Aufbau der Pop-up-Fabrik in der Digitalen Fabrik 2022

In einer Welt, in der der Wandel die einzige Konstante ist, ist die schnelle Reaktion auf die Marktnachfrage mit einem agilen Ansatz zu einem strategischen Vorteil für Unternehmen geworden, die in ihrer Branche wettbewerbsfähig sein wollen. Um zu demonstrieren, wie aufkommende digitale Technologien Unternehmen in die Lage versetzen, sich schneller als je zuvor zu bewegen, haben wir während der Digital Factory Conference in Boston eine Pop-up-Fabrik errichtet.

In Zusammenarbeit mit Formlabs, Vention, Autodesk, RealWear und Be Global Safety haben wir in nur 24 Stunden eine funktionierende Fabrik und eine Demo aufgebaut, die es den Teilnehmern ermöglichte, neue digitale Fertigungstechnologien aus erster Hand zu erleben. Vor der Kulisse des Flynn Cruiseport in Boston wurden die Teilnehmer von Anfang bis Ende durch den Prozess des Zusammenbaus ihrer eigenen 3D-gedruckten kabellosen Handy-Ladegeräte geführt, die sie am Ende der Veranstaltung mit nach Hause nehmen konnten.

Die Pop-up Factory hatte auch einen Auftritt auf der IMTS 2022 in Chicago, zusammen mit Formlabs, Tulip, Vention und Autodesk.

So haben wir es gemacht.

In nur wenigen Tagen Planung arbeiteten Teams von Tulip, Formlabs, Vention, Autodesk und RealWear zusammen, um den Prozess der Entwicklung, des Baus und der Montage eines Gegenstandes zu präsentieren, den die Teilnehmer mit nach Hause nehmen konnten. Der Gegenstand musste einfach zusammenzubauen, skalierbar und funktional sein, um den Wert fortschrittlicher Technologien zu demonstrieren und zu zeigen, wie sie zum Aufbau der Welt um uns herum eingesetzt werden.

Ein kabelloses Qi-Ladegerät in einem 3D-gedruckten Gehäuse mit Schnappverschluss ging als Sieger hervor, dank seiner breiten Verwendbarkeit und dem unkomplizierten Montage Prozess.

Das Auswählen eines Gegenstands zum Mitnehmen war der einfache Schritt. Als nächstes musste sich das Team zusammensetzen und einige wichtige Fragen beantworten:

• Wie können wir 3D-gedruckte Teile entwerfen, die sich einfach zusammenstecken lassen und in die Elektronik des kabellosen Ladegeräts passen?

• Wie können wir Hunderte dieser Teile rechtzeitig für die Veranstaltung drucken?

• Wie sieht die Erfahrung des Bedieners aus?

• Wie können wir Hunderte von Teilnehmern unterbringen und sicherstellen, dass sie die bestmögliche Erfahrung machen, während wir jeden Schritt des Fabrikprozesses zeigen?

• Und wie können wir das alles in nur 24 Stunden bauen?

Beim Pop-up wurden die Gäste mit einem Überblick über die branchenführende Software Autodesk CAD begrüßt, mit der wir das Gerät entworfen haben, das sie später zusammenbauen sollten.

Der Einsatz von Autodesk Fusion 360 ermöglichte es uns, unser Ladegerät von der konzeptionellen Phase bis hin zur Designverifizierung und Fertigung mit dem umfassenden CAD Paket zu entwickeln.

Vor allem hat es uns eine Reihe von Tools zur Verfügung gestellt, die uns beim Design für additive Fertigung (DfAM) und beim generativen Design unterstützen. Dazu gehören die Möglichkeit, Gitterstrukturen zu erstellen, um die Steifigkeit und Leichtigkeit der gedruckten Teile zu erhöhen, die automatische Anordnung mehrerer Teile innerhalb eines einzigen Bauvolumens sowie Simulationswerkzeuge, mit denen Sie analysieren können, wie sich Ihr Design unter einer Vielzahl von Testbedingungen verhält.

Nachdem das Design der Teile in Fusion 360 fertiggestellt war, konnten wir mit der eigentlichen Produktion der einzelnen gedruckten Komponenten beginnen. Für diesen Teil des Prozesses wandten wir uns an Formlabs und ihren Fuse 1 SLS-Drucker.

Das Fuse 1 System wurde für einen ununterbrochenen Durchsatz entwickelt und bietet mit Formlabs eine neue, fortschrittliche Methode zur Herstellung von Teilen in großem Maßstab. Ähnlich wie bei den gängigeren Methoden von additive Fertigung ermöglicht das selektive Lasersintern (SLS) die Herstellung von Teilen mit komplexen Innengeometrien, die mit herkömmlichen subtraktiven Verfahren nicht zu erreichen sind. Die von Fuse 1 eingesetzte SLS-Technologie ermöglicht jedoch auch die Herstellung fertiger Teile ohne die Notwendigkeit einer Unterstützung oder langer Aushärtungszeiten, die bei herkömmlichen FDM- oder SLA-Druckern erforderlich sind. Das Nylonpulver, für das wir uns bei der Fuse 1 entschieden haben, kann mit dem Fuse Sift Pulverrückgewinnungssystem problemlos recycelt werden und führt zu langlebigen Teilen mit einer strapazierfähigen Oberfläche.

Um die erwartete Nachfrage in der Pop-up Factory zu befriedigen, mussten wir die Produktion des gedruckten Gehäuses hochfahren. Das Team von Formlabs nutzte seine interne Druckerei und druckte 500 Exemplare von jedem Teil des Montage in zwei Einrichtungen und 20 Fuse 1, einschließlich der oberen und unteren Gehäuseteile sowie der beiden Beine.

In der Pop-up Factory haben wir eine Druckfarm mit fünfzehn Formlabs Form 3 und zwei Fuse 1 Druckern eingerichtet, um den Teilnehmern zu zeigen, wie additive Fertigung in großem Maßstab realisiert werden kann.

Mit der Software Formlabs können Sie den Produktionsdurchsatz mit Tools optimieren, die Ihre Druckerflotte für Sie verwalten und überwachen. Die Integration des Formlabs Ökosystems in Ihren Workflow mit Tulip ermöglicht Ihnen die einfache Nutzung der API, um Dateien zu versenden, Verbrauchsmaterialien zu überwachen und Drucke von Anfang bis Ende über Ihre gesamte Druckerflotte zu verfolgen.

Bei pulverbasierten 3D-Druckern wie Fuse 1 ist die Einrichtung eines sauberen Arbeitsablaufs entscheidend für die Minimierung der Ausfallzeiten Ihrer Produktionslinie. Das Fuse Sift Pulverrückgewinnungssystem erreicht dies durch die Kombination von Teileentnahme, Pulverrückgewinnung, Lagerung und Mischen in einem einzigen freistehenden Gerät.

Um zu zeigen, wie das RealWearzu zeigen, wie das Augmented-Reality-Headset der Firma diesen Prozess für die Bediener vereinfacht, haben wir eine Tulip App entwickelt, die den Benutzer durch die Schritte führt, die zum Reinigen und Wechseln des HEPA-Filters von Fuse 1 erforderlich sind. Die Teilnehmer konnten die freihändige App auf der neuesten RealWear AR-Hardware ausprobieren, die sie durch den Filterwechsel führte, indem sie visuelle Anweisungen einblendete, die in Echtzeit auf der Grundlage von Sprachbefehlen aktualisiert wurden.

So konnten die Benutzer mit dynamische Arbeitsanweisungen interagieren, auch wenn ihre Hände mit dem Gerät vor ihnen beschäftigt waren. Neben dem Komfort, nicht auf ein externes Display verweisen zu müssen, trägt das Freisprech-Headset auch dazu bei, den Arbeitsplatz sauberer zu halten, was besonders in einer Laborumgebung oder bei Materialien, die eine sorgfältige Handhabung erfordern, wichtig ist.

Als nächstes mussten wir die Arbeitsplätze entwerfen, an denen jeder Teilnehmer sein Ladegerät zusammenbauen würde. Unsere Anforderungen umfassten einen Bereich für den Zusammenbau des Geräts, Ablagen für Teile sowie Befestigungspunkte für einen Monitor, Bildverarbeitungskameras und andere IIoT Geräte, die im Produktionsprozess verwendet werden.

Mit MachineBuilder von Ventionkonnten wir schnell ein Design für die Stationen der Pop-up-Fabrik Montage erstellen und überarbeiten. Mit Tausenden von modularen Teilen, intelligenten 3D-Konstruktionswerkzeugen und Funktionen für die Zusammenarbeit war es mit MachineBuilder sehr einfach, maßgeschneiderte Bänke zu entwerfen, die unseren Anforderungen entsprachen.

Auch die Anwendungstechniker von Vention waren während des gesamten Prozesses äußerst hilfreich und beantworteten unsere Fragen über den produktinternen Chat, so dass wir schneller vorankamen. Damit sind wir bei der wichtigsten Eigenschaft von Vention angelangt: der Umschlagzeit. Nachdem wir das Design unserer Bank fertiggestellt hatten, wurden alle Teile, die wir für den Zusammenbau benötigten, innerhalb von nur 3 Tagen geliefert. Diese Geschwindigkeit ist in diesem Bereich einfach unerhört.

Da wir alle Teile zur Hand hatten, wurde der Zusammenbau der Workstations mit Hilfe der automatisch generierten Anweisungen für unser kundenspezifisches Design, einschließlich der Inbusschlüssel für Montage, und der auf jeder Komponente eingravierten Teilenummern, um die Dinge zu organisieren, einfach gemacht.

Unser endgültiges Design für die Produktionslinie bestand aus vier Montage Bänken mit jeweils einem montierten Bildschirm zur Anzeige von Arbeitsanweisungen sowie einem Tulip Beleuchtungsset zur Anleitung der Kommissionierung, handelsüblichen Computervision Kameras, Etikettendruckern, Barcode-Scannern, Andon-Leuchten und Tulip Edge IOs für die Konnektivität.

Nachdem die Werkbänke vollständig montiert waren, konnten wir nun mit der Produktion unserer Ladegeräte beginnen. Um alles miteinander zu verbinden und unseren Betrieb zu steuern, verwendeten wir die Frontline Operations Platform von Tulip.

Da Tulip eine No-Code-Plattform ist, müssen Sie keine Programmiersprache beherrschen, um diese Anwendungen zu erstellen oder sie in Ihre IIoT zu integrieren.

Mithilfe der nativen Funktionen von Computervision wartete die Tulip App, die auf jeder Bank lief, bis sich ein Teilnehmer näherte und seine Hände im Arbeitsbereich erkannt wurden, bevor sie begann, Anweisungen auf dem Bildschirm anzuzeigen. Außerdem konnten sie ein eingebettetes CAD Modell des Ladegeräts, das sie gerade zusammenbauen wollten, betrachten und mit ihm interagieren. Während des gesamten Bauprozesses wurden die Benutzer durch schriftliche Anweisungen mit eingebettetem Video auf dem Display der Bank geführt.

• Zunächst wiesen die Anweisungen auf dem Bildschirm in Verbindung mit einem Pick-to-Light System die Teilnehmer an, die beiden Gehäusehälften und die Leiterplatte der Ladespule aus den Behältern an ihrem Arbeitsplatz zu holen. Wir nutzten den Algorithmus für maschinelles Sehen, der in der App Tulip läuft, um das System Pick-to-Light anzusteuern und zu bestätigen, dass der Bediener die benötigten Komponenten tatsächlich eingesammelt hatte.

• Als nächstes wurden sie angewiesen, die Leiterplatte an der unteren Hälfte des Gehäuses zu befestigen. In diesen Schritt war auch eine IoT Waage integriert, die zur Fehlersicherung diente, indem sie die unfertigen Montage wog, sicherstellte, dass die richtigen Komponenten verwendet wurden und es den Teilnehmern ermöglichte, ein fehlerhaftes Produkt zu erfassen, wenn es nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen lag.

• Im nächsten Schritt wurden die Teilnehmer angewiesen, einen zweiten Qualitätscheck durchzuführen, indem sie das Ladegerät an eine Stromquelle auf dem Prüfstand anschlossen. Um fortzufahren, mussten sie dann die Funktion des Geräts mit einem intelligenten Strommessgerät bestätigen, wobei die Messwerte im Kontext der Arbeitsanweisungen von Tulipangezeigt wurden, und konnten erneut einen Fehler melden, wenn die Qualitätsprüfung fehlschlug.

• Nachdem sie diese Qualitätskontrollen bestanden hatten, konnten die Teilnehmer nun die Montage ihrer Ladegeräte fertigstellen. Im nächsten Schritt wies das Pick-to-Light System sie an, die Beine zu holen, die sie zusammen mit der oberen Hälfte des Gehäuses einrasten ließen. Das Gewicht wurde auf Tulip noch einmal mit der intelligenten Waage erfasst, um sicherzustellen, dass alle Teile des Montage installiert worden waren.

• Nachdem das Gehäuse der Ladestation vollständig zusammengebaut war, wurden die Teilnehmer angewiesen, die Beine mit selbstklebenden Gummifüßen zu versehen. Auch hier wurden das Pick-to-Light System und die IoT Skala integriert, um die Benutzer zu leiten und die Bedienung fehlerfrei zu gestalten.

• Zum Schluss musste jeder Teilnehmer nur noch sein fertiges Ladegerät verpacken und schon konnte er es mit nach Hause nehmen. Die App Tulip druckte automatisch ein selbstklebendes Etikett aus und führte den Benutzer dann durch den Verpackungsprozess seines Ladegeräts und des Kabels, einschließlich des Anbringens des Etiketts und der eindeutigen Seriennummer auf der Schachtel.

Nachdem die Teilnehmer ihr Gerät vollständig zusammengebaut, einer Qualitätskontrolle unterzogen und verpackt hatten, konnten sie ihr neues kabelloses Ladegerät in der Gewissheit mit nach Hause nehmen, dass es wie erwartet funktionieren würde.

Diese Montage App ist ein Beispiel dafür, wie Sie Tulip nutzen können, um interaktive Arbeitsanweisungen zu erstellen, die IIoT Geräte nutzen, die mit dem Internet verbunden sind, um Qualitätsfehler zu reduzieren und die Produktivität der Mitarbeiter zu erhöhen. Durch die Anzeige von Arbeitsanweisungen, die dynamisch sind und die richtigen Informationen zur richtigen Zeit zeigen, kann Ihr Team neue Baugruppen und Fähigkeiten schneller erlernen. Darüber hinaus können Sie ähnliche Apps verwenden, um andere Bedienerprozesse wie Montagevorgänge, Verpackung und Versand sowie Lean Best Practices (wie z.B. ein 5S-Audit, einen Gemba-Spaziergang usw.) anzuleiten.

Einer der Hauptvorteile von Tulip ist, dass Sie die Produktion in Echtzeit verfolgen können. Tulip macht es sehr einfach, Berichte zu erstellen, sie in Dashboards zusammenzufassen und sie mit Ihren Stakeholdern zu teilen.

In der Mitte der vier Montage Bänke stellten wir zwei Dashboards auf, auf denen eine Tulip App lief, die einen Überblick über den Produktionsprozess während der Konferenz in Echtzeit bot. Das erste gab den Teilnehmern einen Einblick in die wichtigsten Produktionsstatistiken mit Hilfe von Diagrammen, die die durchschnittliche Auftragsdauer für jede Station, die Gesamtzahl der fertiggestellten Baugruppen und die Anzahl der im Laufe der Zeit fertiggestellten Ladegeräte anzeigten.

Die zweite dashboard registrierte alle Fehler, die von den Teilnehmern beim Zusammenbau ihrer Ladegeräte gemeldet wurden, und verfolgte die Fehler im Laufe der Zeit nach Bauteil, Station und Fehlerart. Wie bei der ersten dashboard wurde dies in Echtzeit aktualisiert, während die Teilnehmer an der Montage Linie arbeiteten.

Um den Verkehrsfluss zu erleichtern, haben wir auch eine Live-Überwachung des Stationsstatus implementiert, damit die Teilnehmer in Echtzeit sehen konnten, welche der vier Stationen gerade benutzt wurden und welche bereit waren, mit Montage zu beginnen. Diese Anzeige wurde auf den Produktions-Dashboards angezeigt, die wir eingerichtet hatten, und war außerdem mit einer Andon-Statusleuchte verbunden, die oben an jeder Workstation angebracht war.

Nachdem sie ihr Ladegerät zusammengebaut hatten und zur Hauptveranstaltung zurückgekehrt waren, konnten die Teilnehmer sehen, wie Be Global Safety den gesamten Raum mit KI überwacht hatte, um eventuelle Sicherheitsvorfälle zu erkennen und zu melden. Mit einer einfachen IP-Kamera, die den Bereich überblickt, kann Be Global Safety PSA, unsichere Handlungen und andere Gefahren in einem Lager, einem Labor oder einer Produktionshalle erkennen. Der Einsatz eines Systems wie Be Global Safety zur Überwachung Ihres Betriebs bietet eine weitere Informationsebene, die Sie zur Unterstützung von Mitarbeitern und Managern nutzen können, um kontinuierlicher Verbesserungsprozess zu verbessern.

Die vielen Technologien, die für den Aufbau der Pop-up-Fabrik eingesetzt werden, haben eines gemeinsam: Sie laufen alle in der AWS-Cloud ( Tulip ist sogar ein AWS Industrial Competency Partner).

Durch den Betrieb in der Cloud ist die Pop-up-Fabrik skalierbar. Wenn wir mehr Stationen hinzufügen oder ihre Anzahl verringern wollten, konnten wir das problemlos tun. Dank dieser Flexibilität können Sie Ihre Systeme so betreiben, wie Sie Ihre Fabrik betreiben - mit minimalem (Server-)Aufwand.

Darüber hinaus reduziert der Betrieb in der Cloud die Anfangsinvestitionen, die nötig sind, um das System in Betrieb zu nehmen.

Obwohl die Fertigungsindustrie die Cloud-Revolution erst spät für sich entdeckt hat, erkennen Fabriken auf der ganzen Welt, dass die Nutzung der Cloud eine strategische Notwendigkeit für ihren Betrieb darstellt.

Es mag zwar unrealistisch sein, eine komplette Produktionslinie innerhalb von 24 Stunden einzurichten, aber um in der sich schnell verändernden Wirtschaftslandschaft von heute wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen sich Hersteller auf der ganzen Welt schneller anpassen als ihre Wettbewerber. Die Einführung neuer Technologien wie additive Fertigung, digitale Arbeitsanweisungen, maschinelles Sehen und Augmented Reality ermöglicht es Herstellern, flexibel zu bleiben und ihren Wettbewerbsvorteil auszubauen, indem sie operative Spitzenleistungen erzielen.

Wenn Sie sich Technologien wie diese zunutze machen, die uns geholfen haben, unsere Pop-up-Fabrik erfolgreich aufzubauen, können auch Sie etwas erreichen:

Beschleunigung von Produktdesign, Entwicklung und Markteinführung

Mit Hilfe von fortschrittlichen Designtools und der Leistungsfähigkeit von additive Fertigung können Hersteller neue Produkte schneller und kostengünstiger als je zuvor entwerfen, prototypisieren und iterieren. Durch die Verwendung eines leistungsstarken Design-Softwarepakets wie Autodesk zusammen mit kommerziellen 3D-Druckern können Hersteller Geld sparen und ihren Prototyping-Prozess beschleunigen. Mit fortschrittlichen Abscheidungstechniken wie denen von Formlabs Fuse 1 können Sie sogar hochwertige, fertige Teile produzieren, die sofort zu einer kompletten Einheit zusammengesetzt werden können. Mit Werkzeugen wie diesen können Unternehmen die Entwicklungs- und Einführungsphasen des Produktlebenszyklus erheblich beschleunigen.

Verbesserte Produktivität durch Verstärkung der Mitarbeiter an der Front

Agile Technologien leiten die Produktion und ermöglichen es den Teams in einem Unternehmen, schneller zu arbeiten. No-Code-Apps, die auf der Plattform Tulip entwickelt wurden, liefern den Mitarbeitern die richtigen Informationen zur richtigen Zeit. Digitale Anweisungen leiten die Arbeitsabläufe und helfen, die Produktion fehlerfrei zu gestalten, indem sie in die Maschinen und Geräte integriert werden, die in Ihrem Betrieb verwendet werden, was die Arbeit sicherer, einfacher und effizienter macht.

Die Verwendung von AR-Geräten zur Anzeige von Apps hilft den Mitarbeitern an vorderster Front in Situationen, in denen sie die Hände für die vor ihnen liegende Aufgabe frei haben müssen. Durch den Einsatz dieser Technologien können Hersteller neben der Produktqualität auch die Produktivität erheblich steigern, ohne dabei auf die Flexibilität und die Vorteile menschlicher Mitarbeiter verzichten zu müssen.

kontinuierlicher Verbesserungsprozess durch Echtzeitdaten

Die Nutzung von Edge-Konnektivität mit IIoT und digitalen Apps zur Datenerfassung in Echtzeit gibt Herstellern die Möglichkeit, sich kontinuierlich zu verbessern. Mit den in Tulip integrierten Apps für den Frontline-Betrieb können Sie Daten von Menschen und Prozessdaten sammeln, um wertvolle Einblicke in die Maschinenverfügbarkeit, Qualität, Zykluszeiten und alles dazwischen zu erhalten. Durch die Erfassung der Daten von Bedienern und Maschinen erhalten Aufsichtspersonen und Ingenieure einen ganzheitlichen Überblick über ihre Arbeitsabläufe und können Probleme schnell erkennen und lösen, sobald sie auftreten.

Citizen Development und die Konvergenz von IT und OT

Dank erweiterter Lean-Technologien müssen IT- und OT-Daten nicht mehr getrennt voneinander betrachtet werden. Die zunehmende Konnektivität zwischen Maschinen, Sensoren und Menschen macht es möglich, reaktionsschnellere, agilere Produktionssysteme zur Lösung von Problemen in Ihrem Betrieb zu schaffen.

Durch die Demokratisierung der Entwicklung mit einer No-Code-Plattform können Unternehmen Zeit und Ressourcen sparen, indem sie die IT-Abteilung nicht mehr einbeziehen müssen, da bürgerliche Entwickler in der Lage sind, selbständig Apps zu erstellen und Datensätze zu analysieren. Mit diesem Modell können die Teams schlank bleiben, während Verbesserungen viel schneller und effizienter umgesetzt werden können.

Erste Schritte mit Frontline Operations

Egal, ob Sie die Gelegenheit hatten, die Pop-up-Fabrik persönlich zu erleben, oder ob das, was Sie hier gelesen haben, interessant klingt, die Gründung Ihres Unternehmens digitale Transformation ist ganz einfach. Im Folgenden finden Sie Optionen für jeden: