Kodėl verta pasirinkti gamintoją, turintį tiek mokslinių tyrimų ir plėtros, tiek masinės gamybos pajėgumus?

Tyrimų ir plėtros bei gamybos integracijos strateginė pranašuma

Sujungus tyrimų ir plėtros ekspertizę su gamybos galimybėmis, gamintojams kuriamas strateginis pranašumas, leidžiantis greičiau diegti inovacijas ir užtikrinti sklandų mastelio didinimą. Šis sinergetinis derinys sumažina plėtros riziką ir tuo pat metu užtikrina, kad naujos technologijos atitiktų realias gaminamumo sąlygas.

Suprasti sinergiją tarp tyrimų ir plėtros bei masinės gamybos procesų

Integruotos komandos dalijasi žiniomis dizaino, prototipavimo ir gamybos etapais, leisdamos medžiagų mokslininkams tiesiogiai bendradarbiauti su technologijos inžinieriais, optimizuojant tolerancijas. Toks suderinamumas išvengia 23 % našumo praradimo, būdingo organizacijoms su atskirtais skyriais, perėjus nuo prototipų prie serijinės gamybos.

Kaip integruotos sistemos sumažina kamštis produktų plėtros procese

Kombinuotų mokslinių tyrimų ir plėtros / gamybos įrenginių taikomos lygiagrečios inžinerijos praktikos išsprendžia 68 % gamybos problemų prototipavimo etape, o ne pradedant masine gamyba. Tarp skyrių vykstantis realaus laiko duomenų pasidalijimas sutrumpina patvirtinimo ciklus nuo savaičių iki dienų kritiškoms technologinėms korekcijoms.

Duomenų taškas: vertikaliai integruoti gamintojai pasiekia 40 % greitesnį mastelio didinimą (McKinsey, 2023)

Gamintojai, turintys sujungtas mokslinių tyrimų ir plėtros bei gamybos operacijas, parodo trukmės sutrumpėjimą nuo 22 iki 13 mėnesių pažangių medžiagų komerciniam diegimui, pranašaudami pramonės standartus santykiu 2:1.

Tarpelio užpildymas: nuo inovacijų iki mastelio gamybos

Sunkumai pereinant nuo mokslinių tyrimų ir plėtros prie komercinės gamybos

Kai įmonės bando perkelti savo laboratorijų idėjas į tikrąjį gamybos pasaulį, joms dažnai kyla didelių problemų dėl medžiagų kitimo, procesų išsikraipymo ir įrangos, kuri tiesiog tinkamai neveikia kartu. Naujausi tyrimai taip pat atskleidžia kažką pribloškiančio – apie du trečdalius visų biotechnologijų pralaužimų žlūsta pirmojo mastelio didinimo bandymų metu, nes nedideliai pokyčiai, susiję su medžiagų storio ar plonumo skirtumais, mažose bandymų apimtyse paprasčiausiai nepastebimi. Skaičiai dar labiau pablogina situaciją gamintojams, kurie perėjus nuo mažų partijų gamybos prie pilno galingumo gamybos linijų paprastai gauna 30–50 procentų mažiau produkto. Dėl šios priežasties protingos įmonės smarkiai investuoja į išsamius tyrimus dar prieš visiškai peršokant į masinę gamybą.

Proceso patvirtinimo laboratoriniai ir pilotinio masto tyrimai prieš masinę gamybą

Testavimas skirtingose ​​mastelio skalėse padeda nustatyti problemas, susijusias su šilumine stabilumu ir medžiagų reakcija į apkrovas. Paprastai nagrinėjami trys pagrindiniai lygmenys – darbastalio mastelis (apie 1–10 litrų), bandymo mastelis (tarp 100 ir 1 000 litrų) ir prieš gamybą vykdomas mastelis (daugiau nei 10 000 litrų). Kuriant naujus polimerus, vienas pavyzdys parodė, kad pereinant nuo bandymo į pilno dydžio įrangą iš tikrųjų reikėjo 22 keitimų ekstruzijos nustatymuose. Tai gana daug! Šiandien automatizuotos PAT sistemos leidžia mums realiu laiku stebėti klampumą, einant per šiuos svarbius patvirtinimo žingsnius, todėl visas procesas tampa kur kas patikimesnis.

Prieštaringumo analizė: kai pernelyg sudėtingas tyrimų ir plėtros projektavimas trukdo mastelio didinimui

Tiksli inžinerija tikrai skatina inovacijas, tačiau daugelis medicinos prietaisų gamintojų susiduria su sunkumais didinant gamybą, kai tenka dirbti su labai mažomis mikronų lygio nuokrypomis, kurios neefektyviai veikia greituose formavimo procesuose. Apie 42 % šių įmonių iš tiesų susiduria su rimtais mastelio didinimo sunkumais dėl šios problemos. Šiuo metu visa pramonė stengiasi išsiaiškinti, kaip optimizuoti veikimą ± 5 % našumo ribose. Atrodo, kad tai yra optimalus taškas, kuriame gamintojai vis dar gali kontroliuoti išlaidas, tuo pačiu neužtikrinant pacientų saugos kompromisų. Atsižvelgiant konkrečiai į elektronikos gamybą, nuokrypių palaidinimas apie 15 % daro didžiulį skirtumą. Gamybos sparta padidėja keturis kartus, kas yra labai svarbu, kai įmonėms reikia patenkinti augančią paklausą nesukompromituojant biudžeto.

Strateginiai investicijos į mastelio didinimo gamybos infrastruktūrą

Protingi gamintojai skiria apie 15–20 procentų savo tyrimų biudžeto technologijoms, kurios iš tiesų veikia gamyklos aikštelėje, pavyzdžiui, adaptaciniams formavimo sprendimams, apie kuriuos kalbėjome. Įmonės, kurios anksti perima tokius vertikalaus tipo gamybos modelius, pagal praėjusiais metais paskelbtus „McKinsey“ tyrimus, produktus rinkai paruošia apie 40 % greičiau nei įmonės, prislėgtos tradicinėmis departamentinėmis struktūromis. Tokio požiūrio sėkmę lemia gamybos inžinierių įtraukimas į dizaino fazę jau nuo pat pradžių. Dėl to dauguma naujų produktų receptūrų (apie 9 iš 10) pirmą kartą bandomos pramoninio testavimo sąlygose sėkmingai atitinka reikalavimus, kas ateityje sutaupo visiems tiek laiko, tiek pinigų.

Tikslumo ir efektyvumo optimizavimas per mokslinių tyrimų ir plėtros valdomą gamybą

Tiksliumas, kuriam padeda realaus laiko grįžtamasis ryšys tarp mokslinių tyrimų ir plėtros bei gamybos

Integruotos R&D-gamybos sistemos leidžia atlikti milimetrinio tikslumo reguliavimus gamybos metu dėka nuolatinio duomenų mainų. Derindami prototipų testavimą su gamybos linijos parametrais, gamintojai pasiekia 99,4 % matmeninį tikslumą didelėse serijose – tai 22 % gerėjimas lyginant su izoliuotomis kūrimo metodikomis.

Procesų optimizacija siekiant didesnio išeigos kiekio ir nuoseklios kokybės

Automatizuoti kokybės kontrolės protokolai, sukurti per bendras R&D ir gamybos iniciatyvas, sumažina medžiagų švaistymą 18–27 %. Daugiapakopė proceso patvirtinimo procedūra užtikrina 98,5 % pirmojo bandymo išeigos rodiklį, tuo pačiu išlaikant ISO sertifikuotas tolerancijas (±0,005 mm) visose gamybos partijose.

Pavyzdys: dirbtinio intelekto valdomos defektų aptikimo sistemos, kurios buvo sukurtos bandomojo testavimo metu

Vedantys gamintojai dabar naudoja dirbtinio intelekto vaizdo sistemas, kurios mikroskopinius defektus nustato 50 kartų greičiau nei žmogaus inspektoriai. Automobilių komponentų bandymų metu ši mokslinių tyrimų ir plėtros technologija sumažino atmetimo lygį nuo 5,6 % iki 0,9 %, išlaikydama 99,97 % aptikimo tikslumą.

Tendencija: skaitmeniniai dvyniai, leidžiantys dinamiškai modeliuoti gamybos mastelio keitimą

Visos gamybos linijos virtuali kopija leidžia gamintojams testuoti mastelio keitimo scenarijus su 94 % prognozavimo tikslumu. Ankstyvieji naudotojai praneša apie 35 % greitesnį pajėgumų plėtimą dėka modeliuojamo siaurųjų vietų analizės prieš fizinę įgyvendinimą.

Greitinamas produkto išvedimas į rinką dėka visapusiško techninio valdymo

Gamintojai, kurie išlaiko vieningą kontrolę tiek virš mokslinių tyrimų ir plėtros, tiek virš gamybos operacijų, pasiekia nepakartotiną greitį naujovių išvedime į rinką. Toks visapusiškas požiūris pašalina vėlavimus, kuriuos sukelia fragmentuoti darbo procesai, ir leidžia atlikti realaus laiko koregavimus per visą produkto gyvavimo ciklą.

Teikiame visą ciklą apimančius sprendimus nuo koncepcijos iki komercinės gamybos

Kai gamintojai integruoja savo veiklą, jie užpildo tuos erzinančius tarpus tarp prototipų kūrimo ir masinės gamybos pradžios. Jie tai daro nustatydami aiškius medžiagų ir kokybės standartus jau nuo pradžios kūrimo etape. Pagal pramonės ataskaitose pateiktus duomenis, komandos, dirbančios arti faktinių gamybos vietų, tas sudėtingas DFM problemas išsprendžia apie 58 procentais greičiau lyginant su įmonėmis, kuriose skyriai bendrauja neefektyviai. Pagrindinis pranašumas yra tas, kad gaminiai gali sklandžiai pereiti nuo mažų bandomųjų serijų prie visavertės gamybos, išlaikant tą svarbią tikslumą, kuris šiuolaikinėje aplinkoje yra itin svarbus.

Sumažinamas rinkai pasirengimo laikas dėka gamybai integruoto mokslinių tyrimų ir plėtros proceso

Kai mokslinių tyrimų ir plėtros komandos gali dalintis informacija su gamybos komandomis realiu laiku, tai labai padeda pagerinti procesus, kai rinkai pristatomi nauji produktai. Paimkime lygiagrečiąją inžineriją – įmonės nurodo, kad pasidalinę departamentai sumažina pasikartojančius patvirtinimo darbus apie 40 %, nekenkiant kokybės standartams. Dauguma gamintojų, kuriems pavyksta suderinti šių skyrių veiklą, savo prototipus paruošia pardavimui jau po 3–5 bandymų, o ne po įprastų 8 ar 12 iteracijų, būdingų pramonei. Tik sutaupytas laikas jau daro šią bendradarbiavimo formą vertingą daugeliui įmonių, siekiančių išlaikyti konkurencingumą.

Duomenų taškas: Įmonės, turinčios visapusišką kontrolę, pasiekia 30 % greitesnį rinkos pasiekimą (BCG, 2022)

Šis 2022 m. BCG analizė, apimanti 127 gamintojus, patvirtina, kad vertikaliai integruotos organizacijos pranašesnės už konkurentus tiek paleidimo greičiu, tiek ankstyvuosius pajamų gavimu. 30 % laiko pranašumas kyla dėl trečiųjų šalių koordinavimo delsimų pašalinimo ir gamybai paruoštų inovacijų standartizavimo.

Projektavimas mastiniam diegimui: inovacijų suderinimas su gamybos realijomis

Gamybai pritaikytas projektavimas (DFM) kaip tiltas tarp inovacijų ir masinės gamybos

Gamintojui pritaikytas projektavimas arba DFM iš esmės yra tai, nuo ko prasideda dauguma sėkmingų mastelių. Tai reiškia realaus pasaulio gamybos aspektų įtraukimą į produktų projektavimo procesą nuo pat pradžių. Kai įmonės jau prototipų etape atsižvelgia į tokius dalykus kaip medžiagų judėjimas per sistemą, kokia įranga jiems prieinama ir kaip turi būti surinkamos detalės, vėliau taupo lėšas. Tyrimai rodo, kad paskutinę minutę keičiant dizainą, tokioje situacijoje išlaidos gali būti apie 25–40 procentų žemesnės, lyginant su senomis metodikomis. Tokių dalykų derinimas iš anksto padeda naujiems dizainams atitikti tai, kas realiai įmanoma – prieinamus įrankius ir tuo metu reikalingų detalių prieinamumą. Priešingu atveju, kai tik įmonės bando didinti gamybą, jos susiduria su įvairiais brangiais kliūčių rinkiniu.

Skalijuojamai, protingai gamybai palaikyti integruojamos „Industry 4.0“ technologijos

Šiandien gamintojai DFR principus integruoja su įvairiomis „Industry 4.0“ technologijomis, tokiomis kaip IoT pagrįstos kokybės kontrolės sistemos ir lankstūs gamybos įrengimai. Tikras stebuklas vyksta tada, kai šios pažangios sistemos gali koreguoti savo išvesties greitį atsižvelgdamos į rinkos poreikius, tuo pat metu išlaikydamos kritinius matavimus tik 0,1 mm ribose nuo nustatytų specifikacijų. Įmonės, kurios priėmė tokį protingo mastelio keitimo požiūrį, jau pasiekė įspūdingų rezultatų – perstatymo laikas sumažėjo apie dviejų trečdalių tų gamyklose, kuriose tvarkomos kelios produkto versijos. Dar geriau darosi, kai adaptacinių robotų sistemų naudojama kartu su skaitmeniniais dvyniais simuliacijoms. Tokios kombinacijos leidžia gamybos plotams be vargo perjungtis nuo mažų partijų – 500 vienetų – iki didelių partijų, sudarančių net 50 tūkstančių detalių, visą laiką išlaikant tą pačią gamybos tikslumą.

Sinchronizuodami DFM principus su „smart“ gamyklų technologijomis, gamintojai pasiekia dvigubą inovacijų tikslumą ir gamybos lankstumą – tai būtina konkuruoti rinkose, kurios reikalauja tiek individualizavimo, tiek masto.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

1. Koks yra pagrindinis tyrimų ir plėtros bei gamybos integravimo pranašumas?

Tyrimų ir plėtros bei gamybos integravimas leidžia greitesnius inovacijų ciklus ir sklandų mastelio keitimą, sumažina plėtros rizikas ir užtikrina, kad naujos technologijos būtų gaminamos realiomis sąlygomis.

2. Kaip lygiagretus inžinerijos projektavimas padeda produktų kūrime?

Lygiagretus inžinerijos projektavimas palengvina realaus laiko duomenų bendrinimą tarp skyrių, išsprendžia gamybos problemų klausimus prototipuojant ir ženkliai sutrumpina procesų koregavimo patvirtinimo ciklus.

3. Kodėl mastelio keitimas yra iššūkis perėjus nuo tyrimų ir plėtros prie gamybos?

Mastelio keitimo problemos dažnai kyla dėl medžiagų elgsenos ir proceso valdymo skirtumų, kai pereinama nuo laboratorinio mastelio prie visiškos gamybos. Išsamūs bandymai pilotinėje ir priešgamybinėje stadijose padeda įveikti šias problemas.

4. Kaip protingi gamintojai pagreitina rinkai pasiekimo laiką?

Palaikydami vieningą kontrolę per tyrimus ir plėtrą bei gamybą, įmonės pašalina vėlavimus, įgyvendina realaus laiko koregavimus ir sklandžiai pereina nuo prototipo prie komercinės gamybos.

5. Kokia pramonės 4.0 technologijų vaidmuo gamyboje?

Pramonės 4.0 technologijos padidina mastelio keitimo galimybes ir protingą gamybą, leisdamos adaptuoti išvesties greitį, sumažinti perjungimo tarp operacijų laiką ir optimizuoti gamybos linijas tiek mažoms, tiek didelėms partijoms.