Elementy koncepcji Industrie 4.0 w praktyce Systemowe modelowanie produktu w wirtualnym przedsiębiorstwie

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Elementy koncepcji Industrie 4.0 w praktyce Systemowe modelowanie produktu w wirtualnym przedsiębiorstwie Rafał Żmijewski Warszawa, Answers for industry.

2 Agenda Cel wykładu Wprowadzenie do Industrie 4.0 Praktyczny opis elementów rozwiązania 4 Podsumowanie, czyli wnioski na teraz

3 Cel Wprowadzenie do najnowszych trendów w świecie przemysłu (techniki) Zaproszenie do współpracy budowy laboratorium najnowszych technologii

4 Reindustrializacja Dlaczego przemysł jest ważny? Reindustrializacja stopniowe przechodzenie w strukturze gałęziowej przemysłu od gałęzi kapitałochłonnych (tzn. o dużym zapotrzebowaniu na surowce, energię i siłę roboczą) do gałęzi intelektualnie intensywnych, wymagających dużego zaangażowania nauki i wysoko wykwalifikowanej kadry pracowników. Przemysłowy projekt inwestycyjny - przedsięwzięcie gospodarcze w formie skonkretyzowanej wersji lokaty kapitału w majątek produkcyjny dla utrzymania, modernizacji lub rozwoju zdolności produkcyjnych, które w przyszłości mają zwiększyć dochody inwestora. O powodzeniu inwestycji decydują czynniki związane z otoczeniem, w którym jest realizowany projekt oraz czynniki związane zasobami inwestorów.

5 Wybrane strategie reindustrializacji Zgodnie z Rządowym Programem FYP, każda zachodnia inwestycja w moce wytwórcze, powinna skutkować powstaniem centrum B+R służącego do rozwoju transferowanej technologii. Kurs na innowacyjność - bardzo sprawny system wspierający badania i rozwój (współpraca Uczelni z Biznesem). Przykład Manufacturing Innovation Institute - budżet 10 mld$ (tylko w roku 2013) Prezydent Obama przeznaczył kolejne 2,2 mld $ na MII Chiny USA Niemcy Industrie 4.0 inicjatywa aktywnie wspierana przez Rząd Federalny Angeli Merkel. Organizacyjne i techniczne rozwiązania dla Przemysłu zwiększające produktywność, zmniejszające energochłonność produktów, poprzez ścisłe powiązanie procesów przemysłowych i technologii cyfrowych. Od Design and Produce in China do Industrie 4.0 in Germany

6 Industrie 4.0 Trzy podstawowe elementy 1 Sieciowe zasoby produkcyjne Elastyczny łańcuch jednostek logistyczno-produkcyjnych z dostępem przez Internet w czasie-rzeczywistym 2 Inteligentny (smart) produkt Produkt oraz jego matematyczny opis ( model cyfrowy ) zawierający informacje potrzebne do wytwarzania, serwisowania 3 Systemy Cyber-fizyczne Modularne fizyczne jednostki produkcyjne z przypisanymi do nich modelami cyfrowymi strategii wytwarzania albo montażu

7 Industrie 4.0 System Cyber-Fizyczny Cyber-physical system (CPS) Zawiera wszystkie informacje o oprogramowaniu, lokalizacji, + Fizyczna jednostka produkcyjna Model cyfrowy mechanice, elektryce, elektronice, sterowaniu, zabezpieczeniach, utrzymaniu w ruchu, tożsamości statusie, wersji, interfejsach, Itd. Model cyfrowy CPS - zawsze aktualny, obejmuje cały cykl życia systemu Założenia i Projektowanie Technologia wytwarzania Planowanie produkcji Wytwarzanie Serwis

8 Nowoczesny przemysł i IT

9 Nowoczesny przemysł i IT Niemierzalne Zaufanie klientów, opinia ŚRODKI Własności intelektualne Kooperanci, dostawy,... Mierzalne Ludzie, maszyny, hale produkcyjne,... Innowacyjność Planowanie Realizacja Customers

10 Przykład 1

11 Cyfrowa fabryka Przykład 2

12 Produkt dzisiaj Wielodyscyplinarny produkt (mechatronika) Praca na danych cyfrowych Ekosystem producent-dostawca1-dostawca2 Obniżanie kosztów Coraz mniejszy margines na błędy

13 Produkt dzisiaj Produkcja Dokumentacja Dokumentacja techniczna Raporty Modele CAx Dokumentacja produkcyjna Symulacje Obieg informacji Digital Mockup Harmonogramy Dane Elektryczne Specyfikacje Dane Mechaniczne Archiwa Rysunki Programy Wymagania Raporty kosztów

14 Produkt dzisiaj Planowanie Business/Eng requirements Product Architecture Concept Design Rozwój produktu Preliminary Design Detail Design Mfg Planning Produkcja & Serwis As-built Mgmt Servicing Zarządzanie wymaganiami Engineering Process Management MFG MRO MBOM &BOP Integracja Integracja

15 Budowa cyfrowej fabryki Wirtualny PRODUKT (koncepcja,projekt, dokumentacja) komunikacja WYTWARZANIE Produktu (dostawcy, produkcja, serwis) Zintegrowany przepływ zadań i informacji Aplikacje CAx BOM&BOP Systemy ERP(MRP) MES Rozwój produktu

16 Główny nośnik informacji Założenia techniczne oraz wymagania Klient Konfiguracja produktu Cechy Opracowanie konstrukcji MCAD Opracowanie technologii Struktura Product Structure Produktu Produkcja oraz jej optymalizacja As-Tested Regulacje Funkcje ECAD MBOM As-Built Konstrukcja Architektura Oprogramowanie Software Routing BOP As-Maintained Produkcja Produkcja Verification

17 Główny nośnik informacji EBOM Engineering Bill of Material, produkt i jego komponenty w postaci struktury, właścicielem jest Dział Rozwoju (Konstrukcja) MBOM Mfg Bill of Material, komponenty w postaci struktury o układzie preferowanym przez Produkcję (Technolodzy) Właścicielem struktury są Technolodzy Właścicielami komponentów są Konstruktorzy BOP Bill of Process, struktura procesu (Marszruta) zawierająca części zużywane i przypisane zasoby (narzędzia i przyrządy), może zawierać załączniki (obrazy graficzne, filmy itp.) Work Instructions - odpowiednio sformatowany dokument przedstawiający zawartość BOP, zazwyczaj używany na wydziałach produkcyjnych w celu wykonania operacji.

18 Główny nośnik informacji Założenia techniczne oraz wymagania Klient Konfiguracja produktu Cechy Opracowanie konstrukcji MCAD Opracowanie technologii Struktura Product Structure Produktu Produkcja oraz jej optymalizacja As-Tested Regulacje Funkcje ECAD MBOM As-Built Konstrukcja Architektura Oprogramowanie Software Routing BOP As-Maintained Produkcja Produkcja Verification

19 Wirtualny produkt Rozwój produktu w oparciu o wiedzę Pozyskiwanie, udostępnianie oraz wykorzystywanie sformalizowanej wiedzy Zaawansowana integracja wiedzy w modelach produktu Modelowanie funkcjonalne Obiekty parametryczne z opisem funkcjonalnym Cecha = Obiekt + Semantyka. Metody współpracy Sztuczna - Inteligencja Modelowanie parametryczne Wzajemne skojarzenie geometrii z wymiarami Powiązania pomiędzy modelami produktu 3D-CAD Modelowanie geometrii w oparciu o hybrydowy modeler Projetowanie współbieżne Symultaniczne fazy konstrukcji Podejście Top Down Projektowanie w kontekście System w oparciu wiedzę Zapis wiedzy 2D-CAD Płaski rysunek opisany statycznymi wymiarami Przykład 3

20 Wirtualny produkt budowany w CAx

21 CAx Platforma wirtualnego produktu i cyfrowej fabryki Concept layout & Styling Drafting & Documentation Inspection Programming Detail Design Simulation & analysis Tooling & fixture design CAM Programming

22 Integracja danych o wirtualnym produkcie Założenia techniczne oraz wymagania Konfiguracja produktu Założenia i nadzór nad projektem Produkcja oraz jej optymalizacja Baza - dane produktu Opracowanie konstrukcji Planowanie produkcji Opracowanie technologii Karty pracy

23 Rozwój produktu Integracja danych o wirtualnym produkcie Mechanika Elektronika Elektryka Oprogramowanie

24 Rozwój produktu ebom mbom BOP Proces Operacja Części zużywane A B B Stanowisko / Gniazdo Robocze z Zasobami (narzędzia, przyrządy) Należy do Konstruktora A Należy do Technologa

25 Rozwój produktu Lista operacji Stanowiska z obciążeniem operacjami Lista stanowisk

26 Rozwój produktu Dokumentacja tworzona automatycznie, przy użyciu danych z PLM Przyrządy Narzędzia Czas zabiegów Widoki 2D i 3D Lista części

27 Przykład 4 Przykład 6

28 Podsumowanie Zaproszenie do współpracy Obszar biznesu Product Engineering Manufacturing Engineering Lifecycle Collaboration Mainstream Engineering Specialized Engineering Simulation and Test Solutions NX for Design NX for Simulation NX for Manufacturing Tecnomatix Teamcenter Aplikacja Solid Edge, Femap, CAM Express Fibersim, Syncrofit, SDE, QPE LMS Imagine.Lab, LMS Virtual.Lab, LMS Test.Lab

29 Podsumowanie Zaproszenie do współpracy Enterprise Level PLM ERP PLM NX Product Development TEAMCENTER Collaborative PDM TECNOMATIX Digital Manufacturing Management Level MES SIMATIC IT Production Suite SIMATIC IT Intelligence Suite Operator Level SIMATIC WinCC SCADA System SCADA Control Level SIMATIC Controllers SIMATIC HMI SINUMERIK CNC SIMOTION Motion Control TIA PORTAL Engineering Framework for Automation Tasks Field Level SIMATIC NET Industrial Communication SIRIUS Industrial Controls SIMATIC IDENT Industrial Identification SIMATIC Distributed I/O SINAMICS Drive Systems

30 Podsumowanie Zaproszenie do współpracy Przyszłość: Industrie 4.0 Dzisiaj: Industrie 3.8 Lokalne sterowniki z IP adresem (automatyka przemysłowa) Komunikacja w czasie rzeczywistym ze sterownikami, maszynami Cyfrowy model produktu i jego procesu technologicznego (PLM) MES (Manufacturing Execution Systems), ERP Przemysłowe systemy komunikacyjne Analizy, decyzje realizowane przez pracowników Wymaga zaprojektowania Reguły działania dynamicznych sieci sterowników Rozszerzenie standardów d/t komunikacji maszyna maszyna (M2M) Standardy symulacji procesów dla wspólnego modelu produktu i produkcji Optymalizacja platformy cyfrowej i elementów systemu wytwórczego Reguły i mechanizmy bezpiecznej komunikacji Stworzenie nowych abstrakcji dla modelu decyzyjnego w procesie wytwórczym Adaptacyjna sieć lokalnych sterowników z dostępem przez Internet Standardy komunikacji maszynamaszyna produkt (M2M2P) Cyfrowy model produktu/procesu i wszystkich elementów systemu Adaptacyjna architektura platformy cyfrowej i systemu wytwórczego Adaptacyjny mechanizm bezpieczeństwa Definicja reguł i ograniczeń dla procesu adaptacji produktu, procesu i systemu wytwórczego

31 Warszawa, 21 października 2014 Dziękuję za uwagę Answers for industry.