Simatic produkuje Simatic: kvalita 99,99885 %. Kde jsou lidé?

Továrna, kde produkty komunikují se stroji, které je vyrábějí

7. 5. 2015

Po celá léta diskutovali vědci o tom, jak se bude výroba měnit. Podstatné elementy "inteligentní" továrny budoucnosti lze shlédnout v „Elektronické továrně Siemens“ v Ambergu. Již dnes tam komunikují produkty se stroji a všechny procesy jsou IT optimalizovány a IT kontrolovány – při minimální četnosti chyb. V továrně na elektroniku v Ambergu produkují programovatelné automatické stroje své vlastní řídící jednotky. Pro Britské listy přeložil Milan Lelek. 

Vše je čisté a sterilní. Hledání smítka prachu, je skoro stejné jako hledat jehlu v kupce sena. Zaměstnanci v modrých pláštích se pohybují tiše na zářivě lesklém, bílo-šedém mramorované PVC linoleu. Stroje jsou ve výši hrudi, modrošedé boxy strojů stojí v řadách, mezitím jsou monitory, na kterých údaje v řadách stékají jako vodopády. Kontrolky blikají červeně a zeleně. Dlouhé řady halogenových trubic osvětlují halu svým jasným, chladným světlem. Přes několik úzkých pásů oken od země až po strop, proniká něco málo denního světla. To jasně dokazuje, že jaro nahradilo zimní dny. Dopravníky poklepávají, vysokozdvižný vozík bzučí, vzduchové ventily syčí. Co se zdá na první pohled operačním sálem v nemocnici, je tovární halou elektronického závodu Amberg (Elektronik Werk Amberg = EWA) společnosti Siemens. 

Programovatelné řízení 

Zde se žádní pacienti neléčí. Od založení v roce 1989 produkuje na tomto místě Siemens programovatelné logické automaty (PLC) Simatic. Slouží pro automatizaci strojů a zařízení. Tím šetří čas a náklady a současně zvyšují kvalitu produktů. Řídí palubní systémy výletních lodí, stejně tak jako průmyslové výrobní procesy, například v automobilovém průmyslu. Nebo lyžařské vleky. 

Každoročně produkuje továrna dvanáct milionů produktů Simatic. 

Každou sekundu opouší elektronickou továrnu v Ambergu jeden Simatic produkt. Siemens je světovým lídrem v oblasti elektronických systémů řízení. EWA je v tomto směru vlajkovou lodí koncernu Siemens. Produkuje s 99, 99885% kvalitou, těch několik málo chyb je rozpoznáno prostřednictvím různých kontrolních stanic. 

"Neznám celosvětově žádnou srovnatelnou továrnu, která by se jen přiblížila k takto nízké četnosti chyb," vysvětluje Prof. Dr. Karl-Heinz Büttner, vedoucí závodu EWA. Každý rok vyrobí továrna na dvanáct milionů produktů Simatic. Při 230 pracovních dnech za rok to znamená, že každou sekundu opustí jeden přístroj EWA. Výroba probíhá převážně automaticky. 

75 % řetězce procesu tvorby hodnot je realizováno automaticky, nezávisle, pomocí strojů a počítačů. Čtvrtinu práce zajišťují lidé. Pouze na začátku výroby se desky plošných spojů dotknou lidské ruce – pracovník vloží desku do výrobní linky. Od této chvíle se vše realizuje pod kontrolou stroje. 

A teď to hlavní: Řídící jednotky Simatic samy řídí produkci jednotek Simatic. Od začátku výroby až po expedici je nasazeno cca tisíc takovýchto řídících jednotek. 

Stroje řídí a kontrolují stroje 

Na začátku linky se deska s plošnými spoji převede transportními pásy do tiskové jednotky, kde se přenese přes sítotiskovou šablonu bezolovnatá pájecí pasta na desku. Hlavy osazovacích automatů potom nasadí na desku jednotlivé součástky, jako jsou odpory, kondenzátory nebo mikročipy. Nejrychlejší výrobní linka je schopna za hodinu osadit 250 000 součástek. 

Řídící jednotky Simatic kontrolují proces. Osazená deska s plošnými spoji přichází po procesu pájení do optického systému kontroly: Kamera zkoumá polohu komponent po povrchové montáži, rentgenový systém kontroluje kvalitu pájených spojů. Po úspěšném otestování je deska namontována do skříně, znovu testována a odeslána do expedičního centra v Norimberku. Odtamtud jsou řídící jednotky zasílány na adresy více než 60 000 zákazníků na celém světě: 20 procent do Číny, zbytek je prodán převážně v Německu, USA a v Itálii. 

I když je produkce v Ambergu vysoce automatizována, konečné rozhodnutí má v závěru produkce vždy člověk. Tak dohlíží kvalifikovaný pracovník Johannes Zenger na kontrolním pracovišti pro osazené desky plošných spojů, aniž by sám kontroloval součástky a spínací obvody. "Mým pracovištěm je počítač," konstatuje Zenger. Zde má přehled o celém hodnotovém řetězci. Je to umožněno používáním individuálního čárového kódu, který je na každé desce plošných spojů a který slouží pro komunikaci s produkčními stroji. 

Více než tisíc skenerů dokumentuje v reálném čase všechny kroky výrobního procesu, a shromažďuje informace o produktu, jako je teplota pájení, údaje o osazení desky nebo výsledky zkoušek. 

Vysoký stupeň automatizace 

"Průběh realizace každého produktu lze sledovat až do nejmenšího detailu," vysvětluje Büttner. Denně tak vzniká přibližně 50 milionů procesních informací, které jsou ukládány do systému „Manufacturing Execution System Simatic IT“. 

Software definuje všechna pravidla výroby a jejich procesů. To znamená, že výroba od začátku virtuálně sledována a řízena. Kromě toho je úzce spjata s R&D oddělením (Research and Development, výzkum a vývoj). Nejnovější údaje o vývoji systému Simatic jsou přenášeny přes PLM Software Solutions NX a Teamcenter přímo do výrobních procesesů (Product Lifecycle Management = PLM, správa životního cyklu výrobku). 

Protože v Ambergu je produkováno celkem tisíc různých výrobků, má úzké propojení se systémem výzkumu a vývoje velký význam. Každý den vzniká 50 milionů procesních informací. S jejich pomocí lze životní cyklus každého produktu sledovat až do posledního detailu. 

Produkty komunikují přímo mezi sebou 

Digitální továrna Siemens Amberg je ideálním příkladem nasazení "Digital Enterprise Platform" společnosti Siemens. Zde se již produkuje tak, jak by to mohlo být standardem za dalších deset let. Produkty samy řídí svou výrobu. Sdělují produkčnímu stroji svůj výrobní kód, své požadavky a jaké výrobní kroky budou dále nutné. 

Jedná se o první krok na cestě systému výroby „Industrie 4.0“. Tato vize čtvrté průmyslové revoluce předpokládá, že v budoucnu bude reálný a virtuální svět ve výrobě srůstat. Továrny budou do značné míry řídit a optimalizovat samy sebe, protože produkty budou komunikovat mezi sebou a se stroji a dojednávat svou vlastní produkci. 

Mezi sebou navzájem vyjasní, který produkt musí být produkován na výrobní lince, a jakou naléhavost má jeho výroba a jakou má prioritu. Software agenti, jako nezávisle jednající počítačové programy, kontrolují procedury a zajišťují, aby byla respektována pravidla výroby. Továrny pak mohou vyrábět jednotlivé samostatné produkty, aniž by to bylo neekonomické: rychle, při nízkých nákladech a s nejvyšší kvalitou. 

Člověk je i nadále nepostradatelný 

Zcela bez lidí, tedy jen se stroji, by digitální továrna Siemens Amberg zůstala stát. Při vývoji produktů a jejich designu, při plánování výroby nebo při neočekávaných problémech je člověk nezbytný. To se nezmění ani v budoucnu. 

"Pochybuji, že dohledné budoucnosti budou k dispozici stroje, které budou samostatně uvažovat a inteligentně vyrábět," vysvětluje Büttner. 

Pohled do produkční haly továrny Siemens v Ambergu to potvrzuje: Asi 300 lidí pracuje v současné směně; celkem má závod přes 1 100 zaměstnanců. 

Inovace díky zaměstnancům 

"Není naším cílem mít jednoho dne továrnu bez lidí," konstatuje Büttner. Není divu, vzhledem k tomu, že na brilantní nápady, jak by bylo možno systém dále optimalizovat, nepřijdou ani ty nejefektivnější stroje samy od sebe. 

Důležitým faktorem úspěchu závodu v Ambergu je zlepšovatelství. K dispozici je schéma návrh. Zlepšovací návrhy zaměstnanců zajišťují 40 % ročního nárůstu produktivity, vysvětluje ředitel závodu. Zbývajících 60 % pokrývají investice do infrastruktury, jako je například nákup nových montážních linek nebo inovace logistických zařízení. 

Základní myšlenka: "Mnohem lépe, než to může posoudit management, může posoudit zaměstnanec na stroji, co je každodenně dobré a co nejde tak docela dobře, a jak by tyto procesy mohly být optimalizovány," vysvětluje Büttner. 

V roce 2013 vzal závod v úvahu 13 000 těchto nápadů, které byly odměněny celkovou částkou okolo milionu EURO. Nárůst produktivity se zakládá ze 40 % na nápadech zaměstnanců, ze 60 % na investicích do infrastruktury závodu. 

Vzor pro Čínu 

Jiný kontinent, stejný obraz: Od února 2013 je v čínském velkoměstě Čcheng-tu v provozu „Siemens Electronic Works Čcheng-tu“ (SEWC). Závod je do značné míry kopií digitální továrny Siemens Amberg. Také zde jsou produkovány řídicí systémy Simatic. 

"Chceme být tam, kde je zákazník," vysvětluje Jochen Berger, koordinátor projektu Siemens. Proto se dostala Čína do ohniska zájmu. Je největším světovým trhem pro automatizační techniky a za evropský trhem je druhým největším trhem programovatelných řídících systémů. 

Software nástroje jsou v Čcheng-tu stejné jako v Ambergu, výrobní procesy také. Dokonce i architektura závodu v Čcheng-tu připomíná Siemens v Ambergu. Zatím se ještě SEWC nachází ve výstavbě. Stupeň automatizace je stále pod hodnotou Ambergu, kde je dosahováno 75 %. 

Také sortiment produktů není dosud srovnatelný. Z hlediska energetické účinnosti dosahuje SEWC hodnot závodu Siemens v Ambergu. Nedávno obdržel závod certifikaci LEED se zlatou plaketou (Leadership in Energy & Environmental Design). Ve srovnání s podobnými stavbami ušetří továrna Siemens ročně cca 2 500 tun vody, 820 tun CO 2 a 116 000 EUR v nákladech na energie, a to díky inteligentnímu technickému zařízení budov. 

Tím se stal závod Siemens první společností v Čcheng-tu, která takovéto ocenění dostala. SEWC zaměstnává přibližně 350 zaměstnanců, polovinu z nich ve výrobě, druhá polovina je v podpůrných funkcích. 

"Ještě stále jsme ve výstavbě," říká Andreas Bukenberger, technický ředitel SEWC. "Rozšiřujeme své kompetence a školíme naše nové zaměstnance." V plánu je zavádění nových produktů na trh, zintenzivnit náš marketing a kontakty s dodavateli, orgány veřejné správy a zákazníky." 

Extrémní nárůst kvality od roku 1989 

Továrna v Čcheng-tu se má zájem učit se z norem kvality v Ambergu. Jak vysoce je automatizovaný závod Siemens v Ambergu, tak málo se změnil vizuálně od roku 1989. "Dnes je tu vidět více stojů, které jsou také větší, než tomu bylo před 25 lety," vysvětluje Norbert Eckl, vedoucí plánování v Ambergu. 

Ale při bližším pohledu se ukazuje, že jak pracovní procesy, tak i výsledky se významně změnily. Při nezměněné výrobní ploše a jen nepatrně zvýšeném počtu pracovníků práce se objem výroby zvýšil sedmkrát. 

Ještě důležitější je to, že významně vzrostla kvalita. V roce 1989 byl počet chyb produkce 500 na milión (defect per milion = DPM). Dnes je to jen 12 DPM. "Působivé číslo," říká hrdě Büttner. V pozadí klepou montážní linky, vysokozdvižný vozík bzučí a syčí tlakový vzduch z ventilů...

Podrobnosti v němčiněZDE

0
Vytisknout
3328

Diskuse

Obsah vydání | 7. 5. 2015