Concept to Reality:productietechnologieën worden mainstream

Door Bob Beckmann, artikel voor Ag Innovator Magazine.

Toen Henry Ford zo'n 100 jaar geleden zijn assemblagelijn optimaliseerde, verlieten de veranderingen en vorderingen die hij maakte snel de grenzen van de vier muren van zijn fabriek en werden de brandstof voor een industriële revolutie die we sindsdien hebben geoptimaliseerd.

Nu zien we veranderingen gedreven door technologie. Concepten die 10 jaar geleden nog een droom waren, maken vandaag de dag deel uit van onze fabrieksactiviteiten. Het is moeilijk voor te stellen dat we in een wereld leven met telefoons die meer rekenkracht hebben dan een Apollo-ruimtecapsule. We hebben dingen tot onze beschikking die George Jetson niet zou geloven. Technologie beweegt zich met een snelheid waardoor de meesten van ons achtervolgen in plaats van gelijke tred te houden.

De maakindustrie ervaart groeipijnen als het om technologie gaat. Fabrieken die al 70 jaar op dezelfde manier werken, worden nu gedwongen zich aan te passen aan een wereld van maatwerk en directheid. Het is een echte industriële revolutie en als de geschiedenis ons iets heeft geleerd, staat een volgend niveau van technologie op het punt de sprong te maken van de grote operaties naar kleine en middelgrote fabrieken wereldwijd.

Hier onderzoeken we wat sommige van deze technologieën zijn en hoe ze worden gebruikt.

Digitale bewerkingen

Hoewel sommige bedrijven nog steeds gebruik maken van grootboeken en spreadsheets, is de digitale trend om over te stappen op een robuust ERP-systeem dat kan helpen bij het beheren van de werking van een bedrijf. Alles, van grondstoffen tot afgewerkte goederen, wordt met deze systemen georganiseerd en ze kunnen zelfs worden gebruikt om de werkelijke kosten van een afgewerkt product te vinden.

Toeleveringsketen

Een persoon kan nu online een auto bestellen. Ze kunnen het model en elke gewenste optie invoeren. Ze drukken op de knop “kopen” en meteen gaat het bedrijfssysteem aan de slag. Afscheid van de dagen van de planner, de koper, de planner en het papierwerk. Nu worden de gegevens onmiddellijk naar de fabriek gestuurd, evenals de eerste- en tweedelijns leveranciers, en terug naar de klant. Productiedata worden snel bevestigd, de onderdelen worden besteld en de klant weet precies wanneer zijn nieuwe voertuig zal aankomen. Ze kunnen zelfs online gaan en precies zien waar in het productieproces het voertuig staat.

Engineering/digitale fabrieksvloer

De dagen van tekeningen vervagen snel. Nu worden CAD-modellen gemaakt op de engineeringafdeling en die modellen worden gebruikt om onderdelen te maken. De bestanden worden naar de matrijzenmaker gestuurd - of het bewerkingscentrum of de 3D-printer - en het proces begint. Wanneer de voltooide onderdelen aankomen, worden dezelfde modellen gebruikt voor inspectie (soms gedaan met digitale vergelijkingslasers) en gebruikt de assembleur een scherm op hun station om dezelfde modellen te zien om ervoor te zorgen dat de definitieve onderdelen correct in elkaar worden gezet.

Cyberbeveiliging

Met al deze gegevens moet elk bedrijf zich terdege bewust zijn van de bedreigingen waarmee hun bedrijf wordt geconfronteerd. Dit gaat niet over iemand die uw productiegegevens steelt, maar eerder over iemand die het meest waardevolle ding op uw computer steelt:uw geld.

Elk bedrijf heeft een lijst met huidige (en sommige voormalige) werknemers. Ze hebben de naam, het adres, het telefoonnummer, het burgerservicenummer en hoogstwaarschijnlijk hun bankrekeningnummer voor directe storting. Oh, wat een schat voor een slechterik!

Wanneer heeft u voor het laatst een echte cyberbeveiligingstest van uw systeem gehad? Je zou kunnen zeggen dat je in orde bent omdat je computers up-to-date antivirussoftware hebben, maar hoe zit het met die computer op de fabrieksvloer die op Windows 95 draait omdat de machine waarop hij is aangesloten nooit is geüpgraded?

3D-printen/additieve productie

De technologie voor additive manufacturing (AM) bestaat al een paar decennia, maar was alleen beschikbaar voor bedrijven met diepe zakken en staand gebruik. Nu zijn versies van dit type apparatuur verkrijgbaar in kiosken of online. Het is zo mainstream geworden dat het op basisscholen wordt gebruikt. Het gebruik ervan in de productie was zelfs vijf jaar geleden nog zeldzaam, maar tegenwoordig is het de snelst groeiende technologie-upgrade in productieprocessen. Dit is waarom:

Kostenreductie: Aangezien de productie van onderdelen met behulp van additieve fabricage geen instel- en gereedschapskosten vereist, worden er alleen productiekosten gemaakt voor de onderdelen zelf op het moment dat ze worden vervaardigd. Zelfs kleine oplages en eenmalige stukken brengen geen extra kosten met zich mee. Bovendien kunnen systeemonderdelen die zijn ontworpen voor een optimale werking, vaak als één onderdeel worden gerealiseerd, wat de montage en kwaliteitsborging vereenvoudigt.

Lichtgewicht ontwerp: Intelligent vervaardigde onderdelen met behulp van lasersinterprocessen combineren een hoge sterkte met een gewichtsvermindering van 40 tot 60 procent. De materiaalbesparingen vertalen zich in meer flexibiliteit in ontwerp en engineering. Als gevolg hiervan verbruiken auto's of vliegtuigen aanzienlijk minder brandstof en stoten ze minder koolstofdioxide uit.

Geen tooling: 3D-printtechnologie maakt maximale flexibiliteit bij de productieplanning mogelijk. Bovendien vereisen productieprocessen zonder gereedschap minder energie en grondstoffen dan conventionele productieprocessen. Gemodificeerde onderdelen, upgrades en reserveonderdelen kunnen naar behoefte worden geproduceerd, waardoor opslag overbodig wordt. Houd deze branche nauwlettend in de gaten. Nieuwe materialen zoals metalen, epoxy's, kunststoffen, keramiek en zelfs voedsel worden nu gedrukt. Dus als uw bedrijf deze technologie in het verleden heeft doorgegeven, wilt u misschien zien wat er is veranderd sinds u dit artikel begon te lezen!

Virtual Reality/Augmented Reality

Virtual reality (VR), ook wel augmented reality (AR) genoemd, betreedt snel de productieomgeving. Deze snelle groei zou ertoe moeten leiden dat meer leveranciers het veld betreden, waardoor de kosten worden verlaagd en de technologie toegankelijker wordt.

VR wordt gedefinieerd als "een driedimensionale, door een computer gegenereerde omgeving die door een persoon kan worden verkend en gebruikt. Die persoon wordt onderdeel van deze virtuele wereld, of wordt ondergedompeld in deze omgeving, en terwijl hij daar is, kan hij objecten manipuleren of een reeks acties uitvoeren."

Dus hoe komt VR de productiesector ten goede? Door de veiligheid van werknemers te verbeteren, betere producten te maken en fabrikanten geld te besparen. Dit is waarom:

De veiligheid van werknemers verbeteren. Hoewel de productiesector zijn veiligheidsprogramma's in de loop der jaren drastisch heeft verbeterd, is elk letsel of dodelijke afloop er één te veel. VR stelt fabrieksmanagers in staat om het productieproces en de configuraties van de assemblagelijn te simuleren en potentieel gevaarlijke situaties te identificeren. Virtual reality kan een werknemer ook onderdompelen in een toekomstig werkstation en vervolgens de beweging van de werknemer vastleggen om de haalbaarheid en vaardigheid van de taak te evalueren. Met behulp van VR heeft autogigant Ford het letselpercentage van werknemers met wel 70 procent verminderd.

Betere producten maken. VR maakt bijna perfecte montage mogelijk. Met behulp van een bril die camera's, dieptesensoren en bewegingssensoren gebruikt om afbeeldingen op een echte werkomgeving te plaatsen, kunnen werknemers en ingenieurs de juiste onderdelen en instructies "zien" over hoe een onderdeel op de juiste manier moet worden gemonteerd.

Geld besparen. Om producten te krijgen die aan de specificaties voldoen, moeten prototypes worden gemaakt, getest en opnieuw getest. Dit wordt duur. Door VR te gebruiken, elimineren fabrikanten de noodzaak om modellen op ware grootte te bouwen. Met behulp van de VR-technologie van Microsoft kunnen ingenieurs elk apparaat zien dat betrokken is bij het ontwerp van een product en het samenvoegen in de virtuele wereld voordat ze het in het echt bouwen. Dit zal de trainingstijd met 75 procent per persoon verkorten en miljoenen besparen.

Cobots

Naarmate het internet der dingen exponentieel groeit, worden collaboratieve robots gemeengoed in de productiecyclus. Collaboratieve robots, kortweg cobots, zijn robots die in een gedeelde fysieke ruimte met mensen werken, waardoor mens en robot kunnen samenwerken. Cobots zijn sinds 2010 in populariteit gestegen en hebben vaak de voorkeur boven traditionele productierobots die zijn ontworpen om te werken in een afgescheiden gebied met weinig of geen interactie met mensen.

Ze zijn ontworpen om te stoppen met bewegen wanneer hun menselijke collega, of wie dan ook, ze aanraakt. Om verschillende redenen wordt verwacht dat de cobotmarkt het komende decennium aanzienlijk zal groeien. Er is een toenemende vraag naar automatisering in alle sectoren, maar vooral in de productiesector, waar taken vaak repetitief zijn, met een risico op letsel. Ondertussen gaat de cobottechnologie elk jaar vooruit. Ze zijn op grotere schaal verkrijgbaar en minder duur, momenteel geschat op gemiddeld $ 24.000 per stuk. Deze dalende prijzen en verbeterde functionaliteit zullen waarschijnlijk de acceptatie van cobots stimuleren in kleine en middelgrote ondernemingen die de technologie in het verleden misschien over het hoofd hebben gezien.

Robots die samenwerken met medewerkers kunnen leiden tot een zeer efficiënt, flexibel en betrouwbaar productieproces. Cobots kunnen worden gebruikt bij productassemblage, product pick-and-place processen, spuitgieten, plaatsen van onderdelen en kwaliteitscontrole.

Ze kunnen vooral nuttig zijn bij zwaar tillen door de efficiëntie in de productiecyclus te verbeteren en het risico op letsel te verminderen. Sommige cobots zijn ontworpen om te werken aan repetitieve zware hijsklussen.

Een uitstekend voorbeeld van hoe robots en mensen kunnen samenwerken, is een zware taak waarbij de mens het op te tillen object uitlijnt en de cobot tilt.

De mens vermindert het risico van schade aan voorwerpen door te positioneren wat het moet worden opgetild. De robot bespaart de mens de vermoeidheid en het risico op letsel door te tillen. De combinatie verlaagt de kosten, verbetert het resultaat door precisie en handhaaft een snel schema.

Tot slot

Al deze technologieën waren een paar jaar geleden nog maar een droom. Tegenwoordig zijn ze realiteit en veranderen ze de manier waarop productie wereldwijd wordt gedaan. Met het verwachte aanhoudende tekort aan arbeidskrachten, stellen deze vorderingen een bedrijf in staat om de productie te optimaliseren, de kwaliteit te verhogen en geld te besparen, terwijl het personeel aantrekt dat graag problemen met technologie oplost. Ze kunnen alleen maar helpen om uw bedrijf sterker te maken.