Realizace produktů je patrně ta nejdůležitější část procesu návrhu a výroby. Jedná se o fázi, kdy se skutečný produkt, fyzické ztvárnění vašeho IP, změní z představy ve skutečnost. A co víc, bez dobře zpracovaného návrhu produktu a výrobního procesu – vše totiž musí být zkoordinované tak, aby to spolu fungovalo a montáž měla hladký průběh v rámci celého výrobního provozu – nebude z vaší myšlenky nic víc, než jen hezký výkres, nebo se z ní stane něco méně, než jste si původně přáli. Po celé roky zůstával způsob návrhu produktů i plánování výroby víceméně podobný – i s některými průvodními nedostatky, které mohou vést ke zvyšování nákladů a zpožďování. V duchu inovace, která je pro úspěšné přežití výrobců naprosto zásadní, se na tento proces zaměřili odborníci ze společnosti Siemens, aby zjistili, zda je možné jej zefektivnit.

Pozoruhodná symfonie

Navštívit moderní výrobní závod znamená stát se svědkem dech beroucí symfonie lidí, součástek, materiálů, robotů a strojů – a vše funguje s přesností na minutu nebo sekundu kvůli dodržení časových plánů. Působí to neuvěřitelně.  Za scénou však zůstává způsob navrhování zboží a plánování jeho výroby, který vychází ze zastaralých procesů. Nejedná se o to, někoho kritizovat. Skvělý návrh představuje velký kus udělané práce. A může se jednat o velice pochopitelný odpor k opuštění osvědčených a vyzkoušených vývojových procesů. Naši zákazníci se tedy v rámci vývojového a výrobního řetězce potýkají s obvyklými problémy, které mohou v některých oblastech způsobit velmi nákladná zpoždění.

Obvyklé problémy

Jedním z nejvýznamnějších problémů, na který narážíme, představuje skutečnost, že projekční tým používá své vlastní systémy, oddělené od systémů kolegů z výroby. V praxi to může znamenat, že návrháři předají své výtvory lidem z úseku pro zajištění výroby, kteří se pokusí vytvořit plán následného zpracování pomocí softwaru, na který jsou zvyklí. V rámci tohoto scénáře – který je docela obvyklý – hrozí, že informace přestanou být synchronizované, takže je pak pro každého obtížné zjistit, co se děje. Tím vzniká prostor pro možné selhání. Když přejdeme k vytváření prostorového uspořádání výrobního provozu, pravidelně narážíme na problémy i v této oblasti. Obvykle vycházejí ze skutečnosti, že se tato rozvržení zpracovávají s využitím 2D půdorysů a papírových plánů, což je náročné z hlediska času i vynaloženého úsilí. I když se jedná o podstatnou část celého procesu, jsou tato řešení dost nepružná a často se setkáváme i s tím, že se změny uspořádání provozu neodrážejí v příslušných plánech. To může přinášet problémy zejména v případě rychle se měnících odvětví, například v oblasti spotřební elektroniky, kde je potřebné neustále rozšiřovat a obnovovat výrobní systémy. Proč? Protože 2D plány postrádají informace a vztahové souvislosti, které výrobci potřebují k přesnému zjištění stavu výroby, na kterém závisí jejich správné rozhodování a schopnost rychlé reakce. V návaznosti na uspořádání provozu pokračují práce na zajištění výroby obvykle validací procesu. I zde se setkáváme s potenciálně významnou překážkou bránící dosažení efektivity. Jde o to, že výrobci obvykle čekají, až bude na místě skutečné vybavení, aby zjistili jeho výkonnost. Nesplňuje-li výkonnost vybavení jejich očekávání, bývá ale už pozdě na hledání alternativního řešení a podle našich zkušeností může jakýkoli výpadek v tomto procesu způsobit závažné zpoždění.

A konečně se dostáváme ke dvěma dalším oblastem na konci výrobního řetězce, kde se zákazníci setkávají s problémy: k propustnosti a provádění výroby. Vzhledem ke složitosti moderního výrobního provozu a často i nedostatečné koordinaci mezi různými aplikacemi a plánovacími systémy může být obtížné vymezit výrobní oblasti nebo články, které zdržují celou linku. A když dojde na poslední článek řetězu – provádění výroby – zákazníci uvádějí, že je často obtížné změřit výkonnost a zjistit, zda skutečné výkony výrobního procesu odpovídají těm plánovaným. I zde je problémem složitost, spolu s problematickým poskytováním zpětné vazby z výrobního provozu v podobě informací určených pro týmy pracující na návrhu, technické realizaci a zajištění výroby. Takže co je potřeba udělat? V následující části vám přiblížím ústřední myšlenku, na jejímž základě lze vytvářet a zdokonalovat všechny klíčové kroky výrobního procesu: koncepci Digital Twin.

Koncepce Digital Twin

Digital Twin, neboli digitální dvojče, představuje virtuální kopii modelovanou tak, aby se chovala realisticky. Nechci zde zacházet příliš do hloubky, pokud se jedná o fungování našich produktů, ale přizpůsobili jsme své nástroje pro řízení životního cyklu projektů (PLM), aby poskytovaly úplný digitální rámec, umožňující modelování těchto „digitálních dvojčat“ za účelem realistické simulace návrhu produktu a montážních procesů – a to od začátku do konce. Co to tedy znamená? S využitím stejných fází, o nichž jsme se již zmínili, jsme zdůraznili některé z klíčových schopností, které pokládáme při tomto přístupu za nejcennější. Návrh: Pomocí softwaru NX (anebo jiných systémů CAD) můžeme vytvořit model svého výrobku – a otevřít jej jako 3D JT model v produktu Teamcenter. Software může během několika sekund vytvořit tisíce variací daného produktu, jako kdyby proběhla jeho fyzická výroba. Využívá techniky velkých objemů dat (tzv. „big data“), popisy produktů, výroby a informací (PMI), specifikující tolerance a součásti produktu, a také základní popis výrobního procesu za účelem zjištění případných kolizí. Tento přístup jsme si otestovali při návrhu jednoho z vlastních elektronických produktů. Díky němu jsme si hned všimli nesouososti konektorových šroubů a odpovídajících otvorů pro konektor výstupního obrazového signálu. Bez této kontroly by tento problém mohl vést k reklamacím, protože konektor by se kvůli výrobní vadě odděloval od desky s plošnými spoji. Identifikace problémů s návrhem v této rané fázi může ušetřit spoustu času a peněz – do realizace výrobního procesu i po něm.

Plánování procesů

Technologie Digital Twin může zlepšit spolupráci mezi projekčními a výrobními týmy, takže lze lépe naplánovat to, co je třeba učinit, jak by se to mělo udělat, jaké jsou k tomu potřebné zdroje a kde to lze udělat. Ukažme si to na příkladu aktualizované montáže. Když plánovací tým pracuje s našimi nástroji, může pomocí nového modulu BOM (soupis materiálu) zadávat nové kroky do 3D pracovního modelu aktuálního procesu. Může modelovat libovolný, kamkoliv určený výrobní systém, takže tým v Paříži může třeba plánovat produkci závodu v Riu. Díky časovým odhadům, které jsou dostupné pro nové procesy, tým vidí, zda použitý tok prací stále splňuje cílové hodnoty množství průměrně vyrobených jednotek. Pokud tomu tak není, lze v obou směrech toku prací přidávat upravené nebo nové buňky a spouštět simulaci znovu, dokud zvolená sekvence nezajistí splnění výrobních cílů. Revidovaný plán si mohou všichni zúčastnění snadno prohlédnout a schválit jej. Pokud se během celého procesu vyskytnou nějaké problémy, může je projekční a plánovací tým společně vyřešit.