PLM per la gestione dei dati dell'area produttiva
PLM per la gestione dei dati di produzione
Questo articolo è scritto per ingegneri e manager che lavorano con componenti e parti in ambienti di progettazione e produzione. Esamina il potenziale della tecnologia di Product Lifecycle Management (PLM) per la gestione dei dati dell’area di produzione.
Nel mondo virtuale della progettazione e dell’ingegneria della produzione, il PLM consente un’efficace gestione delle informazioni, inclusi flussi di lavoro gestiti, gestione della configurazione flessibile, gestione delle modifiche e solido controllo degli accessi e delle versioni. Per le aziende coinvolte nelle operazioni globali, questa capacità può estendersi in più sedi, a sostegno di aziende partner e di decine di migliaia di utenti, fornendo serie di dati coerenti con informazioni di stato su cui fare affidamento. Un utilizzo del PLM di successo sostituisce i costi e i ritardi delle incertezze con la fiducia di poter disporre delle informazioni corrette per ogni compito e decisione.
Tuttavia, man mano che le informazioni passano dal mondo virtuale dell’ingegneria al mondo fisico nell’area di produzione, in molte organizzazioni il regime di gestione delle informazioni diventa più frammentato. In qualche modo la complessità delle informazioni di produzione, l’effetto delle soluzioni puntuali nell’area di produzione e altri collegamenti dei sistemi aziendali (come ERP, distinte base (BOM), sistemi di programmazione, ecc.) si sono combinati in modo tale che le operazioni lineari dipendano da costanti interventi per risolvere problematiche di coerenza dei dati.
Il sistema PLM potrebbe essere configurato con un modello di dati di produzione per creare una singola fonte di informazioni che elimini questi problemi? In questo documento, la serie completa di informazioni usate nell’area produttiva per definire ogni azione e risorsa necessarie per realizzare un prodotto sarà chiamata “piano di produzione”. Un programma NC (controllo numerico), o il software usato per controllare macchine di produzione automatizzate, è un componente del piano di produzione ed essendo uno degli elementi più complessi da gestire sarà usato come esempio centrale.
Efficienza e flessibilità nella produzione
L’area di produzione si trova all’intersezione tra due dei processi più importanti di un’attività produttiva. “L’introduzione del prodotto” è il processo che inizia con le esigenze e idee del mercato procedendo fino al lancio del prodotto stesso. “Le operazioni” definiscono il processo che converte gli ordini in prodotti e servizi forniti ai clienti.
I produttori devono costantemente trovare il compromesso ottimale tra gli obiettivi in gioco. Minori costi unitari nell’area produttiva sono realizzabili in un ambiente di modifiche minime, con lunghi cicli di lotti di grandi dimensioni, miscele di prodotti stabili e automazione specifica per prodotto. Tuttavia, la competitività sul mercato esige nuovi prodotti, personalizzazione e risposta rapida, che insieme richiedono brevi cicli di piccoli lotti, miscele di prodotti imprevedibili e asset flessibili invece che automazione integrata nell’hardware.
Di conseguenza, nella maggior parte dei casi, le aree produttive sono luoghi di continuo cambiamento. Gli asset di produzione esistenti sono aggiornati, riconfigurati e regolati per migliorare l'efficienza, aumentare la flessibilità e soddisfare nuove esigenze di produzione. I nuovi asset sono acquisiti e messi in esercizio per aumentare o modificare capacità e funzionalità. Nuove relazioni con fornitori, partner e clienti portano a nuove procedure dell’area produttiva. Sedi multiple possono essere distribuite geograficamente e l’attività può richiedere un cambiamento della serie dei prodotti che vengono realizzati in ogni sede.
Quindi non sono solo i nuovi prodotti a stimolare piani di produzione nuovi o rivisti. Ogni cambiamento di macchinari, utensili, standard o disposizioni con fornitori e clienti può richiedere un aggiustamento dei piani di produzione. Ogni nuovo piano di produzione deve essere rivisto e testato prima di essere rilasciato per l’uso nell’area di produzione.
Questo flusso di informazioni di produzione aggiornate è incessante. Gli elementi costitutivi di un piano di produzione sono rilasciati nell’area di produzione da più fonti usando diversi sistemi. I numeri di versione incorporati nei dati, talvolta combinati con documenti separati, identificano i vari abbinamenti. Un impianto di produzione agile e reattivo deve poter assorbire e usare le informazioni. Tuttavia, troppo spesso, vi sono incertezze e talvolta errori. La nuova configurazione del morsetto è pensata per essere usata con tutte le stesse parti della vecchia configurazione, o solo con alcune di queste? Altre comunicazioni ad hoc sono necessarie per risolvere ambiguità e questo porta a costi e ritardi.
Le persone addette alla produzione a tutti i livelli, dai team direttivi agli operatori, devono sempre essere in grado di trovare informazioni complete e coerenti per la produzione presente, passata e futura. Se gestito secondo un modello di dati di produzione, il piano di produzione fornirà serie di informazioni aggiornate, coerenti e complete che possono essere consultate per fornire un contesto chiaro, ad esempio da dove provengono i dati e a cosa si applicano.
Controllo numerico diretto o distribuito (DNC)
Nei primi periodi dei dispositivi di controllo delle macchine a NC, la memoria era spesso considerata un vincolo: il dispositivo di controllo non aveva abbastanza memoria per gestire grandi programmi NC. L’uso di un computer separato per alimentare il programma al dispositivo di controllo un blocco alla volta dava una migliore automazione rispetto agli operatori che caricavano i nastri di carta. Questo era il Controllo numerico diretto o DNC. Ma il computer sorgente era spesso in grado di azionare più di un dispositivo di controllo in questo modo. La rete risultante era anche nota come DNC, in questo caso con il significato di “controllo numerico distribuito”.
Da questi esordi guidati dalla tecnologia, i sistemi DNC hanno sviluppato funzionalità di gestione e archiviazione di programmi NC. Molti sistemi DNC permettono anche l’archiviazione di altri tipi di file, ma la sincronizzazione del DNC con altri sistemi, e il mantenimento della coerenza con le informazioni che fluiscono attraverso altri canali, non è sempre facile e le discrepanze causano problemi. Ad esempio, mentre i programmi NC possono essere forniti alla fabbrica come file di dati, le informazioni di configurazione degli strumenti correlate possono essere stampate e inviate a un magazzino utensili. Gli elementi di fissaggio possono essere indicati o definiti in disegni tenuti con i piani di produzione.
La gestione della versione di tutte queste informazioni è fondamentale. Tuttavia, nel caso di programmi NC vi sono altri punti da considerare. I programmi NC sono creati o modificati da un team di ingegneria della produzione. Questo comporta solitamente l’acquisizione dei dati da un sistema CAD (Computer-Aided Design) e lo spostamento degli stessi a un software CAM (Computer-Aided Manufacturing), che viene usato per progettare e generare il programma NC. I programmi NC possono essere creati o modificati anche in fabbrica, usando impianti di dispositivi di controllo delle macchine. Forme intermedie di ciascun programma NC possono essere mantenute per una successiva “post-lavorazione”, una traslazione che converte una forma del programma neutrale per il dispositivo di controllo nella forma esatta richiesta da uno specifico dispositivo di controllo. Vi possono quindi essere più “formati” di ciascuna versione di un programma NC. Inoltre, un programma NC completo per un centro di lavorazione può essere strutturato in file multipli e alcuni cambiamenti non interesseranno tutti i file, per cui il programma di lavoro è costituito da una miscela di versioni di file.
Piani di produzione distribuiti
Gli ingegneri che sviluppano il piano di produzione devono usare gli asset esistenti o giustificare l’investimento di nuovi asset per ottimizzare il rapporto costi-prestazioni della produzione secondo i volumi di produzione attesi. Con i siti remoti e gli asset di produzione che sono sempre più integrati, meno problemi possono essere risolti nell’area di produzione. Pertanto, il piano di produzione deve prevedere tutte le possibilità, tenere conto delle alternative (come lotti di dimensioni diverse e parti alternative) e fornire istruzioni su che cosa fare se, ad esempio, una cella di lavoro o il materiale di prima scelta non è disponibile.
L’esigenza di sistemi di gestione delle informazioni
I team di gestione dell’area di produzione investono in sistemi e strumenti per una produzione efficiente e flessibile. Nell’area della gestione dei dati, i sistemi DNC sono ampiamente usati per fornire un livello di capacità base. Tuttavia, la soluzione DNC può dover funzionare in parallelo con altri sistemi di deposito. Questo può esigere complesse pratiche di lavoro, in quanto qualsiasi incoerenza tende a causare ritardi, inattività e rilavorazione.
Una capacità di gestione delle informazioni più completa può semplificare le pratiche di lavoro, fornendo un supporto automatico integrato per il controllo dell’accesso dei dati e flussi di lavoro. Se è strutturato come singola fonte di dati, le difficoltà di mantenere più fonti di dati sono subito risolte. Il PLM fornisce queste capacità nel mondo virtuale della progettazione e dell’ingegneria della produzione. È in grado di fornire assistenza alle esigenze di produzione?
Sfruttare il PLM per l’area di produzione
Su quasi ogni area di produzione, vi sono macchine indipendenti azionate a mano che vengono aggiornate e sostituite per creare celle di lavoro in rete, automatizzate e integrate. Perfino una macchina “azionata a mano” può avere un sistema di controllo elettronico in grado di permettere a un operatore di usare un web browser per accedere alle pagine web che gestisce per segnalare stati, e supportare il monitoraggio e controllo da remoto.
Un sistema DNC in una fabbrica fornisce la gestione delle informazioni di base, in particolare per programmi NC, in questo ambiente. Tuttavia, è possibile ampliare la tecnologia PLM per coprire questa funzione. Un approccio basato sul PLM sarà fondato su un modello di dati di produzione che definisce le particolari relazioni e procedure necessarie all’organizzazione di utenti e aiuterà a fornire una gamma più ampia di informazioni gestite agli operatori, permettendo una risposta più rapida e un processo decisionale migliore.
L’estensione del PLM all’area produttiva apre nuove possibilità, ad esempio, eliminazione di dati doppi e migliore gestione del flusso di lavoro dalla progettazione alla produzione. L’integrazione di “modifiche di produzione” nell’ambiente gestito usato per la progettazione e l’ingegneria della produzione potenzialmente consente un ciclo di feedback più serrato, e una comunicazione più rapida e più efficace tra le persone nell’area produttiva e gli ingegneri di produzione e progettazione che lavorano sui prodotti e processi. Ambienti regolamentati possono richiedere capacità di PLM per implementare i livelli richiesti di controllo dell’accesso, sicurezza, registri delle modifiche, ecc. che sono necessari per un audit trail. In un’iniziativa aziendale che punta a collegare ordini con produzione, l’ambiente integrato può permettere al lato elaborazione degli ordini di ignorare i numeri di revisione, in quanto queste informazioni possono essere raccolte automaticamente dal sistema PLM. Questa visione è semplice da descrivere. Tuttavia, l’estensione del PLM all’area produttiva può essere ostacolata sia dal “quadro generale” che da dettagli pratici.
Domande da fare
I team direttivi devono essere molto attenti in merito al quadro generale di tutte le tecnologie usate a supporto della produzione. È attivo un servizio 24/7? Dipende da comunicazioni o apparecchiature esterne o può essere configurato per mantenere una copia locale dei dati necessari per la produzione? C’è abbastanza controllo locale per gestire i problemi? Questi aspetti sono fondamentali per la resilienza delle operazioni di produzione.
I dettagli pratici sono anch’essi cruciali. I vantaggi di una singola fonte di dati sono ben noti. Ma i dettagli esatti dell'accesso a questi dati possono essere molto significativi. Molte fabbriche contengono una serie di tipi di macchine e dispositivi di controllo, alcuni nuovi, altri vecchi. La flessibilità nell’implementazione è necessaria. Ad esempio, molti dispositivi di controllo delle macchine moderni hanno funzioni di “browser” e dovrebbe essere possibile usare questi browser integrati per accedere al database. Al tempo stesso, deve essere possibile scegliere di controllare altre macchine tramite un PC vicino. In entrambi i casi è essenziale che il range e lo stile di interazione siano idonei per l’uso nell’area di produzione. Perché la visione PLM di informazioni integrate, gestite e coerenti raggiunga il mondo della produzione fisica, i suoi schermi, concetti, comandi e performance devono corrispondere perfettamente alla cultura, alla capacità e alle aspettative di chi lavora nell’area produttiva.
Conclusione
Ogni utente o acquirente della tecnologia DNC deve considerare la tecnologia PLM per l’uso nell’area produttiva. Non tutti i fornitori di PLM supereranno i test del “quadro generale” e dei “dettagli” indicati sopra. Tuttavia, se la tecnologia è pronta per “l’area di produzione”, il PLM offre una combinazione notevole di semplificazione, un singolo sistema per gestire le informazioni di progettazione e produzione, e flessibilità, flussi di lavoro e interfacce configurabili e personalizzabili. Questa combinazione può collocare il PLM come base tecnologica per iniziative di produzione più avanzate.
