Połącz się z nami

Cześć, wpisz to czego szukasz

Aktualności

Cyfrowo planowana produkcja Audi e-tron GT

Audi e-tron GT to pierwszy model spod znaku czterech pierścieni, którego produkcja została w całości zaplanowana bez używania fizycznych prototypów. Było to możliwe dzięki wielu innowacyjnym rozwiązaniom technicznym, m.in. dzięki trójwymiarowemu skanowaniu budynków, procesowi uczenia się maszyn (tzw. machine learning) i dzięki wykorzystaniu wirtualnej rzeczywistości. Wszystkie procesy montażowe: procedury i poszczególne czynności wykonywane przez pracowników, zostały przetestowane i zoptymalizowane w przestrzeniach wirtualnych, które w najdrobniejszych szczegółach odwzorowują ich rzeczywiste odpowiedniki.

Planowanie wirtualne jest obecnie stosowane również poza obszarem określonych obiektów, pozwalając na cyfrową, zdalną pracę bez konieczności odbywania podróży służbowych i zleceń zagranicznych. Rozwiązanie to funkcjonować będzie również po zakończeniu obostrzeń związanych z pandemią. Skany 3D i planowanie w przestrzeni wirtualnej sprawiają, że procesy są bardziej wydajne i trwałe.

Gdzie wykorzystywane jest wirtualne planowanie i dlaczego trójwymiarowe skanowanie jest tak ważne w tym procesie?

W konwencjonalnym procesie planowania produkcji każdego nowego modelu Audi wykorzystywane są różne prototypy. We wczesnej fazie planowania wytwarzane są prototypy pojazdów, które są raczej jednorazowymi modelami i w których wiele części wykonanych jest ręcznie. To czasochłonne i kosztowne. Pracownicy planowania montażu wykorzystują te prototypy do definiowania i optymalizacji późniejszych procesów produkcyjnych. Jakie są zadania pracownika? Gdzie musi znajdować się dana część, aby pracownik miał do niej optymalny dostęp? Czy pracownik może samodzielnie trzymać i instalować część? Jak musi się przy tym poruszać? Czy inne części stoją na przeszkodzie? Jakich narzędzi potrzebuje? Podczas planowania produkcji modelu Audi e-tron GT tego typu pytania i udzielone na nie odpowiedzi zostały w całości przeniesione do świata wirtualnego. Każdy krok i każde działanie były testowane w przestrzeni cyfrowej, przy użyciu wirtualnej rzeczywistości. Celem wirtualnego planowania jest takie ułożenie poszczególnych czynności i działań, by podczas późniejszej produkcji pojazdu wszystkie procesy były perfekcyjnie zsynchronizowane i aby cykle linii produkcyjnej były płynnie koordynowane. Wymaga to precyzyjnego i skalowalnego modelowania każdego detalu hali produkcyjnej. Do tego stosuje się trójwymiarowe skanowanie. Za pomocą specjalnego sprzętu i oprogramowania tworzy się wirtualną reprodukcję fizycznego obiektu produkcyjnego, w tym wszystkich urządzeń, narzędzi i półek.

Zakład produkcyjny Audi w Böllinger Höfe, będący częścią fabryki w Neckarsulm, gdzie produkowane jest Audi e-tron GT, również został odtworzony w cyfrowym świecie. A dzięki nowym, cyfrowym metodom planowania, na bazie tego modelu można zaplanować produkcję z praktycznie rocznym wyprzedzeniem.

Jak działa trójwymiarowe skanowanie i jaką rolę w tym procesie odgrywa sztuczna inteligencja?

Urządzenie skanujące ma około dwóch metrów wysokości i cztery koła, dzięki czemu pracownik może przemieszczać je po całej przestrzeni. Na górze znajduje się urządzenie LiDAR (ang. Light Detection and Ranging), trzy dodatkowe skanery laserowe i kamera. Podczas skanowania przestrzeni prowadzone są jednocześnie dwa procesy: kamera szerokokątna robi zdjęcie przestrzeni, podczas gdy lasery precyzyjnie ją mierzą i generują trójwymiarową chmurę punktów otoczenia. Tylko w zakładach w Neckarsulm zostało już zeskanowanych przy użyciu tej techniki 250 000 metrów kwadratowych powierzchni hal produkcyjnych. To, że generowane punkty, obrazy i zbiory danych stają się użytecznym obrazem ogólnym, który może być wykorzystany w istniejących systemach planowania, wynika z interakcji pomiędzy sprzętem a oprogramowaniem. Zastosowane tu oprogramowanie jest własnym opracowaniem Audi, opartym na sztucznej inteligencji i zasadzie uczenia się maszyn (ang. machine learning). Chmura punktów i zdjęcia są łączone w trójwymiarową, realistyczną przestrzeń podobną do tej, którą widać w Google Street View. Proporcje i rozmiary są prawdziwe, odpowiadają rzeczywistości, ale można je skalować. Oprogramowanie automatycznie rozpoznaje wszystkie obiekty w przestrzeni.

Skaner za każdym razem uczy się też jeszcze dokładniej automatycznie rozpoznawać, rozróżniać i klasyfikować obiekty. Na przykład: system odróżnia półkę od stalowej belki konstrukcji hali. Pozycja półki może być później zmieniona w programie i w przestrzeni wirtualnej, a pozycja stalowej belki nie. Dane te umożliwiają wirtualne przejście przez zeskanowany zakład produkcyjny z dowolnego punktu początkowego i mogą być bezpośrednio wykorzystane w procesach planowania.

Gdzie jest już wykorzystywane planowanie w wirtualnej rzeczywistości i jakie korzyści przynosi?

Audi e-tron GT jest pierwszym modelem z czterema pierścieniami w logo, którego procedury produkcyjne i związane z nimi procesy logistyczne zostały przetestowane wyłącznie wirtualnie, bez żadnych fizycznych prototypów.

W związku z tym przygotowywano kompleksowy, wirtualny, cyfrowy model procesu montażu, w którym uwzględniono dane pojazdu, dostawy materiałów, urządzenia, narzędzia i przebieg następujących po sobie działań i czynności. Jednym z elementów tego modelu są trójwymiarowe skany. Model cyfrowy jest podstawą do dalszych innowacji procesu. Andrés Kohler, odpowiedzialny w Audi za wirtualne planowanie montażu mówi: „Dzięki opracowanemu przez Audi rozwiązaniu VR i cyfrowemu modelowi, koledzy z całego świata mogą się teraz spotykać w przestrzeni wirtualnej i znaleźć się w środku zakładu produkcyjnego jutra. Mogą spoglądać „przez ramię” cyfrowym pracownikom wykonującym zaplanowane procedury. Mogą również w tej aplikacji doświadczyć i zoptymalizować procesy dla dowolnych wariantów produkcyjnych.” Wyniki mogą być następnie wykorzystane do szkolenia pracowników, również w oparciu o aplikację VR. Nowe możliwości są obecnie wykorzystywane w coraz większej liczbie projektów i w wielu miejscach. Na przykład w zakładzie Audi w San José Chiapa w Meksyku odbyły się już warsztaty 3P (3P = Production Preparation Process – proces przygotowania produkcji), w których uczestniczyli również członkowie zespołu projektowego z Ingolstadt. Wcielając się w cyfrowe awatary, a więc całkowicie wirtualnie, eksperci omówili i zaplanowali produkcję Audi Q5 oraz nowego Q5 Sportback.

Wszystkie procedury montażowe, podobnie jak aspekty dotyczące ergonomii, dokładnego rozmieszczenia maszyn, półek i części wzdłuż linii montażowej, są określane i testowane w czasie rzeczywistym. Audi jest w Grupie Volkswagen liderem prac nad rozwojem kompleksowych rozwiązań VR i modeli cyfrowych. Pod kierownictwem specjalistów z Ingolstadt i Neckarsulm, projekt ten jest obecnie wdrażany we wszystkich markach Grupy.

Coś więcej niż tylko budynki i procesy: jak działa wirtualne planowanie transportu podzespołów?

Wirtualne planowanie nie ogranicza się tylko do procesów i procedur pracy. Za pomocą tej technologii można również planować transport i magazynowanie wrażliwych części w specjalnych pojemnikach. Pojemniki te zostały zaprojektowane dla przechowywania i transportowania pojedynczych, szczególnie wrażliwych części Audi e-tron GT, takich jak moduły elektryczne lub części wewnętrzne. W projektowaniu również użyto aplikacji wirtualnej rzeczywistości zamiast wielu fizycznych prototypów z żelaza i stali. Wirtualne planowanie transportu i magazynowania takich pojemników działa następująco: Ponieważ istnieją zestawy cyfrowych danych dla wszystkich części, można je wczytać bezpośrednio do aplikacji VR i w razie potrzeby odpowiednio skalować. Podobnie jak na warsztatach 3P, tu również wielu pracowników z różnych miejsc spotyka się w wirtualnej przestrzeni, ćwicząc najbardziej optymalne i dopasowane do potrzeb warianty transportu i przechowywania takich pojemników z częściami. W proces zaangażowani są również pracownicy działu logistyki, planowania montażu, bezpieczeństwa pracy, zapewnienia jakości, planowania przepływu materiałów oraz dostawcy. Do oznaczania swoich zmian na wirtualnych pojemnikach używają cyfrowych długopisów. W trakcie tego procesu kontenery są ładowane i rozładowywane, przenoszone i mierzone.

Jednym z celów tego planowania jest optymalne bezpieczeństwo części podczas transportu. Ponadto pracownicy lub robot muszą być w stanie łatwo chwycić część i zdjąć ją z pojazdu transportowego. Po zakończeniu wirtualnego ćwiczenia, dane projektowe procesu są eksportowane do większego systemu, a na ich podstawie produkuje się pojazd transportowy.

Co wpływa na to, że wirtualne planowanie jest zrównoważone środowiskowo i ekologiczne?

Czasami mniej oznacza więcej. Stąd płyną trzy wytyczne, czyniące wirtualne planowanie zrównoważonym środowiskowo:

– Mniej zasobów: wirtualne planowanie produkcji Audi e-tron GT bez użycia fizycznych prototypów pozwoliło zaoszczędzić nie tylko czas, ale także materiały, a tym samym zasoby naturalne. To samo odnosi się do projektowania środków transportu oraz magazynowania i transportowania pojemników z częściami. Tworzenie prototypów z żelaza i stali wymaga zasobów i energii, wirtualne planowanie czyni to w wielu przypadkach zbędnym.
– Mniej odpadów: Dotychczas delikatne części były często transportowane w uniwersalnych pojemnikach z niestandardową wykładziną ochronną. Wykładzina ta jest jednak jednorazowego użytku, a zastosowanie nowych, specjalnych i niestandardowych kontenerów sprawia, że jest ona zbędna. Dzięki temu wirtualne planowanie bezpośrednio ogranicza ilość odpadów.
– Mniej podróży służbowych: Zrównoważony rozwój i ochrona środowiska to podstawowy cel koncernu z Ingolstadt. Jednak w czasach pandemii koronawirusa istnieją również powody zdrowotne, by jak najbardziej ograniczyć liczbę podróży służbowych. Wirtualne planowanie wydatnie w tym pomaga. Procesy, które kiedyś wymagały fizycznego spotkania, teraz są możliwe w przestrzeni wirtualnej.

Jakie perspektywy na przyszłość wiążą się z wirtualnym planowaniem?

Model cyfrowy jest podstawą dla dalszych możliwości działań w przestrzeni wirtualnej. Jeśli połączy się możliwości wirtualnego planowania z cyfrowym modelem pojazdu, trójwymiarowym skanowaniem i aplikacją wirtualnej rzeczywistości z możliwościami druku 3D, to w przyszłości warsztaty 3P mogą być prowadzone również w tzw. rzeczywistości mieszanej. Poszczególne części byłyby wtedy produkowane natychmiast za pomocą drukarki 3D i tylko w niewielkim stopniu przy użyciu zasobów naturalnych. Umożliwia to fizyczne testowanie poszczególnych elementów w przestrzeni wirtualnej, np. ocenę haptyczności i masy części. Jest to kluczowy krok łączący zalety obu światów. Wirtualne spotkania i współpraca za pośrednictwem awatarów w świecie wirtualnym mogą w coraz większym stopniu zastąpić zagraniczne zlecenia i dłuższe podróże służbowe. Już dziś możliwe jest wykorzystanie przestrzeni stworzonej przez skaner 3D do cyfrowej nawigacji wewnątrz pomieszczeń, a rozmieszczenie maszyn i urządzeń w przestrzeni można zaplanować z dokładnością co do centymetra, wykorzystując rzeczywistość rozszerzoną.

Reklama

Może Cię również zainteresować

Aktualności

Pierwszy na świecie elektryczny rajdowy puchar jednej marki

Aktualności

Po wielu miesiącach zapowiedzi spółka ElectroMobility Poland ujawniła prototypy polskich samochodów elektrycznych

Aktualności

W pierwszej połowie roku 2020, Audi dostarczyło do klientów na całym świecie 17 641 sztuk modelu e-tron.

Aktualności

Najnowsze badanie przeprowadzone na polskich respondentach przez zespół analityczny InsightOut Lab we współpracy z marką Volkswagen dowodzi, że rozwój rynku fotowoltaicznego może pozytywnie wpłynąć...