The Matrix 4.0 vil revolutionere produktionslinjer
Den dansk/fynske robotklynge har givet verden de såkaldte cobots, som muligør en fleksibel robotmakker i produktionen. Nu lancerer en ph.d.-studerende fra SDU en fleksibel produktionscelle til industrien, hvor cobotten også indgår.
Da The Matrix ramte biograflærredet for lidt over 20 år siden revolutionerede filmen Hollywood for altid. Filmen satte nye standarder for special effects, action stunts og formåede på spektakulær vis at forene filosofi og action.
Ph.d.-studerende ved SDU, Christian Petersson Nielsen, vil på samme måde give industrien en rød pille og omlægge lineær produktion til en såkaldt matrixproduktion.
- Populært sagt, så taler man normalt om ’low volume, high mix’ eller ’high mix, low volume’, når det kommer til produktion. Målet med matrix-produktion er producere flest mulige varianter på kortest mulig tid.
Fleksibelt setup
SDU’s svar på Keanu Reevese, Christian Petersson Nielsen, har i sit ph.d.-projekt bygget en konfigurerbar konstruktionscelle, hvor robot og menneske arbejder tæt sammen. I den sammenhæng er nøgleordet “konfigurerbar”.
- Du kan skifte værktøj ud og ændre processerne. På den måde kan du producere forskellige produkter i den samme celle, alt afhængigt af hvilke værktøjer du har i, fortæller Christian Petersson Nielsen.
Den samme celle kan duplikeres ud til et helt produktionsapparat, så du f.eks. har 3x3 eller 4x4 stående alt efter behov. Hver enkelt celle kører uafhængigt af hinanden. Så du kan f.eks. konfigurere de første tre celler til at lave to processer. De andre celler kan lave andre processer.
- Hvis du f.eks. producerer reservedele til biler, så kan tre af cellerne producere venstre forlygter. Hvis du så pludselig får en stor ordre på højre forlygter, så kan du konfigurere disse, så du pludselig kan producere dobbelt så mange - eller tre gange så mange.
Nedskalering
At kunne opskalere sin produktion i forbindelse med en stor ordre - uden, at det koster spidsen af et matrix-rumskib - er naturligvis attraktivt. Men det er mindst lige så attraktivt, at du kan nedskalere et produktionsapparat, som er sat til at fremstille ét bestemt produkt.
- Lad os sige, at din konkurrent har lavet en billigere og bedre løsning, hvorfor alle dine ordrer er forsvundet. Nu står du med en kæmpe investering, som laver ingenting. Det er voldsomt dyrt at lave en traditionel produktionslinje, men med en produktionscelle som denne, så kan du konfigurere den til at lave et andet produkt. Det er humlen ved det hele.
Human touch
I Matrix-filmene er robot og menneske indædte fjender. I filmen et det robotten, der hersker, men i Christian Petersson Nielsens produktionscelle arbejde menneske og robot sammen.
- Hvis du kun har ét produkt, så behøver du kun én produktionslinje. I det tilfælde er det smartest at automatisere hele processen uden menneskelig interaktion. Men, hvis du har flere produkter og har brug for en dynamisk produktion, så er vi mennesker faktisk en billig og fleksibel løsning.
Christian Petersson Nielsens produktionscelle består udover en industriel robot også af en kollaborativ robot.
- Med den industrielle robot køber du hastighed. Med den kollaborative robot og den menneskelige interaktion får du fleksibilitet.
Og det er nødvendigt i en dynamisk produktionsmatrix. For noget så simpelt som at skrue en skrue i, der er ganske uproblematisk for et menneske, er yderst kompliceret for en robot. Det kræver en mekanisk skrueholder eller en vakuumløsning.
Og hvis robotten f.eks. skruer skruen skævt i eller ødelægger gevindet, så kan det blive dyrt at rette op fejlen, når kvalitetskontrollen – forhåbentlig – på et senere tidspunkt opdager det.
Frihed til design
Fleksibiliteten er har også den afledte effekt, at den giver langt større frihed i forhold til design af produkt. Populært sagt, kan man sige, at en matrix-produktion gør, at du kan gå fra ’Design for Manufacturing’ til ’Manufacturing for Design’.
- Du behøver ikke hugge en hæl og klippe en tå i den designmæssig proces for at få det til at passe til et ufleksibelt produktionsapparat. Du ved, at din produktion kan konfigureres til at passe til produktet.
Christian Petersson Nielsen afleverer sin ph.d. den 26. juli 2022. I efteråret 2022 skal han forsvare sin ph.d.. Ved den lejlighed viser han sin konfigurerbare konstruktionscelle frem med alle dens fortræffeligheder.
Faktaboks
Industri 4.0 handler alsidige løsninger, som generer maksimal kapacitetsudnyttelse. Matrixproduktion kan blive en afgørende konkurrencefaktor gennem konfigurerbare produktionsceller.
Flygtige markeder gør den rentable fremstilling af små batchstørrelser stadig vigtigere. Udfordringen er i stigende grad at producere et stadig større antal varianter og modeller af et produkt i variable mængder.
Matrixproduktionskonceptet muliggør ekstremt alsidig produktion i industriel skala. Systemet kan automatisk konvertere sig selv "on the fly" til skiftende produkttyper - uden ventetid og uden tabt produktionstid.
Med en konfigurerbar produktionscelle kan du spare værktøjsudgifter, da cellerne kan dele værktøj imellem sig.
Du undgår samtidig flaskehalse i produktionen. En produktion er aldrig hurtigere end den langsomste produktionscelle, men hvis du har en langsom celle, så kan du i matrixproduktionskonceptet blot opstille en ekstra og på den måde afhjælpe problemet.
Matrixproduktion er først og fremmest attraktivt for virksomheder med en bred vifte af produkter, som ligner hinanden. Produktionscellen kan ikke gå fra at producere et produkt, som måler 3x3x3 cm til at fremstille enheder, som måler 5x5x5 meter.
Den konfigurerbare produktionscelle er en del at Interreg-projektet ’InProReg’. ’InProReg’-projektet involverer mange partnere, heriblandt Christian-Albrecht-Universität zu Kiel, Hochschule Flensburg, Eckener-Schule Flensburg, KiWi GmbH og Kiel Region GmbH på den tyske side af grænsen, mens virksomheder og stærke regionale aktører som RoboCluster, EUC Syd, Erhvervsakademi SydVest, Erhvervsakademi Sjælland, Easy Robotics ApS og Sønderborg Vækstråd er iblandt partnerne på den danske side af grænsen.