Att bygga en flexibel fabrik

Inom projekt Smarta Fabriker och Production for Future har byggandet av minifabriker varit en central del för att skapa kunskap inom industriell digitalisering. Denna kunskap sprids vidare inom industrin och skolor för att hjälpa svensk industri att bli mer konkurrenskraftig, kompetensutveckla medarbetare i industrin samt för att få fler unga att bli intresserade av teknik. Detta görs genom workshops där olika minifabriker används för att visa möjligheter med digitalisering. I den senaste minifabriken som byggts ligger fokus på hur digitalisering kan skapa en flexibel produktion. Målet är att visa hur olika utmaningar inom produktion kan lösas med hjälp av digitalisering och hur man kan uppnå flexibilitet. Scenariot som skapats är en produktionslina med tre arbetsstationer som tillverkar en produkt av Lego. Produkten är en efterliknelse av Volvo AB:s framtida transportfordon Vera.

Minifabriken som bygger denna Legoprodukt har i utgångsläget inbyggda kvalitetsproblem och flaskhalsar. Montörer har även ergonomiproblem. För att lösa de olika utmaningar som finns i fabriken och för att fortfarande vara flexibel har en strategi tagits fram. Inom projektet har följande delar varit viktiga för att uppnå en flexibel produktion:

1. Ett mjukvarusystem
2. Flexibel produktionsutrustning
3. En modulär produkt
4. Människan

Mjukvarusystemet krävs för att kunna styra sin produktion och kunna anpassa processen, monteringsinstruktioner och mycket mer efter en ny produktändring har kommit in i systemet. Genom att använda en digital tvilling kan alla avdelningar arbeta tillsammans och därmed förkorta time-to-market.

Flexibel produktionsutrustning skapas genom att bygga en robotmodul på hjul som består bland annat utav en kollaborativ robotapplikation och en 3D-vision-kamera. Att applikationen är kollaborativ innebär att den inte behöver säkerhetsburar omkring sig och därmed kan flyttas lätt i fabriken. Dessutom är robotmodulen uppkopplad via 5G för att slippa kablar som skulle göra det svårare att flytta robotmodulen. Den flexibla robotmodulen kan flyttas mellan de tre monteringsborden och hjälpa till med tre helt olika uppgifter. Beroende på produktvariant och belastning på de olika stationerna kan roboten stå vid ett av de tre borden.

Vid station 1 kan roboten göra en kvalitetskontroll av hjulen och sedan montera de små gråa karossfästena medans montören sätter fast hjulen. Robot och människa arbetar alltså samtidigt på samma produkt.

Vid station 2 kan roboten förbereda små batteri-paket som människan sedan kan sätta fast på chassit. Genom denna utformning av arbetsstation arbetar människa och robot parallellt. Stationen var tidigare en flaskhals men med hjälp av den flexibla robotmodulen kunde den elimineras.

Vid station 3 avlastar robotmodulen genom att göra en kvalitetskontroll mycket snabbare än människan skulle kunna göra det. Robotmodulen ska även lätt kunna lära sig nya uppgifter och produktvarianter, därför är det viktigt att programmeringen är enkel.

En modulär produkt skapades i detta exempel genom att använda Lego som bas. Olika produktvariationer kan lätt uppnås genom att produkten är uppbyggd i moduler. Exempel på en modul som kan variera är storleken på batteripaketet. Därmed kan många produktvarianter tillåtas genom att vissa moduler kan variera.

Människan behövs i det flexibla systemet eftersom människan är mycket anpassningsbar, om rätt förutsättningar ges. Ger man människan den kunskapen den behöver, kan den lösa nya uppgifter väldigt snabbt. Därför är människan en viktig del i denna minifabrik och får enbart hjälp och stöttning av robotmodulen. Människan ska må bra och det innebär framför allt att den inte ska vara stressad och att arbetet är ergonomiskt. Roboten kan hjälpa till med det och se till att människan inte behöver göra oergonomiska uppgifter.

Genom att arbeta med de fyra punkterna skapas en flexibel fabrik som gör att nya produktvarianter lätt och snabbt kan produceras.