32lat
doświadczenia
doświadczenia
Nowoczesny produkt nie powstaje wyłącznie w dziale konstrukcyjnym. Jego historia rozpoczyna się od pomysłu, przechodzi przez projektowanie, przygotowanie produkcji, wytwarzanie, kontrolę jakości, logistykę i serwis, a kończy… właściwie nigdy się nie kończy. Każda kolejna modernizacja, nowa wersja czy zmiana wymagań klienta wykorzystuje wiedzę zgromadzoną podczas wcześniejszych etapów projektu.
To właśnie dlatego coraz więcej przedsiębiorstw odchodzi od myślenia o pojedynczych programach CAD na rzecz budowania spójnego procesu, w którym dane o produkcie mogą swobodnie przepływać pomiędzy kolejnymi działami firmy. Takie podejście od lat rozwija Autodesk w ramach filozofii Design and Make, której celem jest połączenie projektowania, zarządzania danymi oraz produkcji w jeden cyfrowy ekosystem.
W tym artykule prześledzimy drogę przykładowego produktu – modułowej stacji montażowej – od pierwszej koncepcji aż po produkcję, serwis i rozwój kolejnych wersji. Jednocześnie pokażemy, w jaki sposób rozwiązania Autodesk wspierają cały proces projektowo-produkcyjny, a nie tylko etap modelowania 3D.
Jeszcze kilkanaście lat temu cyfryzacja przedsiębiorstwa oznaczała przede wszystkim zastąpienie papierowej dokumentacji rysunkami CAD. Był to ogromny krok naprzód, jednak dziś samo tworzenie modeli 3D nie wystarcza do skutecznego prowadzenia projektu.
Nowoczesny produkt przechodzi przez wiele działów przedsiębiorstwa. Konstruktor tworzy model, technolog przygotowuje proces produkcyjny, dział zakupów zamawia komponenty, produkcja wykonuje elementy, kontrola jakości sprawdza zgodność z dokumentacją, a serwis wykorzystuje te same informacje jeszcze wiele lat po zakończeniu projektu.
Jeżeli każdy z tych działów pracuje na własnych plikach, bardzo szybko pojawiają się problemy:
Największym wyzwaniem współczesnego przedsiębiorstwa nie jest więc stworzenie modelu 3D. Jest nim zapewnienie ciągłości danych od pierwszego szkicu aż po wieloletnią eksploatację gotowego produktu.
Pojęcie Przemysł 4.0 najczęściej kojarzone jest z robotyzacją, automatyzacją, Internetem Rzeczy (IoT) czy analizą danych produkcyjnych. Wszystkie te elementy są niezwykle istotne, jednak ich skuteczność zależy od jakości informacji, które trafiają do przedsiębiorstwa.
Maszyna może automatycznie raportować liczbę wykonanych detali, ale nadal potrzebuje prawidłowej dokumentacji, odpowiedniego programu CNC i informacji o tym, którą wersję produktu należy wykonać.
Dlatego cyfrowa transformacja rozpoczyna się znacznie wcześniej – na etapie projektowania.
Coraz częściej mówi się o koncepcji Digital Thread, czyli cyfrowej nici łączącej wszystkie informacje o produkcie. Oznacza to, że dane utworzone przez konstruktora nie kończą swojej roli po wydrukowaniu dokumentacji, lecz są wykorzystywane przez kolejne działy przedsiębiorstwa.
Przykładowo model naszej stacji montażowej może zostać:
To właśnie ciągłość danych stanowi fundament filozofii Autodesk Design and Make.
Załóżmy, że przedsiębiorstwo otrzymuje zlecenie zaprojektowania modułowej stacji montażowej. Klient nie oczekuje jeszcze gotowego modelu 3D – potrzebuje rozwiązania, które zwiększy wydajność produkcji, zmieści się w dostępnej przestrzeni hali oraz będzie można łatwo rozbudować w przyszłości.
Na początku projektu najważniejsze są wymagania:
Dopiero po ich zdefiniowaniu rozpoczyna się właściwy proces projektowy.
Choć rozwój produktów opiera się dziś przede wszystkim na modelach 3D, dokumentacja 2D nadal odgrywa ważną rolę podczas przygotowania koncepcji, analiz układu stanowiska czy komunikacji z klientem.
Na tym etapie wykorzystywany może być Autodesk AutoCAD, umożliwiający przygotowanie szkiców technicznych, układów funkcjonalnych oraz dokumentacji DWG.
Pozwala to szybko ocenić, czy planowana konstrukcja zmieści się w dostępnej przestrzeni oraz czy będzie mogła zostać zintegrowana z istniejącą linią produkcyjną.
Po zaakceptowaniu koncepcji rozpoczyna się modelowanie kompletnego urządzenia. Centralnym narzędziem tego etapu może być Autodesk Inventor Professional, wykorzystywany do projektowania części, zespołów oraz kompletnych maszyn.
Cyfrowy model nie jest jedynie wizualizacją produktu. Zawiera informacje o materiałach, masie, właściwościach komponentów, numerach części oraz zależnościach pomiędzy elementami.
Dzięki parametrycznemu modelowaniu zmiana jednego wymiaru może automatycznie wpłynąć na powiązane części, dokumentację techniczną oraz zestawienia materiałowe.
Jest to szczególnie istotne w przypadku maszyn występujących w wielu wariantach konstrukcyjnych.
W nowoczesnym przedsiębiorstwie projektowanie nie kończy się na przygotowaniu modelu CAD. Już na tym etapie warto analizować sposób wykonania elementów, możliwości produkcyjne zakładu oraz przyszły proces technologiczny.
W tym obszarze doskonale sprawdza się Autodesk Fusion, łączący narzędzia CAD, CAM oraz CAE w jednym środowisku projektowym.
Fusion umożliwia rozwijanie koncepcji produktu, przygotowanie modeli, analizę wariantów konstrukcyjnych oraz płynne przejście do kolejnych etapów procesu wytwarzania.
Największą zmianą w podejściu do projektowania nie jest dziś większa liczba funkcji dostępnych w oprogramowaniu CAD. Zmienił się sposób myślenia o produkcie.
Konstruktor nie projektuje już wyłącznie części czy zespołów. Tworzy cyfrowy model, który będzie wykorzystywany przez technologa, dział zakupów, produkcję, kontrolę jakości oraz serwis.
Każda decyzja podjęta na etapie projektowania wpływa na koszt wykonania urządzenia, czas realizacji projektu oraz możliwość jego późniejszej modernizacji.
Dlatego coraz większego znaczenia nabiera nie tylko sam model 3D, ale również sposób zarządzania wszystkimi informacjami, które powstają wokół niego.
W tym momencie pojawia się kolejne wyzwanie. Nad projektem pracuje już kilka osób, dokumentacja stale się rozwija, powstają nowe wersje modeli i zestawień materiałowych. Aby wszystkie działy przedsiębiorstwa korzystały z tych samych, aktualnych danych, niezbędne staje się odpowiednie zarządzanie dokumentacją projektową.
W kolejnej części artykułu pokażemy, w jaki sposób system PDM oraz Autodesk Vault Professional pomagają zapanować nad rosnącą liczbą danych i stają się centralnym punktem całego procesu projektowo-produkcyjnego.
Projekt naszej stacji montażowej jest już na zaawansowanym etapie. Powstały modele 3D, dokumentacja techniczna, pierwsze zestawienia materiałowe oraz kolejne warianty urządzenia. Nad projektem pracują już nie tylko konstruktorzy, ale również technolodzy, dział zakupów, automatycy oraz osoby odpowiedzialne za przygotowanie produkcji.
To właśnie w tym momencie wiele przedsiębiorstw zaczyna dostrzegać, że największym problemem nie jest projektowanie, lecz zarządzanie informacją.
W praktyce pojawiają się pytania:
Jeżeli odpowiedzi na te pytania opierają się na strukturze folderów, nazwach plików lub wiadomościach e-mail, prędzej czy później pojawią się błędy. Im większy projekt i większy zespół, tym większe ryzyko pracy na nieaktualnych danych.
W wielu firmach projekty przechowywane są w katalogach sieciowych. Powstają kolejne foldery oznaczone jako „WERSJA 2”, „POPRAWIONA”, „OSTATECZNA” czy „FINAL_FINAL”. Początkowo taki sposób organizacji wydaje się wystarczający, jednak wraz ze wzrostem liczby projektów staje się źródłem coraz większych problemów.
Folder przechowuje pliki, ale nie zarządza wiedzą o produkcie. Nie kontroluje rewizji, nie blokuje jednoczesnej edycji, nie informuje, która dokumentacja została zatwierdzona do produkcji ani nie pokazuje historii zmian.
Właśnie dlatego nowoczesne przedsiębiorstwa coraz częściej wdrażają systemy PDM (Product Data Management), których zadaniem jest uporządkowanie całego procesu zarządzania dokumentacją projektową.
Rolę systemu PDM w ekosystemie Autodesk pełni Autodesk Vault Professional.
Vault bardzo często określany jest jako magazyn plików. W rzeczywistości jest znacznie więcej niż tylko miejscem przechowywania dokumentacji. To centralne środowisko zarządzające informacją o projekcie oraz całym procesem zmian zachodzących podczas jego realizacji.
Każdy model, rysunek czy dokument posiada własną historię. System zapisuje informacje o kolejnych wersjach, rewizjach, osobach odpowiedzialnych za modyfikacje oraz statusie zatwierdzenia dokumentacji.
Dzięki temu wszyscy uczestnicy projektu korzystają z jednego, aktualnego źródła danych.
Załóżmy, że klient zgłasza zmianę już po zakończeniu projektowania. Do stacji montażowej należy dodać dodatkowy moduł kontrolny oraz zmienić sposób mocowania jednego z podzespołów.
Na pierwszy rzut oka wydaje się, że modyfikacja dotyczy jedynie kilku elementów modelu 3D. W rzeczywistości wpływa ona na znacznie większą liczbę danych:
Bez odpowiedniego zarządzania dokumentacją bardzo łatwo dopuścić do sytuacji, w której konstruktor pracuje już na nowej rewizji projektu, natomiast produkcja nadal korzysta z poprzedniej wersji rysunków.
System PDM eliminuje takie ryzyko poprzez kontrolę zmian oraz jednoznaczne określenie, która dokumentacja została zatwierdzona do produkcji.
Model 3D jest fundamentem projektu, jednak dla wielu działów przedsiębiorstwa jeszcze większe znaczenie ma zestawienie materiałowe, czyli BOM (Bill of Materials).
To właśnie ono stanowi podstawę pracy dla:
Jeżeli zestawienia materiałowe tworzone są ręcznie, każda zmiana konstrukcyjna zwiększa ryzyko pomyłki. W nowoczesnym przedsiębiorstwie BOM powinien być bezpośrednio powiązany z cyfrowym modelem produktu, dzięki czemu wszystkie działy pracują na tych samych danych.
To właśnie dlatego model CAD przestaje być narzędziem wykorzystywanym wyłącznie przez konstruktora. Staje się źródłem informacji dla całej organizacji.
Rozwój współczesnych maszyn coraz rzadziej jest pracą jednej osoby. Nad naszą stacją montażową mogą jednocześnie pracować:
Każdy z nich potrzebuje dostępu do aktualnych danych, ale jednocześnie nie może przypadkowo nadpisać pracy pozostałych członków zespołu.
Autodesk Vault umożliwia kontrolowanie dostępu do dokumentacji, blokowanie edycji oraz zarządzanie procesem zatwierdzania zmian, dzięki czemu współpraca wielu specjalistów staje się znacznie bezpieczniejsza.
Po zatwierdzeniu dokumentacji cyfrowy model jest gotowy do kolejnego etapu. Dla wielu firm właśnie tutaj kończy się praca działu konstrukcyjnego. W rzeczywistości jest to dopiero połowa drogi.
Model opracowany w Autodesk Inventor Professional zawiera komplet informacji potrzebnych do rozpoczęcia przygotowania produkcji. Nie ma potrzeby ponownego odtwarzania geometrii ani ręcznego przepisywania danych do kolejnych systemów.
To właśnie tutaj rozpoczyna się płynne przejście z projektowania do technologii wytwarzania.
Technolog rozpoczyna pracę z dokładnie tym samym modelem, który wcześniej został przygotowany przez konstruktora.
W środowisku Autodesk Fusion może opracować proces technologiczny, przygotować strategie obróbki oraz wygenerować ścieżki narzędzi dla obrabiarek CNC bez konieczności ponownego modelowania geometrii.
Dzięki temu:
Jeżeli konstruktor zmodyfikuje element, technolog nie musi rozpoczynać swojej pracy od początku. Korzysta z tego samego, zaktualizowanego modelu produktu.
Na etapie przygotowania technologii bardzo szybko okazuje się, czy konstrukcja została zaprojektowana z uwzględnieniem rzeczywistych możliwości zakładu.
Czy element można wykonać na dostępnych obrabiarkach? Czy liczba operacji nie jest zbyt duża? Czy zastosowane materiały są łatwo dostępne? Czy montaż będzie przebiegał sprawnie?
Na wszystkie te pytania najlepiej odpowiedzieć jeszcze podczas projektowania.
Dlatego nowoczesne przedsiębiorstwa coraz częściej angażują technologów już na etapie opracowywania konstrukcji. Pozwala to ograniczyć liczbę kosztownych zmian pojawiających się tuż przed rozpoczęciem produkcji oraz skrócić czas realizacji całego projektu.
W tym momencie cyfrowy model przestaje być wyłącznie dokumentacją projektową. Staje się podstawą rzeczywistego procesu produkcyjnego.
Jednak nawet najlepiej przygotowana technologia nie odpowie na pytanie, co dzieje się z produktem już na hali. Jak monitorować postęp realizacji zleceń? Jak analizować wydajność produkcji? Jak szybko reagować na przestoje i problemy jakościowe?
Na te pytania odpowiadają systemy wspierające zarządzanie produkcją oraz realizację zleceń w czasie rzeczywistym. To właśnie im poświęcona będzie ostatnia część artykułu.
Projekt został zatwierdzony. Dokumentacja jest kompletna, technologia przygotowana, a programy CNC gotowe do wykorzystania. Dla wielu przedsiębiorstw właśnie w tym miejscu kończy się cyfrowy proces projektowania.
W rzeczywistości dopiero teraz rozpoczyna się etap, który decyduje o efektywności całego przedsięwzięcia.
Nawet najlepiej zaprojektowany produkt nie będzie sukcesem, jeżeli produkcja nie będzie realizowana zgodnie z planem, operatorzy nie będą dysponowali aktualnymi informacjami, a kierownicy nie będą mieli wglądu w rzeczywisty przebieg zleceń.
To właśnie tutaj pojawiają się rozwiązania klasy MES (Manufacturing Execution System), których zadaniem jest zarządzanie realizacją produkcji oraz monitorowanie przebiegu procesów na hali.
Jednym z rozwiązań Autodesk wspierających ten obszar jest Autodesk Fusion Operations.
System pozwala monitorować realizację produkcji w czasie rzeczywistym, zarządzać zleceniami, kontrolować przebieg operacji oraz analizować dane dotyczące wydajności przedsiębiorstwa.
Zamiast papierowych kart pracy i ręcznego raportowania operator otrzymuje cyfrowe instrukcje dotyczące wykonywanego zlecenia, a kierownik produkcji może na bieżąco obserwować postęp realizacji wszystkich operacji.
Dzięki temu przedsiębiorstwo szybciej identyfikuje przestoje, analizuje przyczyny opóźnień oraz skuteczniej planuje kolejne etapy produkcji.
Wróćmy do naszej przykładowej stacji montażowej.
Po zatwierdzeniu dokumentacji produkcja rozpoczyna wykonanie dziesięciu identycznych modułów urządzenia.
Każdy z nich przechodzi przez kolejne stanowiska:
Operator na każdym etapie potwierdza wykonanie operacji. Kierownik produkcji natychmiast widzi, które zlecenia przebiegają zgodnie z harmonogramem, a które wymagają interwencji.
Nie trzeba czekać do końca zmiany, aby dowiedzieć się, że jedno ze stanowisk stało się wąskim gardłem całego procesu.
Informacja pojawia się w chwili wystąpienia problemu.
Bardzo często system MES porównywany jest z systemem ERP. W praktyce oba rozwiązania odpowiadają za zupełnie inne obszary działalności przedsiębiorstwa.
| Obszar | Przykładowa rola w procesie |
|---|---|
| CAD | Projektowanie produktu oraz przygotowanie dokumentacji. |
| PDM | Zarządzanie dokumentacją, wersjami i rewizjami. |
| CAM | Przygotowanie technologii produkcji i programów CNC. |
| MES | Zarządzanie realizacją produkcji i monitorowanie przebiegu zleceń. |
| ERP | Planowanie zasobów przedsiębiorstwa, zakupów, magazynu i finansów. |
Największe korzyści przedsiębiorstwo osiąga wtedy, gdy wszystkie te obszary współpracują ze sobą, a informacje przepływają pomiędzy kolejnymi etapami bez konieczności ich ponownego wprowadzania.
Wyprodukowanie wszystkich komponentów nie oznacza jeszcze zakończenia procesu.
Każdy element musi zostać zweryfikowany pod względem jakości, zgodności z dokumentacją oraz kompletności dostawy.
Na tym etapie ogromnego znaczenia nabiera możliwość odtworzenia historii produktu.
Przedsiębiorstwo powinno wiedzieć:
Dane te mają znaczenie nie tylko podczas odbioru gotowego urządzenia. Są niezwykle cenne również po kilku latach eksploatacji, kiedy klient zgłasza potrzebę modernizacji lub wymiany konkretnego podzespołu.
Cyfrowy proces nie kończy się więc w momencie wysyłki produktu. Towarzyszy mu przez cały okres użytkowania.
Po uruchomieniu stacji montażowej u klienta rozpoczyna się najdłuższy etap jej życia.
Maszyna będzie pracowała przez wiele lat. W tym czasie pojawią się przeglądy okresowe, wymiana części eksploatacyjnych, rozbudowa stanowiska oraz kolejne wymagania użytkownika.
Jeżeli przedsiębiorstwo dysponuje uporządkowanymi danymi projektowymi, serwis nie rozpoczyna pracy od przeszukiwania archiwów. Konstruktorzy mają dostęp do historii zmian, dokumentacji, zestawień materiałowych oraz informacji o zastosowanych komponentach.
Coraz większą rolę odgrywa również koncepcja Digital Twin, czyli cyfrowego bliźniaka produktu. Nie jest to wyłącznie model 3D, lecz cyfrowa reprezentacja rzeczywistego urządzenia wzbogacana o informacje dotyczące jego eksploatacji.
W ekosystemie Autodesk rozwój tego podejścia wspiera między innymi Autodesk Tandem, umożliwiający wykorzystanie danych zgromadzonych podczas projektowania również na etapie późniejszego zarządzania obiektem lub produktem.
Sztuczna inteligencja coraz śmielej wspiera projektowanie i produkcję, jednak jej największą wartością nie jest zastępowanie inżynierów.
Największe korzyści przynosi wtedy, gdy pomaga analizować ogromne ilości danych powstających podczas całego cyklu życia produktu.
AI może wspierać między innymi:
Warunkiem skutecznego wykorzystania sztucznej inteligencji jest jednak uporządkowany przepływ informacji. AI nie zastąpi dobrze zorganizowanego procesu – może natomiast znacząco zwiększyć jego efektywność.
Nasza przykładowa stacja montażowa została uruchomiona u klienta i każdego dnia realizuje kolejne cykle produkcyjne. Po kilku miesiącach użytkownik zgłasza potrzebę zwiększenia wydajności linii oraz dodania nowego modułu kontrolnego.
Producent nie rozpoczyna jednak projektu od początku.
Nie odtwarza modeli 3D, nie szuka dokumentacji w archiwum i nie zastanawia się, która wersja została ostatecznie wyprodukowana.
Cała historia produktu jest już dostępna:
Konstruktor nie projektuje więc nowej maszyny. Rozwija produkt, który już istnieje.
To właśnie najlepiej pokazuje ideę Autodesk Design and Make. Cyfrowy model nie jest końcem pracy konstruktora. Jest początkiem procesu, w którym te same dane wspierają kolejne działy przedsiębiorstwa – od projektowania, przez przygotowanie produkcji i zarządzanie realizacją zleceń, aż po logistykę, serwis oraz rozwój następnych generacji produktów.
Nowoczesne przedsiębiorstwo nie zarządza wyłącznie plikami CAD. Zarządza wiedzą o produkcie. To właśnie ona pozwala szybciej projektować kolejne rozwiązania, ograniczać liczbę błędów, skracać czas realizacji projektów oraz skuteczniej odpowiadać na zmieniające się potrzeby klientów.
Cyfrowy cykl życia produktu nie kończy się w momencie opuszczenia hali produkcyjnej. Z każdą kolejną modernizacją rozpoczyna się na nowo – wykorzystując doświadczenia i dane zgromadzone podczas wszystkich wcześniejszych etapów.
Każde przedsiębiorstwo produkcyjne rozwija się w innym tempie i posiada własne procesy. Dlatego wdrożenie nowoczesnego środowiska Design & Make warto rozpocząć od analizy obecnego sposobu pracy oraz określenia obszarów, które mogą przynieść największe korzyści.
Eksperci MAT od ponad 30 lat wspierają firmy produkcyjne we wdrażaniu rozwiązań Autodesk – od projektowania 2D i 3D, przez zarządzanie dokumentacją (PDM), aż po przygotowanie produkcji, automatyzację procesów oraz integrację środowiska projektowego z pozostałymi systemami przedsiębiorstwa.
Jeżeli chcesz dowiedzieć się, jak zbudować spójny proces obejmujący projektowanie, przygotowanie produkcji i zarządzanie danymi w Twojej organizacji, skontaktuj się z naszym zespołem.