Že danes je mogoče pri nakupu avtomobila izbrati v spletu model z variacijami po lastni želji, kar zadeva barvo, vrata, platišča, klimatsko napravo, radio in druge komponente, običajno spravljene v »pakete«, a je to šele začetek interaktivnega odnosa med proizvajalcem in naročnikom. V prihodnosti bo mogoče dobesedno iz pisarne ali z doma na spletni strani proizvajalca oblikovati izdelek za svoje posebne potrebe, ki ga bo proizvodni obrat potem tudi izdelal in dostavil naročniku. Tovarne v prihodnosti bodo manjše, prilagodljive in sposobne samostojnega oblikovanja ter spreminjanja delov v skladu s tekočimi potrebami.
TOVARNE Z DIGITALNIMI DVOJNIKI
Raziskovalci v številnih sodobnih tovarnah, kot je denimo Amberg Electronics Manufacturing Plant (EMP) v bližini Nürnberga v Nemčiji, ustvarjajo lastne digitalne kopije s ciljem preučevanja potreb po sedanjih in bodočih izdelkih. Ekipa desetih raziskovalcev v EMP-u je s prefinjenimi orodji za simulacije in optimiranje tako tovarne kot tudi proizvodnih procesov v letu 2007 pripravljala povzetke vseh izdelkov tovarne, vsakega stroja v proizvodnji in tudi vseh povezav med stroji. S tem so pridobili možnost simulacije vsakega proizvodnega procesa v navideznem okolju, njegovega podrobnega testiranja in zagotavljanja ustreznosti zahtevam naročnika, preden začnejo spreminjati karkoli v resnični tovarni. Še več, so pridobili možnost podrobnih intervencij po naročilu tudi v drugih tovarnah s podobnimi deli proizvodnje.
Prehod s papirnih diagramov, dokumentov v Excelu in računalniško podprtega oblikovanja (Computer Aided Design, CAD) na podatkovne zbirke, ki omogočajo interaktivno uporabo funkcionalnih 3D-slik z različnih lokacij, temelji na konceptu upravljanja življenjskega cikla izdelka (Product Lifecycle Management, PLM). PLM vključuje integracijo vseh informacij, povezanih z izdelkom – od materialov in dobaviteljev do oblikovalcev in proizvajalcev, od izročanja stranki do vzdrževanja in odlaganju na koncu –, v enotno bazo. Kot pravi Helmut Gierse, predsednik A&D Group: »Nekdaj izolirane, samostojne rešitve načrtovanja izdelka in proizvodnje se stapljajo v bodoči integrirani sistem.« Vseobsežen PLM mora biti dopolnjen z vidikom upravljanja oskrbovalne verige (Supply Chain Management, SCM), ki zagotavlja ustrezen pregled finančnih in logističnih podatkov o izdelku. Po oceni analitikov bo v letu 2020 programska oprema za PLM-SCM tako integrirana, da bo mogoče simulirati vsak del življenjskega cikla
HITREJE, CENEJE, BOLJŠE
Odvisno od meril se vrednost svetovnega trga tehnologij elektronske avtomatizacije ceni na 120 do 230 milijard evrov. Nemško združenje električnih in elektronskih proizvajalcev (ZVEI) sodi, da se je v letu 2007 vrednost tega trga, ne glede na merilo pri določanju, kaj vse sodi v področje tehnologij elektronske avtomatizacije, povečala za 6 odstotkov. Po oceni svetovalnega podjetja ARC Advisory Group je gonilo rasti globalizacija, ki od proizvajalcev zahteva obnašanje v skladu z geslom »hitreje, ceneje in boljše«. Da preživijo v zelo tekmovalnem okolju, morajo proizvajalci reagirati spretno in prilagodljivo. Ob tem morajo tudi izboljševati storilnost in zmogljivost, zmanjševati stroške in krajšati življenjskih cikel izdelkov, in to v skladu z boljšimi standardi in protokoli. Proizvodne linije morajo biti ne le slojevite in prilagodljive, ampak tudi vzdržljive s kar nižjimi stroški. Ključni segment industrije avtomatizacije so motorni sistemi, sestavljeni iz pogonov, krmilnikov in motorjev ter numeričnih krmilnikov in programirljivih logičnih kontrol.
ARS sodi, da se bo prodaja motornih sistemov povečala s 5,2 milijarde dolarjev v letu 2005 na 6,9 milijarde v letu 2010. Vodilni proizvajalci so: Yaskawa s 13,9 odstotka svetovnega trga, Mitsubishi Electric z 9,7 in Siemens z 9,3 odstotka. Globalni trg računalniških numeričnih krmilnikov (CNC), ki nadzirajo hitre in natančne delovne korake strojnih orodij, je vreden 4,5 milijarde dolarjev, pri čem Siemens drži 33,3 odstotka, Fanuc 32 in Mitsibushi Electric 12,4 odstotka svetovnega trga. Programirljivi logični krmilniki (PLC) imajo ključno vlogo pri avtomatizaciji tovarn in se nenehno izboljšujejo glede funkcionalnosti, komunikacij, sposobnosti diagnostike, slojevitosti in programske opreme. Njihova tržna vrednost se bo povečala s 7,5 milijarde dolarjev v letu 2005 na 10 milijard v letu 2010, pri čemer ima Siemens 28,7 odstotka trga, Rockwell 21,8 in Mitsubishi Electric 14,9 odstotka. Povpraševanje po IT-rešitvah nenehno raste, ker se uporabljajo ne le za sinhronizacijo proizvodnih procesov, temveč tudi za njihovo poenostavitev in prilagajanje. Po oceni podjetja AMR Research se bo vrednost trga PLM povečala z 11,3 milijarde dolarjev v letu 2006 na 16 milijard v letu 2010.
(SAMO)PRILAGODLJIVE TOVARNE
Simulacije so privlačne ne le zaradi finančnih prednosti, temveč tudi zato, ker so realističen odgovor na glavne trende, ki vplivajo na večino podjetij. Najpomembnejši so: vse večja kompleksnost in funkcionalnost izdelkov, njihova rastoča individualizacija, vse bolj raztresene oskrbovalne verige in vse večji pritisk, da od ideje do prihoda na trg mine čim manj časa. Posebej pomembno vlogo imajo simulacije pri razvoju malih serij izdelkov (kot so na primer lokomotive ali vetrnice) ali celo enkratnih izdelkov (kot je propeler za novo ladjo ali namenski robotski stroj za proizvodnjo novega izdelka). Današnji proizvodni obrati se bodo razvili v digitalne tovarne. »Digitalne predstavitve tovarn bodo omogočile modernizacijo njihovih fizičnih dvojnikov veliko hitreje in natančneje, kot je to mogoče danes,« pravi Ralf-Michael Franke, predsednik A&D’s Industrial Automation Systems Division.
»Potem ko bodo nameščene v fizični tovarni, se bodo nove komponente same konfigurirale in vzpostavile medsebojno komunikacijo, s čimer se bo bistveno skrajšal čas priprave na obratovanje,« dodaja Franke. Predsednik A&D pojasnjuje, da je treba iz strojev in procesov v tovarni zagotoviti ustvarjanje informacij, ki bodo vplivale na obnašanje in delo njihovih dvojnikov v navideznem svetu. Tako bo mogoče za kakršnekoli spremembe v resnični tovarni izvesti prek simulacije rešitve, ki bo samodejno ustvarila programsko opremo in spremenila delovanje strojev v tovarni tako, da bodo ustrezali novim potrebam. Na koncu bo vse skupaj postalo enoten in integriran proces, ki bo zahteval le minimum ročnih navodil. Strokovnjaki napovedujejo, da bodo do tovrstnih rešitev integriranih fizičnih in navideznih tovarn prišli že v naslednjih desetih letih.
RESNIČNO-NAVIDEZNI SVET
Za popolno informacijske integracijo resničnega in navideznega sveta bo treba obvladati mehanotronski izziv, kot strokovnjaki imenujejo tehnološki »Mount Everest« podatkov o mehaničnih in fizičnih značilnostih objektov v kombinaciji z njihovimi električnimi in programskimi funkcijami dinamičnih navideznih prototipov v realnem času. Za to pa bo treba prevladati sedanjo razdeljenost mehaničnih, električnih in strok programske opreme z njihovimi specifičnimi orodji. Pri povezovanju vseh sistemov v holistični prototip bo nujno obvladati tudi množico fizičnih parametrov, kot so temperatura, pritisk in ne nazadnje magnetna polja v navideznem svetu, ki dramatično povečujejo njegovo kompleksnost. Za to bo treba razviti nova orodja, ki bodo omogočila skupno delo inženirjev z različnih področij. S tem bo omogočeno tudi samodejno ustvarjanje proizvodnih informacij iz določenih specifikacij izdelka. V še širšem kontekstu bo mogoče iz izjemno podrobnih in natančnih simulacij samodejno ustvariti načrt tovarne in tudi procesov proizvodnje, ki bodo zagotovili izdelavo točno takšnega izdelka, kakršen je bil simuliran.
Po mnenju strokovnjakov bo čez dvajset let mogoče navidezno predstavljati celovite vrednostne verige – od surovih materialov ter navideznega načrtovanja izdelkov in proizvodnje do trajnega vzdrževanja in daljinskih storitev, brezšivnega življenjskega cikla izdelka in celovitega upravljanja oskrbovalnih verig. »V manj kot dvajsetih letih bodo resnični in navidezni svetovi brezšivno integrirani,« poudarja Paul Camuti, predsednik skupine Siemens Corporate Research. »Naše simulacije bodo posnemale resničnost do zadnjega detajla. Rezultat bo na videz neomejena prilagodljivost proizvodnje. To bo pripeljalo do revolucije tudi z vidika prodaje oz. nakupa. Že danes nekatere blagovne hiše omogočajo 'poosebljanje' oblek pred nakupom. Nadaljnji razvoj tehnologij bo omogočil pojav visokotehnoloških kioskov in 'vstopnih spletnih mest', ki bodo kupcem ponujala resnično poosebljanje in preverjanje najrazličnejših izdelkov, od mobilnih telefonov in drugih naprav do oblek, skuterjev in opreme za dom. V navidezno svetove bomo lahko tudi sami vstopali s ciljem navideznega preizkusa izbranih izdelkov.«
Moj mikro, november 2008 | Esad Jakupović
