Vad är en smart factory?
En smart factory är ett cyberfysiskt system som använder avancerad teknik för att analysera data, driva automatiserade processer och lära sig allt eftersom.
Smart fabriksöversikt
Som namnet antyder är en smart factory… smart. Ett sammanlänkat nätverk av maskiner, kommunikationsmekanismer och datorkraft, är den smarta fabriken ett cyberfysiskt system som använder avancerad teknik som artificiell intelligens (AI) och maskininlärning för att analysera data, driva automatiserade processer och lära sig allt eftersom det går.
Smarta fabriker och smart tillverkning är en del av den teknologiska omvandling 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 transformation och intelligent automation.
Smarta fabriker för en föränderlig värld
Under de senaste åren har det blivit allt tydligare för företagsledarna att digital transformation är en angelägen prioritering för leveranskedjor och tillverkningsverksamheter som hoppas på att vara konkurrenskraftiga och motståndskraftiga under 2020-talet. Pandemin avslöjade ytterligare svagheter i den globala försörjningskedjan och industrins sårbarheter. I en artikel i tidningen Forbes upprepades detta: ”COVID-19 har visat världen något som tillverkningsindustrin redan borde veta. Traditionella leveranskedjor och tillverkningskosystem misslyckas och vi måste övergå till en mer anpassningsbar, smidig lösning som är fullt digitalt aktiverad.”
Konsumenternas förväntningar bidrar också till utvecklingen av smart fabriksteknik och framtidens fabrik. Känd som Amazoneffekten har konsumenternas efterfrågan på leverans nästa dag stigit i en stadig och snabb takt. Enligt tidningen Entrepreneur 2019 ”För bättre eller sämre är USA:s ekonomi och den globala ekonomin i händerna på Amazoneffekten. […] E-handelsleverantörer har varit under allt större press för att matcha Amazons hastighet och effektivitet, och det finns inget som tyder på att konsumenternas förväntningar minskar.” Denna trend har varit en viktig faktor i den ökande efterfrågan på smart fabriksteknik, eftersom föråldrade system visar sig vara ojämlika när det gäller att möta den omfattning av logistik- och lagerkapacitet som behövs för att hålla jämna steg med detta fenomen.
Tillverkare och ansvariga för försörjningskedjan utsätts för ytterligare risker och driftstörningar när de strävar efter att minimera sitt beroende av internationella partner. Smarta fabrikslösningar som on-demand-tillverkning 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 föra tillbaka tillverkningen till USA. ”Tillverkarna har vänt sig till specialister och underleverantörer som fokuserar snävt på bara ett område – och även de specialisterna måste förlita sig på många andra. Och precis som världen har kommit att förlita sig på olika regioner för naturresurser som järnmalm eller litiummetall, så har det också blivit beroende av regioner där dessa specialister bor. ” Ökad inhemsk tillverkning kan säkert minska risken för kostnader och leveranskedjor, men det eliminerar inte nödvändigtvis behovet av utländska partner eller minskar 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 factory?
Vi talar ofta om automatiserade processer som om de vore unika för en smart factory men ändå har automation och robotik använts i årtionden i tillverkningsprocesser. Många traditionella fabriker använder automatiserade maskiner som streckkodsläsare, kameror och digitaliserad produktionsutrustning i olika delar av sin verksamhet. Men dessa enheter är inte sammankopplade. Människor, tillgångar och datahanteringssystem i en traditionell fabrik fungerar alla isolerade från varandra och måste kontinuerligt samordnas och integreras manuellt.
En smart digital fabrik fungerar genom att integrera maskiner, människor och Big Data i ett enda digitalt uppkopplat ekosystem. En smart factory inte bara kuraterar och analyserar data, den lär sig faktiskt av erfarenhet. Den tolkar och får insikter från dataset till prognostiserade trender och händelser och för att rekommendera och implementera smarta tillverkningsarbetsflöden och automatiserade processer. En smart factory genomgår kontinuerliga procedurförbättringar till självkorrigerande och självoptimerande – den kan lära sig själv (och människor) att vara mer motståndskraftig, produktiv och säker.
Strukturen för en smart factory
Den grundläggande strukturen för en smart fabrik kan sammanfattas i tre steg:
De tre huvudsakliga procedurerna som utgör en smart factory
- Datainsamling: Artificiell intelligens och modern databasteknik möjliggör curation och insamling av olika uppsättningar användbara data över hela verksamheten, försörjningskedjan och världen. Med hjälp av sensorer och gateways gör Industrial Internet of Things (IIoT) det möjligt för anslutna maskiner att samla in data i systemet. Genom många andra dataportaler kan AI-drivna system sammanställa dataset relaterade till prestanda, marknadstrender, logistik eller någon annan potentiellt relevant källa.
- Dataanalys: Maskininlärning och intelligenta affärssystem använder avancerad analys och moderna datahanteringslösningar för att förstå alla olikartade data som samlas in. IIoT-sensorer kan varna när maskiner behöver repareras eller underhållas. Marknads- och driftsdata kan sammanställas för att upptäcka möjligheter och risker. Arbetsflödeseffektiviteten kan studeras över tid för att optimera prestanda och korrigera automatiskt efter behov. Faktum är att de dataset som kan jämföras och analyseras ger en nästan oändlig möjlighet till kombinationer för att informera om digital fabriksoptimering och prognoser för försörjningskedjan.
- Intelligent fabriksautomatisering: När datainsamling och analys har ägt rum upprättas arbetsflöden och instruktioner skickas till maskiner och enheter i systemet. Dessa anordningar kan ligga inom fabrikens fyra väggar eller långt bort i logistik- eller tillverkningslänkarna i försörjningskedjan. Smarta arbetsflöden och processer övervakas och optimeras kontinuerligt. Om en nyhetsrapport varnar för en ökning av efterfrågan på en viss produkt kan 3D-skrivarens arbetsflöden instrueras att öka produktionsprioriteten för den artikeln. Om en leverans av råmaterial försenas kan lagerbuffertar sättas i rotation för att eliminera eventuella störningar.
Fördelar med en smart factory
Många företag har ägnat sig åt leverantörskedjans verksamhet och system som i princip inte har förändrats på årtionden. Men med konsumenternas förväntningar och den ekonomiska osäkerheten på en gång hög, behöver leverantörskedjehanterare lösningar som kan ge mätbara och betydande fördelar – och kan ge det snabbt. Enligt tidningen Forbes hade bara 43 procent av tillverkarna under 2017 smarta fabriksinitiativ på gång. År 2019 var det 68 procent av dem som gjorde det. För företag som investerar i digital transformation och smarta fabrikslösningar finns det potential för betydande affärsnytta, 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 allt mer villiga att spendera lite mer för produkter som de vet ska anskaffas 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 blockchain och RFID-sensorer kan användas av smarta fabrikschefer för att säkerställa obestridlig härkomst och kvalitetskontroll av alla material och förnödenheter – även från de mest avlägsna länkarna i leveranskedjan. 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 de lägre leverantörerna och tillverkarna i sina leveranskedjor. I den smarta fabriken ger molnkonnektivitet och heltäckande synlighet i smarta fabriker realtidsinsikter och rekommendationer till alla nivåer i tillverkningsprocessen. Möjligheten till snabb anpassning och respons på växlande trender innebär att produkterna är tätt uppdaterade med kundens önskemål. Avancerad analys av systemdata visar snabbt på svagheter eller förbättringsområden. Detta leder till förbättrad konkurrenskraft på marknaden, bättre produktöversyner och färre kostsamma returer eller återkallelser.
Smarta fabrikstekniker
Smarta fabrikstekniker är mycket smidiga. När digitala omvandlingsinitiativ rycker upp inom ett företag finns det nästan oändliga möjligheter att skala, modifiera och anpassa sig efter behov.
Molnanslutning: Oavsett om det är offentligt, privat eller hybrid är molnet den kanal genom vilken all data och information flödar över en smart factory. Affärsomfattande och global molnanslutning säkerställer att varje område i verksamheten drivs 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 datauppsättningar, utan även för att ge realtidsinsikter och responsiva rekommendationer. De automatiserade processerna och intelligenta systemen i en smart factory optimeras och informeras kontinuerligt av artificiell intelligens.
Maskininlärning: En av de mest värdefulla fördelarna med maskininlärning till den smarta fabriken är dess kapacitet för avancerat prediktivt underhåll. Genom att övervaka och analysera tillverkningsprocesser kan varningar skickas ut innan systemfel uppstår. Beroende på situationen kan automatiserat underhåll ske eller, om nödvändigt, kan mänsklig intervention rekommenderas.
Big Data: Robust och stora dataset gör att prediktiv och avancerad analys kan ske i en smart factory. Företagen har länge förstått det strategiska värdet av Big Data, men har fram till nyligen ofta saknat de system som krävs för att använda dem på ett meningsfullt sätt. Digital transformation i leveranskedjor och smarta fabriker har öppnat en värld av potential för företag att optimera och förnya med hjälp av Big Data insikter.
Industrial Internet of Things (IIoT): I en smart factory, när enheter och maskiner är utrustade med unika identifierare och förmågan att skicka och ta emot digitala data, utgör de ett IIoT-nätverk. Moderna maskiner kan redan ha digitala portaler, men även flera decennier gamla analoga maskiner kan utrustas med IIoT gateway-enheter för att få upp hastigheten. I huvudsak 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 kopia av en maskin eller ett system blir dess digitala tvilling. Det möjliggör maximal innovation och kreativitet med minimal operativ risk. En digital tvilling kan skjutas till sin gräns, omkonfigureras på flera virtuella sätt, eller testas för dess kompatibilitet inom ett befintligt system – allt utan att någonsin medföra 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 i tider av oväntade avbrott i försörjningskedjan eller plötslig produktefterfrågan. Men även när verksamheten fungerar som vanligt kan virtuella lager i hög grad minimera risker och slöseri genom att tillåta just-in-time-tillverkning.
Virtual reality (VR) och augmented reality (AR): 2019 beskrev Assembly Magazine några av tillämpningarna av VR wearables i den smarta fabriken som ”att kunna binda samman miljöförhållanden, lagernivåer, processtillstånd, monteringsfeldata, utnyttjande och genomströmningsmått på ett kontextberoende sätt (där du ser ut eller går).” Denna uppslukande 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.
Blockchain: Lyckligtvis, när smarta fabrikstekniker utvecklas, håller säkerhetslösningarna jämna steg med dem. Blockchain har många applikationer i leveranskedjan, från att skapa ”smarta kontrakt” med leverantörer till att spåra varors härkomst och hantering under hela leveranskedjans resa. I smarta fabriker är blockchain särskilt användbart för att hantera åtkomst till anslutna tillgångar och maskiner i hela verksamheten – skydda säkerheten i systemet och noggrannheten i registren som finns hos dessa enheter.
Modern databas: Minnesbaserade databaser och moderna ERP-system är ”hjärnan” bakom Industri 4.0 och alla smarta fabriksbaserade och intelligenta försörjningskedjelösningar. Gamla, diskbaserade databaser pressas – ofta långt över deras gränser – för att hålla jämna steg med de komplexa datahanterings- och analysfunktioner som behövs för att driva smarta fabriker och moderna försörjningskedjor.
Uppnå smart fabriksomvandling
År 2020 utsattes för enorma störningar och operativa risker för företag runt om i världen. Före COVID-19 rapporterade en 2019 Deloitte-undersökning av över 600 ledande chefer inom tillverkningssektorn att 86 % trodde att ”smarta fabriksinitiativ kommer att vara den viktigaste drivkraften för tillverkningens konkurrenskraft under de kommande fem åren.” Idag, mer än någonsin, har den digitala omvandlingen och moderniseringen av försörjningskedjan förändrats från långsiktiga mål till brådskande och omedelbara prioriteringar för företag som är fast beslutna att innovera och konkurrera.
Hur du påbörjar din smarta fabriksomvandling beror på var du är nu och vilka processer som är viktigast för din verksamhet. En första systemrevision hjälper dig att analysera och inventera befintliga processer, tillgångar och affärssystem. Innan du kan börja automatisera arbetsflöden och tillverkningsprocesser måste du bedöma hur de ser ut idag.
I början av din digitala transformationsresa är det också viktigt att komma ihåg att den ”smarta” i en smart fabrik kommer från dess avancerade dataanalys och datahanteringskapacitet. En modern databas och ett robust ERP-system är hjärnan bakom en smart fabrik. De stöder den avancerade funktionalitet som driver systemet. En viktig faktor för att lyckas med en smart fabriksomvandling kommer att vara förmågan hos befintliga affärssystem att hantera stordata och att integrera tekniker som AI, maskininlärning och avancerad analys.
Slutligen, en av de bästa sakerna med smart fabriksomvandling är att för att vara effektiv behöver det inte hända allt på en gång. Det kräver inte heller att befintlig affärsverksamhet avbryts eller pausas. Varje initiativ ett företag tar för att modernisera och optimera sina digitala system kommer att föra dem ett steg närmare en helt integrerad smart fabrik. Till sin natur samlar dessutom smarta fabrikstekniker in och analyserar data. Det innebär att påverkan och ROI av all ny digital teknik – från installationstidpunkten – kan mätas och bedömas.
Utforska Industri 4.0-lösningar
Upplev fördelarna med tillverkning och digital omvandling av försörjningskedjan.
Idéer som du inte hittar någon annanstans
Registrera dig för en dos business intelligence som levereras direkt till din inkorg.