От концепции к мейнстриму: подъем современных производственных технологий

Автор: Боб Бекман, статья для журнала Ag Innovator Magazine.

Когда Генри Форд оптимизировал свою сборочную линию около 100 лет назад, изменения и достижения, которые он сделал, быстро вышли за пределы четырех стен его завода и стали топливом для промышленной революции, которую мы оптимизируем до сих пор.

Теперь мы видим изменения, движимые технологией. Концепции, которые были мечтами 10 лет назад, являются частью наших заводских операций сегодня. Трудно представить, что мы живем в мире с телефонами, у которых больше вычислительной мощности, чем у капсулы «Аполлон». У нас доступны вещи, в которые Джордж Джетсон не поверил бы. Технология движется со скоростью, которая оставляет большинство из нас догоняющими, а не следующими за темпом.

Производство испытывает боль при адаптации к технологии. Заводы, которые работали так же 70 лет, теперь вынуждены адаптироваться к миру кастомизации и немедленности. Это настоящая промышленная революция, и если история нам чему-то научила, то следующий уровень технологии готов сделать скачок от крупных операций к малым и средним заводам по всему миру.

Здесь мы исследуем, что это за технологии и как они используются.

Цифровые операции

Хотя некоторые компании все еще используют бухгалтерские книги и таблицы, цифровой тренд — переход к надежной ERP-системе, которая может помочь управлять операцией компании. Всё от сырья до готовой продукции организовано с этими системами, и они даже могут использоваться для определения истинной стоимости готового продукта.

Цепочка поставок

Человек теперь может заказать автомобиль онлайн. Он может ввести модель и каждую опцию, которую хочет. Нажимает кнопку «купить» и сразу система компании приступает к работе. Прощайте с днями планировщика, закупщика, планировщика и бумажной работы. Теперь данные сразу отправляются на завод, а также поставщикам первого и второго уровней, и обратно клиенту. Даты производства быстро подтверждаются, детали заказываются, и клиент точно знает, когда приедет их новый автомобиль. Они даже могут зайти онлайн и увидеть точно, на каком этапе производственного процесса находится автомобиль.

Инженерный пол/Цифровой цех

Дни чертежей быстро уходят. Теперь CAD-модели создаются в инженерном отделе, и эти модели используются для изготовления деталей. Файлы отправляются формовочнику — или обрабатывающему центру или 3D-принтеру — и процесс начинается. Когда готовые детали приходят, те же модели используются для инспекции (иногда делаемой с цифровыми лазерами сравнения) и сборщик использует экран на своей станции, чтобы увидеть те же модели, чтобы убедиться, что финальные детали собраны правильно.

Кибербезопасность

Со всеми этими данными каждая компания должна быть остро осведомлена об угрозах, стоящих перед их компанией. Это не о ком-то, крадущем ваши производственные данные, а о ком-то, крадущем самую ценную вещь на вашем компьютере — ваши деньги.

У каждой компании есть список текущих (и некоторых прошлых) сотрудников. У них есть имя сотрудника, адрес, номер телефона, номер соцстрахования и, скорее всего, номер банковского счета для прямого депозита. О, какое сокровище для плохого парня!

Когда в последний раз у вас был настоящий тест кибербезопасности вашей системы? Вы можете сказать, что вы в порядке, потому что ваши компьютеры имеют актуальное антивирусное ПО, но что насчет компьютера на заводском полу, который работает на Windows 95, потому что станок, к которому он подключен, никогда не обновлялся?

3D-печать/Аддитивное производство

Технология аддитивного производства (АП) существует уже несколько десятилетий, но была доступна только компаниям, у которых были глубокие карманы и постоянное использование. Теперь версии этого типа оборудования доступны в коробочных магазинах или онлайн. Она стала настолько мейнстрим, что используется в начальных школах. Использование в производстве было редко даже пять лет назад, но сегодня это самая быстрорастущая технологическая модернизация в производственных операциях. Вот почему:

Снижение затрат: Поскольку производство деталей с использованием аддитивного производства не требует затрат на наладку и оснастку, производственные затраты возникают только за сами детали в момент их производства. Даже малые производственные партии и единичные изделия не добавляют затрат. Кроме того, системные детали, спроектированные для оптимальной функции, часто могут быть реализованы как единая деталь, упрощая сборку и контроль качества.

Легковесный дизайн: Интеллектуально изготовленные детали с использованием процессов лазерного спекания сочетают высокую прочность с сокращением веса на 40–60 процентов. Экономия материалов переводится в большую гибкость в дизайне и инженерии. В результате автомобили или самолеты потребляют значительно меньше топлива и выделяют меньше углекислого газа.

Без оснастки: Технология 3D-печати обеспечивает максимальную гибкость в планировании производства. Кроме того, производственные процессы без оснастки требуют меньше энергии и сырья, чем традиционные производственные операции. Модифицированные детали, обновления и запасные части могут производиться по мере необходимости, устраняя необходимость в хранении. Следите за этой отраслью внимательно. Новые материалы, такие как металлы, эпоксиды, пластики, керамика и даже еда, теперь печатаются. Так что если ваша компания отказалась от этой технологии в прошлом, вы можете захотеть увидеть, что изменилось с тех пор, как вы начали читать эту статью!

Виртуальная реальность/Дополненная реальность

Виртуальная реальность (VR), иногда называемая дополненной реальностью (AR), быстро входит в производственную среду. Этот быстрый рост должен привести к входу большего количества вендоров в область, следовательно, снижая стоимость и делая технологию более доступной.

VR определяется как «трехмерная, компьютерно-генерируемая среда, которую может исследовать и с которой может взаимодействовать человек. Этот человек становится частью этого виртуального мира или погружен в эту среду и, пока там, способен манипулировать объектами или выполнять серию действий».

Так как VR полезно производственному сектору? Повышая безопасность рабочих, создавая лучшие продукты и экономя производителям деньги. Вот почему:

Повышение безопасности рабочих. Хотя производственный сектор драматически улучшил свои программы безопасности за годы, любая травма или фатальность — одна лишняя. VR позволяет менеджерам заводов моделировать производственный процесс и конфигурации сборочных линий, выявляя потенциально опасные ситуации. Виртуальная реальность также может погрузить сотрудника в будущую рабочую станцию, затем зафиксировать движения сотрудника для оценки выполнимости и мастерства задачи. Используя VR, автомобильный гигант Ford снизил уровень травматизма сотрудников до 70 процентов.

Создание лучших продуктов. VR делает почти идеальную сборку возможностью. Используя очки, которые используют камеры, датчики глубины и датчики движения для наложения изображений на реальную рабочую среду, рабочие и инженеры могут «видеть» правильные детали и инструкции о том, как собрать компонент правильно.

Экономия денег. Чтобы получить продукты, соответствующие спецификациям, прототипы должны быть созданы, протестированы и перетестированы. Это дорого. Используя VR, производители устраняют необходимость строить полноразмерные модели. Используя VR-технологию Microsoft, инженеры могут видеть каждую единицу оборудования, участвующую в дизайне продукта, и собрать её в виртуальном мире перед построением для реальности. Это сократит время обучения на 75 процентов на человека, экономя миллионы.

Коботы

По мере экспоненциального роста интернета вещей, коллаборативные роботы становятся обыденностью в производственном цикле. Коллаборативные роботы, или коботы для краткости, — это роботы, которые работают в общем физическом пространстве с людьми, позволяя людям и роботам работать вместе. Коботы выросли в популярности с 2010 года и часто предпочтительнее традиционных производственных роботов, спроектированных для работы в сегрегированной зоне с малым или нулевым взаимодействием с людьми.

Они спроектированы так, чтобы останавливаться, когда их человеческий коллега, или кто угодно, касается их. Рынок коботов ожидает значительного роста в следующем десятилетии по нескольким причинам. Существует растущий спрос на автоматизацию во всех отраслях, но особенно в производстве, где задачи часто повторяются, следовательно, риск травмы. В то же время, технология коботов продвигается каждый год. Они более широко доступны и менее дорогие, сейчас оцениваются в среднем по 24 000 долларов за штуку. Эти снижающиеся цены и увеличивающаяся функциональность, вероятно, поощрят принятие коботов в малых и средних предприятиях, которые могли упустить технологию в прошлом.

Роботы, работающие в тандеме с сотрудниками, могут привести к высокоэффективному, гибкому и надежному производственному процессу. Коботы могут использоваться в сборке продуктов, процессах pick-and-place, литье под давлением, размещении деталей и контроле качества.

Они могут быть особенно полезны в тяжелом подъеме, повышая эффективность в производственном цикле и снижая риск травмы. Некоторые коботы спроектированы для работы на повторяющихся задачах тяжелого подъема.

Один выдающийся пример того, как роботы и люди могут работать вместе — задача тяжелого подъема, в которой человек выстраивает объект для подъема, а кобот поднимает.

Человек снижает риск повреждения предметов, позиционируя то, что должно быть поднято. Робот спасает человека от усталости и риска травмы подъемом. Комбинация снижает затраты, улучшает результат через точность и поддерживает быстрый темп.

Заключение

Все эти технологии были просто мечтой несколько лет назад. Сегодня они реальность и меняют способ ведения производства по всему миру. С ожидаемым продолжением дефицита рабочей силы, эти достижения позволяют компании оптимизировать производство, повысить качество и сэкономить деньги, привлекая рабочую силу, которая любит решать проблемы с технологией. Они могут только помочь сделать ваш бизнес сильнее.