Mi az az okos gyár (smart factory)?
Az intelligens gyár egy kiberfizikai rendszer, amely fejlett technológiákat használ az adatok elemzéséhez, az automatizált folyamatok vezérléséhez és a tanuláshoz.
Intelligens gyár áttekintése
Ahogy a neve is mutatja, egy okos gyár… okos. A gépek, kommunikációs mechanizmusok és számítástechnikai teljesítmény összekapcsolt hálózata, az intelligens gyár egy kiberfizikai rendszer, amely fejlett technológiákat, például mesterséges intelligenciát (AI) és gépi tanulást használ az adatok elemzéséhez, automatizált folyamatok vezérléséhez és megtanulásához.
Az intelligens gyárak és az intelligens gyártás az Ipar 4.0 vagy a negyedik ipari forradalom néven ismert technológiai átalakulás részét képezik. Az első három ipari forradalom mindegyike egy innovatív új technológiából született, amely teljesen megváltoztatta a megmunkálás és a gyártás módját: nevezetesen a gőzmotort, a szerelősort és a számítógép teljesítményét. Ma a negyedik forradalmat a digitális átalakulás és az intelligens automatizálás vezérli.
Intelligens gyárak a változó világért
Az elmúlt években az üzleti vezetők számára egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy a digitális átalakulás sürgős prioritás az ellátási láncok és a gyártási műveletek számára, amelyek remélhetőleg versenyképesek és ellenállóak lesznek a 2020-as években. A világjárvány a globális ellátási lánc gyengeségeit és az iparág gyenge pontjait is feltárta. A Forbes magazin egyik cikke megismételte ezt: „A COVID-19 megmutatta a világnak valamit, amit a feldolgozóiparnak már tudnia kell. A hagyományos ellátási láncok és a gyártási ökoszisztémák kudarcot vallanak, és alkalmazkodóbb, agilisabb megoldásra kell áttérnünk, amely teljes mértékben digitálisan használható.”
A fogyasztói elvárások szintén hozzájárulnak az intelligens gyári technológiák és a jövő gyárának fejlesztéséhez. Az Amazon Effect néven ismert fogyasztói kereslet a következő napon folyamatos és gyors ütemben nőtt. A 2019-es Entrepreneur magazin szerint „Jobb vagy rosszabb, hogy az amerikai gazdaság és a globális gazdaság az Amazon Effect csapdájába kerül. […] Az e-kereskedelmi szolgáltatókra egyre nagyobb nyomás nehezedik, hogy megfeleljenek az Amazon gyorsaságának és hatékonyságának, és nincs bizonyíték arra, hogy a fogyasztók elvárásai enyhülnének.” Ez a tendencia jelentős szerepet játszott az intelligens gyártechnológia iránti növekvő keresletben, mivel az elavult rendszerek nem felelnek meg a logisztikai és raktározási kapacitás azon mértékének, amelyre szükség van ahhoz, hogy lépést tartsanak ezzel a jelenséggel.
A gyártók és az ellátási lánc vezetői további kockázatokkal és működési zavarokkal szembesülnek, mivel igyekeznek minimalizálni a nemzetközi partnerekre való támaszkodásukat. Az olyan intelligens gyári megoldások, mint az igény szerinti gyártás és a virtuális készletek, minden bizonnyal minimalizálhatják a külföldi beszállítóktól és gyártóktól való függőséget. Azonban, ahogy a Harvard Business Review egy 2020-as cikkben rámutat, könnyebb elmondani, mint megtenni, hogy a gyártást visszahozzák az Egyesült Államokba. „A gyártók olyan szakemberekhez és alvállalkozókhoz fordultak, akik szűk körben csak egy területre összpontosítanak – és még ezeknek a szakembereknek is sok másra kell támaszkodniuk. És ahogy a világ a természeti erőforrásokra, például a vasércre vagy a lítiumfémre is különböző régiókra támaszkodott, úgy vált függővé azoktól a régióktól is, ahol ezek a szakemberek tartózkodnak.” A hazai gyártás növekedése minden bizonnyal csökkentheti a költségeket és az ellátási lánc kockázatát, de nem feltétlenül szünteti meg a tengerentúli partnerek iránti igényt, és nem csökkenti a lánc összes láncszemének számát. Ezért minden korábbinál fontosabb, hogy a digitális gyári technológiák rendelkezésre álljanak a hatékonyság és a láthatóság optimalizálása érdekében.
Hogyan működik egy okos gyár (smart factory)
Gyakran úgy beszélünk az automatizált folyamatokról, mintha azok egy intelligens gyárban lennének egyediek – mégis az automatizálás és a robotika évtizedek óta használatban van a gyártási műveletekben. Számos hagyományos gyár használ automatizált gépeket, például vonalkódolvasókat, kamerákat és digitalizált gyártóberendezéseket működésük különböző részein. De ezek az eszközök nincsenek összekapcsolva. Egy hagyományos gyárban az emberek, az eszközök és az adatkezelési rendszerek mind egymástól elszigetelten működnek, és azokat manuálisan kell koordinálni és folyamatosan integrálni.
Az intelligens digitális gyár úgy működik, hogy a gépeket, az embereket és a Big Data adatokat egyetlen, digitálisan összekapcsolt ökoszisztémába integrálja. Egy okos gyár nem csak az adatokat kurálja és elemzi, hanem a tapasztalatokból is tanul. Értelmezi az adathalmazokat, és betekintést nyer az előrejelzési trendekbe és eseményekbe, valamint intelligens gyártási munkafolyamatokat és automatizált folyamatokat javasol és vezet be. Egy intelligens gyár folyamatos folyamatfejlesztésen megy keresztül az önkorrekció és az önoptimalizálás érdekében – megtaníthatja magát (és az embereket) arra, hogy ellenállóbbak, produktívabbak és biztonságosabbak legyenek.
Egy intelligens gyár szerkezete
Egy okos gyár alapvető struktúrája nagyjából három lépésben foglalható össze:
Az intelligens gyárat alkotó három fő eljárás
- Adatgyűjtés: A mesterséges intelligencia és a modern adatbázis-technológiák lehetővé teszik a különböző hasznos adatok kezelését és beszerzését az egész vállalaton, az ellátási láncon és a világon. Érzékelők és átjárók révén az ipari dolgok internete (IIoT) lehetővé teszi a csatlakoztatott gépek számára, hogy adatokat gyűjtsenek a rendszerbe. A mesterséges intelligenciával működő rendszerek számtalan más adatportálon keresztül képesek a teljesítményhez, a piaci trendekhez, a logisztikához vagy bármely más esetlegesen releváns forráshoz kapcsolódó adatkészleteket összeállítani.
- Adatelemzés: A gépi tanulás és az intelligens üzleti rendszerek fejlett analitikát és modern adatkezelési megoldásokat használnak az összegyűjtött különböző adatok értelmezésére. Az IIoT érzékelők figyelmeztethetnek, ha a gépeknek javításra vagy szervizelésre van szükségük. Piaci és működési adatok állíthatók össze a lehetőségek és kockázatok felismerése érdekében. A munkafolyamat hatékonysága idővel tanulmányozható a teljesítmény optimalizálása és az indoklás szerinti automatikus javítás érdekében. Valójában az összehasonlítható és elemezhető adathalmazok a kombinációk szinte végtelen lehetőségét kínálják a digitális gyároptimalizálás és az ellátási lánc előrejelzésének tájékoztatására.
- Intelligens gyárautomatizálás: Az adatgyűjtés és -elemzés megtörténte után munkafolyamatok jönnek létre, és utasításokat küldenek a rendszeren belüli gépeknek és eszközöknek. Ezek az eszközök lehetnek a gyár négy falán belül vagy a távoli logisztikai vagy gyártási láncokban az ellátási láncban. Az intelligens munkafolyamatokat és folyamatokat folyamatosan felügyelik és optimalizálják. Ha egy hírjelentés figyelmeztet egy bizonyos termék iránti kereslet csúcsára, a 3D-s nyomtató munkafolyamatai arra utasíthatók, hogy növeljék az adott termék gyártási prioritását. Ha a nyersanyagszállítmány késedelmes, a készletpufferek rotációba helyezhetők a zavarok kiküszöbölése érdekében.
Az intelligens gyár előnyei
Sok vállalkozás foglalkozik az ellátási lánc működésével és rendszereivel, amelyek alapvetően nem változtak évtizedek óta. A fogyasztói elvárásoknak és a gazdasági bizonytalanságnak köszönhetően azonban az ellátási lánc vezetőinek olyan megoldásokra van szükségük, amelyek mérhető és jelentős előnyökkel járnak – és gyorsan hozhatnak. A Forbes magazin szerint 2017-ben a gyártóknak mindössze 43%-a indított okos gyári kezdeményezéseket. 2019-re a megkérdezettek 68%-a. A digitális átalakításba és az intelligens gyári megoldásokba beruházó vállalatok számára jelentős üzleti előnyök rejlenek, többek között:
Termelékenység és hatékonyság: A gyártás történelme során elsősorban a reagálásról szólt – egy már megtörtént eseményt vagy trendet megvizsgálva, majd a tény után más irányba igyekezett irányítani a vállalkozást. Az intelligens gyári technológiákat úgy alakították ki, hogy csökkentsék a reaktív gyakorlatok iránti igényt, és az ellátási lánc kezelését ellenállóbb és rugalmasabb módra tereljék. A prediktív elemzések és a Big Data elemzés segítségével beazonosíthatók és bevezethetők az optimalizált folyamatok. A Just-in-time készletgazdálkodás, a pontos kereslet-előrejelzés és a jobb piaci sebesség az intelligens gyárak által nyújtott hatékonysági előnyök egy része. A digitális elemzésekkel kiegészítve az intelligens gyárakban dolgozók is ésszerűsíteni tudják erőfeszítéseiket, növelve a művelet általános termelékenységét. 2019-es okosgyári tanulmányukban a Deloitte azt mondja, hogy „A vállalatok 12%-os nyereségről számolnak be olyan területeken, mint a gyárak termelése, a gyárak kihasználtsága és a munkatermelékenység, miután beruháztak az intelligens gyárak kezdeményezéseibe. Ezenkívül az intelligens gyárakkal rendelkező gyártók 2030-ra valószínűleg meghaladják a 30%-kal magasabb nettó munkatermelékenységgel rendelkező hagyományos gyárakat.”
Fenntarthatóság és biztonság: A fogyasztók egyre inkább hajlandóak egy kicsit többet költeni azokra a termékekre, amelyekről tudják, hogy társadalmi és környezeti szempontból felelős módszerekkel kell beszerezni és gyártani. A modern intelligens gyártechnológiák minden eddiginél egyszerűbbé teszik a vállalkozások számára a zöldebb, biztonságosabb és társadalmilag felelős gyártási gyakorlatok lehetőségeit. Az intelligens gyárvezetők digitális innovációkat, például blokklánc- és RFID-érzékelőket használhatnak arra, hogy megcáfolhatatlan eredetet és minőségellenőrzést biztosítsanak az összes anyagnál és ellátásnál – az ellátási lánc legtávolabbi láncszemeiből is. A Nemzetközi Automatizálási Társaság arról számol be, hogy a robotok és az automatizált eszközök segíthetnek csökkenteni vagy megszüntetni a munkahelyi sérülések öt vezető okából hármat.
Termékminőség és ügyfélélmény: A gyerekek telefonjátékához hasonlóan a hagyományos gyártók gyakran nehezen tudtak gondoskodni arról, hogy irányelveiket pontosan fogadják és kövessék az alacsonyabb szintű beszállítók és gyártók az ellátási láncukban. Az intelligens gyárban a felhőalapú összekapcsolhatóság és az intelligens gyárak átfogó láthatósága valós idejű elemzéseket és ajánlásokat biztosít a gyártási folyamat minden szintjén. A gyors testreszabás és a változó trendekre való reagálás képessége azt jelenti, hogy a termékek szorosan naprakészek az ügyfelek kívánságaival. A rendszeradatok részletes elemzése gyorsan észreveszi a gyengeségeket vagy javítandó területeket. Ez a piac versenyképességének javulásához, a termékek jobb felülvizsgálatához és kevesebb költséges hozamhoz vagy visszahíváshoz vezet.
Intelligens gyári technológiák
Az intelligens gyári technológiák rendkívül agilisak. Mivel a digitális átalakítási kezdeményezések felgyorsulnak egy vállalkozáson belül, szinte végtelen lehetőségek kínálkoznak a méretezésre, módosításra és szükség szerinti alkalmazkodásra.
Felhőkapcsolat: Legyen az nyilvános, privát vagy hibrid, a felhő az a csatorna, amelyen keresztül minden adat és információ egy intelligens gyáron keresztül áramlik. Az üzleti és globális felhőalapú összekapcsolhatóság biztosítja, hogy az üzlet minden területe valós idejű adatokkal működjön, és azonnali rálátás legyen az összes összekapcsolt eszközre és rendszerre az ellátási láncon belül.
Mesterséges intelligencia: Az integrált mesterséges intelligencia technológiákat használó operatív rendszerek olyan sebességgel, erővel és rugalmassággal rendelkeznek, hogy ne csak különböző adathalmazokat gyűjtsenek és elemezzenek, hanem valós idejű elemzéseket és reszponzív ajánlásokat adjanak. Az intelligens gyár automatizált folyamatait és intelligens rendszereit a mesterséges intelligencia folyamatosan optimalizálja és informálja.
Gépi tanulás: A gépi tanulás egyik legértékesebb előnye az intelligens gyár számára a fejlett prediktív karbantartás képessége. A gyártási folyamatok felügyeletével és elemzésével riasztások küldhetők a rendszerhiba bekövetkezése előtt. A helyzettől függően automatikus karbantartás történhet, vagy szükség esetén emberi beavatkozás ajánlható.
Big Data: A robusztus és nagy adathalmazok lehetővé teszik, hogy prediktív és fejlett elemzések történjenek egy intelligens gyárban. A vállalkozások már régóta értik a Big Data stratégiai értékét, de a közelmúltig gyakran hiányoztak a szükséges rendszerek ahhoz, hogy azt értelmesen ki lehessen használni. Az ellátási láncok és az intelligens gyárak digitális átalakulása megnyitotta a vállalkozások potenciáljának világát a Big Data elemzések segítségével történő optimalizálásban és innovációban.
Ipari dolgok internete (IIoT): Egy intelligens gyárban, amikor az eszközöket és a gépeket egyedi azonosítókkal látják el, és képesek digitális adatok küldésére és fogadására, IIoT hálózatot alkotnak. A modern gépeknek már lehetnek digitális portáljaik, de akár több évtizedes analóg gépek is felszerelhetők IIoT gateway eszközökkel, hogy felgyorsítsák őket. Lényegében az eszköz állapotáról és tevékenységéről szóló jelentések, valamint az eszközre küldött adatok vezérlik és automatizálják a műveleteit és munkafolyamatait.
Digitális ikrek: Egy gép vagy rendszer pontos, virtuális replikája válik digitális ikonná. Lehetővé teszi a maximális innovációt és kreativitást minimális működési kockázattal. A digitális ikrek a határig tolhatók, több virtuális módon konfigurálhatók újra, vagy tesztelhetők a kompatibilitás szempontjából egy meglévő rendszeren belül – mindezt anélkül, hogy bármilyen kockázatot vagy erőforrás-pazarlást okoznának a fizikai világban.
Additív nyomtatás: 3D-nyomtatásként is ismert, lehetővé teszi az intelligens gyárak számára, hogy intelligens automatizálást alkalmazzanak az igény szerinti gyártáshoz. Ez különösen fontos az ellátási lánc váratlan zavarai vagy a hirtelen termékkereslet idején. A virtuális leltárak azonban még akkor is nagymértékben csökkenthetik a kockázatot és a pazarlást, ha lehetővé teszik az időben történő gyártást.
Virtuális valóság (VR) és kiterjesztett valóság (AR): 2019-ben a Assembly Magazine úgy jellemezte az okosgyárban hordható VR eszközök egyes alkalmazásait, hogy „képesek összekapcsolni a környezeti feltételeket, a készletszinteket, a folyamat állapotát, az összeszerelési hibaadatokat, a felhasználást és az áteresztőképességi mérőszámokat kontextusfüggő módon (ahol nézel vagy sétálsz)”. Ez a magával ragadó érzékszervi élmény lehetővé teszi a felhasználók számára , hogy természetes érzékeiket valós idejű adatokkal növeljék bármely helyről vagy időpontról – hogy akadálytalanul tudatosítsák a gyári állapotot.
Blokklánc: Szerencsére az intelligens gyári technológiák fejlődésével a biztonsági megoldások is lépést tartanak velük. A blockchainnek számos alkalmazása van az ellátási láncban, a szállítókkal kötött „intelligens szerződések” létrehozásától az áruk eredetének nyomon követésén át a logisztikai lánc teljes útjának kezeléséig. Az intelligens gyárakban a blockchain különösen hasznos a csatlakoztatott eszközökhöz és gépekhez való hozzáférés kezelésében az egész vállalatban – a rendszer biztonságának és az ilyen eszközök nyilvántartási pontosságának védelme érdekében.
Modern adatbázis: Az In-memory adatbázisok és a modern ERP rendszerek jelentik az Ipar 4.0 és az összes intelligens gyári és intelligens ellátási lánc megoldás mögött meghúzódó „agyat”. A régi, lemezalapú adatbázisokat – gyakran jóval a korlátaikon túl – továbbküldik, hogy lépést tartsanak az intelligens gyárak és a modern ellátási láncok működtetéséhez szükséges komplex adatkezelési és elemzési funkciókkal.
Intelligens gyárátalakítás megvalósítása
2020 hatalmas fennakadásokat és működési kockázatot jelentett a vállalkozások számára szerte a világon. A Covid19-et megelőzően a Deloitte 2019-es felmérése több mint 600 vezető gyártási ágazat vezetőjéről arról számolt be, hogy 86 %-uk úgy vélte, hogy az elkövetkező öt évben „az intelligens gyári kezdeményezések lesznek a gyártás versenyképességének fő mozgatórugói”. Napjainkban a digitális átalakulás és az ellátási lánc modernizációja a hosszú távú célokról sürgős és azonnali prioritásokra változott az innovációra és a versenyre törekvő vállalatok számára.
Az, hogy hogyan kezdi el az intelligens gyár átalakítását, attól függ, hol van most, és mely folyamatok a legkritikusabbak a vállalkozása számára. A kezdeti rendszeraudit segít elemezni és leltározni a meglévő folyamatokat, eszközöket és üzleti rendszereket. Mielőtt elkezdi automatizálni a munkafolyamatokat és a gyártási folyamatokat, fel kell mérnie, hogyan néznek ki ma.
A digitális átalakulás útjának kezdetén fontos megjegyezni azt is, hogy az intelligens gyárban az „okos” a fejlett adatelemzési és adatkezelési kapacitásból származik. Egy intelligens gyár mögött egy modern adatbázis és egy robusztus ERP-rendszer áll. Támogatják a rendszert vezérlő speciális funkcionalitást. Az intelligens gyárátalakítás sikerének egyik fő tényezője a meglévő üzleti rendszerek képessége lesz a Big Data kezelésére és az olyan technológiák integrálására, mint a mesterséges intelligencia, a gépi tanulás és a fejlett analitika.
Végül az intelligens gyár átalakításának egyik legjobb módja, hogy a hatékonyság érdekében nem kell egyszerre megtörténnie. Nem követeli meg továbbá a meglévő üzleti tevékenységek megszakítását vagy szüneteltetését. Minden olyan kezdeményezés, amelyet a vállalkozás a digitális rendszerek modernizálására és optimalizálására tesz, egy lépéssel közelebb hozza őket egy teljesen integrált intelligens gyárhoz. Továbbá természetüknél fogva az intelligens gyári technológiák adatokat gyűjtenek és elemeznek. Ez azt jelenti, hogy az új digitális technológiák hatását és megtérülését – a telepítés pillanatától kezdve – mérni és értékelni lehet.
Fedezze fel az Ipar 4.0 megoldásokat
Tapasztalja meg a gyártás és a digitális ellátási lánc átalakításának előnyeit.
Ötletek, amiket sehol máshol nem találsz
Iratkozzon fel egy adag üzleti intelligenciára, amelyet közvetlenül postafiókjába küldünk.