La produzione individuale fino alla dimensione del lotto 1 è il futuro

Il settore industriale e quindi la società nel suo complesso stanno affrontando grandi cambiamenti. L'industria 4.0 porta la digitalizzazione, l'automazione estesa e il collegamento in rete di macchine e sistemi. Le fabbriche del futuro lavoreranno in base agli ordini anche con quantità minime. C'è sempre meno produzione di massa e certamente meno scorte. Con il progresso della tecnologia e la crescente individualizzazione della società, sarà possibile produrre prodotti individuali per i singoli clienti. Processi speciali come la prototipazione rapida e la stampa 3D lo renderanno possibile.

L'obiettivo è la dimensione del lotto 1, cioè un prodotto su misura o una produzione su ordinazione a costi di produzione di massa. In generale, la dimensione del lotto si riferisce alla quantità di prodotti o parti prodotte direttamente una dopo l'altra senza interrompere la produzione. Poiché i tempi e i costi di cambio sono da evitare, sarebbe sensato produrre lotti relativamente grandi. Tuttavia, ciò comporterebbe un elevato livello di scorte e di costi. In tempi di produzione snella e di alta efficienza questo deve essere evitato a tutti i costi. Un buon esempio di questo tipo di produzione intelligente individuale è la cosiddetta "Speedfactory" di Adidas. A tal fine, l'azienda ha concentrato tutti i processi di produzione delle scarpe da ginnastica ad Ansbach - cioè nel mercato tedesco delle vendite - e ora anche in un secondo stabilimento ad Atlanta, USA. I robot producono scarpe sportive nella fabbrica digitalizzata in pochi giorni. Solo le materie prime vengono ancora importate e la tessitura dei tessuti per il materiale esterno viene esternalizzata. Con il metodo di produzione convenzionale, i prodotti sono pronti per il mercato solo dopo mesi. L'e-commerce e i social media hanno accelerato i cicli di prodotti nel settore della moda a tal punto che Adidas ha già seguito l'esempio della Speedfactory in Germania nel 2015. Qui l'azienda testa continuamente i metodi di produzione futuri. Oltre alla razionalizzazione e alla concentrazione della produzione e all'accelerazione dei processi, l'individuazione della produzione fino alla dimensione del lotto 1 sono motivi decisivi per questo passo. In futuro dovrebbe essere possibile produrre scarpe da ginnastica completamente personalizzate in base alle esigenze del cliente a costi commerciabili. Il cliente può disegnare le sue scarpe da ginnastica online, in modo che questo disegno venga inoltrato direttamente alle macchine.

La produzione individuale su misura nell'era dell'industria 4.0 influenza sia la produzione che la logistica di distribuzione. Durante la produzione, i materiali speciali e i pezzi prodotti individualmente devono essere forniti Just-In-Time (JIT), il che rende l'intralogistica e l'elaborazione dei dati molto più complessa. Come già detto, quasi nessun articolo è presente nella produzione individuale. Tuttavia, vengono generate molte transazioni individuali, con molti pezzi diversi che devono essere consegnati alle singole macchine di produzione in momenti specifici. La tecnologia di stoccaggio e di trasporto deve essere conseguentemente flessibile e automatizzata. Una consegna con un carrello industriale non è piuttosto adatta in questo caso. Grazie a sistemi di navetta di magazzino ben scalabili in combinazione con sistemi di trasporto senza conducente (AGV), è possibile realizzare una fornitura di produzione ottimale fino alla macchina. Nella produzione di massa individualizzata, i componenti devono essere chiaramente contrassegnati lungo l'intera catena del valore e identificabili, ad esempio, tramite tag RFID sul pezzo. Lungo l'intera catena di fornitura, le singole stazioni, compresa la logistica, devono scambiarsi dati in tempo reale. La domanda di componenti in produzione può cambiare molto rapidamente con la dimensione del lotto 1 e la logistica deve reagire immediatamente. Con “l'Internet delle cose”, tutto comunica con tutto il resto. In concreto, ciò significa anche che il sistema di controllo della produzione dell'azienda deve essere collegato al sistema di pianificazione delle risorse aziendali (sistema ERP) e al sistema di gestione del magazzino.

Anche nella raccolta ordini, la tecnologia scelta deve essere in grado di fornire molti articoli diversi in un tempo molto breve. Il principio "merce all'uomo" è qui più adatto, come ad esempio nel caso dei magazzini automatici per minuteria (AKL). In futuro, i robot di prelievo saranno certamente sempre più utilizzati per prodotti individualizzati a causa dei requisiti sopra descritti. Finora l'accesso ai singoli prodotti è stato quasi sempre effettuato dall'uomo. Tuttavia, sono già disponibili robot di prelievo con controllo della percezione mobile, che consentono la misurazione e il riconoscimento preciso degli oggetti con telecamere 2D/3D e una presa sicura sul singolo prodotto. Il robot di picking riceve l'ordine dal sistema di gestione della merce (MMS) via WLAN e viaggia in modo indipendente verso il corrispondente luogo di stoccaggio. La navigazione funziona in modo completamente autonomo sulla base di scanner laser. Il robot immagazzina l'articolo nella sua scaffalatura di picking itinerante e rimovibile con ripiani antiscivolo e può continuare immediatamente il processo di picking. Quando il rack è pieno, il robot di prelievo si dirige autonomamente verso la stazione di spedizione.

Un'azienda che vuole produrre prodotti specializzati e personalizzati per i clienti alle stesse condizioni economiche della produzione di massa ha bisogno di una produzione altamente versatile e flessibile. Pertanto le postazioni di lavoro devono essere adattate e progettate di conseguenza. L'ambiente di lavoro cambierà a causa dell'Industria 4.0 e l'intelligenza artificiale (AI) sarà utilizzata per sostenerlo. Ad esempio, grandi quantità di dati vengono raccolti presso le macchine di produzione e memorizzati su server. Queste grandi quantità di dati (Big Data) vengono poi analizzate per trovare modelli che possono essere usati per rendere la produzione più efficiente e più intelligente. Questi dati vengono forniti anche tramite interfacce, in modo che tutte le macchine e i robot coinvolti possano comunicare. Con l'aiuto dell'IA, il sistema pianifica in modo indipendente, ad esempio, i requisiti dei materiali e degli utensili, nonché le procedure di trasporto o di manutenzione. La manutenzione predittiva è possibile grazie all'acquisizione continua dei dati in tempo reale da parte di sensori addizionali sulle macchine. I componenti difettosi vengono sostituiti prima che si guastino e paralizzino il processo. I tempi di fermo macchina sono così ridotti al minimo.

Molti clienti desiderano una vasta gamma di varianti a costi di produzione e tempi di consegna costanti, che si possono ottenere solo con una piccola e micro produzione individuale. La risposta si chiama Lean Production (celle di produzione Agile), in cui i componenti e le varianti possono essere prodotti in modo flessibile anche in lotti di dimensione 1. La complessità del processo aumenta enormemente. Per questo motivo la macchina utensile del futuro controllerà la qualità della sua produzione in modo autonomo e in tempo reale. Grazie all'elevato livello intelligente del collegamento in rete, si tiene conto delle capacità e delle risorse esistenti e si programmano gli strumenti necessari, le materie prime e i prodotti intermedi. La cosa migliore è che il cliente può seguire lo stato della produzione in tempo reale e persino apportare modifiche durante il processo di esecuzione.