Walaupun pada masa lalu, kos pembuatan didorong oleh pengeluaran besar-besaran – menghasilkan produk berkualiti tinggi yang sama pada volum pada kelajuan tinggi – kos hari ini didorong oleh penyesuaian besar-besaran – keupayaan untuk menghasilkan pelbagai jenis produk untuk memenuhi permintaan pasaran yang berkembang pada volum pada kelajuan tinggi. Penyesuaian secara besar-besaran adalah kaedah utama pembuatan moden, kerana ia memerlukan syarikat menggunakan tahap automasi dan kecerdasan mesin yang lebih tinggi, juga meningkatkan kos dan sering memperlahankan proses pengeluaran. Sistem pembuatan fleksibel (FMS), yang mengautomasikan proses mesin, telah direka untuk menyelesaikan masalah ini. Untuk mencapai matlamat ini, syarikat semakin menggabungkan FMS dengan teknologi Industri 4.0.
Sistem pembuatan yang fleksibel ditempatkan dalam Industri 4.0
FMS memfokuskan pada mengautomasikan sel mesin yang beroperasi sebagai sistem, yang terdiri daripada stesen kerja pemprosesan, pengendalian bahan automatik dan penyimpanan bahan. FMS menggunakan kawalan komputer untuk membolehkan mesin mengenal pasti dan membezakan antara gaya bahagian yang berbeza yang diproses, melakukan pertukaran cepat arahan pengendalian dan melaksanakan persediaan mesin fizikal. FMS terdiri daripada dua kategori: fleksibiliti mesin dan fleksibiliti laluan. Fleksibiliti mesin melibatkan pelbagai jenis mesin kawalan berangka komputer (CNC) untuk menyediakan kawalan automatik bagi berdozen jenis alat pemesinan, seperti gerudi, alat membosankan dan mesin pelarik. Mesin CNC memproses sekeping bahan (logam, plastik, kayu, seramik atau komposit) untuk memenuhi spesifikasi dengan mengikut arahan berkod yang diprogramkan tanpa pengendali manual. Fleksibiliti laluan merujuk kepada pergerakan bahan, bahagian dan barang dalam proses dari satu mesin ke mesin seterusnya untuk setiap peringkat dalam pengeluaran.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, CNC telah dioptimumkan lagi dengan tahap automasi tambahan, seperti penggunaan robot dan kobot untuk langkah proses mesin dan penghalaan. Kemajuan dalam reka bentuk bantuan komputer (CAD) juga memainkan peranan dalam keupayaan FMS yang dipertingkatkan. Sebagai contoh, bahagian yang akan dimesin mempunyai dimensi mekanikal yang ditakrifkan menggunakan perisian CAD dan kemudian diterjemahkan ke dalam arahan pembuatan. Di samping itu, keupayaan untuk menggunakan kecerdasan buatan pada fasa reka bentuk melalui teknik seperti reka bentuk generatif boleh meningkatkan kebolehkilangan produk akhir dan bahagian, menjadikannya layak untuk mengoptimumkan proses pengeluaran.
Langkah seterusnya untuk FMS
FMS hanyalah permulaan laluan kepada penyesuaian besar-besaran. Dalam FMS, setiap mesin boleh dibuat sefleksibel yang mungkin melalui pemilihan alat dan kawalan komputer yang boleh disesuaikan, tetapi apabila ia tersedia, masih terdapat bilangan terhad fungsi yang boleh mereka lakukan. Pada akhirnya, FMS ialah sistem rumit yang memerlukan kos persediaan awal yang tinggi dan menggunakan gabungan pekerja mahir dan robotik mahal untuk menyesuaikan set parameter proses tertentu. Apabila sudah ada, pengilang enggan mengeluarkan perbelanjaan tambahan untuk membuat perubahan besar. Ini menghasilkan fleksibiliti yang lebih besar tetapi masih mengehadkan pengeluaran kepada set parameter yang ditentukan. Transformasi digital boleh menambah baik gambar ini. Sebagai contoh, kecerdasan buatan boleh digunakan untuk meningkatkan model membuat keputusan mesin.
Contoh baik FMS dan teknologi digital yang bekerjasama ialah Siemens Electronic Works di Amberg, Jerman. Loji seluas 108,000 kaki2 termasuk mesin kawalan komputer yang bekerjasama dengan 1,100 pekerja yang menghasilkan peranti kawalan Simatic syarikat, yang terdiri daripada lebih daripada 50,000 variasi produk tahunan merentas 950 produk berbeza. Langkah kawalan kualiti telah menunjukkan bahawa loji hanya merekodkan 15 kecacatan setiap juta bahagian dan mengekalkan kadar kebolehpercayaan 99%. Untuk mencapai matlamat ini, Siemens telah menindih sistem pengurusan kitaran hayat produk digital, yang memantau dan mengoptimumkan proses perubahan merentas barisan produk, ke atas mesin industri CNC, yang berkomunikasi menggunakan platform IIoT yang disambungkan kepada sistem pelaksanaan pembuatan. Siemens juga telah memindahkan pelajaran yang dipelajari di Amberg kepada Electronic Works di Chengdu, China.
Walau bagaimanapun, untuk semua automasi mereka, kilang ini masih menawarkan jumlah penyesuaian terpilih merentas satu barisan produk. Untuk mengubah pengeluaran selanjutnya, pendekatan baharu terhadap bahan mungkin diperlukan. Percetakan 3D mewakili satu contoh transformasi sedemikian. Dengan reka bentuk digital dan pengeluaran bahagian dan produk akhir digabungkan dalam banyak kes, percetakan 3D menunjukkan fleksibiliti sebenar. Walau bagaimanapun, teknologi itu berharga kira-kira 10 kali seunit lebih tinggi daripada proses tradisional, menyebabkan ia digunakan untuk lot kecil dan bukannya pengeluaran berskala besar.
Menghadapi cabaran ini, syarikat pembuatan tidak seharusnya berhenti di FMS. Pengilang harus meningkatkan FMS dengan teknologi transformasi digital seperti AI, reka bentuk generatif dan percetakan 3D (jika berkenaan) . Pengajaran daripada pengguna awal termasuk meningkatkan automasi melalui penambahan lapisan pengurusan digital (seperti pengurusan kitaran hayat produk) kepada FMS sedia ada atau memperkenalkan teknik baharu untuk menterjemah parameter reka bentuk kepada arahan pembuatan. Pelanggan harus mengambil pengajaran ini daripada kawasan baru muncul ini untuk meneruskan perjalanan ke arah penyesuaian besar-besaran.
