Цифровые двойники открывают новые возможности для приборостроения и электронной промышленности

Дигитализация позволяет создать цифровые двойники изделий и производственных процессов. Это подробные и точные цифровые копии, ускоряющие разработку, производство, поставку и обслуживание изделий. Единое информационное пространство объединяет всех участников процесса разработки и позволяет параллельно трудиться над созданием изделий. Точность и достоверность цифровых двойников непрерывно повышается за счет поступления производственных данных в режиме реального времени.

Преимущества дигитализации впечатляют. Цифровые технологии повышают качество технологического проектирования и ускоряют оценку различных вариантов технологических процессов. В результате растет эффективность всех производственных операций. Предприятия электронной промышленности и приборостроения видят большой потенциал в дигитализации и готовы инвестировать в цифровые технологии. По данным PwC, девять из десяти компаний финансируют создание цифровых фабрик. Как отмечается в отчете компании Deloitte, стоимость цифровых технологий сегодня позволяет получать существенные преимущества даже при небольших инвестициях.

Gartner считает, что успех дигитализации зависит не столько от самых современных технологий, сколько от наличия выстроенных производственных процессов и систем. Навыки, инициативы и модели ведения бизнеса в 15 раз важнее для достижения успеха в дигитализации, чем разрозненно внедренные технологии. Проведенный Gartner в 2017 году опрос показал, что 80% компаний уже реализуют инициативы по дигитализации, а 69% отметили, что им необходимо расширить применение цифровых технологий. Залог успеха цифровых преобразований лежит не только в самих технологиях, но и в их принятии сотрудниками и обучении персонала.

Отсутствие системного подхода при внедрении цифровых технологий

Большинство производителей электроники в настоящее время используют «лоскутную» дигитализацию процессов. С развитием технологий и бизнеса цифровой ландшафт таких предприятий расширялся — появлялись новые решения для отдельных задач. Среди них интегрированная разработка процессов сборки и испытаний печатных плат, запуск и оптимизация производства при помощи виртуальных процессов контроля конструкторско-технологических проектных решений, изготовление деталей и оснастки, взаимодействие с поставщиками и управление производством. Столь разрозненный подход привел к появлению множества не связанных между собой систем и «информационных ям». В результате дигитализация не дала ожидаемого эффекта.

Только интегрированные решения способны создать цифровое предприятие

Для того чтобы раскрыть весь потенциал дигитализации, предприятиям электронной промышленности требуются интегрированные решения для организации «умного» производства, устраняющие разрозненность информации. В них применяются технологии управления жизненным циклом изделия (PLM), объединяющие процессы контроля конструкторских проектных решений и разработки технологических процессов, а также ориентированные на электронную промышленность системы управления производством (MES), решающие задачи календарного планирования, диспетчеризации и анализа производственной информации. Сквозное интегрированное решение, охватывающее все этапы разработки и изготовления электронных изделий, создает единое цифровое пространство, которое обеспечивает совместную работу специалистов и горизонтальные связи между всеми инженерными дисциплинами.

Примеры реализации цифрового производства

Siemens — крупнейший разработчик электроники и ведущий мировой поставщик программируемых логических контроллеров (ПЛК). Компания реализовала принципы цифрового производства и получила хорошие результаты.

Завод компании Siemens по выпуску электроники в г. Амберг (немецкая аббревиатура EWA) может служить примером предприятия, где внедрены системы «умного» производства. Завод EWA выпускает 12 млн ПЛК в год, или одно изделие в секунду. Предприятию удалось полностью объединить виртуальное и реальное производство. Нанесенные на изделие коды передают оборудованию технологический маршрут и требования к каждой выполняемой операции. Изделия и оборудование самостоятельно определяют, какие операции и на каких линиях должны выполняться в первую очередь для соблюдения установленных сроков. Независимо работающие компьютерные программы, называемые агентами, контролируют каждую операцию на соответствие нормативам.

Благодаря применению цифровых опытных образцов, а также численному моделированию и оптимизации производственных процессов сроки запуска новых изделий на заводе EWA сократились наполовину. Период переналадки оборудования на выпуск другого изделия также сократился на 50%. Новые заказы исполняются в течение 24 часов, возможно изготовление до 1000 исполнений изделия, а минимальный размер партии равен одной штуке. 99,99885% выпускаемой на заводе EWA продукции полностью соответствует всем стандартам качества, а множество контрольных станций надежно выявляют немногочисленные случаи брака. Технологии цифрового производства сократили себестоимость на 25%.

Новые технологии управления производством электроники

Еще один пример, демонстрирующий высокую эффективность «умного» производства, — завод Siemens по производству электроники в г. Фюрт (Германия). На заводе прошли цифровые преобразования, в ходе которых проведена интеграция процессов проектирования и изготовления механических и электронных элементов изделий. Здесь применяются технологии «Интернета вещей», обеспечивающие сбор технологической информации в реальном времени, а корпоративная PLM-система интегрирована с системой управления ресурсами предприятия (ERP).
Новый цифровой ландшафт обеспечил бесперебойную передачу информации об изделиях и процессах из PLM-системы в систему управления производством. Ключевой элемент всего решения — современная MES, предназначенная для предприятий приборостроения и электронной промышленности. Эта система не только выполняет разработку технологических процессов производства печатных плат и механических деталей и узлов, но и осуществляет календарное планирование, управление материальными потоками и анализ технологической информации. Используя PLM-систему предприятия, MES получает прямой доступ ко всей информации о конструкции электрических и механических узлов изделия. Единое цифровое пространство теперь распространяется и на ERP-систему. «Мы получили сквозное решение для управления выпуском электронных изделий, распространяющееся на все виды обработки. Решение управляет материальными потоками, а также обеспечивает интеграцию PLM- и ERP-систем», — рассказывает Герман Краус, главный инженер завода Siemens в Фюрте. По его словам, переход на новую MES «принес пользу, которую невозможно было бы получить с разрозненным набором инструментов». Удобное подключение к производственному оборудованию упростило внедрение решения на сборочных линиях завода.