Każda inicjatywa wymaga solidnych fundamentów.

Fabryka przyszłości to przejście od tradycyjnej automatyzacji do w pełni połączonych i elastycznych systemów wykorzystujących strumienie danych z wzajemnie połączonych operacji. Środowiska produkcyjne uczą się i dostosowują do nowych wymagań. Poniżej przedstawiono sześć najważniejszych etapów, które wskażą ci drogę, niezależnie od aktualnego poziomu zaawansowania twojego zakładu.

1. Fundamenty Lean i zwrot z inwestycji

Każda inicjatywa związana z fabryką przyszłości wymaga solidnych fundamentów. Istniejące procesy i operacje muszą się cechować wysokim poziomem zaawansowania przed rozpoczęciem jakiejkolwiek transformacji. Jest to warunek wstępny, aby zapewnić odpowiednie kompetencje ludzi i zaawansowanie procesów oraz umożliwić uwzględnienie aspektów technologicznych. Kierownictwo musi wspierać kulturę ciągłego doskonalenia i przyjęcie zasad lean (szczupłe zarządzanie) w całej organizacji.

Należy stworzyć jasną wizję i zaplanować drogę dla fabryki przyszłości wraz ze ścieżką dla OT (technologie operacyjne) i IT (technologie informacyjne), które dotyczą wszystkich funkcji firmy poza samym procesem produkcyjnym. Spraw, aby zysk finansowy i zwrot z inwestycji (ROI) były w centrum twojej transformacji w celu osiągnięcia długoterminowego i zrównoważonego efektu.

2. Interoperacyjność technologii

W świecie technologii następuje coraz szybsze przejście od silosów technologicznych z zastrzeżonymi protokołami i komunikacją OT/IT do świata otwartych standardów i protokołów, w tym OPC i MTConnect dla komunikacji maszynowej (OT), a także REST i XML dla integracji systemów IT.

Ta rosnąca interoperacyjność wymaga nowego rodzaju zdolności inżynierskich z multidyscyplinarną wiedzą na temat systemów sterowania, protokołów i oprogramowania IoT, platform chmurowych oraz sztucznej inteligencji (AI) lub uczenia maszynowego (ML). Niektórzy producenci mają trudności z rozpoczęciem drogi w kierunku cyfryzacji z powodu braku takich osób w swojej firmie. W przypadku tych producentów najbardziej efektywne może być zbadanie opłacalnych rozwiązań dostępnych w sprzedaży, a następnie poświęcenie wysiłków na ich integrację z istniejącymi systemami w zakładzie.

3. Łączność i dane w czasie rzeczywistym

To dane, a nie ropa naftowa, są dziś najcenniejszym zasobem na świecie. Surowe dane nie są cenne same w sobie, ale ich wartość wynika z ich odpowiedniego gromadzenia w sposób kompletny i dokładny, a także łączenia w odpowiednim czasie z innymi istotnymi danymi w celu utworzenia metryk, na podstawie których można podejmować określone działania. Kierownictwo zakładów produkcyjnych musi dodać „inteligentne dane” do listy najważniejszych zasobów zapewniających sprawne działanie placówek, zaraz obok ludzi i sprzętu.

Przede wszystkim należy opracować strategię łączności w zakładzie, w tym strategię gromadzenia danych, określić rodzaje i źródła danych oraz podejście odpowiednie dla zakładów produkcyjnych typu brownfield i greenfield. Wiele zastosowań typu brownfield wymaga modernizacji lub instalacji ekonomicznych czujników i bramek IoT, podczas gdy zastosowania typu greenfield mogą wykorzystywać konstrukcje maszyn i procesów, które zawierają wbudowane czujniki i systemy sterowania z obsługą sieci Ethernet.

Jeśli nie możesz czegoś zmierzyć (w czasie rzeczywistym), nie możesz również tego poprawić (w czasie rzeczywistym). Zdolność do działania i wyciągania wniosków z danych i metryk w czasie rzeczywistym sprawi, że fabryka przyszłości będzie bardziej responsywna, proaktywna i przewidująca, a także umożliwi organizacji produkcyjnej uniknięcie przestojów operacyjnych, braków i innych problemów związanych z wydajnością.

4. Metryki danych i analityka

Prawdziwym wyzwaniem jest interpretacja danych i przekształcanie ich w taki sposób, aby stały się istotne i możliwe do wykorzystania przez użytkowników końcowych. Dane muszą być analizowane i przedstawiane w odpowiedni sposób właściwym interesariuszom we właściwym czasie. Każdy interesariusz ma inne pytania, na które chce uzyskać odpowiedź, od operatorów maszyn do kierowników produkcji, kierowników zakładów i kadry zarządzającej odpowiedzialnej za śledzenie zysków i strat w swoich zakładach produkcyjnych.

Cyfrowe wskaźniki zakładu, takie jak ogólna efektywność sprzętu (OEE), odkrywają ukryty potencjał operacji w zakresie czasu sprawności aktywów, wydajności i szybkości operacji oraz jakości/wydajności części. Dzięki zaawansowanej analizie danych i wykorzystaniu możliwości AI i ML można śledzić metryki predykcyjne, w tym stan maszyn, przewidywania dotyczące okresu użytkowania maszyn i podzespołów, a także prowadzić diagnostykę przyczyn źródłowych awarii. Fabryki przyszłości przekształcają tradycyjną produkcję z trybu „zepsuło się – napraw” w tryb operacyjny „przewiduj i zapobiegaj”.

5. Zoptymalizowana i sprawna produkcja

Wykorzystanie danych do lepszego podejmowania decyzji poprzez zastosowanie algorytmów AI i ML wymaga starannie zaprojektowanego szkieletu danych z holistycznym podejściem do wszystkich funkcji firmy, co ostatecznie prowadzi do bardziej zoptymalizowanej i sprawnej produkcji.

Zoptymalizowana i inteligentna fabryka umożliwia wykonywanie operacji przy minimalnej interwencji ludzi i wysokiej niezawodności, a także opiera się na wykorzystaniu zautomatyzowanych przepływów pracy, synchronizacji aktywów, ulepszonym śledzeniu i dynamicznym harmonogramowaniu oraz zoptymalizowanym zużyciu energii. Elastyczność pozwala fabryce przyszłości na dostosowanie się do zmian w harmonogramie produkcji przy minimalnej interwencji. Oznacza też zdolność do samodzielnego konfigurowania sprzętu i przepływu materiałów, w zależności od tworzonego produktu i zmian w harmonogramie, a następnie obserwowania wpływu tych zmian w czasie rzeczywistym. Taka sprawność może dodatkowo zwiększyć czas pracy fabryki i wydajność poprzez minimalizację przestojów spowodowanych zmianami w harmonogramie lub zmianą produktu oraz umożliwić elastyczne planowanie.

6. Produkcja oparta na współpracy i organizacji

Strategia fabryki przyszłości obejmuje również funkcje pomocnicze, takie jak logistyka (planowanie i obróbka materiałów), konserwacja i jakość. W ten sposób możemy wprowadzić dodatkowe usprawnienia. Kiedy strategia ta wykracza poza cztery ściany fabryki i obejmuje cały łańcuch dostaw oraz bazę klientów, rozpoczyna się produkcja oparta na współpracy, która może przynieść znaczne korzyści. Należy rozważyć pozytywny wpływ znajomości stanu procesu, jakości i dostępności części u dostawców z wyprzedzeniem, zamiast czekania do czasu kontroli zamówionych części, gdy te ulegną zużyciu.

Organizacja fabryki przyszłości we współpracy z dostawcami i klientami pozwala na produkcję opartą na rozwiązaniach, które sprzyjają poprawie jakości i innowacyjności produktów, nowym modelom biznesowym i zróżnicowaniu rynku.

Fabryka przyszłości to przede wszystkim właściwe połączenie ludzi, procesów i technologii, a także wyjście poza własne cztery ściany i rozszerzenie działań na dostawców i klientów. Ważne jest, aby utrzymać wizję prowadzenia operacji bez przestojów i awarii, jednocześnie wykorzystując dane, metryki i technologie analityczne do sprawnej, zespołowej i zorganizowanej produkcji.

Kluczowe wnioski

Ci, którzy oczekują digitalizacji środków produkcji, powinni pamiętać o następujących kwestiach:

■ Aby jakakolwiek inicjatywa związana z fabryką przyszłości zakończyła się sukcesem, konieczne są solidne podstawy w postaci szczupłego zarządzania (lean) i dbałość o zwrot z inwestycji.

■ Rosnąca interoperacyjność w świecie technologii, wspierająca zbieżność OT/IT i obejmująca otwarte standardy i protokoły.

■ Dyrektorzy produkcyjni muszą dodać inteligentne dane do listy najważniejszych aktywów dla swoich operacji, zaraz obok ludzi i sprzętu.

■ Dane muszą być analizowane i przedstawiane w odpowiedni sposób właściwym interesariuszom we właściwym czasie. Wskaźniki takie jak ogólna efektywność sprzętu (OEE) pomagają odkryć ukryty potencjał, podobnie jak wskaźniki predykcyjne, takie jak stan maszyn, przewidywanie czasu eksploatacji i diagnozowanie awarii.

■ Elastyczność i dokładność pozwala fabryce przyszłości na dostosowanie się do zmian w harmonogramie produkcji przy minimalnej interwencji i może jeszcze bardziej zwiększyć czas pracy i wydajność fabryki poprzez minimalizację przestojów spowodowanych zmianami w harmonogramie lub zmianą produktu oraz umożliwienie elastycznego harmonogramowania.

■ Strategia fabryki przyszłości wykracza poza cztery ściany zakładu produkcyjnego i obejmuje cały łańcuch dostaw oraz bazę klientów, co prowadzi do produkcji opartej na współpracy i organizacji.