Ce este o smart factory?
O smart factory (fabrică inteligentă) este un sistem ciber-fizic care utilizează tehnologii avansate pentru a analiza datele, pentru a conduce procese automatizate și pentru a învăța pe parcurs.
Imagine generală fabrică inteligentă
După cum sugerează și numele, o smart factory (fabrică inteligentă) este… inteligentă. O rețea interconectată de mașini, mecanisme de comunicare și putere de calcul, fabrica inteligentă este un sistem ciber-fizic care utilizează tehnologii avansate, cum ar fi inteligența artificială (IA) și învățarea automată pentru a analiza datele, a conduce procese automatizate și a învăța pe parcurs.
Fabricile inteligente și fabricarea inteligentă fac parte din transformarea tehnologică cunoscută sub numele de Industry 4.0 sau A patra revoluție industrială. Fiecare dintre primele trei revoluții industriale s-a născut dintr-o nouă tehnologie inovatoare care a schimbat complet modul în care lucram și am fabricat bunuri: și anume, motorul cu abur, linia de asamblare și puterea calculatorului. Astăzi, a patra revoluție este determinată de transformarea digitală și automatizarea inteligentă.
Fabrici inteligente pentru o lume în schimbare
În ultimii ani, este din ce în ce mai evident pentru liderii de afaceri că transformarea digitală este o prioritate urgentă pentru lanțurile de aprovizionare și operațiunile de producție care speră să fie competitive și reziliente în anii 2020. Pandemia a evidențiat și mai mult punctele slabe ale lanțului de aprovizionare la nivel mondial și vulnerabilitățile industriei. Un articol din revista Forbes a reiterat acest lucru, afirmând că „COVID-19 a arătat lumii ceva ce industria prelucrătoare ar trebui să știe deja. Lanțurile de aprovizionare tradiționale și ecosistemele de producție eșuează și trebuie să trecem la o soluție mai adaptabilă și mai agilă, care este complet activată digital.”
Așteptările consumatorilor contribuie, de asemenea, la dezvoltarea tehnologiilor de fabrică inteligente și a fabricii viitorului. Cunoscut sub numele de efectul Amazon, cererea consumatorilor pentru livrarea în următoarea zi a crescut într-un ritm constant și rapid. Potrivit revistei Entrepreneur în 2019, „Pentru mai bine sau mai rău, economia SUA și economia globală sunt în plin efect Amazon. […] Furnizorii de comerț electronic au fost sub o presiune din ce în ce mai mare pentru a se potrivi cu viteza și eficiența Amazon și nu există nicio dovadă că așteptările consumatorilor sunt în scădere.” Această tendință a reprezentat un factor major în creșterea cererii de tehnologie a fabricilor inteligente, deoarece sistemele învechite se dovedesc inegale în raport cu capacitatea logistică și de depozitare necesară pentru a ține pasul cu acest fenomen.
Producătorii și managerii lanțului de aprovizionare se confruntă cu riscuri și perturbări operaționale suplimentare, deoarece depun eforturi pentru a minimiza dependența lor de partenerii internaționali. Soluțiile inteligente din fabrică, cum ar fi producția la cerere și inventarele virtuale, pot minimiza cu siguranță dependența față de furnizorii și producătorii din străinătate. Cu toate acestea, așa cum arată Harvard Business Review într-un articol din 2020, este mai ușor de spus decât de făcut pentru a aduce producția înapoi în SUA. „Producătorii au apelat la specialiști și subcontractanți care se concentrează pe un singur domeniu – și chiar și acei specialiști trebuie să se bazeze pe mulți alții. Și așa cum lumea a ajuns să se bazeze pe diferite regiuni pentru resurse naturale, cum ar fi minereul de fier sau litiul metalic, la fel a devenit și dependent de regiunile în care locuiesc acești specialiști.” Creșterea producției interne poate reduce cu siguranță costurile și riscul lanțului de aprovizionare, dar nu elimină neapărat nevoia de parteneri de peste mări și nici nu reduce numărul total de verigi din lanț. Prin urmare, este mai important ca niciodată să existe tehnologii de fabrică digitale pentru a optimiza eficiența și vizibilitatea.
Cum funcționează o smart factory?
Vorbim adesea despre procese automatizate ca și cum acestea ar fi unice pentru o smart factory - dar automatizarea și robotica sunt utilizate de zeci de ani în operațiunile de fabricație. Multe fabrici tradiționale folosesc mașini automate, cum ar fi scanere de coduri de bare, camere și echipamente de producție digitalizate în diferite părți ale funcționării lor. Dar aceste dispozitive nu sunt interconectate. Oamenii, activele și sistemele de gestionare a datelor dintr-o fabrică tradițională funcționează separat unele de altele și trebuie să fie coordonate manual și integrate în permanență.
O fabrică digitală inteligentă funcționează prin integrarea mașinilor, a oamenilor și a Big Data într-un ecosistem unic, conectat digital. O smart factory nu numai că vindecă și analizează datele, ci învață de fapt din experiență. Acesta interpretează și obține informații de la seturile de date la tendințele și evenimentele prognozate și pentru a recomanda și implementa fluxuri de lucru de producție inteligente și procese automatizate. O smart factory suferă o îmbunătățire procedurală continuă pentru a se auto-corecta și a se optimiza – se poate învăța pe sine (și pe oameni) să fie mai rezistentă, mai productivă și mai sigură.
Structura unei fabrici inteligente
Structura de bază a unei fabrici inteligente poate fi rezumată în trei etape:
Cele trei proceduri principale care alcătuiesc o smart factory
- Achiziția de date: Inteligența artificială și tehnologiile moderne de baze de date permit tratarea și achiziționarea de seturi disparate de date utile în întreaga afacere, lanț de aprovizionare și în lume. Prin senzori și gateway-uri, Internet Industrial Internet of Things (IIoT) permite mașinilor conectate să colecteze date în sistem. Prin intermediul multor alte portaluri de date, sistemele bazate pe AI pot compila seturi de date legate de performanță, tendințele pieței, logistică sau orice altă sursă potențial relevantă.
- Analiza datelor: Învățarea automată și sistemele inteligente de afaceri utilizează funcții analitice avansate și soluții moderne de gestiune a datelor pentru a înțelege toate datele disparate colectate. Senzorii IIoT pot avertiza atunci când utilajele au nevoie de reparații sau service. Datele de piață și operaționale pot fi compilate pentru a identifica oportunitățile și riscurile. Eficiențele fluxului de lucru pot fi studiate în timp pentru a optimiza performanța și pentru a corecta automat în funcție de necesități. De fapt, seturile de date care pot fi comparate și analizate prezintă o posibilitate aproape infinită de combinații pentru a informa optimizarea digitală a fabricii și prognozarea lanțului de aprovizionare.
- Automatizarea inteligentă a fabricii: Odată ce au avut loc achiziția și analiza datelor, fluxurile de lucru sunt stabilite și instrucțiunile sunt trimise mașinilor și dispozitivelor din sistem. Aceste dispozitive pot fi în interiorul celor patru pereți ai fabricii sau de la mare distanță în logistica sau legăturile de producție din lanțul de aprovizionare. Fluxurile de lucru și procesele inteligente sunt monitorizate și optimizate continuu. Dacă un raport de știri avertizează asupra unui vârf de cerere pentru un anumit produs, fluxurile de lucru ale imprimantei 3D pot fi instruite să crească prioritatea de producție pentru acel articol. Dacă o expediere de materii prime este întârziată, tampoanele de inventar pot fi puse în rotație pentru a elimina orice întrerupere.
Beneficiile unei fabrici inteligente
Multe întreprinderi s-au descurcat cu operațiunile și sistemele lanțului de aprovizionare care practic nu s-au schimbat în decenii. Însă, având în vedere așteptările consumatorilor și incertitudinea economică la un nivel ridicat din toate timpurile, managerii lanțului de aprovizionare au nevoie de soluții care pot oferi beneficii măsurabile și semnificative – și le pot aduce rapid. Potrivit revistei Forbes, în 2017, doar 43% dintre producători aveau inițiative de fabrică inteligente în curs de desfășurare. Până în 2019, 68% dintre ei au făcut-o. Pentru companiile care investesc în transformarea digitală și soluțiile inteligente din fabrică, există potențial pentru beneficii semnificative în afaceri, inclusiv:
Productivitate și eficiență: De-a lungul istoriei sale, producția a fost în primul rând despre reacția – analizarea unui eveniment sau a unei tendințe care s-a întâmplat deja și apoi încercarea de a conduce afacerea într-o direcție diferită după fapt. Tehnologiile inteligente din fabrică sunt concepute pentru a reduce nevoia de practici reactive și pentru a muta gestionarea lanțului de aprovizionare într-un mod mai rezistent și mai receptiv. Utilizarea funcțiilor analitice predictive și a analizei Big Data permite identificarea și implementarea proceselor optimizate. Gestionarea inventarului Just-in-Time, prognozarea exactă a cererii și îmbunătățirea vitezei de introducere pe piață sunt câteva dintre beneficiile de eficiență pe care fabricile inteligente le oferă. Îmbogățiți de informații digitale, persoanele care lucrează în fabrici inteligente sunt, de asemenea, capabile să își eficientizeze eforturile, sporind productivitatea generală a operației. În studiul lor din 2019, Deloitte ne spune că „Companiile raportează câștiguri de până la 12% în domenii precum producția de producție, utilizarea fabricii și productivitatea muncii după ce au investit în inițiative de fabrică inteligente. Mai mult, producătorii cu fabrici inteligente vor depăși probabil fabricile tradiționale cu o productivitate netă a muncii cu 30% mai mare până în 2030.”
Durabilitate și siguranță: Consumatorii sunt din ce în ce mai dispuși să cheltuiască un pic mai mult pentru produsele despre care știu că sunt obținute și fabricate prin metode responsabile din punct de vedere social și ecologic. Tehnologiile moderne din smart factory facilitează ca oricând pentru întreprinderi identificarea și implementarea oportunităților pentru practici de fabricație mai ecologice, mai sigure și mai responsabile din punct de vedere social. Inovațiile digitale, cum ar fi senzorii blockchain și RFID, pot fi utilizate de managerii de fabrică inteligenți pentru a asigura proveniența irefutabilă și controlul calității tuturor materialelor și proviziilor – provenind chiar și din cele mai îndepărtate verigi din lanțul de aprovizionare. Și mai aproape de casă, Societatea Internațională de Automatizare raportează că roboții și dispozitivele automate pot ajuta la reducerea sau eliminarea a trei din cele cinci cauze principale ale rănilor la locul de muncă.
Calitatea produselor și experiența clienților: la fel ca jocul telefonic pentru copii, producătorii tradiționali au avut adesea dificultăți în a se asigura că directivele lor sunt primite cu exactitate și urmate de furnizorii de nivel inferior și de producătorii din lanțurile lor de aprovizionare. În smart factory, conectivitatea în cloud și vizibilitatea end-to-end în fabricile inteligente aduc analize și recomandări în timp real pentru toate nivelurile procesului de fabricație. Capacitatea de personalizare rapidă și de răspuns la tendințele schimbătoare înseamnă că produsele sunt strâns la curent cu dorințele clienților. Analiza avansată a datelor de sistem evidențiază rapid punctele slabe sau domeniile care necesită îmbunătățiri. Acest lucru conduce la o competitivitate îmbunătățită pe piață, la evaluări mai bune ale produselor și la mai puține randamente sau rechemări costisitoare.
Tehnologii pentru fabrici inteligente
Tehnologiile inteligente din fabrică sunt extrem de agile. Pe măsură ce inițiativele de transformare digitală se dezvoltă în cadrul unei afaceri, există posibilități aproape infinite de a extinde, modifica și adapta după cum este necesar.
Conectivitate cloud: Indiferent dacă este public, privat sau hibrid, cloudul este canalul prin care toate datele și informațiile circulă într-o smart factory. Conectivitatea cloud la nivel global și la nivel de afaceri asigură faptul că fiecare domeniu al afacerii funcționează cu date în timp real și că există vizibilitate imediată asupra tuturor activelor și sistemelor conectate din cadrul lanțului de aprovizionare.
Inteligență artificială: Sistemele operaționale care utilizează tehnologii AI integrate au viteza, puterea și flexibilitatea de a aduna și analiza nu numai seturi de date disparate, ci și de a oferi informații în timp real și recomandări receptive. Procesele automatizate și sistemele inteligente din cadrul unei fabrici inteligente sunt optimizate continuu și informate de inteligența artificială.
Învățarea automată: Unul dintre cele mai valoroase beneficii pe care machine learning le aduce fabricii inteligente este capacitatea sa de întreținere predictivă avansată. Prin monitorizarea și analizarea proceselor de producție, pot fi trimise alarme înainte de apariția unei erori de sistem. În funcție de situație, poate avea loc întreținerea automată sau, dacă este necesar, poate fi recomandată intervenția umană.
Big Data: Seturile de date robuste și mari permit efectuarea de analize predictive și avansate într-o smart factory. Întreprinderile au înțeles de mult timp valoarea strategică a volumelor mari de date, dar, până de curând, au lipsit adesea sistemele necesare pentru a le utiliza în mod semnificativ. Transformarea digitală a lanțurilor de aprovizionare și a fabricilor inteligente a deschis o lume a potențialului companiilor de a optimiza și inova utilizând analizele Big Data.
Internet Industrial Internet of Things (IIoT): Într-o smart factory, când dispozitivele și mașinile sunt echipate cu identificatori unici și capacitatea de a trimite și primi date digitale, acestea cuprind o rețea IIoT. Mașinile moderne pot avea deja portaluri digitale, dar chiar și mașinile analogice vechi de decenii pot fi echipate cu dispozitive de gateway IIoT pentru a le aduce la viteză. În esență, datele trimise de pe dispozitiv raportează despre starea și activitatea acestuia, iar datele trimise către dispozitivul controlează și automatizează acțiunile și fluxurile sale de lucru.
Gemeni digitali: O replică exactă, virtuală a unei mașini sau a unui sistem devine geamănul său digital. Permite o inovație și o creativitate maxime, cu un risc operațional minim. Un geamăn digital poate fi împins la limita sa, reconfigurat în mai multe moduri virtuale, sau testat pentru compatibilitatea sa în cadrul unui sistem existent – toate fără a suporta riscuri sau risipă de resurse în lumea fizică.
Imprimare aditivă: De asemenea, cunoscut sub numele de imprimare 3D, permite fabricilor inteligente să utilizeze automatizarea inteligentă pentru fabricarea la cerere. Acest lucru este deosebit de important în perioadele de întrerupere neașteptată a lanțului de aprovizionare sau de cerere bruscă de produse. Dar chiar și atunci când funcționează ca de obicei, inventarele virtuale pot minimiza foarte mult riscul și risipa, permițând producția just-in-time.
Realitatea virtuală (VR) și realitatea augmentată (AR): În 2019, Assembly Magazine a descris unele dintre aplicațiile dispozitivelor portabile VR din smart factory ca fiind „capabile să lege împreună condițiile de mediu, nivelurile de inventar, starea procesului, datele de eroare de asamblare, utilizarea și metrica de transfer într-o manieră dependentă de context (în cazul în care priviți sau mergeți).” Această experiență senzorială captivantă permite utilizatorilor să își sporească simțurile naturale cu date în timp real din orice locație sau punct în timp – pentru a oferi o conștientizare fără obstacole a stării fabricii.
Blockchain: Din fericire, pe măsură ce tehnologiile inteligente din fabrică avansează, soluțiile de securitate țin pasul cu acestea. Blockchain are multe aplicații în lanțul de aprovizionare, de la crearea de „contracte inteligente” cu furnizorii până la urmărirea provenienței bunurilor și manipularea de-a lungul călătoriei lanțului de aprovizionare. În fabricile inteligente, blockchain este deosebit de util pentru a gestiona accesul la activele și mașinile conectate în întreaga afacere - protejând securitatea sistemului și acuratețea înregistrărilor deținute de aceste dispozitive.
Bază de date modernă: Bazele de date in-memory și sistemele ERP moderne sunt „creierele” din spatele Industriei 4.0 și toate soluțiile inteligente din fabrică și lanțul de aprovizionare inteligente. Bazele de date vechi, bazate pe disc, sunt împinse – adesea cu mult peste limitele lor – pentru a ține pasul cu funcțiile complexe de gestionare și analiză a datelor necesare pentru a conduce fabrici inteligente și lanțuri de aprovizionare moderne.
Realizarea transformării inteligente a fabricii
Anul 2020 a generat perturbări enorme și riscuri operaționale pentru întreprinderile din întreaga lume. Înainte de COVID-19, un sondaj Deloitte din 2019 cu peste 600 de directori executivi din sectorul de producție a raportat că 86% consideră că în următorii cinci ani, „Inițiativele inteligente ale fabricii vor fi principalul motor al competitivității producției”. Astăzi, mai mult ca oricând, transformarea digitală și modernizarea lanțului de aprovizionare s-au schimbat de la obiective pe termen lung la priorități urgente și imediate pentru companiile hotărâte să inoveze și să concureze.
Modul în care începeți transformarea inteligentă a fabricii va depinde de locul în care vă aflați acum și de procesele care sunt cele mai importante pentru afacerea dvs. Un audit inițial al sistemelor vă va ajuta să analizați și să inventariați procesele, activele și sistemele business existente. Înainte de a putea începe să automatizați fluxurile de lucru și procesele de producție, va trebui să evaluați cum arată astăzi.
La începutul călătoriei dvs. de transformare digitală, este de asemenea important să rețineți că „inteligența” dintr-o fabrică inteligentă provine din analiza avansată a datelor și capacitatea de gestionare a datelor. O bază de date modernă și un sistem ERP robust sunt creierele din spatele unei fabrici inteligente. Acestea suportă funcționalitatea avansată care conduce sistemul. Un factor major în succesul oricărei transformări inteligente din fabrică va fi capacitatea sistemelor de afaceri existente de a gestiona Big Data și de a integra tehnologii precum IA, machine learning și funcții analitice avansate.
În cele din urmă, unul dintre cele mai bune lucruri despre transformarea inteligentă a fabricii este că, pentru a fi eficientă, nu trebuie să se întâmple totul dintr-o dată. De asemenea, nu necesită ca activitățile comerciale existente să fie întrerupte sau întrerupte. Fiecare inițiativă pe care o afacere o ia pentru a-și moderniza și optimiza sistemele digitale le va aduce cu un pas mai aproape de o smart factory complet integrată. În plus, prin însăși natura lor, tehnologiile inteligente din fabrică colectează și analizează datele. Acest lucru înseamnă că impactul și rentabilitatea investițiilor pentru orice tehnologii digitale noi pot fi măsurate și evaluate din momentul instalării.
Explorați soluțiile Industry 4.0
Experimentați beneficiile transformării lanțului de producție și a lanțului logistic digital.
Idei pe care nu le vei găsi nicăieri altundeva
Înregistrați-vă pentru o doză de business intelligence livrată direct în inbox-ul dvs..