2020. nyarán, az Audi, az Intel és a Nebbiolo elkezdett egy kísérletet, egy új koncepció kidolgozását, ami a hegesztések minőségi ellenőrzésének folyamatát célozza. A kísérlet helyszíne Neckarsulm, Németország, ahol a cég egyik legrégebbi összeszerelőgyára található.
A neckasulmi-i gyárban összesen 2500 robot dolgozik a sorok mellett. Minden robot fel van szerelve valami eszközzel, a ragasztópisztolytól a csavarhúzókig és mindegyiknek megvan a maga nélkülözhetetlen funkciója az autó elkészülésénél. 900 ív- és/vagy ponthegesztőhegesztő robot van köztük, amik a fém elemeken dolgoznak. A gyártósor „cellákba” van rendezve; a munkadarab celláról cellára vándorol, az egyes állomásokon párhuzamosan több robot is dolgozik egy autón, egyszerre maximum 20 robot és számos marógép. A marógépek feladata, hogy megtisztítsák a két elektródát a hegesztőpisztolyokon az egyes operációk között. A cellákhoz három-három irányító eszköz tartozik: egy a robotokhoz egy a marógépekhez és egy támogató IPC (Industrial PC).
A neckersulmi gyárból naponta hozzávetőlegesen 1000 jármű gördül ki, minden autón 5000 hegesztés történik, ez 5 millió hegesztést jelent naponta. A minőség-ellenőrzés manuális inspekciókkal volt kivitelezve, de ez egy nagyon lassú folyamat volt, drága és nagy volt a hibaarány; sztenderd mintavételezéssel történt az ellenőrzés. A mintavételezés természetesen nem szűrhet ki, minden hibát, hiszen nincs minden autó ellenőrizve, egészen pontosan csak egy.
Ellenőrzésen csak egy véletlenszerűen választott autó esik át. A gépet elviszik egy nagy terembe, ahogy 18 mérnök vágólapokkal és ultrahangos szondákkal aprólékosan ellenőrzi minden egyes hegesztés minőségét. Ez a módszer nagyon munkaintenzív, és nem ad biztos képet a maradék 999 autó minőségéről. A jelenlegi eljárással, a teljeskörű ellenőrzés kivitelezhetetlen volna.
Az automatizált folyamatokért felelős Mathias Mayer (Audi) jelölte ki célként, hogy a hegesztések 100%-át ellenőrizni kell a lehető legmagasabb pontossággal. „Jelenleg nincs meg ez a technika, biztosíték a kezünkben. Csak egy autót ellenőrzünk, azt is csak a folyamat végeztével (end-line), közben (in-line) nem. Az Intelnek megvan a tudásbázisa és a technológiája is, hogy segítsen nekünk elérni ezt a célt.”
Számokban kifejezve ez a következőt jelentené: in-line inspekciója autónként 5000 hegesztésnek, és az eredmény kiértékelése hegesztésenként nem több, mint 0,018 másodperc alatt. Ennek a folyamatnak a technikáját biztosítaná (a hogyant) a Nebbiolo’s Edge platformja, a gyorsaságát pedig az Intel. Egy központi helyre továbbítják az információt az szétszórt számító klaszterek (computing clusters). Ezek a klaszterek felveszik az adatokat más-más forrásokból és megtisztítják őket továbbítás előtt (felesleges információ nem kerül továbbításra). Eközben, mint minden digitális rendszert, védeni kell illetéktelen behatolásokkal szemben és a központi kezelők képesek kell, legyenek beleavatkozni a folyamatba, ha szükségessé válik, nem csak passzívan figyelni azt. Tehát egy két-irányú, gyors és pontos csatornára van szükség.
„Az Intellel létrejött partnerség lehetővé tette az Audi számára az in-line ellenőrzését napi egy autó hegesztéseiről az összes jármű minden hegesztésére, a Nebbiolo elosztott élplatformjainak (distributed edge platform) segítségével,” – összegezte a koncepció és kísérlet eredményét Chandra Joshi, a Nebbiolo Technologies vezérigazgatója.
Skálázható elemző platformok a helyszínen
Az Audi az Intel Industrial Edge Insights szoftverével és a Nebbiolo Edge platformmal olyan algoritmusokat hozott létre az elemzések streamelésére (real-time továbbítására), ami növelte a kiszámíthatóságot és lerövidítette az értelmezéshez szükséges időt. A hegesztőpisztolyoktól származó adatok elemzése a helyszínen történik, nem a központban. A gép tanulási algoritmusa (machine-learning algorithm) összehasonlítja a hegesztőpisztoly adatait az Audi elvárásaival, tehát az ideális eredménnyel. Két féle adatot szolgáltat egy gép: a feszültséget és a hegesztés ívét. Ez kiegészül a konfigurációs adatokkal, a megmunkált fém tulajdonságaival és az elektródák hátralévő élettartamával. De ez csak a kezdet; az optimalizálás milyensége befolyásolja az egész gyártófolyamatot, nem csak az adott cella, adott gépének hatékonyságát ellenőrzi. Azzal, hogy az analízis a helyszínen megtörténik, a mérnököket és operátorokat is tehermentesíti, mivel csak a problematikus adatokat látják, tudják rögtön, hol a hiba és nem kell felesleges „ellenőrzőköröket” futni. Ez egy kedvező korrelációt eredményez: kevés hiba, kevés munka.
Az eredmények skálázhatók és a rugalmas platform technika kiterjeszthető más területekre is; nem csak a hegesztés minőségének ellenőrzésére, hanem a szegecselésre, csiszolásra és festésre is. Egy irányítópult grafikusan megjeleníti az adatokat, így a hibák látványosabbá tehetők. Általában egy apró igazitás a konfiguráción meg is oldja a felmerülő problémát.
Annak ellenére, hogy az Audi volt a megrendelő, akinek az igényeit ki kellett szolgálni, az Intel volt a projektvezető. „Megvan a termelési folyamatok, a statisztikai adatelemzés és a kettő kombinálása terén is a munkához szükséges tapasztaltuk és tudásuk” – mondta Mathias Mayer. „Ez teljesen új volt nekünk. Az Intel megtanította, hogyan kell értelmezni és elemezni a releváns adatokat és még azt is, hogy kell a saját (audis) operációinkat fejleszteni az egyes gyártási állomásoknál.”
„Annak a jelentősége, hogy az elemző platformok egy központi helyre továbbítják az adatokat segít korrelációkat és „tovagyűrűző” hibákat felfedezni, de olyan dolgok is napvilágra kerültek, amik még mindig elemzési fázisban vannak, ezért a jelen projekt jegyzékében sem kerültek kifejtésre” – mondta Brian McCarson, az Intel egyik direktora (Industrial Systems Engineering and Architecture). Ez a platform nagy mozgásteret ad az Audinak, ez nem csak egy egyszeri beruházás. Mint írtuk, ez legalább annyira egy tanulási folyamat a dolgozóknak és a gépek számára is, amire hosszú távon és más folyamatok terén is lehet építkezni.
Henning Löser, az Audi Gyártási Laboratóriumának vezetője egyetértett: „ez az új megoldás tervrajzként szolgál a jövőre nézve. Sokféle technológiával dolgozunk a gyárban és ez a modell hasznos a hegesztésen túl: más folyamatoknál is helyettesítheti az eddig manuálisan végzett minőség-ellenőrző procedúrákat.”
Christine Boles szerint, a termék és megoldásskála, amit az Intel kínál kulcsfontosságú. Habár az Intel rendszere zárt, „a cég saját processzorainak kicserélése és fejlesztése, újabbak integrálása nagyon simán megy, például, amikor az Intel Core processzorok Intel Xeon E processzorokra, majd később, Intel Xeon SP szerver-processzorokra lettek cserélve anélkül, hogy szoftveres téren bármi pluszmunkát kellet volna csinálni (például telepítés, formázás, újra-beállítás stb.) „A teljesítmény és a funkció a vevői igényekre van szabva és rugalmasan változtatható a későbbiekben, hozzáigazítva a mindenkori piaci igényekhez.”
Megnövelt hatékonyság és precízió csökkentett költségek mellett
Henning Löser szerint, üzleti szempontból a legfontosabb eredménye a projektnek, hogy az Audi hátrahagyva a manuális inspekciót, egy automatizált adat-vezérelt folyamatra váltott, ami növelte a hatókörét és a pontosságát is a minőség-ellenőrző folyamatoknak. De más előrelépés is történt.
„A Neckarsulm gyárban 30%-50%-kal csökkentek a humán erőforrás kiadások” – nyilatkozta Michael Haffner, az Audi gyártás-tervezés, automatizáció és digitalizáció szakértője. Haffner hangsúlyozta, hogy az automatizáció és hatékonyság nem arról szól, hogy helyettesítsük a munkásokat, hanem hogy esélyt adjunk nekik újfajta tudás és képességek megszerzésére, ami új lehetőségeket nyit meg előttük. Ez egyrészt szükségszerű, hiszen a nyugdíjba vonuló munkavállalók tudására továbbra is szükség volna, ezért az ő munkájukat jellemzően gépek veszik át, míg az új és fiatal dolgozóknak már más irányokba kell fejlődniük.
Másik szignifikáns változás, hogy az új technológia lehetővé teszi az Audi számára, hogy ne pusztán reagáljon egy-egy problémára, hanem proaktívan megelőzhesse őket. „Például, ha egy autón naponta 5000 hegesztés van ellenőrizve, talán 95%-uk hibátlan, 5% viszont nem. A jövőben mi csak arra az 5%-ra kell, fókuszáljunk, mivel tudjuk, hogy pontosan hol vannak és mi okozta őket.” Nem kell mind az 5000 hegesztést ellenőrizni, hiszen ennek a munkának 95%-ka haszontalannak minősül…szerencsére. Az időkiesésről nem is beszélve.
A jövő perspektívái
Egy ilyen transzparens és átfogó rendszer új távlatokat nyit, ami a hasznosságán túl még kíváncsivá is teszi az embereket. „A korábbi módszerrel sok felesleges munkát végeztünk, miközben az ellenőrzés végül is nem volt teljeskörű. De most az ellenkező a helyzet.” Kisebb terhek mellett lehet nagyobb hatékonysággal dolgozni és 100%-ban ellenőrzött minőséget kínálni.
További tervek kerültek kidolgozásra, aminek nyomán az Audi kiterjesztheti a modellt más folyamatokra is és végül az egész Volkswagen Csoport összes gyárára. Mr. Löser ezt egy valódi utazásként értékeli, abban bízva, hogy a többi folyamat átstruktúrálása is legalább annyi előnnyel és meglepetéssel szolgálhat, mint amilyenekkel a hegesztés esetén szolgált.
