Jednym z celów wdrażania rozwiązań z obszaru Industry 4.0 jest możliwość elastycznej produkcji, co oznacza ułatwione przezbrajanie maszyn, a także szybkie reagowanie na zmieniający się popyt. Patrząc na zagadnienie ze strony produkcji – chodzi też o likwidowanie wąskich gardeł oraz balansowanie linii produkcyjnych poprzez „wyrównywanie” okresów ich maksymalnego obciążenia. Przedstawiamy koncepcję zaproponowaną przez firmę KUKA, gdzie zadania te realizowane są z wykorzystaniem konfigurowalnych modułów produkcyjnych oraz zautomatyzowanego transportu.

W epoce Industrie 4.0 poszukiwane są wszechstronne rozwiązania, aby wyrównać okresy maksymalnego obciążenia lub wąskich gardeł w zasobach. Produkcja matrix (matrycowa) może zapewnić decydującą przewagę nad konkurencją.dzięki konfigurowalnym modułom produkcyjnym, transportowi części i narzędzi za pomocą Automated Guided Vehicles (AGV), a także odseparowaniu logistyki od produkcji.

Celem jest zwiększenie elastyczności

Postępująca indywidualizacja w dobie Industrie 4.0 zmienia produkcję. Z powodu wahań na rynkach coraz ważniejsza staje się rentowna i ekonomiczna produkcja małych partii. Konkretnie wyzwanie to polega na produkowaniu zmiennej ilości sztuk różnych wersji i modeli danego produktu. Jest to spowodowane na przykład większymi możliwościami personalizacji w branży motoryzacyjnej.

Koncepcja produkcji matrycowej umożliwi w przyszłości wszechstronną produkcję zgodną ze standardami przemysłowymi, która będzie połączona w sieć podczas całego łańcucha produkcji. Instalacja może się automatycznie dopasowywać do zmieniających się typów produktu – bez przestojów i awarii w trakcie produkcji. W ten sposób będzie można bez ograniczeń produkować indywidualne serie w ramach przemysłowej produkcji masowej, co jest istotnym komponentem Industrie 4.0.

Zasady produkcji matrycowej

Produkcja matrix opiera się na skategoryzowanych, standardowych modułach produkcyjnych. Są one rozmieszczone w niemal dowolnej liczbie na rastrze. Wszystkie moduły posiadają neutralne wyposażenie i specyficzne dla produktu funkcje podstawowe. W modułach znajdują się stoły obrotowe służące do odkładania podzespołów, punkty narzędzi oraz roboty, wykonujące dany proces. Te moduły produkcyjne można indywidualnie rozbudować poprzez dopasowanie wyposażenia do specyficznego procesu. Spawanie, klejenie, wykrawanie, lutowanie i zaciskanie: można zintegrować niemal każdy proces.

Transport podzespołów oraz narzędzi odbywa się za pomocą Automated Guided Vehicles (AGV). Dzięki algorytmowi nawigacyjnemu SLAM podjeżdżają one do poszczególnych modułów. Po dotarciu do modułu robot chwyta podzespoły. Dzięki inteligentnym aplikacjom opartym na pracy robotów, takim jak technologia Jigless-Bodyshop, są one następnie obrabiane. Wówczas jeden robot trzyma jedną część, a drugi drugą część. Obie części zostają ze sobą połączone, następnie trzeci robot – tzw. robot procesowy – może je zespawać. Podzespoły są przechowywane w magazynie. Tymczasem w Toolstore znajdują się odpowiednie narzędzia.

Odseparowanie logistyki od produkcji

Autonomiczne AGV mogą przewodzić różne podzespoły lub narzędzia i chwytać je za pomogą indywidualnie skonfigurowanych urządzeń podnośnikowych (LAM). W produkcji matrycowej procesy logistyczne i produkcyjne są od siebie odseparowane – co jest podstawowym wymogiem Industrie 4.0. Dzięki tej koncepcji instalacja ze zmienną logistyką części może w każdej chwili w przypadku dużego obciążenia elastycznie przełączyć się na inne moduły.

W marcu 2019 roku firma KUKA uruchomiła linię pilotażową Smart Production Center, gdzie wykorzystano omawianą koncepcję (źródło)

Poza tym można dołączać dodatkowe moduły lub wykluczać je z procesu. Nie spowoduje to przerwania łańcucha wartości. Logiczne połączenie logistyki z produkcją odbywa się za pośrednictwem oprogramowania.

Więcej o produkcji matrycowej i elastycznej robotyzacji

Powyższy artykuł bazuje na publikacji na stronie firmy. Informacje o linii pilotażowej można znaleźć tutaj oraz tutaj (język niemiecki).

Polecamy również artykuł „Industrie 4.0 at ASM” (język angielski).