Økt verdiskaping krever DAK/DAP

CadCam World omlaftes til CW-format

Undersøkelser i USA og Danmark viser at den mest avanserte DAK-teknologien -- grafisk sterk 3D-programvare -- gir større kreativitet, idérikdom og en bredere og mer dyptgripende dialog mellom alle de involverte fagfolkene. Data-assistert produksjonsteknikk, DAP, står i stampe i Norge.
Magne Lein

DAK/DAP dreier seg om å automatisere store deler av tegningsfremstillingen på design- og konstruksjonssiden, altså DAK, samt å benytte tegningsinformasjonen til ytterligere automatisering på produksjonssiden, altså til DAP.

En DAK-fil, som beskriver en maskindel, en plateprofil, eller en annen 'dings', kan eksempelvis hentes fra ens egen konstruksjonsavdeling, eller fra konstruksjonsavdelingen hos en bedrift man er underleverandør til. Via en arbeidsstasjon eller en PC legges det så på numerisk styringsinformasjon for verktøymaskinene. Slik informasjon trengs for at styringsenhetene i maskinparken ute i produksjonslokalene skal oppfatte de maskinerings- eller bearbeidings-beskjedene som trengs for å omsette konstruktørenes dimensjoneringsønsker i kaldt stål, eller plast og tre for den saks skyld.

Stifinnerne

Pionérbedriftene innen DAK/DAP domineres av visjonære gründere, som Sverre Johnsen hos Brødr. Johnsen, som Ola Tronrud hos Tronrud Engineering, som Lars Flåtnes hos Flåtnes Elektro Mek, som Jan Tønnesen hos Velle Industri, som Jens Chr. Kolberg hos Iplast, som Jan Erik Torjusen hos Norsk Jetmotor.

Disse stifinnerne har en spesiell holdning til DAK/DAP-totalitet, til DIP. De er nøkternt fokusert på produktivitet og konkrete resultater av satsingen sin, men har også tro på det de holder på med, en tro som går utenpå kalde kalkyler, med full trygghet på alle bauer og kanter.

-- Integrert DAK/DAP er en vesentlig årsak til suksessen vår. Vi bruker kundenes DAK-informasjon til modellfremstilling, produksjon av støpeverktøy, til jigger og fiksturer", sier Jens Chr. Kolberg.

Skal DAK/DAP forløses, må det endrede holdninger til. Og holdningsendring utløses blant annet ved hjelp av eksempler på hvordan andre fikk det til.

Innen generell automasjon på produksjonssiden kan man tilnærmet regne ut lønnsomheten av en investering på forhånd. Men på det høyeste automatiseringsnivået; som er data-assistert produksjon (DAP) integrert med data-assistert design og konstruksjon (DAK), i form av dataintegrert produksjon (DIP), er det umulig å sette opp en fullstendig rentabilitetskalkyle.

Man kan relativt lett finne besparelsene innen isolerte automatiseringssløyfer, eksempelvis hva man får igjen for å doble gjennomstrømningen i et maskineringssenter. Men totalgevinsten av integreringen; av det å få en rød DIP-tråd gjennom det hele, vil lett kunne drukne i talljungelen.

Avslørende

Men det nøles fortsatt, til tross for at Norge har verdens høyeste PC-tetthet per capita, og til tross for at vi lå godt framme innen DAK/DAP allerede på 70-tallet.

Autodesk foretok nylig en undersøkelse av DAK-penetreringen, som man kalte det, innen et stort antall mindre, svenske bedrifter. Resultatet var mildest talt oppsiktsvekkende: Bare rundt tjue prosent av de bedriftene man antok ville ha stort utbytte av å bruke DAK, hadde utstyr for dette. Og når man gikk disse tjue prosentene nærmere inn på livet, fant man at de bare brukte cirka tjue prosent så mye DAK-utstyr som de burde ut fra de bedriftsøkonomiske betraktninger konsulentfirmaet la til grunn.

Selv om undersøkelsen var initiert av Autodesk, en dominerende DAK-leverandør, og ble gjort i Sverige, forteller den sikkert mye om den generelle DAK-bruken også i Norge. Også hos oss har man uten tvil bare begynt å skrape i overflaten på den ressurs som ligger i DAK-teknologien.

Men hittil har vi ingen egen norsk undersøkelse å bygge på. Verken TBL eller NHO har gjort noe på dette området. Norske leverandører hevder imidlertid at vi ligger bedre an enn svenskene, og at den norske brukerprosenten kan ligge på mellom tretti og femti.

Dominerer

På brukersiden hevder mange at de ikke trenger flere altomfattende og supersmarte storsystemer for design og konstruksjon, av alt fra kundespesifiserte mikroelektronikk-kretser, til maskindeler. Mange ønsker seg flere rimelige, brukervennlige verktøy på systemnivå, som kan anvendes av fagfolk på alle nivåer i bedriften.

Man ønsker seg også større bærbarhet for programvare-pakkene mellom ulike datamaskiner, og lettere integrasjon av én programvare med en annen.

Men bestrebelsene på å gjøre dataverdenen mer åpen har hittil vært en betinget suksess. Fortsatt bites negler over problemer knyttet til samkjøring av programvare og datautstyr av ulik type og fabrikat.

Innen mer ingeniørorientert dataprosessering er det nå bestrebelser på gang for å benytte DAK/DAP-relaterte dataressurser som en felles plattform for fremme av bred kommunikasjon og erfaringsutveksling. Det dreier seg her om gjenbruk av data i mange fasonger. "Product Data Management" (PDM) er en av flere betegnelser på disse bestrebelsene. Koordineringsteknologi er et norsk begrep som dekker mye av det samme.

Sannsynligvis er denne grensesprengende trenden den kraftigste og mest betydningsfulle innen DAK/DAP-verdenen i dag.

Mykere og mykere

Selve datautstyret, hardwaren, skyves stadig lengre nedover i hierarkiet av primærverktøy innen DAK/DAP-verdenen. Arbeidsstasjonene blir relativt sett stadig billigere. Selv PCene ypper seg.

Avansert programvare, bred kompetanse/erfaring både hos bruker og leverandør, samt en bedriftskultur som fremmer kreativiteten hos brukerne, ser ut til å bli de dominerende faktorer for suksess innen DAK/DAK-orienterte fagmiljøer.

Undersøkelser gjort i USA (bl.a. ved MIT/Harvard), og av et stort konsulentfirma i Danmark, viser at bruk av den mest avanserte DAK-teknologien, dvs. grafisk sterk 3D-programvare, gir større kreativitet, idérikdom og en bredere og mer dyptgripende dialog mellom alle de involverte fagfolkene. Multimediateknikker (MM) og nestenvirkelighet, eller virtuell virkelighet ("virtual reality"), vil etter hvert bli sterke DAK-supplementer.

Multimedia

De første DAK/DAP-relaterte anvendelsene av multimedia er allerede demonstrert. Oracle har eksempelvis MM-elementer i sin nye programvare Oracle Manufacture. Samarbeidet mellom databasekjempen Oracle og den sterke DAK/DAK-leverandøren Intergraph viser hvordan DAK/DAP-teknologien nå forplanter seg utover i det faglige terrenget; hvordan den blir mer og mer grensesprengende og tverrfaglig.

Årsaken til bråmodenheten innen multimedia er en raskere enn forventet utvikling av kraftige, skreddersydde mikroprosessorer, samt programvare og tilleggsutstyr. Dette igjen kommer selvsagt av at både industribrukerne og de store data- og elektronikk-selskapene viste seg å være mer interessert i denne markedsnisjen enn man hadde regnet med.

'Top-down'-engineering, eller ovenfra/nedad-engineering, er et fugleperspektiv-konsept som legger opp til omfattende, databasert design og simulering av en totalløsning, på tilnærmet 'black box'-nivå, altså før man designer og konstruerer konkrete systemelementer eller komponenter.

Innen elektronikk tilsvarer det for eksempel at man ved hjelp av en PC lager en overordnet beskrivelse at et helt kretskorts funksjon(er), og så foretar en omfattende simulering, før man i det hele tatt begynner å jobbe med de enkelte kretsene som utgjør hele kortet.

At leverandørene ikke har bestrebet seg mer på komme fram til slike helhetsløsninger, hvor DAK i stadig større omfang finner sin plass innen et top-down-konsept, er sannsynligvis hovedårsaken til at store deler av DAK-markedet ikke har hatt den samme veksten som på 80-tallet.

Litt provoserende kan man vel si det slik: Det ser ut som et stort antall brukere har modnet raskere rent faglig enn leverandørene. Mange leverandører klandrer imidlertid brukerne for manglende evne til nytenking. Altså ikke-kompatible synspunkter!

Monteringsfleksibilitet

DAK/DAP-avledete, top-down-forankrede verktøy og systemløsninger er i sin tur en forutsetning for fleksibel designtilpasning (DFA = Design For Assembly), slik at produktene senere kan monteres og sammenstilles raskere og mer effektivt, og i vekslende antall, alt etter utviklingen i etterspørselen.

Med stadig raskere generasjonsskifter, innen stadig flere produktgrupper, vil tradisjonelle automatiseringslinjer oftere og oftere bli utkonkurrert av DFA-løsninger som krever top-down helhetstenking.

Man trenger naturlig sammenheng på alle nivåer, og i alle faser av et produkts liv; mellom overordnet systemtenking, design, produksjon av enkeltkomponentene i et system/produkt, sluttmontering, lagerhold, shiping, bruk hos kunden.

Matingen avgjørende

Systematikken rundt selve matingen av komponenter til en robot betyr mer enn de fleste kanskje forestiller seg. Som en tommelfingerregel kan man gå ut fra at denne del av robotiseringsprosessen utgjør 50 prosent av kostnadene for hele systemet.

Mange produsenter har tradisjonelt godtatt underleveranser med for stor sprik i toleransene, for stor variasjon i overflate-beskaffenhet m.v. Dette gir problemer i forbindelse med matingen og griperedskapene, konstaterer for eksempel den amerikanske robotleverandør-foreningen.

Denne holdningsløsheten overfor underleverandørene vil man nå bekjempe, ikke minst via god drahjelp fra stadig flere ambisiøse kvalitetsprogrammer, på alle nivåer, innen stadig flere bransjer, og innen et stort spekter av bedriftsstørrelser.

Ikke minst den årlige utdelingen av den prestisjetunge Malcolm Balridge National Quality Award (MBNQA) har gitt amerikansk kvalitetstenking et avgjørende dytt i riktig retning. IBMs Rochester-fabrikk (for A/400) fikk MBNQA-prisen i 1992. Det hele begynte med en pris i 1987, til den store pionéren innen totalkvalitet; Motorola.

Sjekk programvaren

Programvaren kan utgjøre fra 10-35 prosent av hele systemkostnaden for et robotiseringsprosjekt. Det blir derfor uhyre viktig å sikre seg at robotleverandøren har et programvare-bibliotek som støtter godt opp under produktene.

Den amerikanske robotforeningen er temmelig krass i en karakteristikk av amerikanske industribedrifter. Det mangler mye på deres evne til helhetlig økonomitenking, hevdes det.

Bedriftene forstår ikke helt betydningen av at en robot ikke bare gir redusert behov for arbeidskraft, men også gir store gevinster på den finansielle siden, blant annet via økning i produksjonskapasiteten for et fabrikkanlegg, og via bedret kvalitet på produktene.

Kapasitetsøkningen gir mindre administrasjonskostander per produsert enhet, enten via større omsetning via større antall produserte enheter, eller ved at samme antall produseres billigere i et mindre og mer rasjonelt anlegg.

Kvaliteten blir nesten alltid bedre i et automatisert produksjonsanlegg, og økt kvalitet gir uttelling både for produsent og kunde, på en rekke områder.

Mer konservatisme

Konstruktørene hemmer ofte utviklingen i retning av flere roboter innen montering. De er trege til å omkonstruere komponenter for å gjøre dem mer robotvennlige. Samtidig har mange på forskningssiden kanskje lovet mer fleksibilitet og større rasjonaliseringsgevinster av robotsystemene enn de hadde dekning for. Man fikk dermed mistilpasning mellom lovnader, forventninger og resultater.

Man fikk robotinstallasjoner som av mange ble oppfattet som meget mislykkede, og som resulterte i vandrende skrekkhistorier innen bransjen. Alt dette gav tilbakeslag for roboter som fleksible verktøy på DAP-siden.

Men robotene vil uten tvil vinne mer terreng, hvis konstruktørene er villige til å legge forholdene til rette for robotmontasje helt fra starten av en produktutvikling. Egentlig bør industridesigner, konstruktør og robotekspert jobbe tillitsfullt sammen helt fra gnisten blir tent i øyet hos kunde eller oppdragsgiver. Brødr. Johnsen på Ski satser nå sterkt på en slik totalitet, og har innledet et samlokalisert samarbeide med den kjente industridesigneren Herman Tandberg. Også Flåtnes Elektro Mek i Stokke samarbeider nært med industridesignere.

All robot/montasje-vinglingen ga uberettiget stor åpning for skreddersydde automatiserings-systemer, med stadig mer raffinert mikroelektronikk og avansert datateknikk, gjerne kalt programmerbare logikksystemer (PLS). Denne teknikken levde lenge sitt eget liv, men er nå i ferd med å bli lagt inn under DAP-konseptet. Enkelte PLS-leverandører liker ikke dette. De ser sine dyre styreskap truet av billige PCer.

Hvis man kombinerer roboter, PLS og annen DAP-teknologi på en helhetlig måte, vil tidsforbruket for de enkelte monteringsoperasjonene gå ned. Alle griperedskapene blir enklere og billigere, og dyre tilleggsenheter -- som synsutstyr -- blir nesten overflødig. Man får med andre ord en vesentlig billigere og mer effektiv totalløsning.

Japanerne bekrefter

At manglende tilpasning og fleksibilitet på FoU-- og produkt-utviklingssiden virkelig gir svært positive regnskapsbidrag, bekreftes av undersøkelser i Japan. Her går det fram at to tredeler av kostnadene for et robotbasert monteringssystem er knyttet til unødvendig mange og ulike feste-enheter, eller fiksturer, som det heter, et for stort antall griperedskaper og for mange matestasjoner for deler/komponenter.

Hovedregelen er at komponenter/deler skal formes slik at man kan benytte de rimeligste mate-enhetene -- og så få av dem som overhodet mulig. Da kreves harmonisk samkjøring av roboter og annet automatiseringsutstyr, PLS inklusive.

PIRKETE: Ola Tronrud, daglig leder hos Tronrud Engineering i Røyse, justerer en ny Jordan-automat for produksjon av tannpirkere. Hos Tronrud kjører man et helhetlig DAK/DAP-løp, med dakking på PC (alle fotos: M. Lein)
FRA SMIE TIL DAK/DAP: Lars Flåtnes, daglig leder hos Flåtnes Elektro Mek i Stokke, har sett denne pionérbedriften gro ut av den gamle gårdssmia han selv vokste opp med
STERK: Jan Tønnessen (t.v.) er daglig leder hos Velle industri i Tønsberg. Velle er meget sterke innen DAP rettet mot underleverandørsiden, og henter inn DAK-filer over PC så det griner
BINDINGS-DAK: Bernt Otto Hauglin, DAK/DAP-ansvarlig hos Rottefella på Klokkerstua på Hurum fant at DAK ga store gevinster innen konstruksjon av nye skibindinger, og at en ny DAK-programvare reduserte den tiden dakkingen av en binding tok til en firedel
AVANSERT: Jan Erik Torjusen, leder av gruppen for produksjonsteknikk hos Norsk Jetmotor på Kongsberg, har noen av verdens mest avanserte DAP-systemer for produksjon av eksempelvis eksoshjulet til motoren på Boeing 767-flyet
DESIGN: Dag Gulbrandsrud (t.h.), produktansvarlig for DAK/DAK-løsninger hos Brødr. Johnsen på Ski, samarbeider nært med industridesigneren Herman Tandberg
======================================


			Ordliste

DAK/CAD: Data-assistert konstruksjon
DAP/CAM: Data-assistert produksjonsteknikk
DIP/CIM: Data-integrert produksjon
PLS: Programmerbare logiske systemer
MPS: Styringssystemer for materialhåndtering og produksjon

CadCam World "reengineeres"

Siden 1989 har CadCam World vært det eneste fagbladet innen data-assistert konstruksjon og design (DAK, eller CAM på engelsk).

Fra og med neste nummer av Computerworld inngår CadCam World jevnlig som egen seksjon.

Vi lover leserne spennende lesning fremover.