Ponieważ klienci życzą sobie urozmaicenia, chcą by ich samochody były coraz bardziej zindywidualizowane. W ten sposób nieustannie rośnie liczba pochodnych i wariantów. Tym trudniej jest też opanować tę wysoką złożoność i wprowadzić do sztywnego, sekwencyjnego procesu produkcyjnego dodatkowe czynności. Dla przykładu: wyjątkowo bogato wyposażone Audi S3 wymaga przeprowadzenia wielu czynności wykonywanych rytmicznie na taśmie produkcyjnej. Słabiej wyposażony model przechodzi tę samą drogę w takim samym czasie, ale daje mniej wartości dodanej. Kosztuje to miejsce, czas i pieniądze.
Audi chce sprostać temu wyzwaniu i w Barcelonie zaprezentowało nowe, rewolucyjne rozwiązanie: montaż modułowy. Tutaj małe, osobne stanowiska umożliwiają bardzo elastyczny przebieg procesów, zarówno pod względem czasowym, jak i przestrzennym. Bezosobowe Systemy Transportujące (FTS) przesuwają karoserie oraz konieczne do produkcji części między stanowiskami. Centralny komputer steruje systemami FTS z ogromną dokładnością i rozpoznaje potrzeby każdego pojedynczego stanowiska, zapewniając w ten sposób płynny przebieg procesu montażu. Kolejna zmiana to fakt, że człowiek nie musi już pracować w określonym rytmie, jak to było konieczne od stu lat. Modułowa produkcja jest w stanie kompleksowo uwzględnić potrzeby pracowników na różnych stanowiskach. To przewaga, która przynosi bezpośrednie korzyści wszystkim pracownikom.„arculus“ – start-up stworzony przed kilkoma miesiącami przez jednego z pracowników Audi, we współpracy z pionem logistyki opracowuje i testuje główne zasady tego nowatorskiego systemu produkcji. Pierwszym miejscem, w którym koncern uruchomi produkcję opartą o założenia montażu modułowego, będzie fabryka w węgierskim Győr, w której już w 2018 roku rozpocznie się wytwarzanie silników elektrycznych. Natomiast w zakładach w Brukseli, wdrożone zostaną elementy modułowego montażu wstępnego. Audi ocenia, że montaż modułowy sprawi, iż proces produkcyjny będzie przynajmniej o 20 procent bardziej wydajny, niż ten stosowany obecnie.
Lakiernia przyszłości
Dzisiejsza lakiernia opiera się zasadniczo na logice taśmy produkcyjnej. Karoserie, połączone w jeden łańcuch produkcyjny, przechodzą poszczególne etapy procesu lakierowania, w których z dużym udziałem automatyki nanoszone są kolejne warstwy lakieru. Pomiędzy poszczególnymi etapami procesu, lakierowane karoserie dodatkowo przechodzą przez ustandaryzowaną suszarkę. W kolejnych etapach, przeprowadza się czynności związane z ochroną przeciwkorozyjną i uszczelnieniem karoserii. Wszystko odbywa się w bardzo zagęszczonym łańcuchu produkcyjnym. To długa, linearna droga, tak wysoce wydajna i zrównoważona, jak tylko to możliwe.
W tym miejscu innowacje Audi poczyniły ogromny krok do przodu. Modułowa produkcja przyszłości w inteligentnej fabryce nie będzie składać się z etapów, lecz skoków – również w przypadku lakierni. Na animacji lakierni przyszłości, którą obejrzeć można było podczas Audi Summit, przedstawiono, że w niedługim czasie poszczególne egzemplarze Audi będą lakierowane w o wiele bardziej wydajny sposób.
Odejdzie się bowiem od łańcucha jako zasady i nawet w częściowych zakresach procesu lakierowania zastąpi się go metodą modułową. Dzięki tym zmianom strukturalnym, Audi obiecuje sobie zwiększenie wydajności procesu nanoszenia lakieru. Ponadto, czyniąc oszczędności kosztów i zasobów, można będzie integrować specjalne procesy lakierowania, które będą spełniać rosnące oczekiwania klientów w odniesieniu do indywidualizacji.
Najbardziej istotne części lakierni przyszłości, to centralny magazyn karoserii, alternatywne koncepcje suszenia oraz systemy modułowe na wybranych odcinkach procesu. W ten sposób, każda karoseria, w zależności od indywidualnych potrzeb nakładu i zakresu pracy, zostanie optymalnie włączona do procesu produkcji tylko na tych stanowiskach, na których nakład ten jest potrzebny. Inne karoserie mogą ominąć takie etapy lub zostać skierowane na inne stanowiska.
Wdrażając w lakierni koncepcję modułową będącą integralną częścią Smart Factory, Audi udowadnia, że indywidualne procesy - tak ważne dla budowy samochodu uzależnionego od indywidualnych preferencji klienta - można zoptymalizować pod względem zarówno wydajności, jak i trwałości. Efekt tego założenia gwarantuje nie tylko najwyższą możliwą elastyczność, ale również maksymalne skupienie na potrzebach klienta. To przewaga, którą zobaczy każdy klient.
Systemy transportowe funkcjonujące bez operatorów
Systemy transportowe funkcjonujące bez operatorów (FTS), są kluczowym rozwiązaniem Smart Factory. Podczas Audi Summit w Barcelonie pokazano ich przykład: pojazd automatycznie naprowadzany (Automated Guided Vehicle – AGV). System ten pomaga zrewolucjonizować dotychczasowe procesy produkcyjne, a wyższa elastyczność produkcji zwiększa możliwości oferowania klientom jeszcze większej swobody indywidualizacji ich pojazdów.
AGV używane w fabrykach Audi wykorzystują nawigację bazującą na oprogramowaniu stworzonym z myślą o wykorzystaniu w przemyśle samochodowym. Dzięki temu, pojazdy AGV mogą autonomicznie dostarczać towar z magazynu na linię montażową. Rozpoznają skomplikowane sytuacje na drodze swego ruchu i elastycznie na nie reagują. System nawigacji pozwala pojazdom AGV na autonomiczną jazdę na zdefiniowanym odcinku, który wcześniej jest ustalany i symulowany w komputerze. Alternatywnie, pojazd AGV może nauczyć się pokonywanego odcinka podczas normalnej jazdy prowadzonej manualnie i zapamiętać go. Na podstawie tej mapy, swobodnie porusza się potem w obrębie zdefiniowanego obszaru. Zgodnie z zasadami samouczenia się maszyn, pojazd AGV zawsze wyszukuje najbardziej korzystną ścieżkę.
Pojazd Audi AGV, zwany również w firmie „Paula“, dysponuje trzema pokładowymi skanerami laserowymi, dwoma z przodu i jednym z tyłu. Umożliwiają one orientowanie się w otoczeniu i zapobiegają kolizjom z ludźmi. Człowiek ma zawsze pierwszeństwo. Jeden z przednich skanerów jest skierowany ku górze, w celu rozpoznawania obiektów zwisających z sufitu.
Czujniki służą także zapisywaniu danych pomiarowych. Komputer AGV porównuje je z wcześniej zapisanymi danymi mapy. Dodatkowo, oprogramowanie nawigacji porównuje dane ze skanera laserowego z ilością obrotów kół. Umożliwia to jeszcze dokładniejszą lokalizację.
Prędkość pojazdu jest ograniczona do 4,2 km/h. Każde hamowanie można przewidzieć, a przebiega ono delikatnie i energooszczędnie. Przy jego obliczaniu inżynierowie wykorzystali algorytmy podobne do tych używanych przez sterownik korzystającego z radaru adaptacyjnego tempomatu Adaptive Cruise Control (ACC) w samochodzie marki Audi. Za pomocą swych laserowych skanerów, pojazd AGV rozpoznaje wózek z obrabianą częścią na podstawie jego konturów. Z dokładnością do milimetra podjeżdża do niego, nawet jeśli wózek nie znajduje się w dokładnie przewidzianym dla niego miejscu. Parkowanie na płycie ładującej odbywa się z taką samą precyzją. Dotykowy wyświetlacz z przodu, kompleksowa koncepcja sygnalizacji optycznej i komunikacja głosowa, umożliwiają pojazdom AGV porozumiewanie się i interakcję z otoczeniem.
W dziale technicznym Audi, odpowiedzialnym za systemy wsparcia produkcji, nawigacja stworzona dla pojazdów AGV osiągnęła już trzeci stopień prototypu, bliski dojrzałości do zastosowania seryjnego. Podobnie jak jej poprzednicy, również „Paula“ jest w całości efektem myśli technicznej Audi. Nawet oprogramowanie to dzieło Audi. Od marca tego roku, AGV pracują regularnie w hali montażowej modelu Audi A3/Q2 w zakładach w Ingolstadt.
Technika FTS ma duży potencjał: po skomunikowaniu danych nawigacji kilku pojedynczych pojazdów z menedżerem całej floty, powstaje jeden inteligentny system. Zwiększa to korzyści w zakresie wydajności.
Tańczące regały
Nie istnieje jedna droga do zapewnienia sobie przewagi w przyszłości. Innowacyjne przedsiębiorstwa mają to do siebie, że potrafią wdrażać różne funkcjonujące rozwiązania wtedy, gdy mają zdefiniowane cele. Audi udowodniło tę przewagę przy pomocy kolejnej prezentacji systemów transportowych funkcjonujących bez operatorów (FTS) – „tańczących regałów”.
Cel jest taki sam: w Smart Factory rytm pracy powinien podążać za człowiekiem, a równocześnie powinna wzrastać wydajność i elastyczność. W przypadku „tańczących regałów” droga jest zupełnie inna, ponieważ te pojazdy nie mają ani skomplikowanych komputerów sterujących, ani czułej sensoryki.
Sterowanie takim systemem transportującym bez operatora odbywa się przy pomocy systemu „Audi Laser Tracking System“, z wykorzystaniem zewnętrznych czujników. To pierwszy i jedyny jak dotąd system, w którym kilka pojazdów poruszających się jeden za drugim rozpoznawanych jest i sterowanych przez jeden jedyny skaner laserowy. To rewolucyjna metoda, a koncern Audi zgłosił już ten system już do urzędu patentowego.
Wynalazek doskonale nadaje się do dostarczania części we właściwym czasie na właściwe miejsce. Umiejętność tą, logistycy nazywają zasadą „towar do osoby”. Części docierają do pracownika dokładnie wtedy, gdy ten ich potrzebuje. Ponadto nie musi on już sam wynajdować potrzebnych części i dostarczać ich do stanowiska przy taśmie produkcyjnej. W systemie montażu modułowego skomunikowanej, inteligentnej fabryki Audi, nie ma już nawet takiej taśmy produkcyjnej. W inteligentnej fabryce, każdy samochód wjeżdżający na stanowisko montażowe niczym gość korzystający w restauracji z karty dań, sam zestawia sobie swoje menu części, a „tańczące regały” je dostarczają.
Takie rozwiązanie umożliwia najnowocześniejsza technika. Skaner laserowy rozpoznaje każdy pojazd na podstawie czterech aluminiowych odbłyśników o wysokości 10 cm, zamontowanych przy narożnikach regału. Na tej powierzchni nie znajduje się nic innego poza odbłyśnikami, po to, by promienie lasera mogły wykryć znajdujące się jeden za drugim regały FTF. Pełne rozpoznanie i sterowanie może odbywać się z zewnątrz, przy pomocy skanera laserowego i komputera osobistego. Pojazdy otrzymują odpowiednie polecenia sterujące za pośrednictwem sieci Wi-Fi.
Ponieważ droga, złożona i ciężka technika znajduje się nie w regałach FTF, ale w centrali sterującej, regały mogą mieć bardzo kompaktową i energooszczędną budowę. Nie wpływa to oczywiście na dokładność systemu, ponieważ dzięki skanerom laserowym możliwe jest umieszczenie modułów FTF w odległości mniejszej niż jeden centymetr od celu, tam, gdzie człowiek-odbiorca czeka na swoją część. „Tańczący regał” potrafi też mówić. Wbudowana funkcja głosowa informuje człowieka o swoim aktualnym statusie, np. o tym, że właśnie podjeżdża do celu.
Porównanie do tańca nie jest przesadzone: regał może jeździć we wszystkich kierunkach – w poprzek, w prawo i w lewo, w przód, w tył, a stojąc, może się nawet obracać wokół własnej osi. Wszystko to w harmonii z innymi regałami FTF krążącymi po hali montażowej. Synchroniczne sterowanie działa w przypadku tego systemu wyjątkowo sprawnie, ponieważ dane odbierane z czujników, przetwarzane są przez jedną, centralną jednostkę. A że może się zdarzyć, że aluminiowy odbłyśnik podczas jazdy zostanie przysłonięty, algorytm rozpoznawania musi być na tyle solidny, by potrafił sobie poradzić w sytuacji, w której nie można zeskanować nawet dwóch odbłyśników na jednym regale FTF, a mimo to pojazd odnalazł swój cel.
System jest jeszcze na etapie testów. Obecnie działa bezproblemowo w promieniu do osiemnastu metrów. Teoretycznie byłoby zatem możliwe, by pojedynczy skaner laserowy objął zasięgiem halę montażową o szerokości 30 metrów. By zwiększyć zasięg, kilka takich skanerów można połączyć w sieć czujników. W kolejnym stopniu rozbudowy, skaner mógłby nawet poruszać się razem z regałami. W ten sposób, można by stosować tę technikę w nowych miejscach, bez konieczności tworzenia drogich instalacji.
Doskonała pozycja siedząca – bez siedzenia
Przewagę można osiągnąć również w pozycji siedzącej. Perfekcyjna ergonomia zmniejsza obciążenie fizyczne pracownika, zwiększa wydajność procesów produkcyjnych i zapewnia stałą, wysoką jakość. Goście Audi Summit mogli się o tym przekonać, oglądając tzw. Chairless Chair – „krzesło bez krzesła”.
Chairless Chair to tzw. pasywny szkielet zewnętrzny. Pracownik nosi ten szkielet niczym drugą parę nóg, dosłownie wspierającą go zawsze wtedy, gdy zachodzi taka potrzeba. Poprawiający postawę człowieka szkielet przyczepia się do tylnej strony nóg. Dwa siedziska podpierają pośladki i uda, a dwa pręty z tworzywa wzmocnionego włóknem węglowym (CFK) przenoszą część ciężaru ciała na podłoże. „Krzesło bez krzesła” waży zaledwie 2,4 kg. Pracownik, przy wykonywaniu wielu czynności na hali produkcyjnej zamiast stać, można dzięki temu siedzieć w pozycji korzystnej pod względem ergonomii – nawet podczas krótkich przerw w procesie montażu. Nowoczesna konstrukcja wspierająca zapewnia lepszą postawę ciała i redukuje obciążenie nóg.
Zewnętrzny szkielet przeszedł już testy na wielu stanowiskach pracy w fabrykach Audi. Ich wynik był zawsze pozytywny. Wspólnie z jego producentem, szwajcarskim start-up’em „noonee”, w oparciu o wyniki badań pilotażowych Audi ulepszyło „krzesło bez krzesła”, tak by rozwiązanie to osiągnęło dojrzałość umożliwiającą podjęcie jego produkcji seryjnej i wykorzystanie go na szeroką skalę jako ergonomicznej pomocy. Celem prowadzonych prac jest taka poprawa ergonomii, by unikać przeciążania pracowników, zapobiegać absencji chorobowej oraz by również starszym pracownikom oraz tym o mniejszych możliwościach fizycznych, móc zapewnić godny udział w procesie produkcyjnym.
