Istotą fabryki opartej na technologii Przemysłu 4.0 będzie włączanie do już zautomatyzowanego ekosystemu procesów kluczowych – kolejnych obszarów i struktur produkcji. By można było mówić o skutecznym i efektywnym zarządzaniu procesem wytwórczym, cyfrowa ekspansja powinna być radykalna. Oznacza to stopniową automatyzację i robotyzację zasadnych biznesowo procesów – dotychczas pomijanych – m.in. w obszarze logistyki wewnętrznej.
Rynek popytu nieustannie ewoluuje, zmuszając przedsiębiorstwa do reorganizacji dotychczasowej strategii realizacji procesu produkcji. Oparte na tradycyjnych systemach automatyki zakłady poszukują nowych rozwiązań biznesowych, których zadaniem będzie ograniczenie przestojów, organizacja bezpiecznego środowiska pracy przy wykorzystaniu mobilnych robotów AGV i cobotów, wreszcie – czerpanie z potencjału zaawansowanej analizy danych pozyskiwanych w ramach wdrożonego ekosystemu IoT.
Dla możliwie najlepszego zarządzania procesem wytwórczym w czasie rzeczywistym za kluczowe uznaje się rozszerzanie kompetencji ekosystemu IoT w zakresie zarządzania procesami pomocniczymi oraz zasobami przedsiębiorstwa. Zgodnie z koncepcją Przemysłu 4.0 wszystkie procesy produkcji powinny zostać zintegrowane, monitorowane i poddawane wnikliwej analizie w celu najlepszego zarządzania w oparciu o rzeczywisty stan fabryki. W ten sposób technologia może nie tylko informować o konieczności napraw, ale przede wszystkim pozwala przewidywać możliwe awarie. Kosztowne przestoje stają się wówczas mniej prawdopodobne.
W wariancie doskonałym wdrożenie linii produkcyjnej odbywa się z wykorzystaniem technologii wirtualnego wdrożenia (virtual commissioning), która pozwala testować oprogramowanie, symulować mechanikę i automatykę procesów, w efekcie wykrywać błędy konstrukcyjne – w sferze wirtualnej. Tym samym skraca się czas rzeczywistego uruchomienia zwłaszcza dużych linii produkcyjnych. Dostawcy systemów mają jednocześnie możliwość integrowania najlepszych technologii cyfrowej transformacji, pod kątem potrzeb danego zakładu. Indywidualne podejście do digitalizacji procesów pomocniczych zależne będzie jednak od dostępnych na rynku rozwiązań. Dobrym przykładem jest ewolucja w zakresie kompetencji robotów AGV. Dziś są to pojazdy autonomiczne, wsparte naturalną nawigacją, bezpieczne we współpracy z załogą zakładu.
Radykalne podejście do automatyzacji procesów: nowa optyka
Automatyzacja kluczowych procesów produkcyjnych wkrótce przestanie wystarczać i rynek jest tego świadomy. Przedsiębiorstwa szukają kolejnych obszarów optymalizacji, ale są pewne warunki i wyzwania. Z jednej strony stawia je rynek konsumenta – coraz bardziej głodny nowych produktów, jednocześnie wymagający ich personalizacji, co skutkuje koniecznością dostosowania linii produkcyjnych do krótszych serii. Z drugiej, rosną kompetencje i wymagania pracowników. Fabryki mierzą się z brakiem wykwalifikowanej siły roboczej w wybranych obszarach. Automatyzacja i robotyzacja procesów, gdzie człowiek może być zastąpiony przez maszynę, staje się więc potrzebą biznesową. Koniecznością jest więc rozszerzanie zakresu automatyzacji o procesy dodatkowe. Przedsiębiorstwa czeka zmiana optyki. Podejście do procesu automatyzacji powinno być holistyczne i obejmować wszystkie zasadne biznesowo obszary oraz zasoby firmy produkcyjnej, które zostaną połączone w jeden spójny komunikacyjnie ekosystem.
Ten literalny radykalizm należy traktować w kategoriach automatyzacji procesów, które do tej pory były pomijane lub ich automatyzacja odkładana w czasie. Należy podkreślić, że celem usprawnienia procesu nie jest wykluczenie ludzi. Inteligentna produkcja to taka, która zakłada współpracę człowieka i robota oraz optymalizację jedynie tych procesów, gdzie jest to zasadne: gdzie człowiek nie jest – i w przyszłości sam nie będzie chciał być – potrzebny, m.in. z uwagi na monotonne sekwencje w ramach realizacji procesu. Co więcej, jak zauważa w swojej książce „The Coming Revolution: Capitalism in the 21st Century” Ben Reynolds, „(…) automatyzacja nie zawsze prowadzi do spadku zapotrzebowania na siłę roboczą (…)”. Historia pokazuje, że istnieją określone strukturalne przyczyny radykalnej automatyzacji. Być może będziemy też musieli zaakceptować fakt, że nigdy nie będziemy mieć wystarczającej liczby wykwalifikowanych pracowników produkcyjnych w puli siły roboczej, aby dotrzymać kroku rozszerzającym się procesom.
Człowiek ma stanowić wartość dodaną dzięki swoim unikatowym kompetencjom. Załoga zakładu jest niezastąpiona w tych obszarach produkcji i logistyki, gdzie złożoność procesu powoduje, iż wdrożenie tradycyjnej automatyki będzie nieuzasadnione ekonomicznie i jest trudne do zaakceptowania czasowo lub gdy mówimy o procesach nadzorczych. Ponadto rosnące kompetencje kadrowe przy jednoczesnym upowszechnieniu robotyzacji pozwolą lepiej wykorzystać potencjał pracowników w innych obszarach.
W takim ujęciu holistyczne, radykalne podejście do automatyki należy rozumieć na dwa sposoby. Po pierwsze jako radykalny wzrost zaangażowania w automatyzację procesów, przewyższający dotychczasowe wyobrażenia przedsiębiorstwa. Po drugie to radykalnie rozszerzone poczucie, jakie procesy produkcyjne i wspomagające może objąć automatyzacja.
Opłaca się wyjść ze strefy komfortu
Doskonałość w tradycyjnej automatyzacji doprowadziła do budowy technologii radykalnej automatyzacji z wykorzystaniem rozwiązań Internetu Rzeczy (IoT). Fakt, że rozwiązania IoT dla przemysłu wpływają pozytywnie na rozwój przedsiębiorstwa, jest niezaprzeczalny. Jak podaje IDC, dzisiejszy rynek IoT w samej tylko Europie Centralnej i Wschodniej wyceniany jest na ponad 11 miliardów USD. Jednak jak każdy nowy kierunek, tak podejście do cyfryzacji kolejnych procesów w zakładach rozpatruje się zarówno w kategoriach zysku, jak i ryzyka. Fabryki muszą przekonać się do wyjścia z biznesowej strefy komfortu, gdzie w oparciu o automatyzację kluczowych procesów osiągnięto pewien poziom skuteczności, który pokrywa aktualne zapotrzebowanie, lub braki nie są jeszcze na tyle dotkliwe, aby inwestować w nowe obszary. Prognozy rynkowe są w tej kwestii jednoznaczne. Od rozwoju ekosystemu IoT w oparciu o automatyzację procesów pomocniczych zależeć będzie długofalowy rozwój organizacji i wzrost jej pozycji na rynku.
Autonomiczne AGV z systemem lokalizacji obiektów
Nową jakość usług w zakresie automatyzacji procesów logistyki wewnętrznej dobrze widać na przykładzie autonomicznych pojazdów AGV, które w zakresie nawigacji są dostosowywane do potrzeb zakładu, a analiza kognitywna daje możliwości podejmowania przez systemy samodzielnych decyzji w czasie rzeczywistym i dostosowywania procesów produkcyjnych do zaistniałej sytuacji, bez udziału operatora. Tego typu samojezdne roboty mogą współpracować m.in. z systemem lokalizacji wewnątrzbudynkowej w przestrzeni hal produkcyjnych, dzięki czemu uzyskuje się pełny obraz bieżącego stanu obiektów ruchomych (wózków widłowych, AGV, palet, wózków pasywnych, ludzi), co pozwala na bardzo dokładną analizę ruchu i dalsze optymalizacje związane m.in. z rozmieszczeniem elementów stałych oraz zarządzaniem pracą osób. Systemy wzajemnie podnoszące zakres kompetencji to istota inteligentnej fabryki. Największą zaletą, a jednocześnie rynkowym oczekiwaniem, jest dziś krótki czas wdrożenia i niespotykana dotąd elastyczność i wszechstronność współpracy robota AGV. Ponadto najnowsze systemy bezpieczeństwa pozwalają na ich bezpośrednią współpracę z człowiekiem, co oznacza brak potrzeby wydzielania zamkniętych stref w obszarach produkcyjnych czy magazynowych.
Produkcja polimorficzna uelastyczni fabrykę
Dążymy do doskonalenia łańcucha produkcji – i należy mieć świadomość, że łańcuch ten powinien się wydłużać – wraz z cyfryzacją kolejnych obszarów, ale też dzięki wykorzystaniu nowych rozwiązań, można usprawniać jego ogniwa. Rynek konsumenta dojrzał. Nowe oczekiwania i przyzwyczajenia klientów popychają fabryki w kierunku, gdzie liczyć ma się
nie tylko jakość i szybkość produkcji, ale też elastyczne zarządzanie procesem wytwórczym, by nadążyć za potrzebami kupujących. Nowe trendy konsumenckie to wyzwanie dla tradycyjnych modeli, gdzie automatyzacja kluczowych procesów produkcji została raz ustalona, wdrożona i działa. Jednak obecnie sztywny rynek podaży prowadzić będzie bardziej w kierunku ograniczeń niż rozwoju. Oznacza to potrzebę nowego spojrzenia na wdrażane ekosystemy zarządzania produkcją i tworzenie nowych rozwiązań jak produkcja polimorficzna. Jej założeniem jest poszerzanie kluczowych procesów wytwórczych przez wyznaczanie dodatkowych stanowisk lub całych linii produkcyjnych w przestrzeni wirtualnej i rzeczywistej. W takim układzie poszczególne nowe gniazda mogą być obsługiwane m.in. przez mobilne coboty i roboty AGV (gotowe do pracy z ludźmi, proste do programowania w celu realizacji nowych zadań), które – w uproszczeniu – widzą linię produkcyjną wirtualnie, w formie narzuconych przez system sekwencji do wykonania, jak np. przejazd z podzespołami do kolejnego punktu na hali. To nowoczesne podejście, kluczowe w kontekście wytwarzania m.in. krótkich serii produktowych.
Integratorzy technologii: czego od nich wymagać?
W najnowszym raporcie „IoT w polskiej gospodarce”, opracowanym na zlecenie Ministerstwa Cyfryzacji, eksperci rynku przewidują, że przemysł stanie się jednym z sektorów, które w największym stopniu będą wykorzystywały technologie Internetu Rzeczy. Pozyskiwanie i inteligentne analizowanie danych w fabrykach pozwala na automatyzację i synchronizację pracy, a także ograniczenie kosztów napraw przez zapobieganie ewentualnym awariom i zwiększenie bezpieczeństwa. W ostatecznym rozrachunku podnosi to efektywność i rentowność całej instytucji. Ważne, by wchodząc na ścieżkę doskonalenia z wykorzystaniem nowych mechanizmów, przedsiębiorstwo miało dobrze zdefiniowany cel biznesowy lub operacyjny, który może współdzielić z partnerem IoT i BigData, z którym firma stworzy ekosystem wymiany informacji między systemami danego zakładu i jego otoczenia. I chociaż istnieje wiele sposobów organizacji takiej współpracy – od prowadzenia konsultacji i wsparcia technicznego – to właśnie model odpowiedzialności za proces PRaaS (Process Responsibility as a Service), gdzie strony realizują wspólne KPI, staje się najbardziej pożądanym biznesowo wzorem współpracy.
Jerzy Greblicki jest dyrektorem branży Radical Automation oraz doradcą zarządu ds. Przemysłu 4.0 w firmie AIUT.
