„Audi“ svajoja apie išmanias gamyklas, robotus ir virtualią realybę

„Automobilio gamyba tokia, kaip ją suprantame šiandien, ateityje neegzistuos. Ji taps efektyvesnė, išmanesnė, junglesnė, – įsitikinęs Hubertas Waltlas, „Audi“ valdybos narys gamybai. – Į automobilių gamybą ateina nauji specialistai, tokie kaip, pavyzdžiui, tinklų architektai. Jų patirtis leis automobilių gamybai reikalingus įrenginius suderinti taip, kad visi procesai bus itin kruopščiai koordinuoti, o darbuotojai galės maksimaliai išnaudoti gamyklos įrangą.“

Daugelyje vietų „Audi“ išmanios gamyklos vizija jau šiandien yra virtusi realybe. Pavyzdžiui, išplėstosios realybės įrankis „Window to the World“ leidžia gamyklos darbuotojams projektuoti virtualius trimačius automobilio komponentus fiziniame ikiserijiniame modelyje, tad, sako vokiečiai, šitaip gamyba tampa preciziškesnė.

Gamyboje jau naudojami ir trimačiai spausdintuvai, gaminantys sudėtingas metalines automobilio dalis, o išmanūs įrankiai sugeba tiksliai paskirstyti slėgį gaminant reikiamas detales iš metalo lakštų, tad šių tikslumas siekia šimtąsias milimetro dalis.

Automobilių surinkimo linijoje Ingolštadto gamykloje robotai dirba kartu su žmonėmis be jokių apsauginių aptvarų, mat yra suderinti taip, kad žmonėms reikiamus komponentus paduotų tinkamu greičiu ir tiksliai taip, kaip patogu darbuotojams. Apie inovacijas gamyboje ir ateities gamyklų vizijas „Audi“ pasakoja naujame savo žurnalo „Encounter“ numeryje.

Vienapirštis padėjėjas

Štai, pavyzdžiui, Adomas gamykloje dirba ritmingai ir sklandžiai. Atrodo, kad kiekvienas jo judesys yra tarsi įkvėpimas ir iškvėpimas. Adomo ranka stabteli priešais jo kolegą Emilį Betzą ir paduoda 54 metų „Audi“ gamyklos specialistui šviesiai pilką talpą. Ponas Betzas pasisuka į kolegą ir lengvu truktelėjimu pasiima ją iš Adomo rankos.

Adomas teturi vieną pirštą – monetos dydžio siurbtuką. Todėl, kad jis – robotas. Kamera jam atstoja akis, o jo ranka – 1,4 m ilgio metalo konstrukcija, padengta oranžiniu plastiku. Per roboto kūną vingiuoja mėlynos, žalios ir juodos „venos“, kuriomis teka elektra.

Nuo šių metų sausio naujas „darbuotojas“ yra visateisis komandos, gaminančios „Audi A4“, narys.

„Adomas puikiai pritapo ir gerokai palengvino mūsų darbą“, – tikina p. Betzas.

Robotas savo siurbtuku gali „išžvejoti“ aušinimo skysčio išsiplėtimo bakelius iš gilios talpos ir perduoti juos 1,63 m aukščio technikui būtent tuo metu, kai šiam to bakelio reikia, ir paduoti būtent tokiame aukštyje, kaip patogu p. Betzui.

„Aš nesu labai aukštas, todėl detalių pasiėmimas iš itin gilių talpų man visuomet buvo šioks toks iššūkis“, – aiškina technikas.

Užduotis – sukurti tinklą

Johannas Hegelis, „Audi“ Surinkimo technologijų plėtros skyriaus vadovas, sako, kad kompanijos tikslas – paversti kiekvieną darbo vietą kaip įmanoma ergonomiškesne. Tad robotų prie automobilių surinkimo linijos atsiras ir daugiau.

„Labiausiai jų reikia ten, kur dirbant reikia daug fizinės jėgos. Faktas tas, kad demografiniai rodikliai nėra mūsų pusėje“, – pastebi p. Hegelis.

Tiesa, robotas Adomas nėra vien tik dėl ergonomijos. Jis – „Audi“ ateities išmanios gamyklos vizijos žvaigždė. Rimčiausia užduotis kompanijai – sujungti visus gamyklos elementus į išsamų tinklą ir užtikrinti, kad  duomenys iš mašinų, robotų, įrengimų, žmonių ir kitko į tinklą atkeliautų atitinkama tvarka ir leistų visiems gamybos nariams sėkmingai komunikuoti tarpusavyje.

Adomas bendrauja ir su valdymo sistema, ir su žmonėmis, diegiančiais išsiplėtimo bakelius į automobilius. Kaskart, kai p. Betzas pritvirtina žarneles, jis paspaudžia raudoną mygtuką taip duodamas robotui signalą, kad reikalingas išsiplėtimo bakelis.

„Adomas buvo labai lengvai integruotas į gamybos procesą. Didžiausias jo privalumas tas, kad jis tapo darbuotojų komandos dalimi. Tai didžiausias skirtumas tarp jo ir jo „kolegų“, dirbančių narvuose“, – pasakoja Thomas Schramlas, projekto lyderis.

Nors robotai įprastai yra bevardžiai, p. Betzas ir jo kolegos naują padėjėją praminė Adomu.

„Ilgai bandėm atrasti tinkamą vardą ir galiausiai apsistojome ties „Adomu“. Mums jis atrodo labai tinkamas, galų gale, juk jis pirmasis iš tokio tipo robotų“, – juokiasi p. Betzas.

Anksčiau nei buldozeriai

„Audi“ pinigų sutaupo ir naudodama virtualiosios ir išplėstosios realybių sistemas. Pavyzdžiui, Meksikoje esanti „Audi“ gamykla gali būti labai arti nuo Ingolštadto. Viskas, ko reikia, tai komandos su planšetiniais kompiuteriais.

2,4 m aukščio ir 6 m pločio ekrane įmanoma matyti net smulkiausias gamyklos detales, tą leidžia 6,7 mln. taškų raiška ir 32.000 liumenų ekrano šviesumas. Vaizdą kuria kompiuterių junginys, sudarytas iš 11.250 kompiuterių branduolių, sujungtų stiklo pluošto kabeliais. Kai jie dirba, procesai skaičiuojami milisekundėmis, o aušinimo sistemai prireikia 10 kW energijos.

„Mes visiškai skaitmenizavome Ingolštadto, Nekarzulmo Vokietijoje, Dero Vengrijoje, Briuselio Belgijoje ir San Jose Chiapa Meksikoje gamyklas, – sako Oliveris Riedelis, Kontrolės ir informacijos procesų planavimo padalinio vadovas. – Naujos gamyklos egzistavo kaip skaitmeniniai modeliai dar tuomet, kai pirmieji buldozeriai nebuvo atvykę. Šitaip buvome tikri, kad vėliau vykdant darbus viskas vyks idealiai.“

Pavyzdžiui, naujai gamyklai Meksikoje prireikė maždaug 16.000 CAD tipo duomenų bylų, įskaitant visus gamyklos variantus ir versijas. 790 iš jų rodo dabartinę gamyklos būklę. „Suspausti“ duomenys užima maždaug 70-80 gigabaitų (GB). Tačiau išmani technologija leidžia juos matyti tiek kompiuteryje, tiek planšetėje.

Primena žaidimą

Štai „Audi“ specialistai Katarina Kunz ir Michaelis Gunteris atrodo taip, tarsi būtų įnikę į žaidimą. Jie dėvi 3D akinius, o Michaelio ranką, kuria jis gestikuliuoja erdvėje, juosia stora juoda juosta.

Iš tiesų šie du specialistai stovi pasirengimo gamybai centre, dar vadinamame „urvu“. Čia įdiegti keli tarpusavyje sąveikaujančių projekcinių paviršių, tad čia užsukę darbuotojai yra visiškai apsupti virtualios aplinkos. Šių dviejų darbuotojų užduotis – užtikrinti automobilių gamybos galimybes dar prieš prasidedant realiai gamybai. Dažnai jie dirba iki vieno ar kito modelio gamybos pradžios likus trims metams.

Pavyzdžiui, p. Gunteris bando išsiaiškinti geriausią kėbulo ir važiuoklės sistemos derinį. Štai kodėl dirbdamas jis naudoja „Myo“ raištį, pagamintą Kanados žaidimų sektoriaus kompanijos. Juosta elektros srovės impulsais tikrina apatatinių rankos raumenų ir sausgyslių veikimą bei šitaip žino, kaip juostą dėvintis asmuo judina ranką ir pirštus. O infraraudonųjų spindulių kamera stebi, kurioje vietoje „Audi“ specialistas šiuo metu yra. Ši, beje, atkeliavusi iš „Kinect“ žaidimų konsolės.

Duomenys iš jutiklių perduodami į kompiuterį, šis su vizualizacija bendrauja per itin sparčias vaizdo plokštes. Keturi lazeriniai projektoriai rodo trimačius automobilio kėbulą, važiuoklę ir surinkimo liniją. Kai p. Gunteris kilsteli ranką numatytu būdu aukštyn, sistema reaguoja taip, kaip užprogramuota, ir kilsteli važiuoklę aukštyn kėbulo link.

„Myo“ juosta tebėra prototipas, tačiau rodo didelį potencialą.

„Ieškojome gana pigių sprendimų. Žaidimų sektoriaus technologijos yra itin patraulios, mat jos nebrangios, be to, dėl plataus naudojimo sparčiai tobulėja“, – aiškina p. Kunz.

Šiandien „urvas“ dar yra ir komunikacijos instrumentas. Ponios Kunz ir p. Gunterio kolegos iš techninio vystymo, planavimo, kokybės užtikrinimo ir produkcijos skyrių neretai ateina aptarti trimačių vaizdinių.

„Ateityje, manau, mes eisime pas juos. Apsiginklavę „Myo“ juosta, „Kinect“ kamera, sparčiu kompiuteriu ir 3D akiniais“, – tiki p. Gunteris.

Chaosas – tik iš pirmo žvilgsnio

„Audi“ neslepia, kad kompanija permąsto iš naujo visus gamybos procesus. Nedidelė grupė Ingolštadto gamyklos talentų dirba rinkdami „išmanios gamyklos“ idėjas. Jų užduotis – tą padaryti iki 2035 m. Dabartinė vizija išties įspūdinga.

Salėje, kur gimsta inovatyvios idėjos, gamybos linija apleista. Rodos, chaotiškai čia juda robotai, transportuojantys automobilius – jau beveik baigtus ar dar tik pradėtus gaminti. Chaosas čia tik iš pirmo žvilgsnio. Iš tiesų kiekvienas robotas juda preciziškai sudėliotais maršrutais ir laikydamasis labai logiško gamybos plano. Krovinius jie gabena būtent ten, kur nurodoma gamybos plane – į vadinamąsias kompetencijos salas.

Iš kėbulo dalių gamybos salės atkeliauja automobilio dalys, išspausdintos didžiulių trimačių metalo spausdintuvų, gretimoje „saloje“ robotų talkinami darbuotojai dirba diegdami elektros motorus, vandenilio sistemas, vidaus degimo variklius, greta – diegiamos interjero ir apdailos detalės. Čia neišsenkantis odos ir apdailos medžiagų pasirinkimo sandėlys, kuriame klientas norimą automobilio interjerą išsirinko prieš kelias valandas.

Dar daugiau chaoso, rodos, tvyro ore. Kadangi visi gamyklos elementai nuolatos sąveikauja tarpusavyje ir keičiasi informacija, transporto sistema „žino“, kokios detalės kur reikia.

Kitaip tariant čia automobiliai juda ne matoma gamybos linija, o virtualia. Jis keliauja nuo „salos“ iki „salos“, kur yra aprūpinamas visais būtinais komponentais ir medžiagomis. Tai labai panašu į lėktuvo kelionę nuo oro uosto iki oro uosto, kuriuose, kur jis benutūptų, visuomet laukia komanda. Ir, panašiai kaip oro uoste, išmanioje gamykloje visi procesai valdomi iš milžiniško duomenų centro. Centre žinoma kokie automobiliai gaminami, kokie procesai kada vyksta ir kiek jie trunka, kokie komponentai yra gamykloje, kur jie turi atsidurti ir, galiausiai, kas nutiks vėliau.

Žmonių neatsisako

Nepaisant gamykloje naudojamų technologijų gausos, jai dar toli iki buvimo be žmonių. Daugybė modelių variantų, aukšto lygio individualizavimas ir griežti kokybės standartai gali būti išlaikyti tik dalyvaujant žmonėms. Visgi robotai visur, kur įmanoma, atlieka fizinį darbą, žmonės gamykloje atsakingi už planavimą ir kontrolę.

Kadangi gamyba tapusi neįtikėtinai plati, kiekvienas darbuotojas aprūpintas dėvimomis informacinėmis sistemomis, kurios geba sukurti ir trimates projekcijas. Jos parodo, kur tiksliai turi būti įdiegtas reikiamas komponentas dar prieš tai, kai jį paduoda asistentas-robotas.

Aloisas Brandtas, „Audi“ technologijų vystymo ir inovacijų skyriaus vadovas, yra tikras, kad 2035 m., nepaisant viso technologinio proveržio, šiandieninės gamybos linijos dar nebus visiškai apleistos. Jis labai gerai žino, kad Henrio Fordo metodas, pristatytas prieš gerą šimtą metų, išlaikys savo privalumus ir ateityje.

„Bus sunku rasti kažką efektyvesnio ten, kur reikia masinės gamybos ir išlaikyti vienodus standartus“, – tiki jis.

Nepaisant to, klientai „premium“ segmento gamintoją verčia augti kita kryptimi. Sparčiai auga galimų automobilių variantų skaičius, įranga tampa vis sudėtingesne, be to, vis dažniau klientai nori individualizuoti savą automobilį.

„Šioje vietoje mes jau išsėmėme linijinės gamybos galimybes“, – sako p. Brandtas, mat gaminant tą patį modelį nuolatos skiriasi reikalingų darbuotojų skaičius.

Pavyzdžiui, iš tinklo įkraunamas hibridas „Audi A3 Sportback e-tron“. Tam, kad toks modelis galėtų būti gaminamas su kitais A3, teko pridėti papildomą liniją, kur į jį diegiami elektriniai komponentai. Ir tai tik vienas pavyzdžių tarp gausybės jėgainių, pavarų ir kitokių įmanomų pasirinkimų. Kitaip tariant, Henrio Fordo laikais viskas buvo gerokai paprasčiau – jo „Tin Lizzy“ buvo prieinamas tik juodas ir tik kaip gamintojo numatytas variantas.

Dešimtmečius nauja automobilio karta reikšdavo keliomis arklio galiomis pajėgesnį, keliais kilometrais daugiau su litru degalų nuvažiuojantį variklį ir patogesnes sėdynes. Tas pats ir su gamyba – detalės tobulėdavo, tačiau buvo gamintos tuo pačiu pagrindu, kaip ir prieš šimtmetį. Abi sritys keičiasi. Šiandien sąrašai su naujomis funkcijomis ir technologijomis, esančiomis automobilyje, begaliniai, o tai reiškia ir milžiniškus pokyčius automobilių gamyboje.