scorte di buffer sono stati ottimizzati.
Esempio porte degli aerei: con un nuovo concetto di materiali e produzione, i tempi di produzione sono stati ridotti di oltre venti volte.
La produzione di porte per aerei passeggeri è per lo più manuale. Sono necessari molti passaggi intermedi per evitare il contatto diretto tra materiali diversi, che porta alla corrosione. Se invece di alluminio, titanio e materiali plastici durevoli vengono utilizzati principalmente materiali compositi in fibra di carbonio termoplastici (CFK), che possono essere saldati insieme automaticamente senza strati separatori, il processo è molto più veloce - il tempo di produzione per la struttura della porta scende da 110 a sole 4 ore. Questo è stato dimostrato da un progetto di ricerca del Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg e Airbus Helicopters.
Una chiave per tempi di montaggio più brevi risiede anche nella costruzione modulare per diverse varianti di porte per aerei. Il team di progetto si è concentrato su componenti in diversi modelli di porte che possono essere standardizzati. Questo include, ad esempio, il traverso. I ricercatori hanno progettato una linea di montaggio completamente automatica per i modelli più comuni e sviluppato dispositivi e elementi di serraggio adatti per le tecnologie di giunzione di saldatura a resistenza e saldatura ad ultrasuoni.
Il team IWU ha simulato tutti gli aspetti tecnici e aziendali della nuova linea di montaggio - che si influenzano a vicenda. Tra i principali criteri di valutazione tecnica ci sono la complessità del prodotto e del processo di produzione, le opportunità e i rischi di automazione anche dal punto di vista della flessibilità e della capacità di cambiamento, o la disponibilità complessiva degli impianti in una catena di diverse automazioni singole.
Risultato: tenendo conto di tutti i criteri tecnici, logistici e aziendali, la nuova soluzione di automazione sviluppata dovrebbe essere implementata.
Esempio AutoLog: commissionamento efficiente con alti volumi di produzione grazie a sistemi di trasporto senza conducente che forniscono robot con componenti di montaggio.
Processi di commissionamento efficienti sono essenziali per la produzione just-in-time, soprattutto in caso di elevata varietà di varianti e componenti grandi e pesanti. L'automazione classica è spesso poco flessibile, costosa e difficile da scalare in questo settore.
La commissione dinamica, d'altra parte, segue un principio 'Merce-al-Robottò e utilizza sistemi di trasporto senza conducente (FTS) e un magazzino vicino all'impianto per alta flessibilità e varietà di varianti. La scalabilità avviene attraverso un semplice ampliamento delle celle robotiche e della flotta FTS, mentre il traffico dei carrelli elevatori è completamente disaccoppiato. La soluzione software AutoLog, uno sviluppo congiunto del Fraunhofer IWU e della Volkswagen AG, consente a Volkswagen Slovakia di configurare e controllare tali celle in self-service e ottimizza i processi con algoritmi intelligenti. AutoLog consente la progettazione iniziale delle celle robotiche, controlla robot, tecnologia di sicurezza e FTS, minimizza i tempi di attesa e integra strumenti per l'analisi degli errori. L'avviamento virtuale avviene tramite una simulazione software-in-the-loop tra AutoLog e un modello di simulazione in Siemens Plant Simulation. Questo consente di valutare in anticipo nuove configurazioni degli impianti prima del loro funzionamento.
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