Każdy, kto zajmuje się przemysłowym drukiem 3D, zetknął się z koncepcją wirtualnego magazynu części zamiennych.
Polega ona na przechowywaniu cyfrowych modeli części i zarządzaniu ich produkcją na żądanie z wykorzystaniem drukarek 3D. Celem jest ograniczenie stanów magazynowych i zrewolucjonizowanie logistyki części zamiennych.
W praktyce jednak wdrożenie tego pomysłu napotyka szereg wyzwań związanych z zapewnieniem pełnej identyfikowalności, generowaniem niezbędnych certyfikatów zgodności oraz organizacją „wirtualnego” magazynu w ramach farm druku 3D.
Addytywna produkcja części na żądanie zakłada, że zamiast fizycznie przechowywać je w magazynie i wysyłać po całym świecie, przechowuje się jedynie ich cyfrowe odpowiedniki oraz parametry produkcji (technologia druku 3D, materiał, post-processing).
Gdy pojawia się potrzeba wykonania konkretnej części, produkuje ją zakład znajdujący się najbliżej miejsca zapotrzebowania i dostarcza lokalnie.
Pozwala to znacząco obniżyć koszty związane z utrzymywaniem stanów magazynowych oraz ograniczyć straty wynikające z przestarzałych części, które stają się zbędne wraz z rozwojem produktów. Oczywiście oszczędności dotyczą również kosztów transportu i skrócenia czasu dostaw.
Ta rewolucyjna koncepcja została opisana już osiem lat temu przez analityków ING jako „zagrożenie dla globalnego handlu”.
Kluczowym aspektem tego pomysłu jest jednak zapewnienie pełnej identyfikowalności procesu — od cyfrowego modelu CAD, przez produkcję addytywną, aż po inspekcję gotowej części.
W tradycyjnych łańcuchach dostaw certyfikacja gotowych komponentów opiera się na fizycznej dokumentacji, ścieżce audytu i archiwizacji próbek. W modelu wirtualnego magazynu cała ta informacja musi być generowana automatycznie i przechowywana w sposób umożliwiający natychmiastowe wystawienie certyfikatu zgodności.
Oznacza to konieczność integracji systemów CAD, PLM, ERP i MES z aplikacjami generującymi wymagane raporty i certyfikaty na podstawie zebranych danych procesowych.
Taki proces został zaproponowany w licznych opracowaniach dotyczących inteligentnego zarządzania zapasami w środowisku Przemysłu 4.0.
W praktyce jednak barierą jest brak jednolitych standardów wymiany danych między różnymi platformami.
Często stosuje się zamknięte formaty plików, a API dostawców oprogramowania i sprzętu są fragmentaryczne lub nieudokumentowane.
Kolejną kwestią jest walidacja procesu druku w branżach o wysokich wymaganiach certyfikacyjnych — lotnictwie, energetyce czy medycynie — gdzie oczekuje się ścisłego przestrzegania norm ISO lub specyfikacji FDA.
Bez automatyzacji w zakresie generowania dokumentacji i raportów każda partia wydruków staje się potencjalnym wąskim gardłem produkcyjnym z powodu konieczności ręcznego przygotowywania dokumentów.
Rozwój koncepcji cyfrowych bliźniaków w połączeniu z uczeniem maszynowym pomaga łagodzić te bariery. Wirtualne modele drukarek i procesów druku 3D pozwalają na symulację wydruku jeszcze przed uruchomieniem maszyny, co zmniejsza ryzyko błędów i przyspiesza proces certyfikacji.
Oznacza to, że w momencie zamówienia produkcji część jest optymalizowana nie tylko pod kątem geometrii i parametrów, ale także zgodności z normami. System może automatycznie wykrywać niezgodności i proponować poprawki, a końcowa wersja raportu i certyfikatu jakości jest generowana razem z wydrukiem.
Rozproszone geograficznie farmy druku 3D to kolejny element tej układanki.
Są to centra produkcyjne wyposażone w dziesiątki lub setki maszyn, realizujące zlecenia z różnych lokalizacji. Każdy wydruk jest natychmiast powiązany z post-processingiem i inspekcją.
Jednak centralizacja logistyki wirtualnych części zamiennych wiąże się z ryzykiem: scentralizowane platformy mogą stać się wąskim gardłem całego procesu. Jeśli system zarządzający wirtualnym magazynem ulegnie awarii lub padnie ofiarą cyberataku, cała sieć produkcyjna może się zatrzymać.
Ponadto operatorzy farm mogą stać się zależni od dostawcy oprogramowania, który kontroluje algorytmy optymalizacji i generowania dokumentacji. To rodzi pytanie o równowagę między efektywnością a niezależnością: czy lepiej zaufać zewnętrznej platformie oferującej pełną automatyzację, czy budować własne rozwiązania, ryzykując wyższe koszty utrzymania?
Wirtualny magazyn części zamiennych opiera się na założeniu, że cyfrowy model i proces jego produkcji wystarczają do pełnej certyfikacji. W rzeczywistości jednak, nawet przy automatycznie generowanych certyfikatach zgodności, konieczne jest metrologiczne potwierdzenie i badania nieniszczące, a ich wyniki muszą być zsynchronizowane z danymi cyfrowymi.
Oznacza to, że fizyczny magazyn i laboratorium nadal odgrywają kluczową rolę w końcowej fazie procesu.
Dopóki system wirtualny nie umożliwi całkowicie zdalnego nadzoru jakości części, rola tradycyjnych magazynów i laboratoriów pozostanie istotna.
Podsumowując, wirtualny magazyn części zamiennych ma realny potencjał zrewolucjonizowania logistyki certyfikowanych części. Jego wdrożenie wymaga jednak pokonania istotnych barier związanych ze standaryzacją wymiany danych, zapewnieniem pełnej identyfikowalności oraz utrzymaniem niezależności operatorów farm od dostawców oprogramowania.
Dopiero stworzenie otwartych, interoperacyjnych platform, zdolnych do integracji z istniejącymi systemami walidacji i kontroli, pozwoli na pełną realizację korzyści oferowanych przez wirtualne magazyny części zamiennych w branży AM.
