Создание надежной цепочки поставок: как квалифицированные инструментальщики и матричники движут инновации

FIELD INTELLIGENCE: Умные процессы, решения и стратегии

COVID-19 подсветил хрупкость американской производственной цепочки поставок. Реакция на кризисы требует, как минимум, способности быстро ремонтировать или перестраивать станки — фундамент экономики. Мультискилловый артизан или инструментальщик/матричник — идеал будущего.

Инструментальщик имеет доступ к множеству процессов (обработка, формовка, сварка, термообработка) и импровизирует на базе доступных материалов и неизбежных сюрпризов.

Минус человеческих артизанов: они не такие воспроизводимые, точные или сильные, как машины. Не работают lights-out 24/7. Многие коллабораторы и я формируем видение будущего, где автономные системы действуют как квалифицированные артизаны, используя новые инструменты для вычитательных, аддитивных, соединительных и деформационных процессов для изготовления и контроля компонентов с гарантированным качеством.

Для этого нужно: общая vision пути к гибридному автономному производству и новые инструменты для реализации.

Часть Vision

Вдохновлено SAE J3016 (уровни автономного вождения), предлагаются уровни производственной автономности.

• Level 0 — нет автоматизации.
• Level 1 — CNC следование траектории.
• Level 2 — замкнутый цикл коррекции ошибок.
• Level 3 — элементы Industry 4.0: сбор системных данных для решений.
• Levels 4 и 5 — множественные процессы (аддитив, вычитание, соединение, литье) в интегрированной структуре. Level 4: система авто-фикстурирует и перемещает компонент между процессами.
• Level 5 — имитирует диалог с квалифицированным артизаном: обсуждение компромиссов стоимость/производительность/срок, выбранное выполняется без вмешательства человека с записью критических данных качества и обменом опытом с другими ячейками.

Новые инструменты и процессы

Видение освобождает от огромных инструментов, матриц, прессов, задающих лид-тайм и капиталоемкость.

Вместо — множество мелких инструментов для добавления, деформации, резки, работающих одновременно на одной детали — как роботизированные муравьи, делающие разные работы с точным размерным контролем.

Академия фокусируется на анализе высокопродуктивных процессов, но есть возможность в мелкомасштабных, высококонтролируемых.

Многие процессы на простых легких инструментах могут быть мощными в этой парадигме.

Пример: моя группа разрабатывает локальные высокоскоростные твердотельные ударные сварные процессы на очень легком оборудовании. Не нагревают материал → нет термических деформаций/деградации, соединяют очень прочные и разные металлы.

Эти и подобные процессы на легких гибких инструментах — центр новой автоматизированной мастерской.

С быстрыми достижениями в сенсорах, вычислениях, робототехнике и процессах, кажется неизбежным, что эти инновации дополнят существующее эффективное массовое производство для создания сложных высококачественных продуктов там и когда нужно.