Az elképzeléstől a megvalósításig a termék- és gyártástervezés új eszközei és módszerei

Átírás

1 SZERVEZETI FELÉPÍTÉS, SZERVEZÉSI MÓDSZEREK Az elképzeléstől a megvalósításig a termék- és gyártástervezés új eszközei és módszerei Az idő egyre inkább a verseny döntő tényezőjévé válik. A digitális eszközökkel támogatott termék-előállítás lehetőséget kínál arra, hogy a vállalat versenyelőnyhöz jusson. Milyen konkrét előnyöket kínál egy digitális gyár? Milyen haszon, milyen költség- és időmegtakarítás érhető el? Mely ágazatokban várható a jövőben a digitális gyártás részarányának növekedése? Tárgyszavak: digitális termék-előállítás; technológiai térkép; virtuális vállalat. Technológiai térkép A technológiai térképezés (roadmapping) stratégiai tervezési eljárás, a sikeres piaci megjelenés, a versenyelőnyszerzés eszköze. A termékfejlesztéssel párhuzamosan a gyártástechnológiákat is fejlesztik. A technológiai térkép a fejlesztés és a gyártás technológiai vonatkozású projektjeit határozza meg, a projektek kapcsolódási pontjait és összefüggéseit szemlélteti. Követelmények a technológiai menedzsmenttel szemben A menedzsment feladata a technológiai stratégia kialakítása, irányítása és fejlesztése. Hogyan érvényesül a gyakorlatban a projektszemlélet? Hogyan kell irányítani és ellenőrizni projekteket? A műszaki vezetőknek ismerniük kell: a piaci igényeket, a vállalat technológiafejlesztési terveit, a bevezethető új gyártástechnológiákat, a technológiai életciklus szakaszait, a bevezetés feltételeit, a vállalat fejlesztési stratégiáját,

2 a vállalat technológia vonatkozású projektjeit és a projektek egymáshoz kapcsolódását, a projektfelelősök személyét, feladatait és a rendelkezésre álló forrásokat. A technológiai térkép azokat a projekteket, szervezési célokat és tevékenységeket tartalmazza, amelyek a technológiai kompetencia fejlesztéséhez szükségesek. Nem rövid távra szól: a technológiai trendeket és a vevőkövetelményeket hosszú távon veszi figyelembe. A térkép felhasználható: új technológiák bevezetésének előkészítésére; trendek, célok és tevékenységek könnyen áttekinthető ábrázolására; a technológiai kompetenciák fejlesztéséhez szükséges intézkedések és tevékenységek szemléltetésére; középtávú stratégiák előkészítésére és megvalósítására. A technológiai térkép négy szintje a stratégia, a fejlesztés, a gyártás és a szervezés (1. ábra). Az első szint, a stratégia és termékek a stratégiai célokat és aktivitásokat vizsgálja. A közeljövőben esedékes termékváltási terveket itt kell szerepeltetni. szintek tevékenységek stratégia/termékek termékfejlesztés gyártás szervezés 1. ábra A technológiai térkép négy szintje

3 A termékfejlesztés, gyártásfejlesztés és szervezés szinteken részletesen kifejtik a térkép első szintjén meghatározott tevékenységek jellemzőit: az időtartamokat, a felelősöket, a projektek kapcsolódási pontjait. A technológiai térkép alkalmas: új termékek- és gyártástechnológiák tervezésére, a termékfejlesztés és a gyártás közötti belső kommunikáció támogatására, a forrásfelhasználás átlátható irányítására, a projektekkel kapcsolatos szinergiahatások felismerésére, folyamat- és termékszemlélet érvényesítésére, valamint javítja a reagálási képességet a piac változásaira. A térkép vállalati bevezetése összetett feladat. Néhány jó tanács, amit egy vezetőnek érdemes szem előtt tartania: A bevezetést a vállalat valamely kulcsfontosságú területén kezdje meg! Ekkor biztos lehet a menedzsment támogatásában. A technológiai térkép hasznosabb a turbulens technológiai területeken. Kezdjen mégis inkább egy kevésbé dinamikus területen, ahol a trendeket könnyebb felismerni és megérteni! A belső vagy külső veszélyeztetés kedvezően hat a munkacsoport (prorjekt-team) együttműködésre. Mutasson rá az egyes területek közötti jobb kommunikáció előnyeire! A technológiai térkép elkészítésének és bevezetésének a lépései a következők: 1. egy team-mag létrehozása és prototípusként egy üzleti terület kiválasztása; 2. a projekt-team összeállítása; 3. a témakörök, a lényeges technológiák és/vagy a termékspektrum behatárolása; 4. tájékoztató anyag összeállítása a munkatársak részére; 5. a menedzsment és a szakértők ellátása információval; 6. technológiai stratégiák levezetése ( market-pull és technologypush ); 7. műhelymegbeszélés (workshop) a stratégia, a termék és a gyártás témaköreiben; 8. a kidolgozott tartalmak szemléltetése; 9. a technológiai térkép kiterjesztése az egész vállalatra; 10. a térkép folyamatos alkalmazása és 11. időnkénti átdolgozása.

4 A megvalósítás szintjei A megvalósítás két szintje a folyamatos karbantartás és az időszakos átdolgozás. A változásokat a technológiai térképre haladéktalanul fel kell vezetni. Ilyen változások, események pl.: döntés valamely termék piaci bevezetéséről, késés a kísérletek lefolytatásának problémái miatt, technológiai ugrás a K+F területén, valamint a személyi változások (új projektfelelős kinevezése). Időszakos átdolgozásra azért van szükség van, mert a technológiai térkép a célokat és tevékenységeket hosszabb (2 6 éves) időszakra tartalmazza. Évente, kétévente felül kell vizsgálni a korábban rögzített folyamatokat (2. ábra). súlyponti témák előírt kompetenciák prioritások meghatározása kontrolling intézkedések kialakítása az intézkedések végrehajtása 2. ábra A technológiai térkép időszakos átdolgozásának folyamata A digitális gyár koncepciója Egyszeri tervezés helyett a változó gyártásstruktúrák folyamatos és virtuális tervezésének kézbentartásához új módszerekre és eszközökre van szükség. A digitális gyár a valós gyár ábrázolása digitális modellben, ami szemlélteti, szimulálja és így megélhetővé teszi a struktúrákat és a

5 gyártási folyamatokat. A digitális gyár módszereivel és eszközeivel lehetővé teszi a gyártás és a logisztika virtuális és digitális tervezését. Nagymértékben hozzájárul ahhoz, hogy a virtuális termék elképzelésből valósággá váljon. A digitális gyár alapvető termelőeszközei az integrált szoftverek (3. ábra). A szoftverelemeket integrációs platform kapcsolja össze. A platform lehetővé teszi a tervezéshez szükséges adatok elérését. A darabjegyzékekből, a geometriai, műszaki és logisztikai adatokból strukturált adatbázist építenek. Az adatbázis segítségével megtervezhetők a munkafolyamatok (anyagmozgatás, folyamat- és kinematika-szimuláció, kiviteli terv), a munkahely kialakítása és a gyártósor ütemezése. CAD ( számító- géppel segített tervezés) anyagáramlás szimulációja VR/AR (virtuális és kibővített valóság) integrációs platform strukturált adatbázis DMU (adategység) feldolgozó adatelemzés folyamatszimuláció adatbeolvasás (szkennelés) 3-dimenziós megjelenítés 3. ábra A digitális gyár koncepciója: a digitális tervezési eszközök egy közös adatmag köré strukturálódnak

6 A digitális gyár a digitális terv megvalósítása, nagy előnye a költségmegtakarítás, a jobb termékminőség és a rövidebb átfutási idő, valamint hatékonyabb és jobb minőségű a tervezés, rövidebb a piacra lépési idő és több tervezési művelet megtakarítható. A digitális gyár előnye a tervezési, kivitelezési és üzembe helyezési folyamatok költség- és időoptimalizálása. A haszonpotenciál abból adódik, hogy rövidebb ideig tart a termékfejlesztés, a gyártás hamarabb beindítható, a termék és a termelés párhuzamosan tervezhető. A termelési folyamat összehangoltabb, a tervezés minőségi színvonala magasabb, akárcsak az információmenedzsment és az általános tervezési folyamat. Jobb, tartalmasabb a kommunikáció és gyorsabb a döntéshozatal. Mindez a támogatás a digitális gyár módszereinek a jellemzőiből fakad (3Dszemléltetés, animáció és szimuláció). További előny a tervezés egységesítése és az újbóli felhasználhatóság lehetősége, a legjobb gyakorlat (Best Practice) egységes alkalmazása és a tervezési modellek újbóli felhasználásának a támogatása. A 3D-szemléltetés a digitális gyár alapeleme. A digitális gyárban a termelést virtuálisan megtervezik és megjelenítik. A gyártás még a megvalósítás előtt virtuálisan és interaktívan átélhető. A megtervezett gyár statikus képét egészíti ki az anyagmozgatás és a kinematikus folyamatok szimulációján keresztül a dinamikus szemléletmód. A tervezőnek lehetősége van arra, hogy a virtuálisan kialakított folyamatokat és termelési jeleneteket (szcenáriókat) megtekintse, elemezze és a realizálás előtt optimalizálja. Kapcsolat a termék megszületése és a termelés között A digitális gyár lehetővé teszi tervezési információk és eredmények, valamint adatok és modellek előállítását, tárolását, strukturálását, kombinálását és felhasználását. A termék-előállítás virtuális és digitális megtervezését szolgálja és a termékkeletkezést és termelést úgy az életciklus során, valamint az adatok, modellek és eszközök közös felhasználásán keresztül összekapcsolja (4. ábra). Ez annál is inkább fontos, mert jelenleg az IT-támogatás jobban elterjedt a termékkeletkezés és termelés területén, mint a gyártástervezésben (-keletkezésben). A digitális gyár éppen ezt a rést tölti ki és úgy szervezési, mint IT vonatkozásban általános megoldást kínál. Az adatok, modellek és eszközök közös és többszöri felhasználása kedvező szinergiákat eredményez.

7 digitális gyár IT-támogatás CAD/PDM adatok, modellek és eszközök közös felhasználása PPS/ERP terméktervezés gyártástervezés gyártás 4. ábra A digitális gyár, mint összekötőkapocs a termékkeletkezés (Produktentstehung) és a termelés között A stuttgarti Fraunhofer Intézet a digitalizálás jelenlegi helyzetéről és jövőbeni kilátásairól több mint 1300 vállalat vezetőit kérdezte meg. A globális verseny, az egyre bonyolultabb és egyre nagyobb értékű egyedi termékek, eljárások és szolgáltatások nagy kihívást jelentenek. A külső körülmények rákényszerítik a vállalatokat, hogy az értékteremtő lánc optimális kihasználásával teremtsenek előnyöket. Ebben egyre nagyobb jelentősége van a digitális segédeszközök alkalmazásának és fejlődésének. A digitális termék-előállítás során az adatok általános cseréje, az alkalmazott rendszerek és segédeszközök vállalaton belüli és külső partnerekkel történő összehangolása új követelményeket támaszt a folyamatok kialakításával szemben. Az autógyártók és beszállítóik, a gép- és berendezésgyártók megkérdezése azt a célt szolgálta, hogy felmérjék a digitalizálás jelenlegi helyzetét és a jövőbeni elvárásokat. A megkérdezettek 3/4-e kis- és középvállalat volt. A fejlesztési folyamat digitális támogatásának várható beruházási költségei nagy szórást mutatnak. A vállalatok a digitális támogatásra fordított beruházásoktól költség- és időmegtakarítást várnak. A fejlesztési költségek további csökkentését a virtuális prototípusok alkalmazása teszi lehetővé. Habár ma még túlsúlyban vannak a fizikai prototípusok, a következő években az arány a virtuális prototípusok javára fog megváltozni (5. ábra).

8 % fizikai prototípusok (a következő 2 évben) fizikai prototípusok (a következő 5 évben) virtuális prototípusok (a következő 2 évben) virtuális prototípusok (a következő 5 évben) 5. ábra A virtuális és fizikai prototípusok általános jövőbeni alkalmazása A digitális rendszerek alkalmazásának gyakorisága a termékfejlesztés és gyártástervezés területén nem azonos. A digitális termékkeletkezés számára jelenleg a fő problémát az adatok általános felhasználhatósága jelenti. Például a gépeket és berendezéseket gyártó vállalat nem tudja a termékfejlesztés eredményeit teljesen megvalósítani, mivel a 3D-CADrendszerek a gyártástervezést nem fedik le olyan mértékben, mint a fejlesztést, és így nem biztosítható az adatok általános felhasználhatósága. A vizsgálat azt mutatta, hogy a gyártástervezés támogatására jelenleg főként a 3D-CAD-rendszereket, a digitális szimulációkat, a PDMrendszereket (Product Data Management = termékadat-kezelés) és az internet/intranetet használják. A tervezési idő lerövidítése tekintetében a jövőben főleg a PDM-rendszerek alkalmazásának tulajdonítanak döntő szerepet. Költség- és időcsökkentést kínál a szimulációk integrálása. A termékfejlesztés területén a szimulációt a funkció, anyag, szerelés és szi-

9 lárdság területén alkalmazzák a leggyakrabban. A megkérdezett vállalatok többsége szerint a szimuláció a fejlesztési idő és a fejlesztési költségek csökkentésének hasznos eleme. A gyártástervezésben a szimulációt ma még csak esetenként alkalmazzák, a növekvő tendencia azonban már felismerhető (6. ábra) költségcsökkenés időráfordítás csökkenése % hajóépítés elektrotechnika légi közlekedés gépgyártás autóipar/beszállítók 6. ábra Tervezési idő és költség csökkentése a gyártástervezésben alkalmazott szimulációval A digitális rendszerek hatékony alkalmazásához önmagában az integráció nem elegendő: megfelelő folyamat- és felépítmény-struktúrákat kell létrehozni. Lényegesen eltér a digitalizálás alkalmazása a fejlesztés és a termelés területén. A vállalatok nagy jelentőséget tulajdonítanak a szabványosítás alkalmazásának. A megkérdezett vállalatok csaknem a fele alkalmaz szabványosított folyamatokat, és ez az arány a következő években nőni fog. Összeállította: Jurasits Jánosné Schraft, D.: Von der Vision zur Realität. = Zeitschrift für Wirtschaftliche Fabrikbetrieb, 98. k. 6. sz p Potinecke, T.; Edelmann Ch.; Slama A.: Digitale Produktentstehung. = Zeitschrift für Wirtschaftliche Fabrikbetrieb, 98. k. 6. sz p