Hvad er en smart fabrik?
En smart fabrik er et cyberfysisk system, der bruger avancerede teknologier til at analysere data, drive automatiserede processer og lære som det går.
Smart fabriksoversigt
Som navnet antyder, er en smart fabrik… smart. Et sammenkoblet netværk af maskiner, kommunikationsmekanismer og computerkraft, den smarte fabrik er et cyberfysisk system, der bruger avancerede teknologier såsom kunstig intelligens (AI) og machine learning til at analysere data, drive automatiserede processer, og lære som det går.
Intelligente fabrikker og intelligent produktion er en del af den teknologiske omstilling kendt som Industri 4.0 eller den fjerde industrielle revolution. Hver af de tre første industrielle omdrejninger blev født ud af en innovativ ny teknologi, der fuldstændig ændrede den måde, vi arbejdede og producerede varer på: nemlig dampmaskinen, samlebåndet og computerens kraft. I dag er den fjerde revolution drevet af digital transformation og intelligent automatisering.
Intelligente fabrikker til en verden i forandring
I de seneste år er det blevet mere og mere tydeligt for virksomhedsledere, at digital transformation er en presserende prioritet for forsyningskæder og produktionsaktiviteter, der håber at være konkurrencedygtige og modstandsdygtige i 2020'erne. Pandemien afslørede yderligere svagheder i den globale forsyningskæde og sårbarheder i industrien. En artikel i Forbes' magasin gentog dette og sagde: "COVID-19 har vist verden noget, som fremstillingsindustrien allerede burde vide. Traditionelle forsyningskæder og produktionsøkosystemer svigter, og vi er nødt til at skifte til en mere fleksibel og fleksibel løsning, der er fuldt digitalt aktiveret."
Forbrugernes forventninger bidrager også til udviklingen af intelligente fabriksteknologier og fremtidens fabrik. Kendt som Amazon Effect har forbrugernes efterspørgsel efter levering næste dag været stigende i et støt og hurtigt tempo. Ifølge Entrepreneur Magazine i 2019, “For bedre eller værre, den amerikanske økonomi og den globale økonomi er i fuld gang med Amazon Effect. […] E-handelsudbydere har været under stadigt stigende pres for at matche Amazons hastighed og effektivitet, og der er ingen beviser for, at forbrugernes forventninger letter." Denne tendens har været en vigtig faktor i den stigende efterspørgsel efter intelligent fabriksteknologi, da forældede systemer viser sig at være ulige store i forhold til omfanget af logistik og lagerkapacitet, der er nødvendig for at holde trit med dette fænomen.
Producenter og forsyningskædeledere står over for yderligere risiko og driftsforstyrrelser, da de stræber efter at minimere deres afhængighed af internationale partnere. Intelligente fabriksløsninger som on-demand produktion og virtuelle lagre kan helt sikkert minimere afhængigheden af udenlandske leverandører og producenter. Men som Harvard Business Review påpeger i en artikel fra 2020, er det lettere sagt end gjort at bringe produktionen tilbage til USA. ”Producenterne har henvendt sig til specialister og underleverandører, der kun fokuserer på et enkelt område – og selv disse specialister er nødt til at stole på mange andre. Og ligesom verden er kommet til at stole på forskellige regioner for naturressourcer som jernmalm eller lithiummetal, så er den også blevet afhængig af regioner, hvor disse specialister bor.” Øget indenlandsk produktion kan helt sikkert reducere risikoen for omkostninger og forsyningskæden, men det eliminerer ikke nødvendigvis behovet for oversøiske partnere eller reducerer det samlede antal led i kæden. Det er derfor mere afgørende end nogensinde, at digitale fabriksteknologier er på plads for at optimere effektivitet og synlighed.
Hvordan fungerer en smart fabrik?
Vi taler ofte om automatiserede processer, som om de var unikke for en smart fabrik – men alligevel har automatisering og robotteknologi været i brug i årtier i produktionen. Mange traditionelle fabrikker anvender automatiserede maskiner som stregkodescannere, kameraer og digitaliseret produktionsudstyr i forskellige dele af deres drift. Men disse enheder er ikke indbyrdes forbundet. Mennesker, aktiver og datastyringssystemer i en traditionel fabrik fungerer alle isoleret fra hinanden og skal koordineres og integreres manuelt løbende.
En smart digital fabrik fungerer ved at integrere maskiner, mennesker og Big Data i et enkelt digitalt forbundet økosystem. En smart fabrik ikke kun kuraterer og analyserer data, det lærer faktisk af erfaring. Det fortolker og får indsigt fra datasæt til at forudsige tendenser og hændelser og til at anbefale og implementere intelligente produktionsarbejdsprocesser og automatiserede processer. En smart fabrik gennemgår løbende proceduremæssige forbedringer for at selvrette og selvoptimere – den kan lære sig selv (og mennesker) at være mere modstandsdygtig, produktiv og sikker.
Strukturen af en smart fabrik
Grundstrukturen for en smart fabrik kan sammenfattes i tre trin:
De tre vigtigste procedurer, der udgør en smart fabrik
- Dataindsamling: Kunstig intelligens og moderne databaseteknologier giver mulighed for kurering og erhvervelse af forskellige sæt af nyttige data på tværs af erhvervslivet, forsyningskæden og verden. Gennem sensorer og gateways gør Industrial Internet of Things (IIoT) det muligt for tilsluttede maskiner at indsamle data i systemet. Gennem utallige andre dataportaler kan AI-drevne systemer kompilere datasæt relateret til performance, markedstendenser, logistik eller andre potentielt relevante kilder.
- Dataanalyse: Maskinindlæring og intelligente forretningssystemer bruger avancerede analyser og moderne datastyringsløsninger til at få mening ud af alle de indsamlede data. IIoT-sensorer kan advare, når maskiner har brug for reparation eller service. Der kan indsamles markeds- og driftsdata for at identificere muligheder og risici. Effektiviteten af workflowet kan studeres over tid for at optimere ydeevnen og automatisk korrigere efter behov. Faktisk giver de datasæt, der kan sammenlignes og analyseres, en næsten uendelig mulighed for kombinationer til at informere digital fabriksoptimering og forsyningskædeprognoser.
- Intelligent fabriksautomatisering: Når dataindsamlingen og analysen har fundet sted, etableres arbejdsgange og instruktioner sendes til maskinerne og enhederne i systemet. Disse anordninger kan ligge inden for fabrikkens fire vægge eller langt væk i logistik- eller produktionsleddene i forsyningskæden. Intelligente arbejdsgange og processer overvåges og optimeres løbende. Hvis en nyhedsrapport advarer om en stigning i efterspørgslen efter et bestemt produkt, kan 3D-printerarbejdsprocesser instrueres i at øge produktionsprioriteten for den pågældende vare. Hvis en forsendelse af råmaterialer forsinkes, kan beholdningsbuffere sættes i rotation for at eliminere enhver afbrydelse.
Fordele ved en smart fabrik
Mange virksomheder har gjort noget ved forsyningskædens drift og systemer, der dybest set ikke har ændret sig i årtier. Men med forbrugernes forventninger og økonomisk usikkerhed på et konstant højt niveau har forsyningskædeforvaltere brug for løsninger, der kan give målbare og betydelige fordele – og kan bringe det hurtigt. Ifølge magasinet Forbes havde blot 43 procent af producenterne i 2017 smarte fabriksinitiativer i gang. I 2019 var det 68 procent af dem, der gjorde det. For virksomheder, der investerer i digital transformation og intelligente fabriksløsninger, er der potentiale for betydelige forretningsmæssige fordele, herunder:
Produktivitet og effektivitet: Produktionen har gennem historien først og fremmest handlet om at reagere – se på en begivenhed eller en tendens, der allerede er sket, og så forsøge at styre forretningen i en anden retning efter faktum. Smart factory technologies are designed to reduce the need for reactive practices and move supply chain management into a more resilient and responsive mode. The use of predictive analytics and Big Data analysis allows for optimized processes to be identified and put in place. Just-in-time inventory management, accurate demand forecasting, and improved speed to market are a few of the efficiency benefits that smart factories deliver. Augmented by digital insights, the people working in smart factories are also able to streamline their efforts, adding to the overall productivity of the operation. In their 2019 smart factory study, Deloitte tells us that “Companies report up to 12% gains in areas like manufacturing output, factory utilization, and labor productivity after they invested in smart factory initiatives. Moreover, manufacturers with smart factories will likely surpass traditional factories with 30% higher net labor productivity by 2030.”
Bæredygtighed og sikkerhed: Forbrugerne er i stigende grad villige til at bruge lidt mere på produkter, de kender til at blive indkøbt og fremstillet ved hjælp af socialt og miljømæssigt ansvarlige metoder. Moderne intelligente fabriksteknologier gør det lettere end nogensinde før for virksomheder at identificere og implementere muligheder for mere grønne, sikre og socialt ansvarlige fremstillingspraksis. Digitale innovationer som blockchain-sensorer og RFID-sensorer kan bruges af intelligente fabriksadministratorer til at sikre uigendrivelig oprindelse og kvalitetskontrol af alle materialer og forsyninger – som kommer fra selv de fjerneste led i forsyningskæden. Og tættere på hjemmet rapporterer International Society of Automation, at robotter og automatiserede enheder kan hjælpe med at reducere eller eliminere tre ud af de fem førende årsager til arbejdsskader.
Produktkvalitet og kundeoplevelse: Ligesom børnenes telefonspil havde traditionelle producenter ofte svært ved at sikre, at deres direktiver blev modtaget præcist og fulgt af leverandører og producenter i deres forsyningskæder. I den intelligente fabrik giver cloud-forbindelse og ende-til-ende-synlighed i intelligente fabrikker indsigt og anbefalinger i realtid til alle niveauer i produktionsprocessen. Muligheden for hurtig tilpasning og reaktion på skiftende tendenser betyder, at produkterne er tæt opdateret med kundernes ønsker. Avanceret analyse af systemdata peger hurtigt på svagheder eller områder, der kan forbedres. Dette fører til forbedret konkurrenceevne på markedet, bedre produktanmeldelser og færre dyre afkast eller tilbagekaldelser.
Intelligente fabriksteknologier
Intelligente fabriksteknologier er meget agile. I takt med at initiativer inden for digital transformation går op i en virksomhed, er der næsten uendelige muligheder for at skalere, ændre og tilpasse sig efter behov.
Cloud forbindelse: Uanset om det er offentlig, privat eller hybrid, er skyen den kanal, hvorigennem alle data og oplysninger flyder på tværs af en smart fabrik. Forretningsomfattende og global cloud-forbindelse sikrer, at hvert område af virksomheden opererer med realtidsdata, og at der er øjeblikkelig synlighed over alle de forbundne aktiver og systemer i forsyningskæden.
Kunstig intelligens: Operationelle systemer, der bruger integrerede AI-teknologier , har hastigheden, kraften og fleksibiliteten til ikke blot at indsamle og analysere forskelligartede datasæt, men til at give realtidsindsigt og lydhøre anbefalinger. De automatiserede processer og intelligente systemer i en smart fabrik optimeres og informeres løbende af kunstig intelligens.
Maskinindlæring: En af de mest værdifulde fordele, som maskinindlæring bringer til den smarte fabrik, er dens kapacitet til avanceret prædiktiv vedligeholdelse. Ved at overvåge og analysere produktionsprocesser kan alarmer sendes ud, før der opstår systemfejl. Afhængigt af situationen kan automatiseret vedligeholdelse finde sted, eller om nødvendigt kan menneskelig indgriben anbefales.
Big Data: Robuste og store datasæt gør det muligt at forudsige og avancerede analyser i en smart fabrik. Virksomhederne har længe forstået den strategiske værdi af Big Data, men har indtil for nylig ofte manglet de systemer, der er nødvendige for at gøre meningsfuld brug af dem. Digital transformation i forsyningskæder og intelligente fabrikker har åbnet op for en verden af potentiale for virksomheder til at optimere og innovere ved hjælp af Big Data indsigt.
Industrial Internet of Things (IIoT): I en smart fabrik, når enheder og maskiner er udstyret med unikke identifikatorer og evnen til at sende og modtage digitale data, udgør de et IIoT-netværk. Moderne maskiner kan allerede have digitale portaler, men selv årtier gamle analoge maskiner kan udstyres med IIoT gateway enheder til at bringe dem op til hastighed. Grundlæggende data sendt fra enheden rapporter om dens status og aktivitet, og data sendt til enhedens kontrolelementer og automatiserer dens handlinger og arbejdsprocesser.
Digitale tvillinger: En nøjagtig, virtuel kopi af en maskine eller et system bliver dens digitale tvilling. Det giver mulighed for maksimal innovation og kreativitet med minimal operationel risiko. En digital tvilling kan skubbes til sin grænse, omkonfigureres på flere virtuelle måder eller testes for kompatibilitet i et eksisterende system – alt sammen uden risiko eller ressourcespild i den fysiske verden.
Additiv udskrivning: Også kendt som 3D-print, det giver smarte fabrikker til at bruge intelligent automatisering til on-demand produktion. Dette er især afgørende i tider med uventede afbrydelser i forsyningskæden eller pludselig efterspørgsel efter produkter. Men selv når det er business as usual, kan virtuelle lagerbeholdninger i høj grad minimere risiko og spild ved at tillade just-in-time produktion.
Virtual reality (VR) og augmented reality (AR): I 2019 beskrev Assembly Magazine nogle af applikationerne af VR-wearables i den smarte fabrik som ”at kunne binde miljøforhold, lagerniveauer, procestilstand, montagefejldata, udnyttelses- og gennemløbsmetrikker sammen på en kontekstafhængig måde (hvor du ser eller går).” Denne medrivende sanseoplevelse giver brugerne mulighed for at forøge deres naturlige sanser med realtidsdata fra alle steder eller tidspunkter – for at give uhindret bevidsthed om fabriksstatus.
Blockchain: Heldigvis, efterhånden som intelligente fabriksteknologier skrider frem, holder sikkerhedsløsningerne trit med dem. Blockchain har mange applikationer i forsyningskæden, fra at skabe "smarte kontrakter" med leverandører til at spore varernes oprindelse og håndtering på tværs af forsyningskæden. I intelligente fabrikker er blockchain især nyttigt til at administrere adgang til forbundne aktiver og maskiner på tværs af virksomheden - beskytte systemets sikkerhed og nøjagtigheden af optegnelser, der opbevares af disse enheder.
Moderne database: In-memory-databaser og moderne ERP-systemer er "hjernerne" bag Industri 4.0 og alle smarte fabriks- og intelligente forsyningskædeløsninger. De gamle, diskbaserede databaser skubbes – ofte langt ud over deres grænser – for at holde trit med den komplekse datastyrings- og analysefunktionalitet, der er nødvendig for at køre smarte fabrikker og moderne forsyningskæder.
Opnåelse af intelligent fabrikstransformation
2020 medførte enorme forstyrrelser og operationelle risici for virksomheder over hele verden. Forud for COVID-19 rapporterede Deloitte-undersøgelsen fra 2019 blandt mere end 600 ledende ledere i fremstillingssektoren, at 86 % mente, at “Intelligente fabriksinitiativer vil være den vigtigste drivkraft for produktionens konkurrenceevne i de næste fem år.” I dag har digital transformation og modernisering af forsyningskæden mere end nogensinde ændret sig fra langsigtede mål til presserende og umiddelbare prioriteter for virksomheder, der er fast besluttet på at innovere og konkurrere.
Hvordan du begynder din intelligente fabrikstransformation vil afhænge af, hvor du er nu, og hvilke processer der er mest afgørende for din virksomhed. En indledende systemrevision hjælper dig med at analysere og gøre status over eksisterende processer, aktiver og forretningssystemer. Før du kan begynde at automatisere arbejdsprocesser og produktionsprocesser, skal du vurdere, hvordan de ser ud i dag.
I starten af din digitale transformationsrejse er det også vigtigt at huske, at den “smarte” i en smart fabrik kommer fra dens avancerede dataanalyse og datastyringskapacitet. En moderne database og et robust ERP-system er taenderne bag en smart fabrik. De understøtter den avancerede funktionalitet, der driver systemet. En vigtig faktor i succesen med enhver intelligent fabrikstransformation vil være eksisterende forretningssystemers evne til at administrere Big Data og integrere teknologier som AI, machine learning og avancerede analyser.
Endelig er en af de bedste ting ved smart fabrik transformation, at for at være effektiv, behøver det ikke at ske på én gang. Det stiller heller ikke krav om, at eksisterende forretningsaktiviteter afbrydes eller sættes på pause. Hvert initiativ en virksomhed tager for at modernisere og optimere deres digitale systemer vil bringe dem et skridt tættere på en fuldt integreret smart fabrik. Desuden indsamler og analyserer intelligente fabriksteknologier i sagens natur data. Det betyder, at effekten og ROI af nye digitale teknologier – fra installationsøjeblikket – kan måles og vurderes.
Udforsk Industri 4.0-løsninger
Oplev fordelene ved produktion og digital forsyningskædetransformation.
Ideer, du ikke finder andre steder
Tilmeld dig en dosis business intelligence leveret direkte til din indbakke.