Tekoči trak, ki že več kot stoletje narekuje tempo avtomobilske proizvodnje, se zdaj vedno bolj približuje svojim omejitvam. Zaradi številnih izvedb in možnosti individualizacije izdelki postajajo vse bolj raznoliki, to kompleksnost pa je vse težje obvladovati s togim, zaporednim postopkom klasične proizvodnje. “Eden naših odgovorov na izzive prihodnosti je sistem modularne montaže,” pravi član odbora za proizvodnjo in logistiko Gerd Walker. “Digitalne tehnologije v prvi vrsti uporabljamo v korist zaposlenih, obenem pa povečujemo prilagodljivost in učinkovitost proizvodnje.”
Ekipa Audijevega proizvodnega laboratorija (Audi Production Lab) pod vodstvom Wolfganga Kerna modularni pristop uvaja v serijsko proizvodnjo vozil. V pilotnem projektu ga preizkušajo pri predmontaži vratnih oblog v tovarni v Ingolstadtu: opravila ne potekajo več v točno določenem vrstnem redu, temveč se prilagajajo posameznim potrebam, sestavne dele pa na montažno postajo pripeljejo t. i. avtomatsko vodena vozila (automated guided vehicle, AGV). “Z usmeritvijo k ustvarjanju vrednosti in samostojnemu vodenju smo skrajšali čas proizvodnje in tako produktivnost povečali tudi za 20 odstotkov,” je povedal vodja projekta Kern. Poleg tega lahko modularno montažo uskladimo z določenimi proizvodnimi koraki. Tako lahko na primer senčnike v celoti vgradi le ena oseba, medtem ko sta na tekočem traku zaradi vnaprej določenih postopkov za to potrebna dva ali trije zaposleni. Še ena velika prednost prilagodljivega modularnega pristopa pa je v tem, da lahko zdaj podjetje Audi zaposli tudi ljudi, ki zaradi fizičnih omejitev ne morejo delati za tekočim trakom. Pilotni projekt v Ingolstadtu bo prinesel dragocena spoznanja za razvoj rešitev za serijsko proizvodnjo. Naslednji cilj Kernove ekipe je razširiti obseg modularne montaže v postopku predmontaže.
Virtualni prikazi omogočajo hiter in učinkovit način ocenjevanja različnih izvedb modela in opreme v različnih okoljih in svetlobnih pogojih. Nujno je, da model od zasnove do proizvodnje prenesemo s čim manj popravki in ga čim prej pripeljemo na ceste. Strokovnjaki zato od zgodnje faze razvoja do predaje orodij in proizvodnih strojev ocenjujejo osnutke in presojajo, ali so primerni za serijsko proizvodnjo. Končna odobritev površin avtomobila se opravi v t. i. mejnikih kontrole podatkov (data control milestones).
Pri tem največjo vlogo odigrajo veliki zasloni (powerwalls), ki omogočajo prikaz avtomobila v resnični velikosti. V kombinaciji z vizualizacijo podatkov v grozdu – skupini računalnikov s skupaj 26.000 procesorji – je mogoče avtomobile prikazati realistično, na podlagi fizikalno utemeljenih izračunov svetlobe, senc in odbojev. Ta postopek je osnova za virtualni postopek odločanja o oblikovanju vozila. Poleg vizualizacije z napravo powerwall Audi vse pogosteje uporablja tudi VR-očala oz. naglavne prikazovalnike za navidezno resničnost (head-mounted displays). Njihova glavna prednost je, da lahko strokovnjaki virtualne modele doživijo z vidika uporabnika. Ker ta posebna tehnologija navidezne resničnosti deluje na standardni strojni in programski opremi, jo je mogoče hitro in prilagodljivo namestiti, kar pomeni, da jo lahko uporablja veliko število zaposlenih na različnih lokacijah po svetu.
Tehnologija navidezne resničnosti se uporablja tudi pri upravljanju odstopanj. S tem zagotovimo, da je določen model izdelan v skladu s specifikacijami, tako z vidika konstrukcije kot kakovosti. S pomočjo 3D-simulacije karoserije je mogoče natančno predvideti učinke odstopanj komponent in sklopov na videz vozila. Rezultati simulacije so nato realistično prikazani tudi v navidezni resničnosti. Tako lahko Audijevi strokovnjaki za proizvodnjo ne glede na čas in kraj in skoraj brez dodatnih stroškov vplivajo na postopek oblikovanja in razvoja, prvič kar iz proizvodnih obratov.
Virtualno načrtovanje montaže ne pomeni le prihranka surovin (fizični prototipi niso več potrebni), temveč omogoča tudi inovativno obliko sodelovanja med različnimi lokacijami. S postopkom 3D-skeniranja tovarn se ustvarijo tridimenzionalni točkovni oblaki, ki se lahko v povratni smeri uporabijo za virtualno načrtovanje strojev in infrastrukture. Programska oprema, ki temelji na umetni inteligenci in strojnem učenju, zaposlenim omogoča virtualne sprehode po proizvodnih linijah. Za učinkovito načrtovanje montaže jim je na voljo tudi Volkswagnov industrijski oblak, s pomočjo katerega lahko medsebojno primerjajo lokacije in prenesejo ustrezne rešitve z drugih proizvodnih linij.
Od začetka digitalizacije proizvodnje leta 2017 je bilo poskeniranih približno štiri milijone kvadratnih metrov in 13 obratov. Gre za zamuden postopek – skeniranje 100.000 kvadratnih metrov v proizvodnji modela Audi A6 v Neckarsulmu je na primer trajalo tri tedne v enoizmenskem obratovanju. Izvaja se lahko le ponoči ali ob koncih tedna, še dodatno pa ga otežujejo prostorske ovire, kot so stopnice ali vrata.
Da bi bili pri skeniranju bolj učinkoviti, od decembra 2021 v sodelovanju s podjetjem NavVis preizkušamo posebnega pomočnika, robotskega psa po imenu Spot. Spot, ki se zna samostojno gibati po tovarni, to opravi v pičlih 48 urah. “Rezultati so zelo obetavni in jih redno posodabljamo,” pravi vodja projekta André Bongartz. “Zbrane podatke lahko uporabimo pri načrtovanju novih modelov avtomobilov.” V virtualne slike, ki jih pripravlja ekipa Andrésa Kohlerja, je mogoče vključiti katero koli vrsto 3D-skeniranj. “Podatki za načrtovanje iz digitalnega dvojčka nam omogočajo celosten pogled na naše proizvodne načrte za več let vnaprej,” pove Kohler. Kot v resnični tovarni lahko poleg novega modela pregledamo tudi tovarniško halo, transportno tehnologijo, orodja, police in zabojnike.
Zaporedja montaže in logistične vidike večinoma oblikujejo interdisciplinarne ekipe na t. i. 3P-delavnicah priprave proizvodnih procesov. Z digitalnim dvojčkom in namensko razvito rešitvijo navidezne resničnosti Audi izkorišča prednosti digitalizacije in vizualizacije. Te vključujejo podatke o komponentah, ki se dnevno posodabljajo, in ogled različnih izvedb avtomobila. “Pri proizvodnji nas zanima predvsem to, kako bo pozneje videti kot celota,” pove Andrés Kohler in poudari, da pri tem ostaja ključno sodelovanje. “Vedno znova me navduši, ko si nadenem očala za navidezno resničnost in v virtualnem svetu srečam svoje sodelavce. Najprej tam zgradimo novi Audi ali si ogledamo simulacijo računalniško ustvarjenega avatarja, ki to stori v realnem času. Če je treba, se kar tam pogovorimo in optimiziramo zaporedja in delovno okolje, na primer, kako postaviti materiale ali katera orodja potrebujemo.”
Tovarna v Ingolstadtu v enem letu porabi toliko električne energije kot celo mesto. Za varčevanje z energijo so ključnega pomena podatki. Orodje za analizo podatkov Energy Analytics, ki smo ga razvili interno, prispeva k trajnosti proizvodnje in varčevanju z viri. Pomaga nam prepoznati vzroke visoke porabe energije tako med proizvodnjo kot izven nje.
Strokovnjaki najprej v enotni obliki zberejo podatke iz različnih virov, na primer podatke o izdelanih vozilih in komponentah, podatke o porabi energije iz lakirnic ali varilnih naprav ter podatke o energiji, ki se porabi za razsvetljavo ali prezračevanje. V naslednjem koraku podatke o porabi posredujejo energetskim pooblaščencem, ki jih uporabijo za analizo trendov. Če potrebe po energiji presegajo predhodno določene meje dopustnih odstopanj, se poiščejo vzroki in sprejmejo ukrepi za zmanjšanje porabe med proizvodnjo ali celo zmanjšanje osnovne obremenitve v proizvodnih obratih. Z uporabo orodja Energy Analytics smo leta 2021 v tovarni v Ingolstadtu prihranili približno 37.000 megavatnih ur električne energije.
Umetna inteligenca in strojno učenje sta osrednji tehnologiji Audijeve digitalne preobrazbe in sodobne proizvodnje. V obratu za preoblikovanje pločevine v Ingolstadtu algoritem umetne inteligence pomaga pri odkrivanju napak na komponentah. V ozadju tega postopka je programska oprema, ki temelji na umetni nevronski mreži in lahko sama prepozna ter zanesljivo opozori že na najmanjše napake. Tehnologija temelji na globokem učenju, posebni vrsti strojnega učenja, ki lahko operira z nestrukturiranimi in visokodimenzionalnimi podatki. Za več mesecev trajajoče učenje umetne nevronske mreže je ekipa uporabila podatkovno zbirko z nekaj terabajti slik iz Audijevih in Volkswagnovih obratov za proizvodnjo komponent.
V drugem pilotnem projektu Audi z umetno inteligenco preverja kakovost točkovnih zvarov v serijski proizvodnji v Neckarsulmu. Za spajanje delov karoserije vozila Audi A6 je potrebnih približno 5.300 točkovnih zvarov. Do zdaj so zaposleni v proizvodnji naključno preverjali kakovost uporovnega točkovnega varjenja (resistance spot welding, nemško WPS) s pomočjo ultrazvoka. V okviru pilotnega projekta WPS Analytics pa strokovnjaki uporabljajo umetno inteligenco za samodejno in sprotno odkrivanje nepravilnosti. Algoritem, nadzorna plošča in aplikacija za poglobljeno analizo kakovosti se trenutno uporabljajo pri izdelavi karoserije vozil Audi A6 in A7, projekt pa služi kot načrt za nadaljnjo uporabo v povezani proizvodnji.
Edge Cloud 4 Production je lokalna strežniška rešitev, s katero Audi uvaja spremembo paradigme na področju avtomatizacije tovarn. Po uspešnem testiranju v Audijevem proizvodnem laboratoriju (P-Lab) bodo trije lokalni strežniki nadzorovali upravljanje v tovarni Böllinger Höfe v Neckarsulmu, kjer si montažno linijo delita Audi e-tron GT quattro in R8. Majhne serije, ki se tam proizvajajo, so kot nalašč za preizkušanje projektov laboratorija P-Lab in preučevanje možnosti njihove uporabe v obsežni serijski proizvodnji. Pri podjetju Audi želimo postati prvi proizvajalec avtomobilov na svetu, ki bo takšno rešitev osrednjega strežnika uporabljal v ciklični proizvodnji (cycle-dependent production). Če se bo strežniška infrastruktura izkazala za zanesljivo, bomo takšno tehnologijo avtomatizacije – za zdaj edinstveno na svetu – uvedli v serijsko proizvodnjo na ravni celotne skupine.
Z rešitvijo Edge Cloud 4 Production bo nekaj centraliziranih in lokalnih strežnikov prevzelo delo neštetih dragih industrijskih osebnih računalnikov. Strežniška rešitev omogoča, da se obremenitve porazdelijo po celotnem številu virtualnih odjemalcev, kar pomeni bistveno učinkovitejšo rabo virov. Proizvodnja bo tako bolj ekonomična, zlasti ko gre za uvajanje programske opreme, spremembe operacijskih sistemov in stroške, povezane z informacijsko tehnologijo. “Gre za revolucijo,” je prepričan Gerd Walker. “Ko smo želeli nove funkcije, smo morali prej kupovati strojno opremo, s storitvijo Edge Cloud 4 Production pa kupimo le aplikacije v obliki programske opreme. To je ključni korak k proizvodnji, ki temelji na informacijski tehnologiji.”
Audi na področju digitalizacije tesno sodeluje s Tehnično univerzo v Münchnu in Fraunhoferjevim inštitutom za industrijski inženiring (IAO). Cilj naše pobude ‘Automotive Initiative 2025’ (AI25) je vzpostaviti vodilno mrežo strokovnega znanja na področju digitalnega preoblikovanja tovarn. Pobuda AI25 služi kot generator idej in je pomemben gradnik prehoda na digitalno tehnologijo. Audijeva tovarna v Neckarsulmu bo odigrala ključno vlogo kot pilotna tovarna za digitalno preobrazbo skupine Volkswagen. Pomembno vlogo pri tem ima obrat Böllinger Höfe kot laboratorij v resničnem svetu. Za iskanje inovativnih tehnologij Audi uporablja tudi proizvodni laboratorij v Gaimersheimu. Tam strokovnjaki v tesnem sodelovanju z uporabniki preizkušajo uporabnost novih tehnoloških rešitev v serijski proizvodnji.
