Czym jest Przemysł 4.0?

Od kilku lat wszystko w produkcji kręci się wokół Przemysłu 4.0. Ale co to dokładnie oznacza? Tego terminu nie da się zamknąć w jednej sztywnej definicji – zakres jego zastosowań jest na to zbyt szeroki. Ogólnie rzecz biorąc, termin ten opisuje czwartą rewolucję przemysłową, której cechą charakterystyczną jest sieciowanie i interakcja ogromnej liczby uczestników produkcji przemysłowej. Dotyczy to klienta, produktu, maszyn produkcyjnych, systemów informatycznych, a także ludzi zaangażowanych w wytwarzanie. Zgodnie z tą wizją, dane o produkcie są gromadzone i analizowane w całym cyklu jego istnienia. Nazwa ta została stworzona przez grupę roboczą Unii Badawczej Gospodarka-Nauka działającej przy BMBF (Federalnym Ministerstwie Edukacji i Badań Naukowych), opublikowana w 2011 roku i przekazana kanclerz Angeli Merkel podczas targów Hannover Messe w 2013 roku jako rekomendacja do wdrożenia. 

Rewolucja napędzana przez cyfryzację: ludzie, maszyny i produkty są ze sobą bezpośrednio powiązane

Kluczowym krokiem w porównaniu do Przemysłu 3.0 jest sieciowanie i komunikacja między systemami. Trzecia rewolucja przemysłowa wprowadziła do produkcji maszyny i systemy sterowane komputerowo. Rezultatem był nowoczesny system produkcyjny 3.0, składający się z inteligentnych maszyn, które w dużej mierze samodzielnie realizowały swoje zadania. Stworzyło to fundament pod kolejny krok, a dzięki połączeniu tych inteligentnych systemów i maszyn w sieć, narodził się Przemysł 4.0. Wymiana danych jest najważniejszym czynnikiem w osiąganiu celów Przemysłu 4.0: samosterującej się produkcji oraz optymalizacji całego łańcucha wartości. Mogą być podejmowane trafne decyzje, a produkcja odpowiednio dostosowywana tylko wtedy, gdy wszyscy uczestnicy łańcucha produkcji i wartości dysponują odpowiednimi danymi we właściwym czasie. W idealnym świecie Przemysłu 4.0 nie ma już wysp danych – zamiast tego wszystkie systemy stale wymieniają informacje z odpowiednimi stacjami zdalnymi.

Wejdź w nową erę przemysłową, wdrażając krok po kroku procesy samosterujące

Samosterująca się maszyna to cel zarówno ambitny, jak i bardzo niejednoznaczny. Wizja procesu, który całkowicie niezależnie realizuje zadanie, brzmi jak odległa przyszłość. Jednak przy wdrażaniu koncepcji „Przemysłu 4.0” warto wziąć pod uwagę małe kroki. Dotychczas samowystarczalna, sterowana komputerowo maszyna zyskuje mnóstwo nowych możliwości dzięki samemu podłączeniu
jej do sieci. Pierwszym ważnym krokiem jest na przykład elektroniczne przesyłanie zlecenia produkcyjnego do maszyny jeszcze przed rozpoczęciem produkcji. Już samo to zapewnia ogromny zysk czasu i poprawę jakości danych. Otwiera to również drogę do większej różnorodności wariantów produktów, ponieważ ręczne procesy wprowadzania danych o zleceniu i parametrach produkcji nie są już wymagane. W idealnej wizji wymagania klienta dotyczące produktu mogą być przesyłane drogą elektroniczną bezpośrednio od momentu złożenia zamówienia aż do samej maszyny. Gdy maszyna znajduje się już w fazie produkcji, sieć zapewnia jej dostęp do wszystkich informacji, które są niezbędne do pracy. Dostępność może być sprawdzana w czasie rzeczywistym przez procesy poprzedzające i następcze, procesy wewnątrz maszyny są inteligentnie synchronizowane, materiał jest zamawiany dynamicznie według potrzeb, a stany krytyczne są raportowane w sposób zdecentralizowany. Możliwości, jakie daje sieciowanie, są wielorakie i mogą być wdrażane krok po kroku. Z każdą kolejną interakcją w duchu Przemysłu 4.0 wzrasta efektywność. Dotyczy to nie tylko nowych zakładów, ale także tych istniejących, które można zintegrować poprzez modernizację komponentów sieciowych. Droga do Przemysłu 4.0 może mieć charakter iteracyjny.

Wielki cel: wielkość partii 1

Wytwarzanie i dostarczanie klientowi indywidualnych produktów ma być możliwe dzięki Przemysłowi 4.0 nawet w przypadku produkcji masowej. Jeśli zlecenia produkcyjne są generowane na podstawie zamówień klientów i przesyłane bezpośrednio do maszyny, cel, jakim jest „wielkość partii 1” (batch size 1), staje się osiągalny. Dąży się do tego, aby każdy pojedynczy produkt był wytwarzany zgodnie ze specyfikacją klienta, czyli według jego wymagań i pożądanych parametrów. Oczywiście maszyna musi posiadać techniczną zdolność do zachowania tak wysokiego poziomu szczegółowości operacji. Niezależnie od możliwej do osiągnięcia szczegółowości, różnorodność wariantów oraz produkcja pod konkretne zamówienie klienta są dziś pożądane w każdej branży i stanowią ostatecznie o przewadze konkurencyjnej. Cel ten od dawna jest kluczową kwestią w przemyśle wytwórczym. W przemyśle procesowym produkcja małych partii jest trudniejsza do realizacji, jednak i tutaj wymagania klientów dotyczące określonych właściwości produktów oraz specjalne wymogi dotyczące opakowań napędzają rozwój w kierunku Przemysłu 4.0

Logistyka produkcji w Przemyśle 4.0: poprawa procesów – wstępnie zaprogramowane

Efektywność wyposażenia produkcyjnego zależy od ciągłości dostaw surowców i komponentów wspierających. Łączność w standardzie Przemysłu 4.0 oferuje w tym obszarze ogromne usprawnienia. O ile w przeszłości zakłady zgłaszały zapotrzebowanie materiałowe i gotowość do pracy za pomocą prostych sygnałów elektrycznych, o tyle obecnie możliwa jest wymiana złożonych komunikatów z logistyką produkcji. W ten sposób system może samodzielnie zgłosić zapotrzebowanie na materiał niezbędny do realizacji startem zlecenia lub po wykryciu niskiego stanu zapasów. W momencie dostawy maszyna, wykorzystując czytniki kodów (barcode, 2D) lub technologię RFID, samodzielnie weryfikuje zgodność komponentów z zamówieniem, a przy odpowiednim usieciowieniu – nawet poprosić o zwolnienie z systemu kontroli jakości (QA). Te nowe możliwości pozwalają oszczędzić czas dzięki eliminacji procesów ręcznych i realizacji potrzeb logistycznych w optymalnym momencie. Przekładają się również na oszczędność pieniędzy, ponieważ zapobiegają produkcji z użyciem niewłaściwych surowców lub błędnych opakowań, co czyniłoby produkt bezwartościowym.

Przemysł 4.0 tworzy całościowy obraz i znaczny potencjał optymalizacji

Łączność sieciowa w standardzie Przemysłu 4.0, poza licznymi optymalizacjami procesów, otwiera drogę do akwizycji szerokiego spektrum danych. Dzięki Big Data dostępne są obecnie technologie, które pozwalają przekuć te informacje w konkretne korzyści. Big Data umożliwia rejestrowanie wykładniczo rosnących ilości danych i ponowne udostępnianie ich do analizy. Sposób wykorzystania zebranych danych może być stale rozwijany. Do powszechnych zastosowań należą już utrzymanie predykcyjne (Predictive Maintenance) oraz całościowe zarządzanie cyklem życia produktu (PLM – Product Lifecycle Management). W utrzymaniu predykcyjnym (Predictive Maintenance) stan oraz potrzeby serwisowe maszyny, instalacji lub produktu są określane na podstawie zebranych danych. Zamiast nieefektywnej konserwacji cyklicznej bądź awarii wynikającej z pominięcia lub zbyt późnego serwisu, utrzymanie predykcyjne wyznacza optymalny moment na przeprowadzenie prac na podstawie analizy danych.

W systemach PLM łączność sieciowa umożliwia integrację tzw. cyfrowego bliźniaka (digital twin) z jego fizycznym odpowiednikiem. Cyfrowy bliźniak stanowi model produktu, maszyny bądź linii produkcyjnej, emulujący cechy i dynamikę rzeczywistego obiektu. Transmisja danych procesowych w czasie rzeczywistym umożliwia ciągłą diagnostykę i ewaluację statusu produkcji. Wynikające z tej analizy wnioski optymalizują bieżące operacje oraz procesy projektowe (R&D). Dzięki takiemu sprzężeniu zwrotnemu dane stają się paliwem dla ciągłego ulepszania produktu i technologii.

Przeprowadź bezpłatny test już teraz!

Uzyskaj osobisty link do najnowszej wersji OPC Routera i zapisz się do newslettera.