Elastyczność jest kluczową zaletą w czasach wysokiej indywidualizacji produktów, wahań popytu, intensywnej konkurencji i zmieniających się (handlowych) politycznych wytycznych.
Zwinne systemy produkcyjne wydają się stawiać przed małymi i średnimi przedsiębiorstwami wyzwania, ponieważ sektor średnich przedsiębiorstw często musi działać z ograniczonymi zasobami, a mimo to pozostać konkurencyjnym. Elastyczność nie jest jednak „luksusem” dla dużych firm, lecz strategiczną koniecznością – zwłaszcza wtedy, gdy marże są niskie, a liczba sztuk ograniczona. Kluczową rolę odgrywa tutaj logistyka.
Instytuty Fraunhofer IWU i IPA opracowały metodologię, która wspiera przedsiębiorstwa w ocenie potencjałów elastycznej produkcji i stopniowym ich wdrażaniu – nawet bez dużych inwestycji. W wielu przypadkach istniejące zasoby (maszyny, urządzenia, procesy, kwalifikacje pracowników) mogą być wykorzystywane dalej.
Modułowe i mobilne komponenty pomagają w wykorzystaniu parku maszynowego do różnych produktów oraz w razie potrzeby w jego ekonomicznym rozszerzaniu lub redukcji (skalowalność). W wielu branżach udało się już opracować szybko wdrażalne rozwiązania dla typowych sytuacji wyjściowych. Rozwiązania, które można dostosować do różnych rozmiarów przedsiębiorstw i branż w zależności od potrzeb.
Przykład warsztatu naprawczego: Zastąpienie koncepcji linii przez skalowalny system produkcyjny, z zaopatrzeniem przez magazyn wysokiego składowania.
Klasyczne linie produkcyjne z bliskim zaopatrzeniem oraz stałymi i krótkimi czasami cyklu szybko napotykają na swoje ograniczenia – gdy chodzi o program produkcji, który nie tylko "wpycha" wiele wariantów (różnych komponentów) w jeden cykl, ale także wymusza różne kolejności produkcji. Jeśli dodatkowo należy uwzględnić szczególnie duże elementy, zalety koncepcji linii, takie jak wysoka wydajność produkcji (w dużej mierze) identycznych produktów przy krótkim czasie produkcji, odwracają się: staje się zbyt sztywna, aby pozwolić na większą różnorodność i zajmuje dużo miejsca na logistykę zaopatrzenia – każdy potrzebny element musi być przetransportowany z bardziej lub mniej stałego miejsca składowania do określonego punktu w linii.
Ten wniosek dotyczy w szczególności zakładów naprawczych, które zajmują się komponentami o długości i szerokości do dwóch metrów. Jeśli portfolio naprawcze obejmuje produkty, które były produkowane przez kilka pokoleń modeli, zapotrzebowanie na pojemność magazynową dla części do przetworzenia lub wymiany jest szczególnie wysokie. Jeśli dostępna jest tylko przestarzała technika transportowa, nadszedł czas, aby pomyśleć o sensownych rozwiązaniach automatyzacyjnych.
Głównym punktem podejścia zespołu projektowego w Fraunhofer IWU była logistyka z automatycznym, wielopiętrowym magazynem wysokiego składowania. Celem było zwiększenie elastyczności przepływu materiałów, bezpośrednie połączenie stacji produkcyjnych z magazynem oraz efektywne zarządzanie różnymi typami komponentów i ilościami. Dzięki symulacji przepływu materiałów w Siemens Plant Simulation modelowano różne scenariusze i oceniano kluczowe wskaźniki, takie jak wydajność, czas realizacji i obciążenie urządzeń magazynowych (automatyczne systemy transportowe do załadunku/wyładunku). Symulacja wykazała, że koncepcja logistyki z automatycznym, wielopiętrowym magazynem wysokiego składowania spełnia wymagane wskaźniki wydajności oraz może być skalowalna i elastyczna w odpowiedzi na zmieniające się wymagania produkcyjne. W modelu uwzględniono wyzwania, takie jak indywidualne sekwencje procesów związane z wariantami, a także zoptymalizowano parametry wydajności magazynu wysokiego składowania, takie jak wskaźnik wydajności, czasy realizacji, obciążenie i zapasy buforowe.
Przykład drzwi samolotowych: dzięki nowemu konceptowi materiałowemu i produkcyjnemu czas produkcji można skrócić ponad dwudziestokrotnie.
Produkcja drzwi do samolotów pasażerskich opiera się głównie na pracy ręcznej. Wymaganych jest wiele etapów, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu różnych materiałów, co prowadzi do korozji. Gdy zamiast aluminium, tytanu i duroplastów stosuje się głównie termoplastyczne kompozyty węglowe (CFK), które można automatycznie spawać ze sobą bez warstw separacyjnych, proces ten przebiega znacznie szybciej – czas produkcji struktury drzwi skraca się z 110 do zaledwie 4 godzin. Pokazał to projekt badawczy Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg i Airbus Helicopters.
Kluczem do skrócenia czasów montażu jest także modułowa budowa dla różnych wariantów drzwi samolotowych. Zespół projektowy skupił się na komponentach w różnych modelach drzwi, które można ujednolicić. Należy do nich na przykład poprzeczny wspornik. Naukowcy zaprojektowali w pełni automatyczną linię montażową dla najpopularniejszych modeli oraz opracowali urządzenia i elementy mocujące, które nadają się do technologii łączenia spawaniem oporowym i spawaniem ultradźwiękowym.
Zespół IWU symulował wszystkie techniczne i ekonomiczne aspekty nowej linii montażowej – które zazwyczaj wzajemnie się warunkują. Do najważniejszych kryteriów oceny technicznej należą złożoność produktu i procesu produkcyjnego, możliwości i ryzyka automatyzacji, również z perspektywy elastyczności i zdolności do zmian, oraz ogólna dostępność urządzeń w łańcuchu różnych automatyzacji jednostkowych.
Wynik: Biorąc pod uwagę wszystkie kryteria techniczne, logistyczne i ekonomiczne, nowo opracowane rozwiązanie automatyzacyjne powinno zostać wdrożone.
Przykład AutoLog: efektywna komisjonowanie przy dużych ilościach dzięki systemom transportu bezzałogowego, które zaopatrują roboty w elementy montażowe.
Efektywne procesy komisjonowania są niezbędne dla produkcji just-in-time, szczególnie w przypadku dużej różnorodności wariantów oraz dużych, ciężkich elementów. Klasyczna automatyzacja w tej dziedzinie często jest mało elastyczna, kosztowna i trudna do skalowania.
Dynamiczne komisjonowanie natomiast stosuje zasadę „towar-do-robota” i wykorzystuje bezzałogowe systemy transportowe (FTS) oraz magazyn blisko zakładu, co zapewnia dużą elastyczność i różnorodność wariantów. Skalowanie odbywa się poprzez proste rozszerzenie komórek robotycznych i floty FTS, przy całkowitym odłączeniu ruchu wózków widłowych. Rozwiązanie programowe AutoLog, wspólny rozwój Fraunhofer IWU i Volkswagen AG, umożliwia w Volkswagen Slovakia konfigurację i sterowanie takimi komórkami w trybie self-service oraz optymalizuje procesy za pomocą inteligentnych algorytmów. AutoLog pozwala na wstępne projektowanie komórek robotycznych, steruje robotami, techniką bezpieczeństwa i FTS, minimalizuje czasy oczekiwania oraz integruje narzędzia do analizy błędów. Wirtualne uruchomienie odbywa się za pomocą symulacji software-in-the-loop między AutoLog a modelem symulacyjnym w Siemens Plant Simulation. Umożliwia to wczesną ocenę nowych konfiguracji zakładów jeszcze przed ich uruchomieniem.
Kontakt:
