W hali fabrycznej nie ma ludzi i jest ciemno. A produkcja idzie pełną parą! Automaty nie potrzebują światła ani bezpośredniej obsługi. Mechanicznie powtarzają wciąż te same zaprogramowane wcześniej czynności. W ten sposób mogą produkować niemal wszystko.

Biuro fabryki może być oddalone od hali o kilkaset czy nawet kilka tysięcy kilometrów. Na miejscu wystarczy ochrona, obsługa logistyczna i konserwator maszyn. Wszystkie dane potrzebne do uruchomienia cyklu produkcyjnego mogą być przesyłane do automatów i robotów przemysłowych na odległość. Przez internet otrzymają wszystkie niezbędne do pracy instrukcje – z jakich materiałów ma być wykonany produkt, jakie ma mieć parametry techniczne i funkcjonalne oraz jak jego wygląd zaprojektował designer. Gdy zmienią się właściwości jednej z partii prefabrykatów, proces produkcyjny zostanie przez sieć skorygowany. Tak samo będzie, gdy klient zdecyduje się zmienić część swego zamówienia.

Zobacz również:

• Roberta Nelson Shea z Universal Robots z „robotycznym Noblem” po raz drugi

A może hala fabryczna w przyszłości nie będzie przypisana do żadnej fabryki? Produkcja będzie się odbywała na zasadzie wynajmowania mocy produkcyjnych w globalnej sieci maszyn i linii produkcyjnych. W jednej hali będą mogły równocześnie odbywać się różne procesy produkcyjne na potrzeby różnych zleceniodawców. Poprzez łatwe i szybkie przeprogramowanie automatów będą mogły być zestawiane ad hoc linie montażowe dla wykonania nawet bardzo krótkich serii wyrobów.

A może też coraz częściej maszynami roboczymi będą drukarki 3D, potrafiące wykonywać coraz bardziej zaawansowane i wytrzymałe przedmioty oraz konstrukcje…

Wirtualny lepszy od realnego

Czego oprócz wydajnej, niezawodnej i bezpiecznej infrastruktury przesyłu danych potrzeba do spełnienia się tej wizji? Przede wszystkim możliwości zaprojektowania i skonfigurowania całego procesu produkcyjnego w środowisku cyfrowym. To jest w dużej części możliwe już dzisiaj. Na rynku są dostępne programy do wirtualnego projektowania i modelowania zachowań produktów. Zazwyczaj wykorzystywane są do tego rozwiązania klasy CAx (np. CAD czy CAE).

Proces ten nazywany bywa często cyfrową produkcją (Digital Manufacturing). Pozwala na zbudowanie wirtualnego modelu przygotowywanego do produkcji wyrobu bez konieczności tworzenia, bardzo drogiego niejednokrotnie, modelu fizycznego. Model cyfrowy daje możliwość sprawdzenia parametrów wyrobu w rzeczywistych warunkach jego użytkowania i przetestowania zachowania się jego podzespołów w trakcie całego procesu produkcyjnego.

Wytwarzanie w fabryce jest coraz bardziej złożone i skomplikowane, coraz częściej również rozproszone po różnych zakładach i liniach produkcyjnych. Wymaga opanowania wielu procesów i ogromnej ilości informacji niezbędnych do ich optymalnego przeprowadzenia. Środowisko wirtualne daje możliwość sprawdzenia wszystkich zależności i oddziaływań oraz wyeliminowania błędów konstrukcyjnych i wytwórczych przed uruchomieniem linii produkcyjnej.

Symulacja komputerowa pozwala na analizy właściwości wytrzymałościowych, termicznych czy mechanicznych projektowanego wyrobu. Umożliwia sprawdzenie efektów oddziaływania przemieszczających się cieczy czy gazów oraz ruchu innych materiałów. Pozwala na ocenę zgodności cech produktu z obowiązującym prawem. Dzięki temu można bezpiecznie przetestować nawet najbardziej innowacyjne rozwiązania bez ryzyka ujawnienia się ewentualnych błędów dopiero na taśmie produkcyjnej.

Fabryka w komputerze

Cyfrowe projekty można potem przenosić bezpośrednio do cyfrowego środowiska produkcji. Algorytmy wykorzystywane do ich tworzenia mogą służyć do uruchamiania realnego wytwarzania przetestowanych w środowisku wirtualnym wyrobów. Wyniki komputerowych symulacji produktów można przekładać na kody programistyczne służące do sterowania maszynami w hali fabrycznej bądź nawet całymi, zautomatyzowanymi zakładami produkcyjnymi.

Środowisko cyfrowej produkcji umożliwia nie tylko modelowanie właściwości poszczególnych wyrobów, lecz również projektowanie i testowanie w środowisku wirtualnym całych linii produkcyjnych. Służące do tego programy są obecnie dostępne na rynku. Dzięki temu już na etapie planowania inwestycji można dobrać optymalne, najlepiej służące produkcji projektowanych wyrobów składniki ciągu produkcyjnego. Chodzi np. o to, by zainstalowane w fabryce urządzenia nie miały nadmiarowych mocy produkcyjnych. Z drugiej strony, możliwości przetwarzania nie mogą być też za małe, by nie trzeba było ponosić kosztów na rozbudowę taśmy produkcyjnej. Zastosowane maszyny i urządzenia powinny pochłaniać jak najmniej energii elektrycznej czy wody, wytwarzać jak najmniej ciepła, być przyjazne dla środowiska i bezpieczne dla pracowników. W ten sposób został m.in. zaprojektowany nowy browar firmy Paulaner pod Monachium.

Możliwość integracji systemów cyfrowej fabryki z systemami wspomagania pracy przedsiębiorstwa (typu ERP, CRM czy BI) pozwala na symulowanie różnych obciążeń i parametrów pracy linii produkcyjnej w zależności od branych pod uwagę czynników. Można w ten sposób sprawdzić wiele różnych scenariuszy i modeli funkcjonowania fabryki i wybrać najbardziej opłacalną lub efektywną opcję. W sytuacji dużej globalnej konkurencji jest to ważne – chodzi o to, by znaleźć rozwiązanie, które nie będzie generowało niepotrzebnie kosztów, ale zapewni możliwość stałego, sprawnego zaspokajania zmieniającego się popytu i zdolność szybkiego dostosowywania się do aktualnych trendów rynkowych.