Фабриката на бъдещето

Професорът от Мичиганския университет Йорам Корен е пионер в компютърно контролираното производство, роботиката и дизайна на производствени системи. В специално интервю, предоставено на "Мениджър нюз",  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.

Автор на интервюто: Leane Clifton, източник: списание на Siemens AG