Výroba a technologie
Software definuje výrobu
Ve světě průmyslových technologií se objevil nový pojem – SDM. Co se skrývá pod touto zkratkou? Odpověď zní: Software-Defined Manufacturing. Ale co to opravdu znamená?
Výrobci strojů a zařízení se stále častěji obracejí na softwarově definovanou výrobu (SDM) – technologický model, ve kterém jsou výrobní software a hardware odděleny –, aby podstatně optimalizovali návrh a výrobu produktu.
Dát oči a mozek výrobě
Nedávná investice společnosti BMW i Ventures do softwarově definovaného výrobního specialisty, firmy Bright Machines, je jen jedním z náznaků potenciálních velkých výrobců, kteří chtějí podstatně optimalizovat konstrukci a výrobu produktů prostřednictvím tohoto nového technologického modelu.
Společnost BMW i Ventures, pobočka rizikového kapitálu BMW Group, nepůsobí jako tradiční korporátní fond rizikového kapitálu, ale pracuje nezávisle na BMW, přičemž je plně podporována německou automobilkou. V roce 2016 se přestěhovala do Silicon Valley. Její partnerství se start-upem Bright Machines se sídlem v San Franciscu, který byl založen teprve v roce 2018, vyvolává velká očekávání.
„Bright Machines pomáhá zahájit novou éru výroby, kde inteligentní, softwarově definované stroje vyrábějí produkty autonomně a efektivně,“ řekl při této příležitosti Marcus Behrendt, partner BMW i Ventures. „Firma Bright Machines je připravena způsobit revoluci v továrně budoucnosti a my jsme nadšeni, že můžeme být součástí jejich cesty.“
Start-up má již 300 zaměstnanců a ve své radě spoustu zkušených lídrů, jako je například generální ředitel společnosti Autodesk Carl Bass nebo Mike McNamara, generální ředitel společnosti Flex, či Steve Luszo, generální ředitel společnosti Seagate. „Pokračující posun automobilového průmyslu směrem k elektrickým a autonomním vozidlům je poháněn výrobou a rozsahem nových integrovaných technologií,“ řekl Amar Hanspal, generální ředitel Bright Machines.
Střízlivě řečeno, start-up si klade za cíl vytvořit software, který umožní učit staré roboty (jako jsou například ty, které se používají na montážních linkách) novým úkolům díky umělé inteligenci a strojovému učení. To by snížilo náklady a ušetřilo cenný čas, který by jinak byl nutný k vývoji robotů od základů. Bright Machines s pobočkami po celém světě si klade za cíl přinést do továrny inteligenci, která výrobcům umožní autonomně vyrábět fyzické produkty.
„Naše jméno Bright Machines ztělesňuje práci, kterou děláme pro poskytování inteligence pro řízení moderních výrobních operací,“ definuje své poslání firma na webových stránkách. Spojením „mozků“ a „svalů“ do integrovaného komplexního řešení se lze vypořádat s montážními a kontrolními kroky, které vyžadují určitou míru flexibility, přizpůsobivosti a obratnosti, které byly historicky pro stroje nedostupné.
V budoucnu chtějí vývojáři firmy představit nová softwarová řešení, která aplikují data a algoritmy na ještě širší rozsah výrobních operací, díky čemuž budou časem efektivnější a efektivnější. Říkají tomu Software-Defined Manufacturing a je to i vize pro toto odvětví. Brightware® je software měnící hru, který usnadňuje navrhování a nasazení flexibilních montážních linek.
Charakter výroby v proměně
Průmyslová výroba je dnes definována rostoucí variabilitou produktů a kratšími vývojovými a výrobními cykly. Například počet kombinací možností pro BMW řady 6 byl v roce 2015 asi 33krát vyšší než v roce 2008. A Volvo odhaduje, že brzy zkrátí dobu mezi návrhem a zahájením výroby nového modelu vozu na polovinu ve srovnání s úrovní roku 2012.
Rychlost, s jakou mohou výrobci překonfigurovat výrobu na nový provoz, a vyhnout se tak nákladným prostojům strojů – které se podle některých odhadů pohybují kolem 1,3 milionu USD za hodinu – a drahému skladování zásob, je zásadní pro udržení ziskových marží.
Software-Defined Manufacturing je tedy přímým kontrastem k současnému stavu výroby, který trval posledních 30 let: hardwarově definované výrobě. S hardwarově definovanou výrobou jsou jednotlivá zařízení navrhována nebo vybírána, laděna, nasazována a řízena k provedení konkrétního, opakujícího se úkolu. Je zde nízká flexibilita a žádná možnost využívat data ke zlepšení operací. Hardware sám o sobě je velmi složitý, což snižuje produktivitu a vyžaduje únavné lidské zapojení do téměř každého kroku výrobního procesu. To vše přispívá ke smutné realitě dnešní výroby: vysoká fluktuace pracovních sil, nedostatečná rychlost uvádění novinek na trh a zbytečné prostoje výrobní linky.
Jednou z překážek, s nimiž se výrobci potýkají, je to, že se výrobní zařízení dosud nenavrhovalo tak, aby se vypořádalo s velkým počtem variant konečného produktu. Po nastavení se od strojů tradičně očekává, že budou i nadále vykonávat přesně stejný úkol. U některých procesů to tak zůstává, ale současná variabilita produktů vedla k mnohem vyšší potřebě překonfigurovat stroj v relativně krátkém časovém rámci.
V robotice se odhaduje, že instalace a integrace do výrobní buňky představují až dvě třetiny celkových nákladů na průmyslový robot. Software, který řídí fyzické pohyby robotu, je tradičně hluboce propojen s hardwarem robotu, který pohyby provádí. To znamená, že program robotu pro vrtání 3mm otvorů do kovové desky nelze jednoduše přeinstalovat na robot jiného výrobce, i když nový robot má provádět přesně stejný úkol. Kromě toho nebyly integrovány výrobní stroje – takže CNC frézka nemůže „říkat“ brousicímu robotu, že potřebuje odbrousit například 1 mm navíc.
Takže nejnázornější vysvětlení softwarově definované výroby nabízí analogický příklad: softwarově definované automobily. Elektromobily jako Tesla, Leaf a další obsahují spoustu individuálních hardwarových systémů – baterie, hnací ústrojí, senzory atd. – které jsou všechny spravovány prostřednictvím softwaru. Software nejen čte a spravuje každý jednotlivý systém, ale nyní umožňuje úplnou autonomii při jízdě.
V podobném duchu si Software-Defined Manufacturing představuje vrstvu softwaru, která provozuje a dohlíží na všechny výrobní procesy – od stavby přes montáž až po testování.
Software-Defined Manufacturing je tedy přímým kontrastem k současnému stavu výroby, který trval posledních 30 let: hardwarově definované výrobě. S hardwarově definovanou výrobou jsou jednotlivá zařízení navrhována nebo vybírána, laděna, nasazována a řízena k provedení konkrétního, opakujícího se úkolu. Je zde nízká flexibilita a žádná možnost využívat data ke zlepšení operací. Hardware sám o sobě je velmi složitý, což snižuje produktivitu a vyžaduje únavné lidské zapojení do téměř každého kroku výrobního procesu. To vše přispívá ke smutné realitě dnešní výroby: vysoká fluktuace pracovních sil, nedostatečná rychlost uvádění novinek na trh a zbytečné prostoje výrobní linky.
Software-Defined Manufacturing převrací status quo na hlavu tím, že soustřeďuje logiku a inteligenci do softwaru místo hardwaru.
Zaměřeno na software
Když se inteligence přenese z hardwaru na software, věci se změní – k lepšímu.
Jakmile software dohlíží na automatizační hardware a učí se z každého okamžiku v továrně, software je neustále chytřejší. Tato inteligence umožňuje, aby se software stal výkonnějším a hardware byl zjednodušen – a přesto je možné jej znovu použít. Výrobní zařízení se stává schopným flexibility a opakovatelnosti nejen pro jeden životní cyklus produktu, ale pro roky vyvíjející se produktové strategie a inovace. Aplikace mohou být postaveny na softwarovém balíčku pro věci, jako je správa kvality, sledovatelnost a konfigurace.
Software-Defined Manufacturing boří bariéru mezi digitální stranou domu (inženýrství) a tradičně analogovou stranou domu (výroba).
Zjednodušeně řečeno: umožňuje, aby flexibilní stroje, které přijímají příkazy ze softwaru, produkovaly produkty podle zadání zákazníka. A když se software stane chytřejším a hardware jednodušším, celý výrobní proces funguje lépe – od velkého zvýšení produktivity přes snížení prostojů a chybovosti sestavených dílů až po rychlejší uvedení na trh.
Software-Defined Manufacturing není jen dalším technologickým módním slovem, ale důležitým konceptem, který představuje zásadní změnu v pohledu výrobního průmyslu na potenciál automatizace – a Bright Machines je hnacím motorem této důležité změny myšlení.
Věda se zapojuje
Nejen v USA, ale i v Evropě je jasné, že automobilový průmysl vyžaduje rychlejší, flexibilnější a efektivnější vývoj výrobních systémů. Koncern Bosch, Univerzita ve Stuttgartu a KIT proto zahájily výzkumný projekt, aby pro tyto požadavky vyvinuly potřebný základ.
Cílem podniku, který je financován německým ministerstvem hospodářství částkou 35 milionů eur, je optimalizovat plánování, kontrolu a úpravy jednotlivých komponentů až po kompletní továrny, aby bylo pro automobilový průmysl snazší dosáhnout vyšší různé modely a rychlejší změny produktů podle partnerů projektu.
„Kombinujeme různé přístupy z Průmyslu 4.0 a přibližujeme se tak o krok blíž adaptabilní výrobě,“ vysvětluje projektový manažer Matthias Meier ze společnosti Bosch. „S ekosystémem pro softwarově definovanou výrobu přinášíme výhody cloudové technologie do výroby: díky softwaru lze automatizační technologii a IT systémy používat individuálně a se souvisejícími aplikacemi, aniž je nutné budovat nový hardware od začátku.“
Společnost Bosch a obě výzkumné instituce vyvíjejí prototypy pro stroje a výrobní linky, které jsou z velké části definovány softwarem. Základem pro to jsou digitální dvojčata, která by mimo jiné měla umožnit souběžně s probíhající výrobou připravovat, implementovat a analyzovat optimalizace založené na AI.
NEJZAJÍMAVĚJŠÍ ČLÁNKY
|
Focus Automatizace Digitalizace Technologie a společnost |
