Här är framtidens fabrik redan verklighet

Snett under oss står två operatörer i blåa rockar och byter rullar med elektronikkomponenter i en av de många ytmonteringsmaskinerna. De tittar inte ens upp när vi vandrar förbi på balkongen. De är vana. Bara det senaste året har 10 000 besökare från hela världen vallfärdat hit.

– Tidigare var det kunder som ville se möjligheterna med automation, men nu kommer också allt fler politiker och personer från organisationer och universitet, säger produktionsledaren Günter Ziebell.

Orsaken till det stora intresset stavas industri 4.0, nästa generations uppkopplade fabrik där produkterna själva bär med sig all information om hur de ska tillverkas. Begreppet, som myntades i Tyskland för fem år sedan, har vuxit till en het, global trend.

Siemens är med sin fabrik i Amberg bland dem som kommit längst i världen med att realisera visionen om en självorganiserande fabrik.

I den stora hallen tillverkas styrsystem för automation, en slags datorer som kontrollerar maskiner, robotar och annan utrustning. I snitt lämnar en produkt i sekunden fabriken och används för att styra allt från bilfabriker till skidliftar.

Här används de också för att styra sin egen produktion. Totalt sitter 1  000 styrdatorer utplacerade i hallen.

– Genom att använda våra egna styrsystem visar vi samtidigt vad man kan uppnå, säger Günter Ziebell.

Produktionen är indelad i flera olika linor varav 75 procent är helt automatiserade. Enda gången en mänsklig hand rör vid produkten är när de nakna mönsterkorten får en gul id-etikett och placeras på rullbandet. Sedan tar systemet över. Etiketten skannas och kretskorten åker till rätt maskin. Där sker en ny skanning.

Genom att produktens id är kopplad till vilka tillverknings­moment som den ska gå igenom så vet maskinerna vad de ska göra. Efter varje moment sker en kvalitetskontroll.

– Det är viktigt, annars vet vi inte var ett fel uppstår, Günter Ziebell.

Ett fel i en styrdator hos en kund kan betyda dyra produktionsstopp. Att höja kvaliteten har ­därför varit det främsta målet ända sedan arbetet med att digitalisera produktionen startade för 25 år sedan. Då låg antalet fel per miljon operationer på 550. Nu är de nere på 11, vilket motsvarar en kvalitet på 99,99 procent.

Men det går aldrig att slappna av, menar Günter Ziebell.

– I takt med att elektronik­produktionen blir mer och mer sofistikerad, till exempel genom miniatyrisering, måste vi hela ­tiden utveckla våra metoder för att förbättra kvaliteten.

I det arbetet är personalen A och O, betonar han. Alla fabrikens 1 200 anställda har tillgång till systemet för att kunna analysera orsaken bakom ett fel.

–  Även om klockan är tre på natten ska de på egen hand kunna avgöra om linan ska stoppas eller inte.

Ett annat viktigt mål är att öka flexibiliteten så att varje kund kan få exakt den produkt som den vill ha. I Amberg tillverkas redan 1 000 produktvarianter. Det innebär att produktionen måste ställas om i snitt 350 gånger per dag.

– I 60 procent av fallen sker det numera helt automatiskt och vi arbetar på att öka den andelen, säger Günter Ziebell.

Resultatet blir också en ökad produktivitet. Sedan 1990 har produktionen niofaldigats på samma yta och med ungefär samma personalstyrka.

En nyckel till förbättringarna är att kunskapen om processen ökat.  Varje dag strömmar det in 50 miljoner nya mätdata som tas emot och analyseras av it-systemet. Nästa steg är att använda data för att ligga steget före så att systemet kan larma automatiskt om till exempel en maskin arbetat under för hög temperatur och därför riskerar att gå sönder.

Människan har fortfarande en viktig roll på produktionsgolvet. För nya produkter och små serier sker arbetet fortfarande delvis manuellt. De anställda uppmanas att lämna in förslag till förbättringar. I snitt lämnar de in åtta per år och som tack får de vara med och dela på vinsten. När Ny Teknik besöker Amberg pågår till exempel en kampanj där varje förslag ger ett presentkort på motsvarande 200 kronor.

Günter Ziebell betonar att tekniken ska fungera som stöd för människan och han ser stora möjligheter med samarbetande robotar.

– Vi har redan undersökt flera användningsområden och kommer att införa samarbetande robotar i en nära framtid.

På frågan om hur långt Siemens i Amberg kommit mot visionen industri 4.0 svarar han:

– Vi har uppnått 3.9. Ingen vet vad industri 4.0 är. Det är ett levande mål.

Inom Siemens arbetar man med att sprida den smarta fabriken. För tre år sedan öppnade en ”kopia” i kinesiska Chengdu. Där tillverkas samma produkter som i Amberg och med samma självstyrande produktionssystem.

Men det finns fortfarande flera utmaningar. Standarder är en.

– Ta bara våra gula id-etiketter. Om alla leverantörer hade haft samma system för id-märkning hade vi sluppit att märka upp allt när det kommer hit, säger Günter Ziebell.

Inom fabrikens väggar använder Siemens sin egen hård- och mjukvara för allt från produktplanering till service. Då är det också enklare att uppnå den uppkopplade fabriken, menar Detlef Zühlke som i mer än tio år lett arbetet med att bygga smarta produktionslinjer på Tyska institutet för artificiell intelligens, DFKI, i Kaiserslautern i sydvästra Tyskland.

– Den stora utmaningen är att hitta standarder så att utrustning från många olika tillverkare kan prata med varandra, säger han.

Vid DFKI samarbetar mer än 50 företag för att deras utrustningar ska kunna arbeta tillsammans.

En annan stor fråga är säkerheten. När både produkter och maskiner kopplas upp till nätet och stora mängder data lagras i molnet innebär det samtidigt en högre risk för spionage och it-­attacker.

Prenumerera på Ny Tekniks kostnadsfria nyhetsbrev om automation!