Pembinaan Berindustrialisasi Bermula dengan Integrasi Proses, Bukan Robotik
Pembinaan berindustrialisasi sering dikaitkan dengan kilang robotik, barisan pengeluaran automatik dan persekitaran pembuatan yang sangat didigitalkan. Dalam amalan, peralihan ini boleh bermula lebih awal.
Taklimat industri baru-baru ini yang dianjurkan oleh Built Offsite dan Master Builders Victoria di Melbourne mengetengahkan pendekatan yang lebih praktikal: perniagaan pembinaan boleh mengindustrikan operasi mereka secara berperingkat dengan menambah baik reka bentuk digital, penyelarasan pembuatan, aliran bahan dan proses pengeluaran sebelum membuat pelaburan besar dalam robotik.
Dari perspektif automasi industri, ini merupakan perbezaan yang penting. Automasi bukanlah titik permulaan. Takrifan proses, produk yang boleh diulang dan data pengeluaran berstruktur ialah asas yang kemudiannya membolehkan automasi dibina.
Kejuruteraan Digital Mewujudkan Lapisan Pertama Pengindustrialisasian
Frank Davern dari hsbcad membentangkan reka bentuk digital sebagai salah satu titik permulaan yang paling mudah diakses.
Model bangunan tiga dimensi boleh mengandungi maklumat seni bina, struktur dan pembuatan dalam aliran kerja digital yang saling berhubung. Daripada menganggap lukisan sebagai dokumen yang berasingan, model tersebut menjadi sumber data pengeluaran yang boleh menyokong fail pemotongan CNC, arahan gergaji, program robotik, senarai bahan, lukisan bengkel dan maklumat pemasangan.
Pendekatan ini serupa dengan seni bina data yang digunakan dalam automasi industri moden. Sesuatu mesin tidak boleh diautomatikkan dengan berkesan jika maklumat pengeluaran yang dimasukkan ke dalam mesin tidak konsisten atau tidak lengkap. Prinsip yang sama terpakai pada pembuatan pembinaan.
Oleh itu, nilai model digital melangkaui visualisasi. Apabila data reka bentuk distrukturkan dengan betul, data tersebut boleh menghubungkan keputusan kejuruteraan dengan pembuatan, kawalan kualiti, penjadualan, logistik dan pemasangan.
Konsep satu sumber kebenaran amat penting. Setiap kali maklumat dipindahkan secara manual antara lukisan seni bina, dokumentasi struktur, lukisan pembuatan dan sistem pengeluaran, terdapat peluang untuk kesilapan atau ketidakselarasan berlaku dalam proses tersebut.
Mengurangkan jurang maklumat ini boleh menghasilkan manfaat walaupun sebelum satu robot pun dipasang.
DfMA Harus Mempengaruhi Reka Bentuk Sebelum Pembuatan Bermula
Salah satu mesej terpenting daripada taklimat tersebut ialah pembinaan berindustrialisasi harus dipertimbangkan pada peringkat reka bentuk, bukannya ditambah selepas kerja reka bentuk konvensional selesai.
Reka Bentuk untuk Pembuatan dan Pemasangan, atau DfMA, mengubah persoalan daripada "Bagaimanakah bangunan ini boleh dibuat?" kepada "Bagaimanakah bangunan ini harus direka bentuk supaya pembuatan dan pemasangan menjadi cekap?"
Perbezaan ini penting bagi jurutera automasi kerana prestasi peralatan sangat dipengaruhi oleh reka bentuk produk.
Dimensi, geometri komponen, bahan, kaedah penyambungan, toleransi, jumlah pengeluaran dan keperluan pengangkutan semuanya mempengaruhi sama ada sesuatu proses pembuatan boleh diseragamkan atau diautomatikkan.
Percubaan untuk mengautomasikan produk yang tidak mempunyai piawaian yang baik biasanya mengakibatkan kerja kejuruteraan yang mahal bagi mengatasi proses yang tidak cekap. Urutan yang lebih baik ialah menyeragamkan produk terlebih dahulu, menstabilkan proses pembuatan sebagai langkah kedua dan mengautomasikan operasi yang sesuai sebagai langkah ketiga.
Australia Sudah Mempunyai Asas Pembuatan Teragih
Kerstin Gentle dari Frame and Truss Manufacturers Association of Australia berhujah bahawa industri rangka dan kekuda sedia ada di Australia menyediakan asas penting untuk pembinaan terindustrialisasi.
Sektor ini sudah mengendalikan ratusan kemudahan pembuatan dengan keupayaan yang mantap dalam kejuruteraan struktur, prafabrikasi, pengendalian bahan, logistik dan pengeluaran komponen.
Hal ini menunjukkan bahawa pembinaan terindustrialisasi tidak semestinya memerlukan penciptaan ekosistem pembuatan yang sepenuhnya baharu.
Sebaliknya, pengilang sedia ada boleh meningkatkan secara berperingkat bahagian kerja yang dijalankan dalam persekitaran kilang terkawal.
Hal ini serupa dengan strategi automasi brownfield dalam pembuatan perindustrian. Daripada menggantikan seluruh kemudahan pengeluaran, pengilang boleh mengenal pasti operasi berulang, memperkenalkan sistem kawalan digital dan peralatan pengeluaran, menambah baik pengendalian bahan serta menghubungkan proses individu secara beransur-ansur.
Tenaga kerja dan pengetahuan pembuatan sedia ada kemudiannya kekal sebagai sebahagian daripada sistem.
Automasi Harus Mengikuti Kematangan Pengeluaran
Ketua Pegawai Operasi Randek, Ola Skoglund, menyifatkan perindustrian sebagai suatu perkembangan dan bukannya destinasi tunggal.
Ini mungkin merupakan pengajaran paling praktikal bagi pengilang yang sedang mempertimbangkan automasi.
Perniagaan boleh bermula dengan lukisan digital dan dokumentasi pengeluaran yang lebih baik. Kemudian, perniagaan itu boleh memperkenalkan mesin khusus untuk operasi berulang, diikuti peralatan pengeluaran yang bersambung, pengendalian bahan automatik, sel robotik dan akhirnya barisan pengeluaran yang lebih bersepadu.
Pendekatan berperingkat ini membolehkan setiap pelaburan dinilai berdasarkan keperluan pengeluaran sebenar.
Dari perspektif kejuruteraan automasi, pendekatan ini lebih baik daripada membeli peralatan kompleks sebelum produk, jumlah pengeluaran dan urutan proses ditetapkan dengan sewajarnya.
Robot tidak secara automatik menghasilkan sistem pembuatan yang cekap. Jika data reka bentuk huluan tidak konsisten, bahan tiba tanpa dapat dijangka dan urutan pengeluaran sentiasa berubah, automasi hanya boleh menyebabkan proses yang tidak cekap beroperasi dengan lebih pantas.
Operasi Berulang dan Berbahaya Merupakan Sasaran Semula Jadi Automasi
Tidak semua tugas pembinaan mempunyai potensi automasi yang sama.
Operasi yang melibatkan pengulangan, pengangkatan berat, geometri komponen yang boleh diramal atau keadaan kerja berbahaya amat sesuai untuk mekanisasi dan robotik.
Jentera kendiri boleh meningkatkan kebolehulangan dan ketekalan dimensi, manakala sel automatik boleh mengurangkan jumlah kerja yang memerlukan tenaga fizikal daripada pengendali.
Apabila jumlah pengeluaran meningkat, mesin individu ini berpotensi menjadi komponen dalam sistem pembuatan yang lebih besar.
Hal ini mewujudkan laluan automasi yang lebih realistik: mekanisasikan tugas berulang terlebih dahulu, kumpulkan pengalaman pengeluaran, stabilkan proses dan kemudian tentukan sama ada integrasi lanjut memberikan nilai yang mencukupi.
Kesalinghubungan Data Akan Menjadi Lebih Penting daripada Mesin Individu
Peluang jangka panjang melangkaui mesin CNC atau robot individu.
Apabila maklumat reka bentuk digital, perancangan pengeluaran, arahan mesin, rekod kualiti dan data pemasangan dihubungkan, pengilang boleh mula membangunkan persekitaran pengeluaran digital yang benar-benar menyeluruh.
Persoalan kejuruteraan yang penting kemudiannya ialah cara maklumat bergerak melalui sistem tersebut.
Kemudahan pembinaan berindustri pada masa hadapan berpotensi menghubungkan model maklumat bangunan dengan sistem pelaksanaan pengeluaran, kawalan mesin, penjadualan pengeluaran, pemeriksaan kualiti dan logistik.
Ini tidak bermakna setiap kilang memerlukan seni bina Industri 4.0 yang bersepadu sepenuhnya dengan segera. Sebaliknya, perniagaan harus mengelakkan pelaburan teknologi yang mewujudkan sistem maklumat terpencil yang kemudiannya tidak dapat berkomunikasi antara satu sama lain.
Kemahiran Pembinaan Sedia Ada Kekal Penting
Peningkatan automasi tidak menghapuskan keperluan terhadap pengetahuan pembinaan.
Mesin mungkin menjalankan operasi pemotongan, penempatan, pengancing atau pengendalian bahan, tetapi manusia masih perlu memahami ciri fizikal komponen yang dihasilkan dan cara komponen tersebut akhirnya menjadi sebahagian daripada sesebuah bangunan.
Hal ini mewujudkan keperluan tenaga kerja yang berbeza, bukannya sekadar tenaga kerja yang lebih kecil.
Pengendali mungkin semakin memerlukan kemahiran dalam pengendalian mesin, sistem pengeluaran digital, penyelenggaraan, diagnostik dan kawalan kualiti, sambil mengekalkan pengetahuan praktikal tentang proses pembinaan.
Bagi pengilang, gabungan kepakaran pembinaan dan keupayaan automasi mungkin menjadi lebih bernilai berbanding mana-mana satu set kemahiran tersebut secara berasingan.
Tanggungjawab Rantaian Bekalan Memerlukan Kawalan Digital yang Lebih Baik
Taklimat itu turut membangkitkan isu penting berkaitan tanggungjawab apabila maklumat berpindah antara pereka bentuk, pengilang, pembina dan pasukan pemasangan.
Aliran kerja yang terhubung secara digital dapat mengurangkan pemecahan maklumat, tetapi pada masa yang sama menjadikan pemilikan data dan kawalan semakan lebih penting.
Jika reka bentuk berubah selepas maklumat pembuatan dijana, sistem memerlukan mekanisme yang jelas untuk mengenal pasti semakan, menentukan komponen yang terjejas dan menghalang data pengeluaran lapuk daripada sampai ke lantai kilang.
Ini ialah masalah yang lazim dalam automasi perindustrian. Kawalan versi, pengurusan perubahan dan kebolehkesanan merupakan asas apabila data kejuruteraan digunakan untuk mengawal pengeluaran fizikal.
Pembinaan perindustrian memerlukan disiplin yang sama apabila pembuatan digital menjadi semakin meluas.
Kes Perniagaan Harus Didahulukan daripada Kes Automasi
Salah satu kesimpulan paling berguna daripada taklimat Melbourne ialah pelaburan dalam automasi harus didorong oleh kes perniagaan yang ditakrifkan dengan jelas.
Pengilang perlu memahami perkara yang mereka hasilkan, kekerapan pengeluaran, tahap penyeragaman yang boleh dicapai dan kekangan pengeluaran yang mengehadkan kapasiti.
Hanya selepas itu tahap automasi yang sesuai dapat ditentukan.
Bagi pengilang volum rendah dengan produk yang sangat berubah-ubah, stesen kerja fleksibel mungkin memberikan nilai yang lebih besar berbanding barisan automatik sepenuhnya. Bagi pengilang yang menghasilkan elemen dinding, lantai atau bumbung seragam dalam kuantiti besar, mesin khusus dan sistem robotik mungkin menjadi menarik dari segi ekonomi.
Oleh itu, teknologi yang tepat ditentukan oleh hubungan produk-proses-volum, bukannya oleh kecanggihan robot yang tersedia.
Pembinaan Perindustrian Ialah Transformasi Pembuatan
Kepentingan lebih luas perbincangan di Melbourne ialah pembinaan perindustrian tidak seharusnya dilihat sekadar sebagai "pembinaan dengan robot."
Ia lebih tepat difahami sebagai transformasi beransur-ansur daripada pengeluaran berpecah-pecah berasaskan tapak kepada model pembuatan yang lebih terkawal.
Kejuruteraan digital membentuk struktur maklumat. Produk yang diseragamkan mewujudkan kebolehulangan. DfMA menghubungkan keputusan kejuruteraan dengan keperluan pengeluaran. Peralatan pembuatan meningkatkan ketekalan proses. Automasi menangani operasi berulang yang sesuai. Akhirnya, sistem yang saling terhubung boleh menghubungkan reka bentuk, pengeluaran, kualiti dan logistik ke dalam aliran kerja yang lebih bersepadu.
Oleh itu, robot hanyalah satu komponen dalam keseluruhan seni bina.
Bagi kebanyakan perniagaan pembinaan, langkah pertama yang paling berkesan mungkin jauh kurang dramatik: menyeragamkan produk, mendigitalkan maklumat, mengukur proses dan mengenal pasti operasi yang benar-benar berbaloi untuk diautomatikkan.
