BOM i marszruta drona: 50 kwadrokopterów w planie, 199 silników na półce

Plan mówi: 50 kwadrokopterów do piątku. Każdy potrzebuje czterech silników, czyli razem 200 sztuk, a magazyn pokazuje 199. Prawie się zgadza? Nie. Dron nie poleci na trzech silnikach, więc plan to w najlepszym razie 49 sztuk. A jak się zaraz okaże, silnik wcale nie jest prawdziwym problemem.

Struktura wyrobu drona (BOM, bill of materials) to kompletna lista części, podzespołów, a nawet wersji oprogramowania układowego potrzebnych do zbudowania jednego drona, wraz z ilością każdej pozycji. Marszruta technologiczna drona to kolejność operacji montażowych i testowych, stanowisko, na którym każda z nich się odbywa, oraz czas jej trwania. Struktura wyrobu mówi, czy da się drona zbudować, a marszruta – kiedy i gdzie.

Jak wygląda struktura wyrobu drona

Weźmy kwadrokopter inspekcyjny Q7, sprzedawany w dwóch wersjach: z kamerą dzienną albo z kamerą termowizyjną. Jego produkcyjna (technologiczna) struktura wyrobu ma trzy poziomy:

• Poziom 0: Kwadrokopter Q7, 1 szt.
• Poziom 1: Zespół ramy, 1 szt.
• ramię węglowe × 4, płyta centralna × 2, podwozie × 1, śruby M3 × 32
• Poziom 1: Zespół napędowy, 4 szt.
• silnik bezszczotkowy × 1, regulator obrotów ESC (electronic speed controller) × 1
• Poziom 1: Kontroler lotu, firmware v2.3, 1 szt.
• moduł GNSS × 1, moduł łącza radiowego × 1
• śmigła × 8 (4 na dronie, 4 zapasowe w walizce)
• pakiet akumulatorów 6S × 2
• ładunek użyteczny: kamera dzienna lub termowizyjna, 1 szt.
• walizka transportowa × 1

Dwie pozycje zasługują na bliższe spojrzenie.

Oprogramowanie układowe jest pozycją struktury wyrobu. Kontroler lotu z wgranym firmware v2.3 to inna część niż ten sam kontroler z wersją v2.2. Zachowuje się inaczej, może wymagać innej kalibracji, a klient może mieć certyfikację tylko dla jednej wersji. Jeśli numer wersji istnieje wyłącznie w głowie inżyniera, do klientów trafi mieszanka.

Ładunek użyteczny to opcja, a nie stała część. Jedno zamówienie na 50 sztuk może oznaczać 30 dronów z kamerą dzienną i 20 z termowizyjną. Struktura wyrobu musi uwzględniać ten wybór, inaczej przeliczenie MRP zamówi po 50 sztuk każdej kamery. O tym, jak utrzymać takie warianty w ryzach, piszemy w artykule o danych podstawowych indeksów.

Gotowość do montażu: obliczenie kompletów

Zanim ktokolwiek wkręci pierwszą śrubę, planista sprawdza, ile jest kompletnych zestawów. Zasada jest prosta: dla każdego komponentu dzieli się dostępną ilość przez zapotrzebowanie na jednego drona (z naddatkiem na braki), zaokrągla w dół i bierze najmniejszy wynik.

Dla zamówienia na 50 sztuk (30 z kamerą dzienną, 20 z termowizyjną):

• Silniki: 199 dostępnych ÷ 4 = 49,75 → 49
• Śmigła: 8 na drona + 3% uszkodzeń podczas lotów testowych = 8,24. 420 ÷ 8,24 = 50,97 → 50
• Śruby M3: 32 + 5% gubionych na stanowisku = 33,6. 2 000 ÷ 33,6 = 59,5 → wystarczy na wszystkie 50
• Akumulatory: 120 na stanie, ale 30 jest objętych blokadą jakościową po kontroli napięcia ogniw. 90 ÷ 2 = 45
• Kamery termowizyjne: 17 na stanie na 20 dronów w wersji termowizyjnej → tylko 17, więc 30 + 17 = 47

Odpowiedź brzmi 45 i wyznaczają ją akumulatory, a nie silniki. Aby wysłać wszystkie 50 sztuk, potrzeba jednego silnika, dziesięciu akumulatorów (zwolnionych z blokady lub nowych) i trzech kamer termowizyjnych. To popyt zależny wynikający z zamówienia, wyliczony ze struktury wyrobu – i dokładnie to, co planowanie potrzeb materiałowych (MRP) powinno zasygnalizować w poniedziałek, a nie stanowisko montażowe w czwartek. Szerszą ideę – gotowość do montażu (clear to build) i to, dlaczego niedokończone egzemplarze są drogie – opisujemy w artykule o planowaniu produkcji montażowej.

Co zawiera marszruta montażu drona

Marszruta Q7 w przeliczeniu na jednego drona:

1. Op. 10 – Kompletacja, magazyn: 10 min
2. Op. 20 – Montaż ramy, stanowisko A: 25 min
3. Op. 30 – Montaż silników i lutowanie regulatorów ESC, stanowisko B: 40 min
4. Op. 40 – Elektronika i okablowanie (kontroler lotu, GNSS, radio), stanowisko B: 30 min
5. Op. 50 – Wgranie i konfiguracja oprogramowania, stanowisko programowania: 15 min
6. Op. 60 – Kalibracja IMU i kompasu, stanowisko kalibracyjne: 20 min
7. Op. 70 – Lot testowy, klatka testowa: 25 min
8. Op. 80 – Montaż ładunku, kontrola końcowa, pakowanie, stanowisko C: 20 min

Razem: 185 minut na drona. Dla 45 dronów to 45 × 185 = 8 325 minut, czyli około 139 godzin pracy.

Marszruta pokazuje też, gdzie w tygodniu robi się ciasno. Operacje 30 i 40 wymagają stanowiska B: 70 minut na drona, 45 × 70 = 3 150 minut. Dwa stanowiska lutownicze po 450 produktywnych minut na zmianę dają 900 minut dziennie, więc stanowisko B potrzebuje 3,5 dnia. Klatka testowa potrzebuje 45 × 25 = 1 125 minut, czyli 2,5 dnia. Cała reszta mieści się bez trudu. Liczy się też kolejność operacji: kompasu nie da się skalibrować, dopóki okablowanie nie jest ostateczne, bo każdy przewód w jego pobliżu zmienia odczyt.

Mit: „Lista części z CAD to struktura wyrobu drona”

Model CAD to konstrukcyjna struktura wyrobu. Jest pogrupowana według funkcji: napęd, awionika, konstrukcja nośna. Nie ma w niej wersji oprogramowania, zapasowych śmigieł, lutowia, koszulek termokurczliwych, walizki transportowej ani kalibracji.

Produkcyjna struktura wyrobu jest pogrupowana według sposobu budowy drona. Przypomina zestaw LEGO z ponumerowanymi woreczkami: woreczek 1 zawiera wszystko na pierwszy etap, woreczek 2 na następny. Kompletacja pod operację oznacza, że stanowisko B dostaje dokładnie te silniki, regulatory i przewody, których potrzebuje, i nikt nie chodzi do magazynu w połowie pracy.

Numery seryjne i zmiany konstrukcyjne

Każdy Q7 dostaje numer seryjny, a metryka wykonania (as-built) wiąże go z numerem seryjnym kontrolera lotu, wersją oprogramowania i partią silników. Gdy klient zgłasza problem z dronem Q7-0231, wiadomo dokładnie, co jest w środku.

Zmiany zdarzają się bez przerwy. Firmware v2.4 usuwa błąd modułu GNSS, więc dział konstrukcyjny wystawia zawiadomienie o zmianie ECN: v2.4 od numeru seryjnego Q7-0231. Ta zmiana należy do struktury wyrobu, z określonym punktem wejścia w życie, a nie do e-maila. W przeciwnym razie stanowisko programowania nadal wgrywa v2.3, bo tak mówi lista kompletacyjna.

Jak to wygląda w factory.online

W platformie factory.online zamówienie na Q7 pokazuje wielopoziomową strukturę wyrobu z zespołem ramy i zespołem napędowym jako podzespołami. Przeliczenie MRP rozwija 50 dronów na 200 silników i 100 akumulatorów i wiąże każdy niedobór – łącznie z 30 akumulatorami objętymi blokadą jakościową – z tym zamówieniem. Osiem operacji trafia na wykres Gantta, a stanowisko B wyraźnie widać jako najbardziej obciążony zasób. W miarę jak kolejne drony przechodzą lot testowy, potwierdzenia produkcji pokazują, co faktycznie zostało wykonane.

Jeśli struktura wyrobu twojego drona żyje w CAD, a marszruta na tablicy, umów się na demo i przynieś jeden model.