Fabriksdesignprocessen för framtida utveckling av produktionssystem

Relevanta dokument
Lots för fabrikslayout. Frukostmöte Automation Region 5 maj 2015

Pre-VITS (Förstudie - Virtuella verktyg för service, underhåll och återvinnings flöden)

Krock kompatibilitet mellan personbilar och lastbilar

Samverkansformer och resultat av FFI HP projekt vid tillverkning av transmissionsdetaljer

Robotbaserad in-line mätning InRob

Balansera aktiv och passiv säkerhet

Digital factory building blocks byggblock i den digitala fabriken

Visual Quality Measures

Projekt Provtillverkning av Bakstam till City buss med 3D Litecomp teknologi

Regeringsuppdrag: förslag till FoU-program Produktionsteknik. Ulf Holmgren VINNOVA

Development of Mechanical Joining Technology for Light Weight Car Body Concepts

Presshärdade lagerkomponenter (PRELAG) Hans Bodin Hållbar Produktionsteknik

Krocksäkerhet för nya drivlineteknologier. Stefan Thorn Delprogram: Fordons- och Trafiksäkerhet

Hållbar Utveckling av Punktsvetsad Struktur Del 2

Stokastisk simulering inom hållfasthetslära. Tomas Dersjö Delprogram: Fordonsutveckling

Elektrisk Bergtäkt: Förstudie

DICOUNT- Distraction and Inattention COUNTermeasures

FFI - Fordonsstrategisk Forskning och Innovation

Framtida Kopplingsaktivering och styrning för HEV drivlinor - Krav och System Definition (en förstudie)

Processimulering av presshärdning - Värmeöverföring och friktion i glidande kontakter - PROCSIM3

INOM SATSNINGEN FORDONSSTRATEGISK FORSKNING OCH INNOVATION (FFI)

Stereokamera i aktiva säkerhetssystem

Fältprov av skyddssystem (sensordelen) för cyklister och fotgängare vid personbilskollision

Innehåll Andreas Rosengren

Hur möter Scania framtidens utmaningar?

I Sverige finns flera världsledande fordonstillverkare

Den nya mötesplatsen för konkurrenskraft i tillverkande industri

Bröstskadeprediktion vid krockprov med tunga fordon

Hur du kan dra nytta av statligt stöd till Forskning, Utveckling och Innovation?

Feature based operation planning. Författare Magnus Lundgren Datum Delprogram Hållbar produktionsteknik

Agenda Andreas Rosengren

Parallellisering av integrationstest (PINT)

Rekonfigurerbar produktion

Vidareutveckling av prov- och mätmetoder för tunga kommersiella fordons passiva säkerhet

Resultat från den första Workshopen

Utveckling av kalibrerprocess för alkolås

När roboten lämnar buren nu. robotassistent!

Riktlinje Digital leverans för bygg och fastighet

Factory in a Box Mobile Production Capacity on Demand

Virtuell Verifiering från formning till sammansatt detalj

Prel förslag program Konferens dag 1

Gjutsmidning för tillverkning av komponenter med skräddarsydd geometri och hållfasthet

MMI-Design av systemlösningar i kontrollrum Arbetsprocess för utformning

Framtidens produktion

ProduktionsAkademien

Akademins bidrag till framtida innovationer. Annika Stensson Trigell Professor i Fordonsdynamik

Lean Wood Engineering

iqdrive vägen mot autonoma fordon

Användning av virtuella tekniker inom sjukvård. - Exempel på demonstratorer framtagna vid Högskolan i Skövde

FÖRETAGSFORSKARSKOLAN SMART INDUSTRI

Styrsystem med aktiv säkerhet i tunga fordon. Jolle IJkema Delprogram : Fordons- och trafiksäkerhet

Framtidens hållbara Produktionssystem

Data Driven Modeling for Uptime

Världsledande transportforskning i. Vicerektor Anna Dubois Chalmers Tekniska Högskola

Holistiskt angreppssätt för ökad trafiksäkerhet

Skaraborgs Innovativa Miljöer - EN PRESENTATION -

Ledningssystem för hållbar IT-användning. Förslag till ny standardisering

Integrerade modeller och datastandardisering. Projektplan för projekten inom fokusområdet

Utdrag från kapitel 1

Toyotas produktdesign- och utvecklingsprocess

Verifieringsmetoder för aktiva säkerhetsfunktioner

Lässystem Produktionsutveckling

Skyddande ytskikt för varmformade komponenter (Protective Metal Coating)

Utvärdering av Gruvforskningsprogrammet

Biofuels for Transportation

Focus on Hygien Ren plåt ger ökad produktivitet vid plåtformning

fordon och transporter Strategiska milstolpar framtagna av myndigheter och fordonsindustrin inom samverkansprogrammet FFI

UTBILDNINGSPLAN. Programmet för industriell teknik, 120 poäng. The Programme in Industrial Engineering, 180 ECTS

Tekniska kluster Lessons Learned

Peter Bryntesson 2 Juni, 2015 Luleå

FI2Energi. Samordnad informationshantering för energi och media. Informationsseminarium Energiprojekt.blogspot.com

CSILab en arena för forskning och utveckling av industrie 4.0 konceptet. Åsa Fast-Berglund Chalmers

Högeffektiv magnetisk pulsteknik för stansning av plåt

Andreas Rosengren

Prevas översikt. Excellence in Technology for 25 Years

Simulering av brand i Virtual Reality

L U N D S U N I V E R S I T E T INDUSTRIELL EKONOMI

Projektpresentation Leen & Green Production Navigator-step 2 (huvudprojektet)

IQFleet - Intelligent styrning av fordon och flottor

Sol(s)ting Innovatum Intressanta exempel på affärsmodeller och teknik Martin Warneryd SP

Nina Pikulik, Tyréns Konfigurationssystem för en teknisk plattform. Konfigurationsprocess istället för traditionell projektering

Resan till University of Central Florida 2009

Introduktion - Metodik i Produktutveckling

openbim Stockholm 22 april 2013 Kraven på BIM är här

NEA:s Julkarameller 2009: Odette. Sten Lindgren Odette Sweden

SP SVERIGES TEKNISKA FORSKNINGSINSTITUT 2013

affärsjuridik Commercial and Tax Law affärsjuridik Commercial and Tax Law affärsjuridik Laws (LL.M) with a Major in Commercial and Tax Law

KTH Royal Institute of Technology

KONSTFACK Institutionen för design, inredningsarkitektur och visuell kommunikation KURSPLAN

PRODUCT DEVELOPMENT BASED ON HUMAN BEHAVIOUR. PT Dagen i Skövde

Strategisk förnyelse. digitalisering. Teknik. den marginella nyttan med 1980-talets IT-paradigm avtar. Processer. Affärsmodeller.

Förutsättningar och hjälpmedel för framtidens operatör Åsa Fast-Berglund Docent inom informationssystem PPU, Produktionssystem

Återtillverkning en resurseffektiv återanvändning av produkter

Automation, additiv tillverkning och digitalisering

Örebro universitet Samverkan med industrin

Framtidens Fabrik. Produktionssystem för kunskapsintensiva produkter automation och flexibilitet för ökad industriell konkurrenskraft

Utveckling och Förnyelse

Distribuerad Reglering av Fordonståg II, Slutrapport

Vår flexibla lösning för för Intelligent Workload Management

Lättvikt och produktion inom fordonstillverkning

Transkript:

Fabriksdesignprocessen för framtida utveckling av produktionssystem Projekt inom FFI Hållbar produktionsteknik Författare: Gunilla Sivard et al. Datum: 2013-04-30

Innehåll 1. Sammanfattning... 3 2. Bakgrund... 4 3. Syfte... 5 4. Genomförande... 5 5. Resultat... 6 5.1 Bidrag till FFI-mål... 6 5.2 Specifika resultat... 6 6. Spridning och publicering... 10 6.1 Kunskaps- och resultatspridning... 10 6.2 Publikationer... 10 7. Slutsatser och fortsatt forskning... 11 8. Deltagande parter och kontaktpersoner... 12 Kort om FFI FFI är ett samarbete mellan staten och fordonsindustrin om att gemensamt finansiera forsknings-, innovations- och utvecklingsaktiviteter med fokus på områdena Klimat & Miljö samt Säkerhet. Satsningen innebär verksamhet för ca 1 miljard kr per år varav de offentliga medlen utgör hälften. För närvarande finns fem delprogram Energi & miljö, Fordons- och trafiksäkerhet, Fordonsutveckling, Hållbar produktionsteknik och Transporteffektivitet. Läs mer på www.vinnova.se/ffi

1. Sammanfattning Fordonsindustrin står inför en stor utmaning vid övergången till miljösäkrade fordon och produktion med bibehållen konkurrenskraft. Nödvändiga ändringar måste genomföras snabbt, vara kvalitetssäkrade och inte påverka ledtider, en utmaning som möts av FFI Hållbar produktionsteknik och av detta projekt. Projektet Fabriksdesignprocessen för framtida utveckling av produktionssystem (FDP) var ett treårigt samarbetsprojekt mellan KTH och Scania, med en budget på 12,5 MSEK. Målet var att ta fram metoder för en samordnad och effektiv fabriksdesignprocess. Fabriksdesignprocessen påverkar inte bara effektiviteten i projektfasen av fabriksdesign och installation utan även effektiviteten för den efterföljande produktionen, avseende olika aspekter på produktionssystemet inklusive effektivt materialflöde, utnyttjande av verkstadsyta, arbetsmiljö och säkerhet. Det finns ett antal parallella och av varandra beroende delsystem som utvecklas, t.ex., fabrikslayout, mediasystem för elektricitet, vatten, luft, värme och kylning, trycklyft och hydraulik, spån- och avfallshantering, process vätskor, nätverk för kommunikation, sprinklersystem och byggnad. Projektet har fokuserat på datorstödda arbetsprocesser och kommunikation av modeller mellan olika intressenter i layoutframtagningen. Det främsta målet var att utveckla metoder för en koordinerad fabriksdesignprocess med förenklat informationsutbyte och återanvändning av kunskap och modeller. Ett nytt fabriksprojekt hos Scania användes som testfall. Projektarbetet delades upp i fyra arbetspaket som resulterade i processmodeller, specifikation av information och utvärderingar av system. Projektet har fördjupat förståelsen för de funktioner som krävs och hur modeller ska utformas för att stödja designprocessen. Principer för representation av layoutmodeller med hjälp av systemneutrala standarder för kommunikation har undersökts, inklusive verifiering av användbarheten av STEP-standarden AP214 för representation av layoutinformation. Demonstratorer har använts för att visa hur layoutarbete i samverkan kan ske med en kombination av kommersiella layout- och PLM-system. Vidare har ett första förslag till informationsarkitektur tagits fram.

Dessa resultat bidrar till att säkra produktionsutvecklingsproceserna i vilka virtuella planerings- och dataadministrationsverktyg används effektivt, för att möta den industriella utmaningen att genomföra nödvändiga produktionsändringar snabbt och med säkerställd kvalitet och ledtid. Även om dessa resultat är viktiga, så finns det en djup klyfta mellan industrins omedelbara behov och möjligheterna som forskningsfronten erbjuder. KTHs forskare har visionen att anpassningsbarheten hos tillverkningssystemen kommer att kunna förbättras radikalt genom en öppen informationsparadigm, där interopererande system och integrerad information möjliggör en sömlös kommunikation av modeller mellan olika intressenter, som kan kombinera intelligenta modeller av olika slag för att analysera nyckeltal i produktionen. Denna vision kräver en fokuserad ansträngning för att förfina och implementera de uppnådda resultaten inom systemneutral modellering av digitala fabriker; ett arbete som kommer att beskrivas i framtida projektansökningar. 2. Bakgrund Fabriksdesignprocesen påverkar inte enbart projektfasen av fabriksutvecklingen och installationen, utan också efterföljande produktionseffektivitet, avseende olika aspekter av tillverkningssystemet, t.ex. materialflöden, utnyttjande av fabriksytor, arbetsmiljö och säkerhet. Fabriksdesignprocesen, särskilt layoutprocessen, bestämmer materialflödena under tillverkningsprocessen. Layouter där stationer placerats utan en strukturerad plan och utvärdering kommer att resultera i längre genomloppstider, stora lager och mycket varor i arbete, vilket ökar produktionskostnaden. Ett strukturerat arbetssätt underlättar också design och installationsprocesserna, vilket skapar en potential för betydande besparingar av tid och kostnader i en kapitalintensiv process. Genom att designa fabriker baserat på fabriksmodeller där relevanta aspekter på layout, kapacitet, miljöpåverkan, etc. kan utvärderas och säkras på förhand, kommer det att bli möjligt att uppnå snabba installationer och omkonfigureringar, vilket säkerställer snabb upprampning av produktionen med högt utnyttjande av produktionsresurserna.

Fig 1.En modelldriven process för produktionsutveckling I MERA-projektet ModArt definierades en modelldriven produtionsutvecklingsprocess. I ett modelldrivet utvecklingsscenario är modellerna av artiklar, processer och resurser själva informationsbärare som används och förfinas genom arbetsprocesserna. Beredningen och layouten är två inbördes beroende aspekter av tillverkningsprocessen, eftersom verktygsmaskinerna, vilka utför tillverkningsoperationerna har dimensioner och gränssnitt mot media, materialhantering utrustningar och fundament i layouten. Att bestämma den exakta beredningen och layouten är sålunda en kompromiss mellan driftsmässiga fördelar och fysiska restriktioner. Genom att arbeta med modeller av layout, verktygsmaskiner och operationer i en modelldriven process underlättas visualiseringen av beroenden mellan utvecklingsaktiviteter och olika aspekter på tillverkningslinen som är under utveckling. FDP-projektet har bidragit till en dylik strukturerad och koordinerad process. 3. Syfte Projektet har fokuserat på datorstödda arbetsprocesser och kommunikation av modeller mellan olika intressenter i layoutframtagningen. Det främsta målet var att utveckla metoder för en koordinerad fabriksdesignprocess med förenklat informationsutbyte och återanvändning av kunskap och modeller. 4. Genomförande Projektet har varit uppdelat I fyra arbetspaket (Work Packages, WPs): WP1 Processer för fabriksdesign och utvecling av produktionsutrustning WP2 Utvärdering av IT-verktyg och metoder WP3 Demonstrator

WP4 Informationsspridning WP1, WP3 och WP4 var inriktade mot applikationer och kunskapsöverföring, medan WP2 i stort var ett forskningspaket där nya lösningar för integration av modeller undersöktes och togs fram. Projektet använde ett nytt fabriksprojekt på Scania som testfall och var ett treårigt samarbetsprojekt mellan KTH och Scania, med en budget på 12,5 MSEK. 5. Resultat 5.1 Bidrag till FFI-mål Projektet har arbetat mot målen inom FFI Hållbar produktionsteknik att utveckla resultat som hjälper fordonsindustrin att möta utmaningen att säkerställa snabb omställning mot miljösäkrade fordon och produktionssystem. Projektet har fokuserat på att säkerställa produktionsutvecklingsprocesserna där verktyg för virtuell planering och datahantering används effektivt. Resultaten avseende användningen av layoutsystem och att använda PLM för att hantera arbetsprocesser är generella för alla typer av tillverkande industri och inte bara fordonsindustrin. Speciellt har FDP bidragit till: Ökad effektivitet i användningen av verktyg för modellering och hantering av industriell information en nyckel till ett konkurrenskraftigt företag. Industriell teknik- och kompetensutveckling genom ökad undervisning inom industriell layout vid KTH. Stärkt kompetens inom forskarsamhället avseende fabriksplanering. 5.2 Specifika resultat Arbetet har resulterat i modeller av arbetsprocesser, specifikation av informationsmodeller och systemutvärderingar. Det har fördjupat förståelsen av den funktionalitet som krävs och hur modeller ska konstrueras för att stödja processen. Principer för att representera layout-modeller enligt systemneutrala standarder för kommunikation har undersökts, och användbarheten av STEP-standarden AP214 för att representera layoutinformation har verifierats. Demonstratorer har använts för att visa hur layoutarbete i samverkan kan ske med en kombination av kommersiella layout- och PLM-system.

Några punkter som särskilt bör betonas: En processmodell som speglar samverkan mellan OEM och leverantörer. En konceptmodell av den semantiska information som används i fabriksutvecklingen.

Test och utvärdering av layoutprogrammen Revit, Bentley Microstation och Autodesk Factory design suites PLM-arkitektur för olika layoutmodeller

Datamodellen implementerad i demonstratorn Metoder för att förenkla stora modeller av verktygsmaskiner Ansats för att representera layout-information enligt standardiserade principer framtagna inom FFI-projekten DFBB och FBOP. Dimensioner och tolerancer Kinematiska länkar Ytannotation Process planering (FFI FBOP och DFBB) Fabrikslayout (FFI FDP) Vertygsdiameter och längd Positionering av accesspunkt för material och avstånd till and anslutningspunkter Verktygsbana Envelopper för rörelser hos dörrar och luckor Märkning av gränssnitt hos vertygsmaskin Märkning av ytor för placring

6. Spridning och publicering 6.1 Kunskaps- och resultatspridning Projektresultaten har presenterats vid ett flertal konferenser: FFIs klusterkonferens i Katrineholm; CIRP Research Affiliates meeting in Dublin, Irland 2010; International Conference on Changeable, Agile, Reconfigurable and Virtual Production, CARV, Montreal, Canada, 2011; CIRP Design Conference, Daejeon, Korea, 2011; SPS11, Lund, Sweden 2011; CIRP General assembly i Hong Kong 2012; CIRP Manufacturing conference in Athens 2012, SPS12, Linköping, Sweden 2012. Inom Scania har projektet bidragit till kunskap om hur man ska specificera och välja nästa generations layout- och PLM-system för fabrikslayout. Vidare har det bidragit till Scanias interna strukturering av sina fabriksplanerings- och CAD-utvecklingsprocesser. En av de större oplanerade effekterna av projektet var bidrag till utbildningen inom KTHs Masterprogram, med uppbyggnad av en helt ny kurs i Digitala Fabriker, samt nya kursmoment och tutorials i andra kurser. Den ökade förståelsen i forskargruppen avseende den grad av komplexitet som utveckling av en bra layout innebär har även spridit sig till Masterutbildningen. Kursen i Digitala fabriker har bland annat lett till ett examensarbete inom laserscanning av fabriker redovisat i denna rapport, samt samarbeten med TU Berlin avseende metoder för att utveckla hållbara fabriker, ledda av Danfang Chen. Danfang har även blivit juniormedlem i CIRP junior affiliates, skrivit en journalartikel och ansöker nu om att bli seniormedlem. Projektet har även lett till en närmare relation till forskargruppen inom MDH, vilket förhoppningsvis kommer att leda till framtida samarbeten. 6.2 Publikationer Modules information modelling in evolvable production systems, G. Sivard, N. Shariatzadeh, H Akillioglu, SPS12, Linköping, Sweden 2012 Integrating sustainability within the factory planning process, D. Chen, S. Heyer, G. Seliger, T. Kjellberg, CIRP annals(issn 0007-8506)(EISSN 1726-0604) 2012 Information management for factory planning and design D. Chen, doctoral thesis, KTH, Sweden 2012 Software evaluation criteria for rapid factory layout planning, design and simulation N. Shariatzadeh et al.cirp Conference on Manufacturing Systems, Athens, 2012

Production pilot for co-operation in factory development Chen, D. Kjellberg, T. Svensson, R. Sivard, G. Proceedings of International Conference on Changeable, Agile, Reconfigurable and Virtual Production, CARV, Montreal, Canada, 2011 Using Existing Standards as a Foundation for Information Related to Factory Layout Design D. Chen, M. Hedlind, A. von Euler-Chelpin, T. Kjellberg. Proceedings of CIRP Design Conference,Daejeon, Korea, 2011 An information communication approach for factory layout D. Chen, T. Kjellberg. Proceedings of Swedish Production Symposium, Lund, Sweden, 2011 7. Slutsatser och fortsatt forskning Projektet syftade till att utveckla metoder för en koordinerad fabriksdesignprocess med förenklat informationsutbyte och återanvändning av kunskap och modeller. Arbetet har resulterat i modeller av arbetsprocesser, specifikation av informationsmodeller och systemutvärderingar. Det har fördjupat förståelsen av den funktionalitet som krävs och hur modeller ska konstrueras för att stödja processen. Inom Scania har projektet bidragit till kunskap om hur man ska specificera och välja nästa generations layout- och PLM-system för fabrikslayout och inom KTH bidragit stort till utbildningen inom KTHs Masterprogram. Dessa resultat bidrar till att säkra produktionsutvecklingsproceserna i vilka virtuella planerings- och dataadministrationsverktyg används effektivt, för att möta den industriella utmaningen att genomföra nödvändiga produktionsändringar snabbt och med säkerställd kvalitet och ledtid. Även om dessa resultat är viktiga, så finns det en djup klyfta mellan industrins omedelbara behov och möjligheterna som forskningsfronten erbjuder. KTHs forskare har visionen att anpassningsbarheten hos tillverkningssystemen kommer att kunna förbättras radikalt genom ett öppet informationsparadigm, där interopererande system och integrerad information möjliggör en sömlös kommunikation av modeller mellan olika intressenter där intelligenta modeller av olika slag kan kombineras för att analysera nyckeltal i produktionen. Denna vision kräver en fokuserad ansträngning för att förfina och implementera de uppnådda resultaten inom systemneutral modellering av digitala fabriker; ett arbete som kommer att beskrivas i framtida projektansökningar.

8. Deltagande parter och kontaktpersoner KTH, Production engineering, School of Industrial technology and management Gunilla Sivard Gunilla@kth.se Scania CV Pär Mårtensson Par.Martensson@scania.com