Projektowanie produktu i procesu: jak zrobić to z użyciem technologii cyfrowych

Jakie podejście do projektowania produktu i procesu powinni przyjąć producenci, którzy chcą przejść na produkcję cyfrową?

Wyobraź sobie, że jesteś producentem, który chce opracować nowy produkt, co będzie wymagało inwestycji w nową linię produkcyjną. Znasz korzyści płynące z cyfryzacji i chcesz użyć bardziej zaawansowanych technologii. Od czego zaczniesz?

Jeśli pracujesz nad nowym produktem i potrzebujesz nowej linii produkcyjnej, musisz wiedzieć, że to projekt produktu determinuje projekt procesu, a nie odwrotnie. Ponadto prace nad oboma projektami należy prowadzić równolegle, aby skrócić czas wprowadzania produktu na rynek w warunkach produkcji cyfrowej.

Na czym to polega?

Wszyscy partnerzy uczestniczący w projekcie — konstruktorzy maszyn i linii, inżynierowie OT i IT, specjaliści ds. automatyki i integracji — muszą wiedzieć, co próbujesz osiągnąć dzięki produktowi, jakie funkcje powinien on zawierać oraz jakie czynniki stymulują jego rozwój. Tylko wtedy mogą polecić właściwe rozwiązanie. 

Konieczne będzie również ustalenie, jakie procesy są potrzebne do wyprodukowania danego produktu. Najlepiej rozbić to na pojedyncze kroki. Wyzwanie polega na tym, że należy to traktować jako zadanie wielowarstwowe — trzeba określić procesy cybernetyczne oraz procesy fizyczne. Zastanów się, jakie połączenia będą potrzebne pomiędzy każdym procesem produkcyjnym i jakie dane będą niezbędne do śledzenia, kontroli jakości i monitorowania w fabryce. Pozwoli to partnerom uczestniczącym w projekcie zrozumieć, w jaki sposób maszyny muszą być ze sobą połączone, aby można było osiągnąć pożądane rezultaty.

Wizualizacja wirtualna

Gdy wymagania są jasne, można utworzyć cyfrowego bliźniaka środowiska produkcyjnego. Ta wirtualna replika symuluje proces produkcji, pozwalając wyeliminować ryzyko projektowe, uniknąć kosztownych błędów i znacznie skrócić fazy prac konstrukcyjnych oraz testów. Jest to szczególnie korzystne w dziedzinie automatyki, w której kluczowe znaczenie mają szybkość i niezawodność. Technologia cyfrowych bliźniaków umożliwia skorygowanie błędów w świecie wirtualnym, oszczędzając czas i obniżając koszty w świecie rzeczywistym.

Jak pogodzić sprzeczne wymagania

Etap ten obejmuje testowanie iteracyjne. Czasami trzeba zmodyfikować produkt w celu zapewnienia efektywności produkcji. Konieczne może być na przykład przeprojektowanie pojemnika na napoje o fantazyjnym kształcie, aby płynnie przemieszczał się on na linii. Technologie cyfrowe przyspieszają wprowadzanie zmian i testowanie, dzięki czemu można szybciej podejmować decyzje i zwiększyć rentowność produktu.

Współpraca to konieczność

Aby uwzględnić zmiany w projekcie produktu i zoptymalizować efektywność linii, konieczne może być zmodyfikowanie nie tylko produktu, ale także procesu. Dostawca usług IT może mieć możliwość wprowadzania zmian w warstwie cyfrowej, ale niekoniecznie będzie wiedział, czy da się to zrobić w rzeczywistym środowisku produkcyjnym. Z pomocą przychodzą partnerzy w zakresie automatyki i technologii OT — udostępniają dane i wskazówki pozwalające zrozumieć, jak w praktyce będzie działał system.

Za przykład może posłużyć chwytak na stanowisku robota. Lżejszy chwytak zużywa mniej energii i jest tańszy, ale może ustępować cięższemu modelowi pod względem wytrzymałości i precyzji. Partnerzy uczestniczący w realizacji projektu powinni mieć możliwość wspólnego przetestowania w środowisku wirtualnym różnych parametrów wpływających na parametry robocze. Umożliwi im to zoptymalizowanie projektu, zapobiegnie kosztownym błędom i przyspieszy wprowadzenie produktu na rynek.

Bliźniak na całe życie

Po cyfrowej weryfikacji produktu i procesu eksperci OT i konstruktorzy maszyn wdrażają je w rzeczywistych warunkach. Jednak cyfrowy bliźniak jest przydatny również na tym etapie:

• Odzwierciedla swój fizyczny odpowiednik w czasie rzeczywistym.
• Umożliwia producentom testowanie nowych materiałów, składników lub narzędzi w bezpiecznym środowisku cyfrowym.
• Wspomaga konserwację predykcyjną i zarządzanie energią.

Dzięki ciągłemu monitorowaniu producenci w porę optymalizują działania, a nie jedynie reagują na awarie.

Projekty greenfield i brownfield

Dotrzymywanie kroku trendom

• Przedsiębiorstwa prowadzące działalność w wielu krajach coraz częściej standaryzują metody w zakresie inżynierii i projektowania.
• Cyfrowe bliźniaki pozwalają wiernie powielać procesy produkcyjne w zakładach na całym świecie.
• Współdzielenie danych zapewnia efektywność, jakość, spójność i powtarzalność w poszczególnych krajach.