Vad är en smart fabrik?
Denna webbsida har maskinöversatts för att underlätta för dig. SAP ger inga garantier angående korrektheten eller fullständigheten av maskinöversättningen. Den ursprungliga engelska webbsidan hittar du genom att använda världskartan i det övre högra hörnet på denna sida.
Som namnet antyder är en smart fabrik… smart. Ett sammankopplat nätverk av maskiner, kommunikationsmekanismer och datorkraft, den smarta fabriken är ett it-fysiskt system som använder avancerad teknik som artificiell intelligens (AI) och maskininlärning för att analysera data, köra automatiserade processer och lära sig allt eftersom.
Smarta fabriker och smart tillverkning är en del av den tekniska omställning som kallas Industri 4.0 eller Fjärde industriella revolutionen. Var och en av de tre första industriella revolutionerna föddes ur en innovativ ny teknik som helt förändrade vårt sätt att arbeta och tillverka varor: nämligen ångmaskinen, monteringslinjen och datorns kraft. Idag drivs den fjärde revolutionen av digital omställning och intelligent automation.
Smarta fabriker för en föränderlig värld
Under de senaste åren har det blivit allt tydligare för företagsledarna att digital omställning är en brådskande prioritering för leveranskedjor och tillverkningsoperationer som hoppas bli konkurrenskraftiga och motståndskraftiga under 2020-talet. Pandemin blottade ytterligare svagheter i den globala leveranskedjan och svagheter inom industrin. En artikel i tidskriften Forbes upprepade detta, där det stod att ”COVID-19 har visat världen något som tillverkningsindustrin redan borde veta. Traditionella försörjningskedjor och tillverkande ekosystem misslyckas och vi måste ställa om till en mer anpassningsbar, smidig lösning som är helt digitalt möjliggjord.”
Konsumenternas förväntningar bidrar också till utvecklingen av smart fabriksteknik och framtidens fabrik. Kända som Amazon-effekten är att konsumenternas efterfrågan på nästa dags leverans har stigit i stadig och snabb takt. Enligt tidningen Entrepreneur 2019: ”För bättre eller värre är USA:s ekonomi och den globala ekonomin i Amazoneffektens strupe. […] Leverantörerna av e-handel har fått allt större press på sig att anpassa sig till Amazons snabbhet och effektivitet, och det finns inga belägg för att konsumenternas förväntningar minskar.” Denna trend har varit en viktig faktor för den ökande efterfrågan på smart fabriksteknik, eftersom föråldrade system visar sig vara oförenliga med den omfattning av logistik och lagerhållning som krävs för att hålla jämna steg med detta fenomen.
Tillverkare och försörjningskedjeförvaltare står inför ytterligare risker och driftstörningar eftersom de strävar efter att minimera sitt beroende av internationella partner. Smarta fabrikslösningar som beställningssektorn och virtuella lager kan säkert minimera beroendet av utländska leverantörer och tillverkare. Men som Harvard Business Review påpekar i en artikel från 2020 är det lättare sagt än gjort att få tillbaka tillverkningen till USA. ”Tillverkarna har vänt sig till specialister och underleverantörer som snävt fokuserar på bara ett område – och även de specialisterna måste förlita sig på många andra. På samma sätt som världen har kommit att förlita sig på olika regioner för naturresurser som järnmalm eller litiummetall, har den också blivit beroende av regioner där dessa specialister finns.” En ökad inhemsk tillverkning kan visserligen minska risken för kostnader och försörjningskedjor, men det behöver inte nödvändigtvis eliminera behovet av utländska partner eller minska det totala antalet länkar i kedjan. Det är därför viktigare än någonsin att digital fabriksteknik finns på plats för att optimera effektivitet och synlighet.
Hur fungerar en smart fabrik?
Vi talar ofta om automatiserade processer som om de vore unika för en smart fabrik – men ändå har automation och robotteknik varit i bruk i decennier i tillverkningsoperationer. Många traditionella fabriker använder automatiserade maskiner som streckkodsskannrar, kameror och digitaliserad produktionsutrustning i olika delar av sin verksamhet. Men dessa anordningar är inte sammankopplade. Person-, tillgångs- och datahanteringssystemen i en traditionell fabrik fungerar alla isolerat från varandra och måste samordnas och integreras manuellt löpande.
En smart digital fabrik fungerar genom att integrera maskiner, människor och Big Data i ett enda digitalt anslutet ekosystem. En smart fabrik kurerar och analyserar inte bara data, den lär sig faktiskt av erfarenhet. Den tolkar och hämtar insikter från dataset till prognoser för trender och händelser och för att rekommendera och implementera smarta produktionsarbetsflöden och automatiserade processer. En smart fabrik genomgår kontinuerlig procedurförbättring för att självkorrigera och självoptimera – den kan lära sig själv (och människor) att vara mer motståndskraftig, produktiv och säker.
Strukturen i en smart fabrik
Den grundläggande strukturen för en smart fabrik kan i stort sett sammanfattas i tre steg:
De tre huvudsakliga förfaranden som utgör en smart fabrik
- Datainsamling: Artificiell intelligens och modern databasteknik gör det möjligt att bogsera och förvärva olika uppsättningar av användbara data över hela företaget, försörjningskedjan och världen. Genom sensorer och nätslussar gör Industrial Internet of Things (IIoT) det möjligt för anslutna maskiner att samla in data i systemet. Genom flera andra dataportaler kan AI-drivna system sammanställa dataset relaterade till prestanda, marknadstrender, logistik eller andra potentiellt relevanta källor.
- Dataanalys: Maskininlärning och intelligenta affärssystem använder avancerade analyslösningar och moderna datahanteringslösningar för att förstå alla olika data som samlas in. IIoT-sensorer kan varna när maskiner behöver repareras eller service. Marknadsdata och operativa data kan sammanställas för att upptäcka möjligheter och risker. Workflow-effektivitet kan studeras över tid för att optimera prestanda och korrigera automatiskt efter behov. De dataset som kan jämföras och analyseras ger i själva verket en nästan oändlig möjlighet till kombinationer som underlag för digital fabriksoptimering och prognoser för försörjningskedjan.
- Intelligent fabriksautomatisering: När datahämtningen och analysen har skett etableras arbetsflöden och instruktioner skickas till maskinerna och enheterna i systemet. Dessa anordningar kan ligga inom fabrikens fyra väggar eller långt bort i logistik- eller tillverkningslänkarna i försörjningskedjan. Smarta workflows och processer övervakas och optimeras kontinuerligt. Om en nyhetsrapport varnar för en topp i efterfrågan på en viss produkt kan 3D-skrivararbetsflöden instrueras att ramla upp produktionsprioritet för den artikeln. Om en leverans av råmaterial försenas kan lagerbuffertar sättas i rotation för att eliminera eventuella störningar.
Fördelar med en smart fabrik
Många företag har gjort skillnad på försörjningskedjans verksamhet och system som i grunden inte har förändrats på årtionden. Men med tanke på konsumenternas förväntningar och ekonomiska osäkerhet på alla nivåer behöver försörjningskedjeförvaltarna lösningar som kan ge mätbara och betydande fördelar – och som kan ge det snabbt. Enligt tidningen Forbes hade endast 43 procent av tillverkarna smarta fabriksinitiativ på gång under 2017. År 2019 hade 68 procent av dem gjort det. För företag som investerar i digital omställning och smarta fabrikslösningar finns det potential för betydande affärsfördelar, bland annat:
- Produktivitet och effektivitet: Under hela sin historia har tillverkningen främst handlat om att reagera – se på en händelse eller en trend som redan har inträffat och sedan försöka styra verksamheten i en annan riktning efter faktum. Smart fabriksteknik är utformad för att minska behovet av reaktiva metoder och flytta ledningen av försörjningskedjan till ett mer motståndskraftigt och lyhört läge. Prediktiv analys och Big Data-analys gör det möjligt att identifiera och införa optimerade processer. Just-in-time-lagerhållning, noggrann efterfrågeprognos och förbättrad snabbhet till marknaden är några av de effektivitetsvinster som smarta fabriker levererar. Med hjälp av digitala insikter kan människor som arbetar i smarta fabriker också effektivisera sina insatser och därmed öka verksamhetens totala produktivitet. I sin smarta fabriksstudie från 2019 berättar Deloitte att “Företagen rapporterar upp till 12 procents vinster inom områden som tillverkning, fabriksutnyttjande och arbetsproduktivitet efter att de investerat i smarta fabriksinitiativ. Dessutom kommer tillverkare med smarta fabriker sannolikt att överträffa traditionella fabriker med 30 % högre nettoarbetsproduktivitet fram till 2030.”
- Hållbarhet och säkerhet: Konsumenterna är alltmer villiga att spendera lite mer på produkter som de vet kommer från och tillverkas med socialt och miljömässigt ansvarsfulla metoder. Modern smart fabriksteknik gör det enklare än någonsin för företag att identifiera och genomföra möjligheter till mer miljövänliga, säkra och socialt ansvarsfulla tillverkningsmetoder. Digitala innovationer som blockkedjesensorer och RFID-sensorer kan användas av smarta fabriksförvaltare för att säkerställa obestridlig härkomst och kvalitetskontroll av alla material och förnödenheter – från även de mest avlägsna länkarna i försörjningskedjan. Och närmare hemmet rapporterar International Society of Automation att robotar och automatiserade enheter kan bidra till att minska eller eliminera tre av de fem främsta orsakerna till arbetsplatsskador.
- Produktkvalitet och kundupplevelse: I likhet med barnens telefonspel hade traditionella tillverkare ofta svårt att se till att deras direktiv togs emot korrekt och följdes av leverantörer och tillverkare i lägre nivåer i sina leveranskedjor. I den smarta fabriken ger molnkonnektivitet och heltäckande transparens i smarta fabriker insikter och rekommendationer i realtid till alla nivåer i tillverkningsprocessen. Möjligheten att snabbt anpassa och reagera på trendväxlingar innebär att produkterna är tätt uppdaterade med kundernas önskemål. Avancerad analys av systemdata visar snabbt på svagheter eller områden som behöver förbättras. Detta leder till förbättrad konkurrenskraft på marknaden, bättre produktöversyner och mindre kostsam avkastning eller återkallelse.
Smarta fabrikstekniker
Smarta fabrikstekniker är mycket smidiga. I takt med att digitala omvandlingsinitiativ ramlar upp inom ett företag finns det nästan oändliga möjligheter att skala, modifiera och anpassa sig efter behov.
- Molnkonnektivitet: Oavsett om det är offentligt, privat eller hybrid är molnet den kanal genom vilken all data och information flödar över en smart fabrik. Affärsövergripande och global molnkonnektivitet säkerställer att varje verksamhetsområde fungerar med realtidsdata och att det finns omedelbar insyn i alla anslutna tillgångar och system i försörjningskedjan.
- Artificiell intelligens: Operativa system som använder integrerad AI-teknik har den hastighet, kraft och flexibilitet som krävs för att inte bara samla in och analysera olika dataset, utan också för att ge insikter i realtid och responsiva rekommendationer. De automatiserade processerna och intelligenta systemen inom en smart fabrik optimeras kontinuerligt och informeras av artificiell intelligens.
- Maskininlärning: En av de mest värdefulla fördelarna som maskininlärning medför för den smarta fabriken är dess kapacitet för avancerat prediktivt underhåll. Genom att övervaka och analysera tillverkningsprocesser kan varningar skickas ut innan systemfel inträffar. Beroende på situationen kan automatiserat underhåll ske eller vid behov kan mänskliga ingrepp rekommenderas.
- Big Data: Robust och stora dataset gör det möjligt att utföra förutsägande och avancerade analyser i en smart fabrik. Företagen har länge förstått det strategiska värdet av stordata, men har fram till helt nyligen ofta saknat de system som krävs för att använda dem på ett meningsfullt sätt. Digitala omvandlingar i försörjningskedjor och smarta fabriker har öppnat en värld med potential för företag att optimera och förnya sig med hjälp av insikter om stordata.
- Industriellt sakernas internet (IIoT): I en smart fabrik, när enheter och maskiner är utrustade med unika identifierare och möjlighet att skicka och ta emot digitala data, omfattar de ett IIoT-nätverk. Moderna maskiner kan redan ha digitala portaler, men även årtionden gamla analoga maskiner kan utrustas med IIoT gateway-utrustning för att göra dem snabbare. Data som skickas från enheten rapporterar om dess status och aktivitet, och data som skickas till enheten styr och automatiserar dess åtgärder och arbetsflöden.
- Digitala tvillingar: En exakt, virtuell replika av en maskin eller ett system blir dess digitala tvilling. Det möjliggör maximal innovation och kreativitet med minimal operativ risk. En digital tvilling kan pressas till sin gräns, omkonfigureras på flera virtuella sätt eller testas för sin kompatibilitet inom ett befintligt system – allt utan att det någonsin uppstår risk eller resursslöseri i den fysiska världen.
- Additiv utskrift: Även känd som 3D-utskrift, gör det möjligt för smarta fabriker att använda intelligent automatisering för on-demand-tillverkning. Detta är särskilt viktigt vid oväntade avbrott i försörjningskedjan eller plötslig produktefterfrågan. Men även när det är vanligt kan virtuella lager i hög grad minimera risker och slöseri genom att tillåta just-in-time-tillverkning.
- Virtuell verklighet (VR) och förstärkt verklighet (AR): Under 2019 beskrev Assembly Magazine några av tillämpningarna av VR-wearables i den smarta fabriken som ”att kunna knyta samman miljöförhållanden, lagernivåer, procestillstånd, monteringsfeldata, utnyttjande och genomströmningsmått på ett kontextberoende sätt (där du letar eller går).” Denna omgivande sensoriska upplevelse gör det möjligt för användare att öka sina naturliga sinnen med realtidsdata från alla platser eller tidpunkter – för att ge obehindrad medvetenhet om fabriksstatus.
- Blockkedja: Som tur är håller säkerhetslösningarna jämna steg med dem när tekniken för smarta fabriker avancerar. Blockchain har många applikationer i försörjningskedjan, från att skapa ”smarta kontrakt” med leverantörer till att spåra varors härkomst och hantering genom hela försörjningskedjans resa. I smarta fabriker är blockkedja särskilt användbar för att hantera tillgången till anslutna tillgångar och maskiner över hela verksamheten – och skydda systemets säkerhet och noggrannheten i de register som dessa enheter innehar.
- Modern databas: Minnesbaserade databaser och moderna ERP-system är hjärnorna bakom Industry 4.0 och alla smarta fabriker och intelligenta försörjningskedjor. Gamla, diskbaserade databaser tvingas – ofta långt över sina gränser – att hålla jämna steg med de komplexa datahanterings- och analysfunktioner som behövs för att driva smarta fabriker och moderna försörjningskedjor.
Smart fabriksomvandling
År 2020 utsattes för enorma störningar och operativa risker för företag runt om i världen. Före covid-19 rapporterade en Deloitteundersökning från över 600 högre chefer inom tillverkningssektorn att 86 % trodde att smarta fabriksinitiativ under de kommande fem åren kommer att vara den främsta drivkraften för tillverkningsindustrins konkurrenskraft. I dag har den digitala omvandlingen och moderniseringen av försörjningskedjan mer än någonsin förändrats från långsiktiga mål till brådskande och omedelbara prioriteringar för företag som är fast beslutna att förnya sig och konkurrera.
Hur du påbörjar din smarta fabriksomställning beror på var du befinner dig nu och vilka processer som är mest kritiska för din verksamhet. En initial systemrevision hjälper dig att analysera och inventera befintliga processer, anläggningar och affärssystem. Innan du kan börja automatisera arbetsflöden och tillverkningsprocesser måste du bedöma hur de ser ut idag.
I början av din digitala omvandlingsresa är det också viktigt att komma ihåg att den ”smarta” i en smart fabrik kommer från dess avancerade kapacitet för dataanalys och datahantering. En modern databas och ett robust ERP-system är hjärnorna bakom en smart fabrik. De stöder avancerade funktioner som driver systemet. En viktig faktor för att lyckas med en smart fabriksomvandling kommer att vara förmågan hos befintliga affärssystem att hantera Big Data och integrera tekniker som AI, maskininlärning och avancerade analyser.
Slutligen är en av de bästa sakerna med smart fabriksomvandling att det inte behöver hända allt på en gång för att vara effektivt. Det krävs inte heller att befintlig affärsverksamhet avbryts eller pausas. Varje initiativ som ett företag tar för att modernisera och optimera sina digitala system kommer att föra dem ett steg närmare en helt integrerad smart fabrik. Dessutom, till sin natur, samlar och analyserar smarta fabrikstekniker data. Det innebär att effekten och avkastningen av all ny digital teknik – från installationstidpunkten – kan mätas och bedömas.
Smarta fabriker i arbete
- Se hur utvecklingen av mer transparenta smarta fabriksprocesser hjälpte Absen att förbättra produktiviteten.
- Lär dig hur ett engagemang för digital omställning fick Kersen att bygga en mer dynamisk, smart fabrik.
- Ta reda på hur automatisering och uppkoppling hjälpte WAGO att utveckla ett sammanlänkat ramverk för maskiner i alla åldrar.
Utforska SAP Industry 4.0-lösningar
Upplev fördelarna med tillverkning och omvandling
av den digitala försörjningskedjan
SAP Insights nyhetsbrev
Prenumerera idag
Få viktiga insikter genom att prenumerera på vårt nyhetsbrev.