Ubiquitous Manufacturing Requirements for Product Data Management

Abstract

Ubiquitous manufacturing rather straightforwardly means the usage and utility of ubiquitous computing concepts and technologies in manufacturing. Simply put this means embedding more intelligence into objects of the production line, making them communicate and using all data this generates to further enhance the functionality and visibility of the production.

The study is structured into theory and empirical sections. Theory part is a literature review for defining the concepts of ubiquitous computing, product data management and ubiquitous manufacturing. Along with the definition of ubiquitous manufacturing, ubiquitous computing ideas are used to build ubiquitous manufacturing concepts. These definitions and concepts are then used as a foundation for defining the requirements that the ubiquitous manufacturing sets on product data management. The requirement definition mainly studies the role and availability of product information, regarding different phases and aspects of the product and its manufacturing.

In the empirical part of the study a data model is built for product structure management, which aims to fulfill the needs and requirements posed in the theory section of the study. The developed data model is also put into test in a case study section, where a pilot production line, that realizes single ubiquitous manufacturing concept, is built at The Technical Research Centre of Finland VTT. The conclusion of the study discusses the implications of the study and of ubiquitous manufacturing in general.

The study concludes that one of the key possibilities of ubiquitous computing in manufacturing environment is the development of product data management to the level of real-world single item management. This real-time information of singular items enables development of production through better controllability, monitoring and optimization. In a ubiquitous manufacturing concept such as this, the main requirements for PDM are real-time singular level information management, and possibility to model product manufacturing phases in addition to modeling products./Kir11

Ubiikilla valmistuksella tarkoitetaan varsin suoraviivaisesti jokapaikan tietotekniikan käyttöä valmistuksen apuna. Yksinkertaisesti tämä tarkoittaa tiedon ja älyn lisäämistä tuotantolinjan kappaleisiin, kuten työkaluihin ja komponentteihin, näiden kappaleiden välistä kommunikointia sekä tästä syntyvän uuden tiedon käyttämistä toiminnan analysoimiseen ja kehittämiseen.

Tämän työn pääasiallinen sisältö on tutkia millaisia vaatimuksia ubiikki valmistus aiheuttaa tuotetiedonhallinnalle. Työ jakautuu teoria- ja empiriaosuuksiin. Teoriaosuudessa aihetta lähestytään kirjallisuusselvityksen keinoin ubiikin tietotekniikan ja tuotetiedonhallinnan määrittelyn ja vaatimusten kautta, siirtyen lopulta ubiikkiin valmistukseen. Samalla tutkitaan lyhyesti ubiikin tietotekniikan mahdollistamia konsepteja ja uusia toimintatapoja valmistusympäristöissä. Näiden konseptien pohjalta tehdään vaatimusmäärittely siitä, mitä vaatimuksia ubiikki valmistus aiheuttaa tiedonhallinnalle ja etenkin tuotetiedonhallinnalle.

Empiriaosuudessa muotoillaan tuotteelle tietorakenne, joka vastaa ubiikin valmistuksen tarpeisiin ja vaatimuksiin. Tätä tuotteen tietorakennetta testataan vielä lyhyesti case-tutkimuksena toteuttamalla Teknologian Tutkimuskeskus VTT:n Espoon tiloissa kokeellinen tuotantolinja, johon on liitetty ubiikkia toiminnallisuutta. Lopuksi työssä käsitellään vielä tutkimuksen tuloksia sekä ubiikin tuotannon vaatimuksia ja mahdollisuuksia yleensä ottaen.

Keskeisinä ubiikin valmistuksen mahdollisuuksina työssä nousee esille tuotetiedonhallinnan kehittäminen jokapaikan teknologioiden avulla reaalimaailman kappalekohtaiselle tasolle, jossa on keskeistä erottaa, mitä tietoa kustakin yksittäisestä tuotteesta talletetaan millekin tasolle. Tämä reaaliaikainen kappalekohtainen tiedonhallinta mahdollistaa tuotannon tehostamisen muun muassa paremman ohjattavuuden, optimoinnin sekä tarkkailun kautta. Tällöin tuotetiedonhallinnalle asetettuja päävaatimuksia ovatkin juuri reaaliaikainen kappalekohtainen toiminta sekä valmius mallintaa itse tuotteiden lisäksi myös tuotteiden valmistusvaiheita