Datoru vadīta ražošana – nākotnes tendence visur

Datoru vadīta ražošana – nākotnes tendence visur

Senos laikos ražošanas procesi bija gandrīz pilnīgi nodalīti no agrāko laiku IT

     Taisot krēslus mēbeļu fabrikā, viena strādnieku brigāde virpoja krēslu kājas, citi ar dažādām mašīnām gatavoja atzveltni un sēžamo daļu. Maiņas beigās uz papīra uzrakstīja padarīto, ar mehānisku kalkulatoru sarēķināja materiālu patēriņu un izmaksas un ievadīja attiecīgajās grāmatvedības ailēs. Ar to arī tā laika informācijas sistēmās viss bija ievadīts. Pat ja strādāja pieredzējuši virpotāji un amatnieki, dažkārt katram krēslam bija savs raksturs – nelielas nobīdes un īpatnības, ko tikpat kā neviens nepamanīja. Daži pircēji šādas nianses pat novērtēja.

     Vienlaikus jau 18. gadsimtā parādījās pirmie sistēmas mašīna, kas darbina mašīnu  iedīgļi. Pareizāk sakot, runa bija par mehānismu, kas darbināja citu mehānismu vai mašīnu, proti, baznīcas zvanus, ērģeles un dažādu kustīgu figūru ansambļus. Zvanu un zvanu torņu ar figūrām dzinējs ir mehāniskais pulkstenis, kas noteiktos laikos nospēlē paredzētos zvanu toņus vai iedarbina figūru kustības. Savukārt mūziku gan ar klavierēm, gan ērģelēm var atskaņot, ja taustiņu spiešanu izraisa cilindrs ar zobiem, kas bīda taustiņus pareizā secībā, vai arī perforēts rullis. 

Mehāniskas klavieres un zvanu torņi 

     Mehāniskās klavieres un dažādu zvanu ansambļi parādījās 19. gadsimta gaitā. Klavieres, kurām varēja pasūtīt vai nopirkt cilindrus vai ruļļus ar noteiktu mūziku, galvenokārt bija domātas izklaidei mājās un dažās publiskās vietās. Pasaulslaveno Minhenes rātsnama glokenšpīli  jeb zvanu ansambli ar kustīgām mehāniskām figūrām uzstādīja 1908. gadā. Mehānismu, kurus vada mehānismi, labums ir tas, ka tie ir būvēti savu uzdevumu pildīt nekļūdīgi un vienmērīgi. Zvanu ansamblis šodien savu zvanāmo nozvanīs tāpat kā vakar un arī pēc pāris gadiem. 

Jau 70. gados un 80. gadu sākumā bija pieejamas CAD darbstacijas un 3D attēlu veidošanas 
programmatūra, kurā mašīnu detaļas varēja redzēt
displejā, grozīt, mainīt un citādi ar tām manipulēt

     Arī rūpnieciskajā ražošanā ir svarīgi, ka šodien izvirpo vai nofrēzē detaļu uz mata tāpat kā vakar un to turpina darīt gadiem uz priekšu, kamēr galaproduktu vairs neražo. Kamēr to dara jaunais un akurāti strādājošais virpotājs Jānis, kas darbā paliks vēl daudzus gadus, tā arī būs. Bet ja nu ražošanas jaudas pēkšņi ir lielas un rūpnīcai izvirza milzu precizitātes un kvalitātes prasības? Tas notika 2. pasaules kara laikā, kad ASV militārā rūpniecība saņēma milzu apjoma pasūtījumus, piemēram, lidmašīnām, kur nedrīkstēja būt ne mazākās nobīdes no precīzām un augstas kvalitātes specifikācijām. Ja divi galda krēsli nav 100 % vienādi, to var uztvert kā zināmu šarmu, bet ja bumbvedēja labā un kreisā motora propelleri atšķiras par pāris milimetriem un izraisa ārdošas vibrācijas gaisā virs ienaidnieka… 

     Pirmās t. s. ciparu vadītās (numerically controlled – NC) mašīnbūves sistēmas parādījās tūliņ pēc 2. pasaules kara beigām, kad inženieri ASV aviācijas rūpniecībā sāka lietot perfokartes, lai vadītu dažādas metālapstrādes mašīnas. Tāpat kā ar perfolenti vadīts mehānisms ar lielu precizitāti sita klavieru taustiņus un spēlēja, piemēram, kādu šūpuļdziesmu, tāpat ar perfokartēm varēja vadīt frēzes, urbjus un virpas. 50. gadu vidū NC  tehnoloģijas turpināja attīstīties, perfokartes un perfolentes aizstājot ar magnētiskās lentēs ierakstītām instrukcijām dažādām mašīnbūves iekārtām. Attīstības dzinējspēks turpināja būt no ASV Aizsardzības departamenta pasūtījumiem atkarīgā kara aviācijas industrija, būtisku lomu spēlējot arī pasaules klases tehniskajai universitātei Massachusetts Institute of Technology (MIT), kas nodarbojas ar NC  sistēmu attīstīšanu.

No mašīnu vadības uz produktu projektēšanu

     60.–70. gados ASV u. c. rūpnieciskajos centros saplūda vairākas paralēlas tendences – NC  tālāka attīstīšana un pāreja no klasiskās rasēšanas uz t. s. datorizēto projektēšanu (computer assisted design – CAD). CAD  nozīmēja, ka kādas iekārtas detalizētais rasējums un tehniskais projekts tapa datorprogrammā, kurā varēja momentāni mainīt dažādus parametrus. Ja sarežģītā mašīnā tika mainīts vienas sviras vai zobrata izmērs, viss nebija jāpārzīmē – tas datorā pārzīmējās pats no sevis. Jau 70. gados un 80. gadu sākumā bija pieejamas CAD  darbstacijas un trīsdimensionālu (3D) attēlu veidošanas programmatūra, kurā mašīnu detaļas varēja redzēt displejā, grozīt, mainīt un citādi ar tām manipulēt.

     Viens no 3D CAD  izgudrotājiem bija franču inženieris Pjērs Bezjē (Pierre Bezier), kurš turklāt strādāja Francijas autobūves koncernā Renault. Savu roku 3D CAD  sistēmu attīstībai pielika arī minētais MIT, kas 60. gadu beigās attīstīja sistēmu Sketchpad, kur e-rasējumus varēja manipulēt un mainīt uz displeja ar elektronisku gaismas pildspalvu (light pen). Tam bija vajadzīga milzu skaitļošanas jauda, kas tajos laikos bija iespējama tikai ar lieldatoriem un lieliem uzņēmumiem. Pirmos CAD ieviesa jau minētās aviācijas nozares kompānijas (Boeing  u. c.) un lielie autoražotāji. 

     Savukārt 80. gados reizē ar spēcīgu mikroprocesoru un jaudīgu galda datoru un darbstaciju parādīšanos tika attīstīta CAD programmatūra individuāliem lietotājiem – inženieriem un dizaineriem, kaut gan tā nebija īpaši lēta. Radās tādi CAD  risinājumu ražotāji kā Autodesk  (produkts AutoCAD ). Rosījās arī franču aviācijas un augsto tehnoloģiju koncerns Dassault. Taču, lai pilnīgi integrētu fizisko ražošanu ar IT sistēmām, kas spēja projektēt iekārtas un vadīt mašīnbūves līnijas, tika radītas datorvadītas ražošanas (computer aided manufacturing – CAM)  sistēmas.

Integrē projektēšanu, dizainu un ražošanas vadību 

Modernās CAM  sistēmās, sauktās arī CAD / CAM, tika integrēti datorizēti projekti (piemēram, kādas mašīnas detaļu) ar NC  virpām, frēzēm u. c. ražošanas iekārtām. Ideālos apstākļos CAD / CAM  sistēma var projektēt kādu detaļu vai iekārtu un to nodot ražošanai konkrētā rūpniecības līnijā. Taču aizvien ir vajadzīgi pieredzējuši mašīnbūves strādnieki – speciālisti, kas zina dažādas moderno ierīču nianses. 

     Ar projekta izstrādi un pārtaisīšanu digitālās (ciparu) instrukcijās, kas vada mašīnbūves aparātus un metāla vai citas vielas priekšmetu ražošanu, vēl nebeidzas iespējas ar IT tehnoloģijām vadīt, dokumentēt un plānot visu ražošanas ciklu. Plašākā nozīmē runa ir par produkta dzīves cikla vadības (product lifecycle management – PLM)  sistēmām un risinājumiem. Aplūkosim kaut vai samērā vienkāršo galda krēslu ražošanu! Attiecīgajā mēbeļu ražotāja nodaļā tiek pieņemts lēmums ražot jaunu virtuves vai ēdamistabas krēslu līniju. Tiek sarakstītas aptuvenas specifikācijas, nodotas inženieriem un dizaineriem. Rodas skices, prototipi, tiek pieņemts galalēmums ražot noteikta dizaina krēslu un uzstādīt ražošanas līniju vai modificēt attiecīgo pašreizējo ražošanas līniju, vienlaikus modelējot izejmateriālu un darbību plūsmu, to izmaksas, vajadzīgo personālu, atbilstību vides un darba drošības prasībām u. tml. 

     PLM  sistēmas iekļauj iepriekšminētos NC, CAD un CAD / CAM risinājumus vai sadarbojas ar tiem,

Ja Samsung  ir vajadzīga jauna gaismas diode (LED), to projektē kāds no meitas
uzņēmumiem un pats uzbūvē attiecīgo 
ražošanas līniju

papildus iekļaujot virkni citu funkciju un iespēju, tostarp ražošanas kalendāro plānošanu (scheduling), kvalitātes uzraudzību un nodrošināšanu gan reāllaikā, gan – lai atklātu un novērstu jau notikušus ražošanas defektus, arī ražošanas datu un procesu vadības programmatūras arhivēšanu pēc produkta izņemšanas no ražošanas (stilīgs šāgada koka ēdamistabas krēsls 2030. gadā var noderēt kā jauns retro produkts).

Produkta dzīves cikla vadību ieviesa  Samsung

     PLM  sistēmas piedāvā vairākas pazīstamas globālas kompānijas, tostarp jau minētais Dassault  un vācu Siemens, kas palīdzēja Dienvidkorejas elektronikas koncernam Samsung  modernizēt līdzšinējo ražošanas vadības sistēmu un veikt ievērojamus efektivitātes ietaupījumus e-komponentu ražošanā. 

     Samsung Electro-Mechanics Co. (SEMCO)  un Samsung Electronics Co. (SEC)  ir meitasuzņēmumi, kas koncernam piedāvā e-komponentes, kuras izmanto Samsung produktu ražošanā. Abi meitasuzņēmumi paši izstrādā attiecīgās lielās un sarežģītās ražošanas iekārtas, kā arī pašu komponenti. Ja Samsung  ir vajadzīga jauna gaismas diode (light emitting diode – LED), to projektē kāds no meitasuzņēmumiem un pats uzbūvē attiecīgo ražošanas līniju. Izmantojot jaunāko risinājumu un dizaina procesa optimalizācijas rīku Siemens NX™ I-deas™Samsung  meitasuzņēmumi veica būtisku procesu optimalizāciju un reāli ietaupīja naudu, piemēram, produkta attīstības procesu, kas agrāk notika 21 solī, samazināja uz pieciem etapiem, automatizējot pārējo. Vienlaikus aptuveni 30 tūkstoši projektu komponentu, kas ir zīmēti divās dimensijās (2D), tika konvertēti 3D formātā. 

     Ietaupījumi, kā vēsta Siemens, bija būtiski. Jauno ražošanas mašīnu dizaina process tika saīsināts no piecām uz četrām nedēļām, un dizaina izmaksas uz vienu mašīnu – samazinātas par 30 tūkstošiem ASV dolāru, kopumā ietaupot 1,2 miljonus dolāru pirmajā gadā, kad Samsung meitasuzņēmumi pārgāja uz Siemens risinājumu.

     Protams, vairums PLM  risinājumu ir integrējami arī ar grāmatvedības un uzņēmumu resursu vadības (enterprise resource planning – ERP)  sistēmām. Tas nozīmē, ka ražošanā ģenerētos datus var izmantot gan tūlītējai analīzei, gan analītiskām atskaitēm un lēmumu par turpmākām izmaiņām ražošanas procesā atbalstam. Kā sava veida atgriezenisks cikls darbojas ražošanas plūsmas izmaiņu modelēšana, plānojot jauna produkta ražošanas procesu un tā fizisko realizāciju industriālu mašīnu līnijā. Šādai plānošanai visaptverošā PLM  sistēma izmanto datoru atbalstītu ražošanas inženieru darbu (computer assisted production engineering – CAPE)  un datoru atbalstītus ražošanas plānošanas (computer assisted production planning – CAPP)  rīkus, lai simulētu dažādus ražošanas risinājumu variantus.

Ceļvedis iepirkt risinājumu desmitiem miljardu vērtā tirgū

     Globālais PLM  un ražošanas vadības sistēmu tirgus ir liels, skaitāms desmitos miljardu eiro. Ir risinājumi gan maziem un vidējiem uzņēmumiem, gan lieliem globāliem ražotājiem (būtiska šo risinājumu tirgus daļa aizvien pieder aviācijas un auto industrijām). Līdzās minētajam Siemens risinājumus piedāvā arī Latvijā pārstāvētais globālais IT koncerns SAP.

Globālais PLM  un ražošanas vadības sistēmu tirgus ir liels, skaitāms desmitos miljardu eiro

     Iekams ražotājs iegādājas vai ievieš PLM  sistēmu, ir ieteicams visu iegādes un ieviešanas procesu izvērtēt ar kāda konsultanta palīdzību. Tā, piemēram, internetā publicētajā PLM  ieviešanas rokasgrāmatā PLM Technology Guide  ir ieteikta secība un padomi, kā izvēlēties piemērotu risinājumu. Vispirms ir jāuzraksta PLM  specifikācijas, kas attiecas uz konkrēto ražošanas procesu un tam vajadzīgo programmatūras atbalstu. Vienlaikus ir jāmodelē situācijas, kur reāli šo sistēmu izmantos (lai nenotiek pārpirkšanās). Tad ir jāvēršas pie neliela skaita programmatūras ražotāju ar lūgumu izveidot piedāvājumu.

     Vienlaikus, izmantojot sava uzņēmuma ražošanas procesu datus, ir jāmodelē, kā šo ražotāju sistēmas darbotos uzņēmumā. Ļoti noderīgas var būt vizītes pie līdzīgiem savas nozares ražotājiem, kuri jau ir ieviesuši kādu PLM  sistēmu un kurus kāda no programmatūras kompānijām izmanto par paraugklientu. Tā kā visaptveroša PLM  sistēma varētu sastāvēt no vairāku izstrādātāju risinājumiem, ir ieteicams piesaistīt arī speciālistu integratoru, kas nodrošinās, lai risinājumi strādātu saderīgi un iekļautos jau pastāvošajās uzņēmuma informācijas sistēmās – grāmatvedībā, noliktavā, biznesa analīzē u. tml. Arī integratoru, ja ir iespējams, vajag izvēlēties starp trīs četriem kandidātiem.

Saistītie raksti


Kontakti

Saziņai:
23300113
Adrese:
Daugavas iela 38-3, Mārupe, LV-2167
Ikmēneša labāko ziņu apkopojums e-pastā:
Seko!