Революция в аддитивном производстве: как MES и ПО рабочих процессов оптимизируют планирование производства

Это Часть 2 нашей серии о ПО MES. Остальные статьи серии:

• Руководство новичка по системам исполнения производства аддитивного производства (MES)
• Как цифровизация может трансформировать постобработку AM и управление качеством
• 3 способа, как коннективность улучшит ваши операции аддитивного производства

Поскольку современные производители стремятся масштабировать операции аддитивного производства, самые передовые из них активно оптимизируют одну ключевую область: планирование производства.

Планирование производства — сердце любой успешной стратегии аддитивного производства. При правильных процессах управления и планирования производства производители могут успешно интегрировать AM в свою широкую производственную стратегию, получить полную видимость операций и значительно повысить эффективность.

Статья исследует важность планирования производства для аддитивного, распространённые вызовы, с которыми сталкиваются производители при управлении операциями, и как ПО MES может решить эти вызовы — и максимизировать шансы на успех с AM.

Зачем мне думать о планировании производства для моего AM-объекта?

«Если ты не планируешь, ты планируешь провал.» — Бенджамин Франклин

Успешное производство сертифицированных AM-деталей требует тщательного рассмотрения всего производственного процесса. Это результат высокоинтегрированной последовательности шагов, которые должны быть выполнены для достижения результата.

Отсутствие планирования производства означает отсутствие контроля над производственным процессом. Это увеличивает вероятность неэффективностей по всему рабочему процессу и упущения ключевых узких мест.

Планирование производства для AM — это ваша стратегия управления всем процессом аддитивного производства. Оно охватывает ключевые этапы AM-производственного процесса: подготовку сборки, планирование производства и мониторинг статуса станков.

Чёткий процесс планирования производства приносит больший контроль над самим производственным процессом.

Контроль производства означает, что у вас есть полный обзор операций и вы можете реагировать на события в реальном времени, независимо от расположения ваших объектов. Эти возможности в конечном итоге позволят масштабировать ваши AM-операции со временем.

Поскольку компании стремятся интегрировать AM в свои производственные операции, сейчас время подумать, как оптимизировать процессы управления производством для достижения максимальной эффективности и продуктивности.

8 самых распространённых вызовов производителей при планировании производства для аддитивного производства

40 % производителей сообщили о внедрении аддитивного производства инхаус, по отчёту EY. С ростом этой цифры никогда не было важнее для OEM рассматривать планирование производства как центральную часть внутренней AM-стратегии.

Однако существует ряд потенциальных подводных камней, с которыми компании могут столкнуться при установлении чёткой стратегии планирования. Ниже — восемь главных вызовов управления производством для AM.

Вызов №1: Нет чёткого понимания мощностей

Определение существующей производственной мощности — ключ к эффективному планированию.

Реалистичная оценка производственной мощности включает такие факторы, как доступность машинного времени, гибкость различных типов AM-систем для разных задач и доступность квалифицированных кадров на объекте.

Однако многие AM-производители сталкиваются с проблемами планирования мощностей, не в последнюю очередь потому, что полагаются на изолированные данные.

Использование разрозненных, несвязанных систем означает, что данные часто нужно вручную синхронизировать перед тем, как на них можно действовать. Это не только добавляет время, но делает данные устаревшими ещё до их использования.

Без видимости мощностей в реальном времени AM-производители будут бороться за полное понимание текущих мощностей, ведучи к неточному прогнозированию будущих потребностей в мощностях.

Вызов №2: Использование неподходящего и устаревшего ПО для планирования производства

Помимо планирования мощностей, есть вызовы в планировании производственных активностей AM-завода. AM-производители часто не могут повысить пропускную способность и планировать минутные активности на AM-производственном полу.

Многие AM-производители пытаются делать планирование и расписание производства сlegacy-системами или инструментами манипуляции данными, плохо приспособленными для задачи.

Например, ваша ERP-система может включать модули планирования для мастер-планирования производства и планирования потребностей в материалах. Однако ни одна из этих систем планирования не была спроектирована для планирования AM-производства.

Без правильного инструмента для работы трудно создать точное расписание, учитывающее неожиданные приоритеты и изменения.

Вызов №3: Ручной процесс отслеживания заданий

Устаревшие ручные рабочие листы крайне неэффективны по сравнению с автоматизированными рабочими листами в программной системе.

Распечатанные рабочие листы часто теряются, когда техники передают их друг другу, приводя к задержкам. Кроме того, этот процесс не даёт видимости работы в процессе без физического присутствия на производственном полу.

Вызов №4: Подготовка сборок 3D-печати к производству

Работа с разнородными заказами от множества клиентов добавляет слой сложности к планированию производства.

Заказы обычно должны производиться из разных материалов и технологий 3D-печати, что означает, что их сначала нужно сгруппировать.

Бумажные или разрозненные системы ограничивают вашу способность группировать заказы и планировать их эффективно. Они также не дают информации в реальном времени, и в результате вы не можете использовать своё время или мощности в полной мере.

Вызов №5: Нехватка видимости данных

Данные — в сердце всего AM-производства.

«Со всеми различными вариантами материалов и постобработки аддитивное производство может легко стать сложным», — объясняет Тимм Кragl, старший консультант Phanos GmbH.

«Для компаний вопрос тогда становится: как нам отслеживать эти сложные рабочие процессы и большие объёмы данных?»

Это ключевой вопрос, поскольку внутри любого AM-объекта данные генерируются на каждом этапе производства — непрерывно.

Это включает:

• Машинно-генерируемые данные (технология, статус машины, активность, данные датчиков)
• Данные деталей (ориентация, позиция, параметры)
• Материальные данные (тип материала, остатки на складе)
• Данные постобработки и управления качеством (шаги постобработки, требования соответствия)
• Данные для отчётности (успех vs неудача печати, пропускная способность)

Из-за объёма данных, генерируемых в производственном процессе, отслеживание этих данных и их использование для принятия важных решений — ключевой вызов.

Вызов №6: Обеспечение повторяемости

Качество — ключевой приоритет для AM.

Особенно для серийного производства аддитивное производство должно сохранять те же стандарты, что и традиционные производственные процессы.

Для этого требуются повторяемые и последовательные производственные шаги, гарантирующие, что каждая деталь соответствует тем же требованиям.

В результате документирование точных шагов процесса критично для производства одной и той же высококачественной детали каждый раз.

Без системы для отслеживания этого обеспечение производственной повторяемости становится практически невозможным.

Вызов №7: Операционная прослеживаемость

Кто сделал это изменение в CAD-файле? Эта деталь уже инспектирована? Какая партия материала использована для производства этого компонента?

Эти (и другие) вопросы могут быть решены только при сквозной прослеживаемости по вашим операциям.

Прослеживаемость означает способность отслеживать каждый шаг ваших AM-рабочих процессов вместе с производственными шагами, необходимыми на любом этапе.

Кроме того, прослеживаемость означает знание точного действия, времени его выполнения и даёт глубокий инсайт в потенциальные узкие места операций.

Это знание ключево для понимания и оптимизации производительности операций.

И всё же прослеживаемость невероятно сложна для достижения, особенно если вы управляете несколькими производственными площадками.

«Компании должны иметь видимость на информацию вроде: что заказано, кем и в какой период, а также разные шаги, необходимые для производства, как планировать и так далее», — объясняет AM-консультант Тимм Кragl.

Два крупнейших барьера прослеживаемости — разрозненные системы и ручные процессы, не позволяющие доступ к данным в реальном времени.

Критично, отсутствие прослеживаемости сделает практически невозможным эффективное масштабирование операций.

Вызов №8: Управление и координация поставщиков

26 % OEM аутсорсят хотя бы часть своего 3D-производства поставщикам, по данным EY.

Аутсорсинг даёт производителям способ завершить AM-задания, которые нельзя сделать инхаус. Также делает реальностью он-деманд производство — концепцию производства продуктов по запросу, близко к или в точке потребности. Это имеет дополнительное преимущество: сокращение простоев завода и повышение операционной эффективности.

Поэтому для большинства производителей AM-планирование производства должно включать управление аутсорсингом конкретных заданий сторонним поставщикам.

Это значит, что OEM должны уметь управлять и исполнять операции не только внутренне, но и внешне, по своим цепочкам поставок.

Аутсорсинг требует высокого уровня координации и интеграции, чтобы продукт доставлялся с правильными спецификациями вовремя.

Для OEM и поставщиков это значит знать, что аутсорсить — и кому — и обеспечивать информированность ключевых стейкхолдеров всегда.

Этот уровень координации сложен, если, как в случае большинства производителей, нет централизованной системы для облегчения коммуникации между OEM и их поставщиками.

Как решить вызовы управления производством с аддитивным ПО MES

Несмотря на вызовы планирования производства для AM, хорошая новость: ПО MES, разработанное специально для аддитивного производства, предлагает инструменты для решения этих вызовов.

Аддитивное ПО MES — рабочее ПО, помогающее производителям управлять AM-операциями, обеспечивая большую прослеживаемость, лучшие инсайты данных и устанавливающее лучшие практики по всем их AM-рабочим процессам.

Но как использовать MES и рабочее ПО для улучшения процессов управления производством?

1. Оптимизация планирования производства

Аддитивное ПО MES даёт производителям надёжный инструмент для планирования и приоритизации AM-производственных заданий.

По мере поступления заказов аддитивные производственные менеджеры могут использовать рабочее ПО для лёгкой группировки заказов по производственной технологии, материальным требованиям и уровням приоритета. Сгруппированные заказы создают производственные партии, часто называемые сборками (builds).

В передовых решениях управления рабочими процессами есть функция, позволяющая назначать заказы на сборки только тогда, когда они соответствуют требованиям этой сборки. Это значит, что планировщики не смогут добавить, например, детали для производства из PA 12 в сборку, использующую PA 11. Эта функция в конечном итоге помогает предотвратить потенциально дорогие ошибки и переработку, ещё больше оптимизируя планирование.

Вывод: Используйте MES и рабочее ПО для автоматизации подготовки сборки и обеспечения точного планирования.

2. Повышение видимости планирования производства

После назначения деталей на сборку, MES-ПО позволяет визуализировать все запланированные задания на календарном рабочем графике — диаграмме Ганта.

Диаграмма Ганта предоставляет информацию, релевантную производственному планированию, одним взглядом. Например, на диаграмме Ганта AMFG вы можете увидеть:

• Даты начала и окончания сборки
• Время и статус сборки
• Количество деталей в сборке
• Информацию о используемой машине и материале

Чётко определённые даты и дедлайны уполномачивают персонал приоритизировать работу и соблюдать сроки. Кроме того, отображение актуального расписания AM-заданий помогает держать всех (команды и клиентов) в курсе прогресса.

Кроме того, диаграммы Ганта позволяют увидеть временную линию проекта, где легко увидеть, как и где используются AM-системы. Когда машины управляются правильно, AM-задания с большей вероятностью завершаются в рамках бюджета и сроков.

Вывод: Используйте MES и рабочее ПО для улучшения видимости производства и лучшего понимания мощностей.

3. Используйте MES-ПО для создания البيانات-ориентированной цифровой нити

Как мы видели, данные критичны для операций аддитивного производства.

Фундаментально, MES и рабочее ПО предоставляют фундамент, на котором OEM могут отслеживать и анализировать данные по всему AM-производственному процессу, включая постобработку и управление качеством.

Кроме того, исторические данные могут быть доступны для предоставления ключевых уроков и оптимизации процессов.

KPI-трекинг, отчётность и аналитика — ещё один способ, которым производители могут использовать MES-ПО для глубокого погружения в ключевые факторы, движущие продуктивность.

Наличие этих процессов, управляемых цифровой платформой, обеспечивает бесшовную цифровую нить и создаёт большую операционную эффективность и прослеживаемость.

Вывод: Используйте инсайты данных, предоставляемые MES-ПО, чтобы учиться, масштабироваться и строить повторяемый AM-производственный процесс.

4. Обеспечение повторяемости для серийного производства

Для производителей, стремящихся использовать AM для производства конечных деталей, повторяемость и предсказуемость — ключ.

Как мы видели, обеспечение того, что одна и та же деталь производится каждый раз и стандарты качества последовательно соблюдаются, критично для серийного производства.

Для этого жизненно важны повторяемый процесс управления рабочим процессом, гарантирующий предсказуемость. Ключевые критерии:

• Ориентация детали
• Позиция
• Материал
• Машина

Рабочее ПО может отслеживать параметры, приведшие к прошлому успеху, давая высокоуровневую детализацию оптимальных шагов процесса.

Например, параметры, необходимые для производства конкретной детали, могут быть отслежены системой и снова доступны, если та же деталь должна быть произведена. Это, в свою очередь, может быть связано с шагами управления постобработкой, необходимыми сразу после производства.

Бонус: Легче управлять прототипирующим производством

Когда речь о прототипировании, обычно вы производите большой объём одноразовых деталей.

Здесь вызов не в повторяемости, а в управлении большим объёмом запросов от продуктовых и других команд.

Конвенциональные методы управления этим, такие как email и таблицы, обычно разрушают процесс планирования производства, так как лишены интеграции с более широким AM-рабочим процессом. MES-ПО решает это.

Вывод: Используйте MES и рабочее ПО для установления чётких, стандартизированных шагов процесса, обеспечивающих производственную повторяемость и предсказуемость.

5. Получите 360-градусный обзор операций

MES-ПО помогает поддерживать внутреннюю прослеживаемость файлов, деталей и процессов. Каждому продукту или партии может быть присвоен свой идентификационный номер, которому также можно назначить дополнительную информацию в ходе производственного процесса, такую как размеры или результаты ОК.

AM-рабочее ПО предлагает «единую версию правды», помогающую компаниям соответствовать стандартам качества и проходить аудиты.

Вывод: Использование рабочего ПО позволяет получить полную прослеживаемость по вашим AM-операциям.

6. Координация и управление поставщиками легче

Надёжная MES-система — та, что позволяет координировать поставщиков и управлять аутсорсингом на одной стандартизированной платформе.

Преимущество этого — оно держит ваших поставщиков и внутренних стейкхолдеров согласованными и в курсе статуса конкретных задач и действий в реальном времени.

Вывод: Используйте MES-ПО для управления внутренним и внешним производством и оптимизации цепочек поставок.

Переосмысление планирования производства с аддитивным MES-ПО

Аддитивное производство предлагает производителям стратегическую возможность развить конкурентное преимущество.

Однако, так же как AM требует другого подхода к мышлению о дизайне, достижение вышеуказанных целей означает переосмысление традиционных подходов к управлению AM-производством.

В реальности это означает адаптацию внутренних процессов под требования AM-производства и обеспечение интеграции шагов рабочего процесса для достижения эффективности, видимости и продуктивности.

Использование систем, разрозненных друг от друга или сильно ручных — один из крупнейших барьеров производственной эффективности и контроля.

В конечном счёте, MES-ПО, способное координировать шаги процесса, обеспечивать прослеживаемость и данные-ориентированные инсайты — ключ к твёрдой стратегии управления производством — и к возможности масштабировать ваши AM-операции на будущее.

Узнайте больше об управлении производством для аддитивного производства

Если хотите узнать больше о том, как масштабировать ваши AM-операции с ПО, рекомендуем прочитать наш новый white paper: Additive Manufacturing MES Software: The Essential Guide.

Помимо больших инсайтов в планирование производства для AM, вы узнаете, как разработать комплексную AM-стратегию и как использовать MES-ПО для масштабирования и расширения ваших AM-операций.