Digitalna in preuredljiva tovarna za urjenje

(1)

104 December 12 II

a v tomatizacija in inf ormatizacija

104

Napredni proizvodni inženiring

Digitalna in preuredljiva tovarna za urjenje

Samo tista podjetja, ki se lahko hitro in prilagodlji-

vo odzovejo na zmeraj pogostejše spremembe zahtev kupcev in na ne- predvidljive spremembe

vedno bolj individualne serijske proizvodnje, lahko uspešno tekmuje-

jo na mednarodni ravni.

Ustrezen odziv je od- visen tudi od znanja in izkušenj, ki pa jih je treba stalno nadgrajevati in izboljševati. Digitalna in preuredljiva tovarna za urjenje naprednega pro-

izvodnega inženirstva nudi strokovnjakom na področjih proizvodnih in logističnih sistemov možnost učenja načr-

tovanja, planiranja in vodenja izdelovalnih sistemov ter sistemov za sestavljanje z največjo možno stopnjo prilago-

dljivosti in raznolikosti.

Dr. Tomaž Perme

Inženirji in drugi strokovnjaki, ki so v proizvodnih podjetjih odgovorni za planiranje proizvodnje, proizvodno logistiko in orga- nizacijo dela, morajo poznati sodobne me- tode in orodja, s katerimi lahko učinkovito ublažijo vplive stalno spreminjajočega se trga, ne da bi posegali v delovanje obstoječe proizvodnje. Potreb in zahtev za nenehno optimizacijo tovarn in proizvodnih sistemov je v industriji izredno veliko. Proizvo- dni inženiring, se pravi strokovno področje, ki je pristojno in odgovorno za planiranje dela in procesov, je danes vse bolj poveza- no z orodji digitalne tovarne in zasnovami modularnih ter prilagodljivih proizvodnih sistemov. Le z njihovo strokovno uporabo, podprto z ustreznimi znanji in izkušnjami, se lahko zviša stopnja zmožnosti hitrega in učinkovitega prehoda oziroma preureditve proizvodnje iz ene postavitve v drugo, pri čemer lahko poljubno spremenimo stroje in drugo opremo ter njihovo prostorsko razmestitev. Tudi združevanje avtomatizi- ranih in ročnih delovnih mest v učinkovit proizvodni sistem glede na resnične zahteve trga zahteva sodobne in celovite pri- stope k načrtovanju, planiranju in vodenju ter ustrezno znanje in izkušnje. Le-teh pa ni mogoče pridobiti samo s formalnim izobraževanjem in delom v proizvodnji, temveč zahtevajo ustrezno dodatno izobra- ževanje in posebno urjenje.

Učna tovarna za napredno proizvodno inženirstvo

Obstoječa ponudba izobraževanja in urjenja, ki je usmerjena v proizvodno inže- nirstvo in bi ustrezala zahtevam področja, je pomanjkljiva, so ugotovili na inštitutu za industrijsko proizvajanje in proizvodni menedžment IFF z univerze v Stuttgartu (Institut für industrielle Fertigung und Fa- brikbetrieb, Universität Stuttgart). Zato so zasnovali in razvili inovativno sodobno učenje in urjenje naprednega proizvodnega inženirstva (advanced Industrial Engeinee- ring – aIE), ki združuje učiteljske veščine v resničnem modelu tovarne, otokih digitalnega učenja in teoretičnih modulih ter je prilagojeno podiplomskemu in dopolnil- nemu izobraževanju in urjenju.

Izobraževanje in urjenje so postavili v digitalno in virtualno okolje, kjer so na voljo sodobne programske rešitve za načrtovanje in vodenje proizvodnje, pa tudi v resnični proizvodni sistem, ki je zasnovan na naj- sodobnejših načelih modularnih prilagodljivih izdelovalnih sistemov in sistemov za sestavljanje. Zamisel za to so dobili med raziskovanjem v industriji, ko so preučevali učinkovitost preurejanja in preoblikovanja proizvodnih podjetij ter ugotovili, da je v industriji zelo velika potreba po takem izo- braževanju in urjenju.

Digitalni otok učne tovarne s projekcijsko mizo in delovnimi mesti, na katerih udeleženci sodelu- jejo v digitalnem okolju

(2)

December 12 II 105

a v tomatizacija in inf ormatizacija

napredni proizvodni inženiring

Digitalna tovarna

Digitalna tovarna je splošen izraz za široko mrežo digitalnih modelov, metod in orodij, kot so modeliranje, simulacija, 3D-prikaz in prikaz z orodji navidezne resničnosti, povezani s sistemom za upravljanje podatkov. Cilj digitalne tovarne je združitev celovitega načrtovanja, planiranja, ovre- dnotenja in nenehnega izboljševanja vseh ključnih procesov in sredstev v tovarni s podatki o izdelku in naročilu. Digitalna tovarna je tudi proces raziskav in razvoja digitalnih metod in orodij ter njihova združitev v celovit proces načrtovanja, ki podpira vse ključne stopnje razvoja proizvodnega sistema. Pri tem je poudarek na prepletanju načrtovanja in vrednotenja kot pomembnem dejavniku uspešnosti razvoja poslovanja neke tovarne, ki je lahko uspe- šno le ob podpori digitalnega modela in v sodelovanju v digitalnem okolju.

Na inštitutu IFF so v sodelovanju s par- tnerji iz industrije in nekaterimi ponudniki programskih rešitev razvili povezovalne in uporabniške programe ter združili posame- zne programske rešitve v digitalni oziroma virtualni del učne tovarne. Med seboj so povezali programske rešitve za upravljanje podatkov o izdelku, načrtovanje procesov in oblikovanje delovnih mest, načrtovanje postavitve strojev in druge opreme ter izdelavo tlorisa tovarne, simulacijo sestavljanja in toka materiala oziroma logistike, upravljanje z naročili ter upravljanje z znanjem.

Informacijsko in funkcijsko povezane programske rešitve so nadgradili z uporabni- škim vmesnikom in oblikovali digitalno oziroma virtualno okolje, ki so ga poime- novali digitalni otok učne tovarne.

Udeleženci raziskovanja, izobraževanja ali urjenja se zberejo ob digitalnem učnem otoku ter z računalniki in projekcijo razvi- jajo nove izdelke, preverjajo in ocenjujejo učinkovitost ključnih menedžerskih odlo- čitev o proizvodnem programu, oblikujejo proizvodne procese in določajo proizvodna sredstva ter simulirajo delovanje in postavitev strojev in naprav, kot so na primer robotizirana celica, ročno delovno mesto, avtomatski skladiščni sistem, različne transportne in kontrolne naprave in sistemi.

Tako lahko udeleženci digitalnega učnega otoka ugotovijo pomanjkljivosti, ki nasta- nejo pri spreminjanju proizvodnih procesov, s poudarkom na majhnih proizvodnih serijah in kratkih časih prehoda na novo opremo (retooling) ter jih odpravijo, še pre- den se začne resnična proizvodnja.

Fizični model tovarne i-Factory

Pomemben del zasnove učne tovarne je inovativno učno okolje i-Factory, ki je de- jansko fi zični model proizvodnega sistema.

Sestavljajo ga gradniki oziroma moduli proizvodnega sistema iTRAME (intelligent

Transformable Reconfi gurable Assembly and Manufacturing Equipment), ki so jih razvili v sodelovanju s podjetjem Festo Didactic, in programska rešitev za izvršno planiranje in vodenje proizvodnje, ki je povezana s programskimi orodji digitalnega učnega otoka.

Bistvo in inovativnost zasnove fi zičnega učnega modela je tehnologija, ki omogoča enostavno in hitro združevanje (confi gura- tion), razdruževanje ter ponovno združe- vanje (re-confi guration) posameznih pro-

izvodnih in transportnih enot v poljubno oblikovano proizvodno linijo. Enote vklju- čujejo najnovejše tehnologije avtomatizaci- je, kot so različne pogonske tehnike, roboti za sestavljanje in sistemi z računalniškim vidom. Razvili so tudi vzorčni izdelek, ki je sodobno oblikovan pisarniški pripomoček z nekaterimi mehatronskimi deli in name- njen izdelavi s sodobnimi proizvodnimi tehnologijami ter uporaben tudi za nadalj- nja raziskovanja in uporabo novih tehno- logij. Veliko različic izdelka omogoča simulacijo realističnih dinamičnih primerov naročil in je dobra podlaga za učinkovito učenje in urjenje v učeči se tovarni.

Enostavno in hitro preurejanje

Osnovni gradniki fi zičnega modela učne tovarne so elementi družine proizvodnih modulov iTRAME podjetja Festo Didactic, ki so zgrajeni na podlagi industrijskega pa- letnega dvoravninskega transportnega sistema. iTRAME obsega module za transport, delovne postaje in avtomatsko skladišče.

Transportni del sestavljajo ravni in kotni elementi, elementi z zaustavitvijo palete za delovno postajo, odcepno in pricepno vozli- šče ter začetni in končni transportni modul.

Na končnem modulu se paleta z zgornjega

Prilagodljivost je pomembna lastnost sodobnih proizvodnih sistemov: različne izdelovalne in transportne proizvodne enote lahko enostavno združimo v proizvodni proces, ki je prilagojen trenutnim zahtevam trga.

transportnega traku, ki določa osnovno smer prenašanja palet med delovnimi mesti v sistemu, prenese na nižjeležeči transportni trak, po katerem se palete vračajo do zače- tnega modula, ki jih prenese na zgornji trak.

Delovne postaje obsegajo ročno delovno mesto, ki ima lasten transportni trak in je lo- čeno od glavne transportne poti, avtomatizi- rane module za sestavljanje, obdelavo, optič- no kontrolo in modul z robotom. Moduli so opremljeni z lastnim pogonom, napajanjem, komunikacijsko povezavo in krmilnim sistemom, ki je prilagojen delovanju in posebnim

zahtevam nekega modula. Moduli so enake dolžine, tako da jih je enostavno zamenjeva- ti. Palete in moduli so opremljeni s tehno- logijo RFID, ki omogoča učinkovito in na- tančno vodenje palet ter sledenje izdelkom na vsakem izdelovalnem koraku.

Gradnja fi zičnega modela proizvodnega sistema je zasnovana na načelu »priključi in dela« (plug and work). To omogoča sestavljen napajalni priključek, ki združuje napajanje z električno energijo in stisnjenim zrakom, priključek na ethernet, ozemljitev in 24-voltno napajanje za naprave za izklop v sili. Edinstven je tudi sistem za samodejno razpoznavanje topologije. Vsak modul ima namreč na priključnih mestih zaznavalo, ki prepozna modul, ki je na nekem mestu nanj priključen. Ti podatki se zbirajo v bazi nad- rejenega računalnika, ki lahko na podlagi teh podatkov in topološke značilnosti posame- znega modula ugotovi vse povezane module in njihovo topološko ureditev oziroma tloris prostorske razmestitve. Pri fi zičnem preure- janju oziroma spreminjanju prostorske raz- poreditve in povezave modulov se v bazi vsi podatki, ki opredeljujejo novo postavitev, samodejno obnovijo. Iz teh podatkov se samodejno tvorita model in grafi čni prikaz nove

(3)

106 December 12 II

napredni proizvodni inženiring

postavitve, ki sta potrebna pri planiranju in vodenju proizvodnje ter na projekciji mizi v digitalnem učnem otoku.

Od učenja do spoznanja

Učni proizvodni moduli iTRAME, ki so najbolj izpopolnjen učni pripomoček podjetja Festo Didactic, so zgrajeni iz sestavin, ki se navadno uporabljajo v industriji. Moduli omogočajo zelo visoko stopnjo modularnosti in preuredljivosti (reconfi gurability), saj so bo- gato opremljeni s pogoni, zaznavali in krmil- niki, kar se pozna tudi pri investiciji. Njihove

Načrtovalci logističnih in proizvodnih sistemov se lahko v učni tovarni naučijo in sami preizku- sijo, kako naj najbolj prilagodljivo oblikujejo linije in sisteme za sestavljanje, da jih lahko tudi čim enostavneje spremenijo in prilagodijo.

prednosti so predvsem neomejena uporaba, enostavno in hitro preurejanje proizvodnega sistema ter možnost, da osebje v delavnici sa- mostojno optimizira postavitev in delovanje.

Učna tovarna i-Factory, ki je zgrajena z moduli iTRAME, je na inštitutu IFF izhodišče za raziskovalno delo, podiplomsko in dodatno izobraževanje ter prenos znanja v industrijo. S preizkušanjem v digitalnem in fi zičnem okolju

Fizični model učne tovarne, sestavljen iz proizvodnih modulov iTRAME

lahko udeleženci izobraževanja in raziskovalci preverjajo načine načrtovanja fi zične postavitve in osnove planiranja ter vodenja proizvodnje, njihovo uporabo v sodobnih prilagodljivih oziroma hitro preuredljivih proizvodnih sistemih za izdelavo in sestavljanje.

Učenje in urjenje na področju naprednega proizvodnega inženirstva, podprto s sodobnimi metodami in orodji, ni namenjeno samo proizvodnim inženirjem, temveč vsem, ki de- lajo na področjih tehničnega menedžmenta, logistike in na drugih področjih v proizvo-

dnih podjetij, ki so odvisni od učinkovitosti proizvodnje ali pa nanjo vplivajo. Učenje in urjenje vodita do novih spoznanj in veščin, ki so ključni za strateško odločanje in operativ- no vodenje. Ne nazadnje vodi pot do uporabe modularnih in preuredljivih proizvodnih sistemov, s katerimi lahko učinkovito rešujemo in izpolnjujemo zahteve ter potrebe trga, pre- ko bolj učinkovitega načrtovanja in planiranja, ki pa se ga je treba tudi nekje naučiti.

fds oglas 2007-0813.ai 13.8.2007 13:21:56