Transkrypcja odcinka podcastu LUQAM. Odsłuchaj treść odcinka tutaj: „Kartka i ołówek, tablet, a może Cyfrowy Bliźniak – dlaczego warto i jak modelować procesy? – cz. 2”

Cyfrowy Bliźniak w praktyce – jak symulacje 3D zmieniają produkcję

Mając layout 2D jesteśmy w stanie zaimportować go do programu do symulacji komputerowych i modelowania procesów cyfrowych. Na tej podstawie, budując model czy 3D ożywiamy wszystkie procesy, czyli definiujemy poszczególne parametry wszystkich maszyn, takie jak czas cyklu, czy czas przezbrojenia. „Podłączamy” poszczególne osoby w procesach, czyli definiujemy ilość wszystkich operatorów, którzy muszą uczestniczyć w procesie. Bierzemy pod uwagę zarówno osoby biorące udział w procesach, które obsługują maszyny, ale też osoby, które biorą udział w procesach dodatkowych, wspierających system produkcyjny.

W tym wypadku mówimy o logistyce wewnętrznej, operatorach, którzy pracują w magazynie…

Możemy mówić też o utrzymaniu ruchu. Jedyna kwestia jaka nas tutaj ogranicza to czas, a konkretnie to ile mamy czasu na zbudowanie takiego modelu oraz ogrom danych, które musimy wprowadzić do modelu cyfrowego, czyli wszystko, co musimy zamodelować w modelu 3D, tak aby system rozumiał jak ma się zachować w poszczególnych etapach symulacji.

Zarządzanie zapasami i procesami pobocznymi

Zastanawiam się jeszcze nad kwestią zapasów materiałowych. Mamy różne strumienie procesu. Mamy proces główny, proces poboczny. Więc pytanie brzmi, czy w tym programie jesteśmy w stanie zaimplementować ilość materiału, który pojawi się dla procesu pobocznego i czy taka ilość materiału wystarczy nam, aby proces główny odbywał się cały czas, jeśli chodzi o płynność przepływu materiału?

Jak najbardziej. Możemy to zrobić na wiele różnych sposobów, przykładowo możemy w pełni zamodelować jakiś proces boczny, który też będzie wytwarzał nam ten komponent i wtedy definiujemy sobie wszystkie procesy jakie tam występują. Jest też wersja uproszczona. W tym wypadku definiujemy jakiś takt time i takt w jakim ten półprodukt pojawia się na przykład na naszym buforze. Czyli definiujemy tylko czas i zakładamy, że tutaj nie mamy żadnego problemu z jego dostępnością, my po prostu mamy i jest to na pewno dużo szybsze rozwiązanie do zaimplementowania w naszym modelu. Jeżeli to jest przykładowo komponent zakupowy, to możemy też założyć, że mamy jakiś cykl dostaw od naszego dostawcy. Więc definiujemy, że mamy cotygodniowe dostawy, o konkretnej godzinie zawsze przyjeżdża dana ilość i możemy obserwować jak w trakcie symulacji te dostawy będą się pojawiały, czy są jakieś problemy albo może chcemy sprawdzić inny plan produkcyjny lub wykonać inną symulację, wtedy wystarczy sprawdzić jak to wpływa na dostępność naszego komponentu.

Super. Mówiłeś o buforze, czyli przykładowo tworząc supermarkety, które będą wymagane między procesem pobocznym a procesem głównym jesteśmy w stanie zobaczyć czy założenia, które przyjęliśmy jeśli chodzi o ilość materiału buforowego wystarczą nam, żeby przepływ procesu głównego odbywał się płynnie.

Dokładnie tak i możemy też zdefiniować różne wykresy, które będą nam pokazywać „zejścia” z tego bufora, czyli w jakim tempie „schodzą” nam poszczególne sztuki, jak ten bufor jest odbudowywany, jak wygląda jego cykl pracy jeśli chodzi o kwestię wprowadzenia kanbanu albo zarządzania tym buforem. Mamy też możliwość manipulowania modelem na wszelkie sposoby, jak tylko chcemy.

Może się też zdarzyć, że operator obsługuje kilka maszyn, bo takt time na to pozwala. Pytanie czy narzędzie, o którym opowiadasz pozwoli nam prześledzić tą marszrutę, czyli przykładowo wykres spaghetti? Jakie odległości musi operator pokonywać i w jakim czasie będzie to robił? To jest ważna kwestia dla utrzymania tego takt time’u, którego potrzebujemy.

W programie możemy sobie pozwolić na to, aby przypisać operatora pod konkretne procesy, dwa, trzy, czy nawet więcej i w łatwy sposób jesteśmy w stanie zidentyfikować jak wygląda jego obciążenie pracą. Czyli będziemy mieli podsumowanie tego ile czasu spędza na dodawaniu wartości, ile czasu zajmują operacje dodatkowe, takie jak przemieszczanie się pomiędzy tymi procesami, maszynami, tak żeby zobaczyć jego pełną skalę obciążenia, jeszcze dodatkowo podzieloną na to, czym się zajmuje. Jeśli chodzi o kwestie tego czy jesteśmy w stanie zrobić diagram spaghetti, no to pewnie tak. Natomiast zależy jak bardzo dokładne musi być, czyli na czym nam zależy, co chcemy sprawdzić, ile jeszcze jest dostępności u operatora, czy możemy dać kolejną maszynę do obsłużenia, czy jest w stanie nam zapewnić obsługę tej maszyny. Dzięki temu narzędziu możemy to zrobić bez ingerencji w proces produkcyjny na hali. Mając taki model cyfrowego bliźniaka możemy bez problemu podłączyć operatora pod kolejny proces i sprawdzić jak taka zmiana wpłynie na cały proces produkcyjny. Dzięki temu dowiemy się czy przypadkiem wtedy operator nie staje się wąskim gardłem oraz czy jesteśmy w stanie pracować w ten sposób. Takiej zmiany dokonujemy bez ingerencji w proces. Wszystko jesteśmy w stanie zamodelować w programie i przy okazji sprawdzić różne możliwości oraz od razu wdrożyć potrzebne optymalizacje.

To jest o tyle fajne, że w normalnych warunkach, żeby sprawdzić pewne hipotezy musimy na przykład przerwać proces produkcyjny w celu przetestowania czy rzeczywiście mamy zaproponowane możliwości. Natomiast tutaj jeżeli część symulujemy, to od razu dostajemy informację czy operator jest w stanie realizować czynności, które mu dodaliśmy i czy jest w stanie to wykonywać uwzględniając nasz takt time.

Optymalizacja obciążenia operatorów

Mam jeszcze jedno pytanie odnośnie tego narzędzia. Jeżeli operator pobiera jakieś komponenty, mamy tę logistykę wewnętrzną i musi on odłożyć pusty pojemnik, to jest to oczywiście czynność okresowa, ale też trudna do wychwycenia. Czy w tym narzędziu możemy też takie czasy pomierzyć? Czyli wszelkiego rodzaju mikroprzestoje, czyli coś, co przykładowo jest związane z wymianą pojemników z komponentami. Czyli kończą mi się detale w pojemniku, więc wymieniam pusty pojemnik na uzupełniony i wtedy pobieram element.

Tak naprawdę to jesteśmy w stanie wszystko zamodelować, tylko na początku musimy uzupełnić najważniejsze informacje, czyli ile trwa taka wymiana pojemnika, musimy ją sobie zdefiniować. Taką operację możemy jak najbardziej dodać w procesie, wtedy będziemy mieli w pełni odwzorowany proces podmiany, w którym jeżeli dane komponenty się kończą, to operator wie, że musi taką skrzynię odłożyć, ale też musimy wcześniej zdefiniować ile trwa takie pobranie i gdzie on taką pustą skrzynię powinien odłożyć. Oczywiście odległości zapewnia nam layout, który zaimportowaliśmy w 2D, więc wtedy wiemy, że działamy na rzeczywistych wymiarach, a wszystkie odległości pomiędzy maszyną czy naszymi polami odkładczymi są już zdefiniowane. Więc musimy pamiętać, że np. w przypadku pobierania skrzyni, która jest cięższym elementem albo wymagającym dłuższego czasu podnoszenia (manipulowanie jakimś większym obiektem przy wykorzystaniu jakiegoś ramienia) ważne jest zdefiniowanie konkretnego czasu na samym początku. Wtedy w symulacji jeżeli te operacje będą się powtarzać, będą trwały cyklicznie, to oczywiście program weźmie to pod uwagę i pobierze odpowiednie dane, dzięki czemu będziemy mogli zobaczyć jak to wpływa na obciążenie.

Jest jeszcze kwestia tego, czy jesteśmy w stanie coś zoptymalizować. To już zależy od danego przypadku. Bo nie mówimy tutaj o narzędziu stricte do sprawdzania ergonomii, w którym jesteśmy w stanie zobaczyć jak wyglądają ruchy operatora, np. czy ma wystarczająco miejsca na obrót. Tutaj jesteśmy w stanie spojrzeć na taki globalny widok tego procesu, zlokalizować wąskie gardła, sprawdzić jak wyglądają WIPy, co jest kluczowe. Natomiast przy bardzo drobnostkowym podejściu na pewno nie jesteśmy w stanie łatwo wyciągnąć tego typu danych z modelu stricte komputerowego. Kwestie ergonomii w takim przypadku byłyby jeszcze do dogrania. Jednak możemy symulować różne sytuacje wprowadzając dane z modelowania tradycyjnego do modelu komputerowego i ożywiać ten model, a nasze możliwości są uzależnione tylko od mocy obliczeniowej naszego komputera. Wiadomo, że jakiś słabszy komputer będzie potrzebował dużo więcej czasu, aby wszystko przeliczyć, ale najnowsze komputery będą w stanie przeprowadzić taką symulację w bardzo szybki sposób. Pozwoli nam to uzyskać odpowiedzi na najróżniejsze pytania, a przykładowo sprawdzenie tygodniowego planu produkcyjnego może nam zająć około godziny lub może nawet mniej i w takim czasie będziemy mieć informacje na temat tego, jak wygląda obciążenie maszyn i czas realizacji zamówień.

Następnie jeśli chodzi o kwestię modelowania nowych procesów to tutaj też możemy sprawdzić lead time, obciążenia procesów i to wszystko dzieje bardzo szybko, ale oczywiście dopiero po tym jak taki model powstanie, a powstawanie takiego modelu zajmuje już więcej czasu. Na pewno trzeba pamiętać też o tym, że ilość danych, które musimy wprowadzić do systemu, aby otrzymać wiarygodne wyniki jest naprawdę ogromna, a do tego trzeba poświęcić dość dużo czasu, żeby zebrać dane produkcyjne, które będą nam potrzebne do przeprowadzenia analizy.

Oczywiście, ale te dane i tak zbieramy będąc na GEMBIE i obserwując procesy, także odbywa się to nawet w wersji tradycyjnej, czyli przeprowadzając mapowanie przy użyciu ołówka, kartki i gumki, no i te dane musimy przekazać, żeby ta symulacja powstała. Jeden z plusów „nowej metody” to kwestia tego, że nie trzeba przerywać produkcji. Zbieramy te dane na bieżąco, w czasie rzeczywistym, a potem idziemy wprowadzić je do systemu i w efekcie dostajemy symulację czegoś, czego nie musimy ćwiczyć, ani weryfikować z pracownikami, przynajmniej jest tak w pierwszej fazie. Bo jeżeli dostanę symulacje i hipotezy się potwierdzą, to oczywiście musimy iść potem na produkcję i pewne rzeczy zweryfikować z operatorami oraz wypracować pewne zasady, czy standardy pracy, które muszą obowiązywać na danej linii lub procesie produkcyjnym. Natomiast fajne jest to, że możemy skumulować proces główny z procesami pobocznymi i dzięki tej symulacji dostajemy już szereg rozwiązań i pozytywnych sygnałów, że coś takiego da się zrobić.

Tak naprawdę mówiąc o aktualnej produkcji musimy mówić o danych, musimy mieć i zbierać te dane, nie jesteśmy teraz w stanie funkcjonować bez wiarygodnych danych. Później mając dane możemy je wykorzystać na wiele sposobów, a jednym z nich może być właśnie taki cyfrowy bliźniak, który będzie nas wspierał w podejmowaniu właściwych decyzji które będą przemyślane. Takie decyzje będziemy mogli podjąć z dużo większą dokładnością. Przykładowo, rozmawialiśmy wcześniej o podpięciu operatora do nowej maszyny, czyli teoretycznie dodaniu jednej maszyny do obsługi, co byłoby też możliwe do sprawdzenia na produkcji, ale przy przeniesieniu maszyny do innej lokalizacji nie byłoby już tak łatwo sprawdzić jak to wpłynie na produkcję. W cyfrowym bliźniaku jesteśmy w stanie to zrobić kilkoma kliknięciami myszki, mamy utworzone nowe gniazdo produkcyjne, więc jesteśmy w stanie zweryfikować jak to wpływa na nasze wskaźniki i obciążenia innych maszyn. Na produkcji nie bylibyśmy w stanie tego zrobić. Moglibyśmy się zastanowić, policzyć w Excelu, ale cyfrowy bliźniak daje nam dokładną odpowiedź, pokazuje na dashboardzie wszystkie wyniki dotyczące szczegółów procesu i dzięki temu po chwili możemy mieć podjąć decyzję czy działamy, czy może ta lokalizacja jednak nie jest takim dobrym rozwiązaniem.

Była też kiedyś taka metoda budowania linii produkcyjnej z kartonów. Wtedy można powiedzieć, że była opcja zasymulowania pewnych sytuacji, ale to znowu jest czas, kwestia zasobów ludzkich, bo musisz mieć operatorów, którzy będą te sprawdzane czynności wykonywali. Natomiast tutaj rzeczywiście bez angażowania wielu osób i bez straty czasu dostajesz gotową symulację, którą chcesz uzyskać w danym procesie.

No tutaj też na pewno cartoon engineering czy mockupy, czy jakkolwiek by to nazwać, dawało ten efekt, że pracownik mógł zobaczyć nowe stanowisko pracy w jakiejś uproszczonej formie, mógł na coś mniej więcej zwrócić uwagę. Jednak cyfrowy bliźniak też nam daje te możliwości, bo tworząc model, czy projektując daną linię na każdym etapie robimy to już na komputerze i tworzymy z bardzo dużą dokładnością modele 3D. Więc nic nie stoi na przeszkodzie, żeby podpiąć gogle do wirtualnej czy rozszerzonej rzeczywistości dla operatora i w ciągu kilku chwil po ustawieniu odpowiednich parametrów nasz operator jest w stanie przenieść się na halę produkcyjną do nowo zaprojektowanej linii. Taka osoba może stanąć przy maszynie, zobaczyć gdzie znajdują się na przykład nowe pojemniki, jak wygląda miejsce odkładcze, może zwrócić uwagę na coś, czego osoby projektujące jeszcze nie przemyślały. „A może ten przełącznik wolałbym po drugiej stronie, bo nauczyłem się tak korzystać i będzie mi lepiej podejść do tego w ten sposób”… Dzięki zastosowaniu gogli VR jesteśmy w stanie nawet nauczyć nowego operatora tego procesu, zanim jeszcze linia powstanie i zanim zostanie zainstalowana w naszej firmie.

Cyfrowy Bliźniak i wirtualna rzeczywistość w ergonomii pracy

Więc tutaj z wyprzedzeniem możemy zadbać o zbudowanie dobrego standardu pracy, który będzie przyjazny operatorowi. Mamy możliwość stworzenia go już nawet z operatorem, bo będzie on już wiedział mniej więcej w jakim obszarze procesu się znajduje, w jakim obszarze maszyny musi wykonać pewne działania. Operator może też nam podpowiedzieć, że pewne zaplanowane powiedzmy wyłączniki, czy jakieś tam pobieranie komponentów niekoniecznie jest dla niego korzystne, czyli już wyprzedzamy ten element wizualizacji i standardu pracy, który możemy w fazie początkowej dokładnie zaprojektować.

Dokładnie i myślę, że wtedy to jest jeszcze ten moment na zmiany, bo jeśli już powstanie linia, zainstalujemy ją w hali, to jednak dokonywanie tych zmian z reguły już jest na dość niskim poziomie wykonalności. No nie przestawimy filaru, nie przestawimy ścian, a pewnie też terminy od klienta są już mocno napięte. Stąd też jest duży nacisk na jak najszybsze rozpoczęcie produkcji. Jest też kwestia dojścia do optymalnej wydajności na linii, która też nam zajmuje trochę czasu, bo wszyscy się muszą wdrożyć, a w wersji z cyfrowym bliźniakiem możemy to wszystko zrobić wcześniej. Możemy zamodelować nowy proces i dojdziemy do tej optymalnej wydajności w dużo krótszym czasie.

Jest jeszcze inny fajny czynnik, czyli czynnik ludzki. Budując nową linię fajnie, że angażujemy operatorów, ponieważ mogą się wypowiedzieć na ten temat. Mogą doradzić co i jak poustawiać, w którym miejscu, jak im jest wygodnie, itd. Znając te procesy oni doskonale wiedzą jak też te narzędzia, przyrządy czy materiały powinny być ustawione, żeby fajnie się pracowało. Także to jest dodatkowy plus.

No ta technologia cały czas się rozwija. Nie mogę się doczekać takiego momentu, w którym gogle do rozszerzonej rzeczywistości będą już na tak wysokim poziomie, że mając zamodelowany cyfrowy model będziemy w stanie wziąć gogle, wejść na pustą halę produkcyjną, założyć gogle i zaczytać ten model. Czyli będąc w rzeczywistej hali będziemy mogli zajrzeć do wszystkich obszarów, które są dopiero projektowane i sprawdzić jak wyglądają, czy jeszcze coś można inaczej przemyśleć. Bo przy dużym projekcie łatwo jest o pewnych rzeczach, które może na pierwszy rzut oka nie są tak istotne, zapomnieć. Zazwyczaj skupiamy się na faktycznych problemach występujących w danym miejscu, a za pomocą AR bylibyśmy w stanie przejrzeć pewne obszary i zobaczyć nową linię w istniejącej hali w dodatku bardzo szczegółowo.

Moglibyśmy opowiadać o tym chyba w nieskończoność, ale czasu mamy coraz mniej. Także może czas na lekkie podsumowanie?

Podsumowanie

Okej, lekkie podsumowanie. Jak byś modelował procesy teraz w 2024 roku?

Na pewno GEMBA, od tego nie jesteśmy w stanie odejść. Wychodzimy na obszar produkcyjny, oczywiście w ręce już nie mam kartki, ani ołówka, tylko tablet, w którym zbieram dane rzeczywiste i od razu są wprowadzane w program czy w aplikacje, która pozwala mi z tych danych korzystać. No i oczywiście to, o czym opowiadałeś, czyli symulacja, która pozwala mi przewidzieć pewne zmiany layoutu czy ustawienie maszyn. Zrobię to o wiele szybciej dzięki takiej symulacji.

No tak, chyba ten czas jest taką główną częścią wspólną. Jednak skracamy czas, bo jak zawsze wszędzie się spieszymy i jesteśmy w stanie skrócić ten czas modelowania, przepisywania danych. Więc w wielu aspektach jesteśmy w stanie przełożyć zaoszczędzony czas na faktyczną analizę i sprawdzenie różnych możliwości, tak aby nic nas nie zaskoczyło. No i dodatkowo jesteśmy dzięki temu lepiej przygotowani do wdrażania nowych procesów.

Dokładnie, a jak mówi Lean Manufacturing – czas to pieniądz, czas to koszty, więc staramy się ten czas zminimalizować i eliminować straty, również te, które są związane z podejmowaniem decyzji. Straty spowodowane tym, że musimy pewne rzeczy zobaczyć, dowiedzieć się jak one funkcjonują. Natomiast tutaj ten program pozwala nam od razu w 3D dostać informacje na temat tego, jak ustawić maszyny, jak daną maszynę zbudować, jak popracować z pracownikiem, żeby ustawić te standardy pracy, które w przyszłości będą obowiązywały, jak ustawić narzędzia i materiały. Także to wszystko ma wpływ na to, żeby procesy były ustandaryzowane i żeby było w nich jak najmniej strat oraz żeby były najbardziej opłacalne.

Temat jest na pewno szeroki, moglibyśmy pewnie rozbić każdą z części osobny odcinek, więc może to się w niedługiej przeszłości wydarzy.

Przeczytaj transkrypcję I części odcinka tutaj!