Inteligentna fabryka: produkcja bez użycia papieru dla Twojej firmy

Cyfryzacja procesów: cztery przykłady, jak zwiększyć wartość swojej średniej firmy

Koncepcja leżąca u podstaw projektów inteligentnych fabryk jest atrakcyjna nie tylko dla dużych przedsiębiorstw. Coraz więcej średnich firm wdraża nowe technologie związane z innowacjami Przemysłu 4.0, które służą cyfryzacji procesów produkcyjnych. Głównym pytaniem, jakie zadają sobie planiści projektów, jest: Które obszary należy poddać cyfryzacji, aby zwiększyć rentowność firmy?

Jak wskazano w niniejszym artykule, cztery obszary są szczególnie interesujące ze względu na przewidywaną rentowność. Wdrożenie któregokolwiek z nich zapewni firmie dodatkową wartość. Przedstawione scenariusze zastosowań pokazują, że „inteligentne rozwiązania” są warte wysiłku. Innowacje można dostosować do potrzeb średnich przedsiębiorstw. W każdym przypadku: cyfrowa łączność sprawia, że produkcja staje się bezpapierowa i inteligentna.

OPC UA: Wykorzystanie niezawodnych i sprawdzonych standardów w projektach inteligentnych fabryk

Średnie przedsiębiorstwa, pragnące szybko wdrożyć cyfryzację swoich procesów bez zakłócania bieżącej działalności, muszą opierać się na sprawdzonych standardach Przemysłu 4.0, dlatego w ostatnich latach protokół komunikacyjny OPC UA cieszy się ogromnym zainteresowaniem. Protokół OPC UA jest obecnie szeroko stosowany do łączenia systemów, maszyn i zakładów przemysłowych w różnych sektorach przemysłu. Główną zaletą tego protokołu jest to, że sprawia on, że dane maszynowe wewnątrz maszyny stają się czytelne, umożliwiając odczyt przez maszynę za pośrednictwem protokołu OPC UA w celu przesyłania i opisywania danych. W praktyce w obszarze produkcji oznacza to, że można wyeliminować luki medialne i inne przeszkody w komunikacji danych między różnymi systemami, aby ustanowić pełne połączenie między zakładami produkcyjnymi i maszynami a ich odpowiednimi scentralizowanymi systemami zarządzania i kontroli. Kolejną zaletą protokołu OPC UA jest to, że wiele urządzeń zostało już wyposażonych w interfejsy OPC UA lub można je łatwo zmodernizować, aby korzystać z protokołu OPC UA – co sprawia, że łączność jest stosunkowo prosta. Po nawiązaniu połączeń wiele procesów zyskuje na wartości dodanej – dzięki automatycznym strumieniom danych, mechanizmom sterowania i rozwiązaniom monitorującym – co skutkuje usprawnieniem procesów produkcyjnych.

Cztery przykłady przedstawione poniżej pokazują, w jaki sposób średnie przedsiębiorstwa mogą zwiększyć wartość swojego zarządzania produkcją poprzez skuteczne wdrożenie rozwiązań Smart Factory za pośrednictwem OPC UA.

Zarządzanie wariantami produktów: Smart Factory ułatwia zarządzanie małymi partiami w produkcji

Produkcja masowa dostosowana do indywidualnych potrzeb opiera się na połączonych ze sobą maszynach produkcyjnych, co pozwala na optymalne zarządzanie wytwarzaniem różnych wariantów produktów w małych partiach lub seriach. Aby fabryka stała się inteligentna, maszyny muszą być wyposażone w serwer obsługujący protokół OPC, umożliwiający połączenie sterowników PLC maszyn z serwerem OPC, na przykład z Kepware Server. Wdrożenie tego rozwiązania nie wymaga ogromnych nakładów finansowych, co czyni je atrakcyjnym dla średnich przedsiębiorstw (MŚP). Po nawiązaniu połączenia serwer gromadzi dane w jednym miejscu za pośrednictwem zintegrowanego interfejsu OPC, który łączy dane i informacje, a następnie przekazuje je do wszystkich wymaganych kanałów danych, zapewniając scentralizowane sterowanie. Zbiory danych zgromadzone przez serwer mogą być przesyłane za pośrednictwem odpowiedniego oprogramowania pośredniczącego, takiego jak OPC Router, które może przekazywać sygnały z PLC do systemów ERP i urządzeń peryferyjnych. Z drugiej strony oprogramowanie pośredniczące może również wysyłać dane z systemu ERP do sterowników PLC lub innych podłączonych urządzeń w danej konfiguracji produkcyjnej. Jeśli linia produkcyjna jest podłączona w sposób opisany powyżej, system ERP może przekazywać zlecenia bezpośrednio do zakładu produkcyjnego: dane dotyczące surowców, receptur, liczby pozycji lub numerów części, a także informacje dotyczące odpowiednich zestawów narzędzi i konfiguracji produkcyjnych mogą być przekazywane bezpośrednio do maszyn w produkcji.

Identyfikowalność produktów na etapie produkcji: inteligentne fabryki dysponują lepszymi informacjami

W wielu sektorach przemysłu identyfikowalność produktów na każdym etapie procesu produkcyjnego jest obowiązkowa ze względu na wymogi prawne lub specyficzne warunki rynkowe, które wymagają szybkiej interwencji w procesy produkcyjne w dowolnym momencie. Surowce muszą charakteryzować się wysoką jakością, a produkty muszą być wytwarzane zgodnie z normami. Wymagania te są niezbędne, dlatego w przedsiębiorstwach produkcyjnych wdraża się zintegrowany system realizacji produkcji (MES), aby zapewnić możliwość odczytu danych na bardzo wczesnym etapie bezpośrednio przy maszynach. Dane są odczytywane i gromadzone z czujników oraz sygnałów wszystkich maszyn w zakładzie produkcyjnym, a także dokumentowane. Wszystkie dane dotyczące każdej partii mogą być przekazywane do bazy danych identyfikowalności za pośrednictwem routera OPC. Wszystkie procesy obejmują cyfrowy transfer danych i informacji – dzięki czemu produkcja staje się inteligentna i całkowicie bezpapierowa. Dane dotyczące identyfikowalności mogą być archiwizowane w dedykowanej bazie danych identyfikowalności, aby zapewnić zgodność z polityką długoterminowego przechowywania danych. W ten sposób zapisywane są wszystkie odpowiednie składniki, surowce, procesy produkcyjne oraz specyfikacje produktów, co umożliwia pełną rekonstrukcję całego łańcucha dostaw i produkcji w dowolnym momencie w przyszłości – obejmuje to zarówno dane dotyczące infrastruktury produkcyjnej, jak i przebiegu wszystkich procesów produkcyjnych. Dzięki temu producent jest w stanie szybko zidentyfikować wady jakościowe w partiach produktów, a następnie wycofać określone partie w celu ich usunięcia. Ponadto możliwe jest dokładne wskazanie miejsca wystąpienia wady i pociągnięcie do odpowiedzialności osób za nią odpowiedzialnych, którymi mogą być na przykład dostawcy. Niektóre sektory przemysłu, takie jak przemysł spożywczy lub farmaceutyczny, wymagają bardzo dokładnych systemów kontroli w celu zapewnienia odpowiedniej kontroli jakości, co obejmuje ścisłe monitorowanie systemów zarządzania towarami lub systemów ERP w celu zapewnienia jakości. Ponadto identyfikowalność partii musi być możliwa w każdym momencie, dlatego firmy korzystają z połączonych systemów baz danych, aby zapewnić pełną dokumentację działań związanych z identyfikacją.

Logistyka w inteligentnej fabryce: optymalizacja procesów wysyłkowych i ekspedycyjnych

Indywidualne rozwiązania w zakresie pakowania i paletyzacji muszą opierać się na inteligentnych rozwiązaniach, które umożliwiają łatwą i sprawną personalizację, aby zapewnić wydajną obsługę logistyki pakowania i wysyłki. Nawet małe i średnie przedsiębiorstwa muszą mieć możliwość realizacji zlecenia kompletacji, pakowania i wysyłki dostosowanych do indywidualnych potrzeb. Produkty są przygotowywane w taki sposób, aby można je było przekazać do aktywnych stanowisk kompletacji – gdzie są dostępne jako gotowe do wysyłki towary – oraz wdrożyć rozwiązania typu „pick-and-place” na potrzeby inteligentnych procedur wysyłkowych i ekspedycyjnych. Gdy produkt jest gotowy do wysyłki, pracownik realizuje zamówienie, co powoduje, że połączony system ERP wybiera odpowiedni pojazd transportowy dla danego zlecenia transportowego; następnie pojazd transportowy przewozi produkt do stacji pakowania firmy, wykorzystując wyłącznie automatyczne kompletowanie zamówień lub połączenie ręcznego i automatycznego kompletowania zamówień. W tym samym czasie system MES wysyła wszystkie niezbędne informacje do stacji pakowania, aby zapewnić prawidłowe przygotowanie produktu do wysyłki. Bez dalszej interakcji ze strony pracowników automatyczna pakowalnia zajmuje się zleceniami pakowania dostosowanymi do indywidualnych potrzeb. Cały transfer danych i informacji odbywa się całkowicie bez użycia papieru, co jest nie tylko sprytnym pomysłem, ponieważ wyeliminowanie papieru pozwala zaoszczędzić mnóstwo czasu, ale także pomaga Twojej firmie stać się inteligentną fabryką. Często wagi stanowią część zakładu pakującego, który jest połączony z systemem ERP, co gwarantuje przesłanie raportu wagowego do tego systemu. Po zakończeniu procesu pakowania generowany jest raport ładunkowy zawierający dane pochodzące ze wszystkich systemów zaangażowanych w łańcuch procesowy, a także dokumenty celne. W większości przypadków firmy korzystają z systemów zarządzania magazynem (WMS), które rejestrują wszystkie etapy procesu, od aktywnego kompletowania zamówień aż po punkt wysyłkowy firmy, który musi otrzymać dokładnie sporządzone dokumenty dotyczące wysyłki towarów. W ten sposób spedytor lub partner wysyłkowy – który odbiera towary w punkcie wysyłkowym firmy – otrzymuje wszystkie informacje niezbędne do prawidłowej realizacji zlecenia transportowego lub wysyłkowego, w tym również zaawansowane powiadomienia o wysyłce (ASN), które dostarczają z wyprzedzeniem informacje do kilku nadawców, gdy w łańcuchu wysyłkowym uczestniczy kilka firm spedycyjnych. Na przykład, gdy spedytor odbiera ładunek w punkcie wysyłkowym firmy, może natychmiast zrealizować zlecenie wysyłkowe i całkowicie zrealizować zamówienie lub przekazać ładunek kolejnemu spedytorowi zaangażowanemu w spedycję danego towaru. Nie są konieczne żadne dalsze zapytania.

Zarządzanie konserwacją: konserwacja predykcyjna dostosowana do wymagań Przemysłu 4.0 w środowiskach inteligentnych fabryk

W zakładzie produkcyjnym dostosowanym do wymogów Przemysłu 4.0 dane produkcyjne – wraz z danymi operacyjnymi i danymi maszyn – mogą być przekazywane do systemów MES i ERP, co pozwala firmom wdrażać procesy inteligentnego zarządzania konserwacją oraz środki konserwacji predykcyjnej. Dzięki wdrożeniu inteligentnej konserwacji maszyn prace konserwacyjne mogą być realizowane w sposób wysoce zcyfrowany i zintegrowany, wspierany przez inteligentne systemy oprogramowania. Chociaż rozwiązania w zakresie inteligentnego zarządzania konserwacją były formalnie dostępne tylko dla dużych korporacji, obecnie mogą być łatwo wdrażane przez średnie i małe przedsiębiorstwa. Zamiast ograniczać się do doraźnych testów maszyn w określonych, z góry ustalonych odstępach czasu – w oparciu o dane empiryczne – można określić rzeczywiste zużycie dowolnej maszyny i wszystkich związanych z nią obrabiarek, ponieważ połączone systemy dostarczają niezbędne dane w czasie zbliżonym do rzeczywistego lub częściowo w czasie rzeczywistym. Konserwacja zorientowana na potrzeby umożliwia stosowanie procedur konserwacyjnych ukierunkowanych na wydajność. Pracownicy utrzymania ruchu mogą teraz podejmować działania, gdy pojawia się rzeczywista potrzeba konserwacji. Personel utrzymania ruchu nie musi tracić czasu na domniemane potrzeby konserwacyjne oparte na danych empirycznych, które mogą odzwierciedlać jedynie potrzeby statystyczne, ale nie rzeczywiste potrzeby konserwacyjne. Ponadto pracownik utrzymania ruchu otrzymuje szczegółowe i kompletne informacje, aby prawidłowo i w pełni wykonać prace konserwacyjne i naprawcze. Przerwy w pracy maszyn lub przestoje można znacznie ograniczyć dzięki wdrożeniu inteligentnych procedur zarządzania konserwacją, obejmujących strategie konserwacji predykcyjnej. Ponadto znacznie łatwiej jest wyeliminować źródła błędów, ponieważ można je łatwiej zlokalizować. Dzięki temu w inteligentnej fabryce znacznie skuteczniej można zapobiegać awariom i usterkom urządzeń. Bezpapierowe zarządzanie konserwacją to inteligentne rozwiązanie. Gdy system zarządzania konserwacją jest w pełni zintegrowany cyfrowo i wspierany przez odpowiednie oprogramowanie, może przekształcić Twoją firmę w inteligentną fabrykę.

Wielkość firmy nie ma kluczowego znaczenia: wdrożenie koncepcji „inteligentnej fabryki” jest możliwe dla każdego

Niezależnie od tego, jak duża lub mała jest Twoja firma: protokół OPC UA można wdrożyć, aby przekształcić Twoją produkcję w środowisko inteligentnej fabryki. Produkcja bez papieru to znacznie więcej niż tylko rezygnacja z dokumentacji papierowej. To inteligentne i zintegrowane zarządzanie procesami produkcyjnymi. Dostępne jest oprogramowanie przemysłowe, które pozwala zrealizować to w Twojej firmie w sposób ekonomiczny i przystępny cenowo. Wiele średnich firm wkroczyło w erę Przemysłu 4.0, wdrażając połączone sieci komunikacyjne oparte na OPC UA, co przyniosło znaczący, dwucyfrowy wzrost wydajności, jak pokazuje dość niedawne badanie (2016) dostępne na ResearchGate. Aby przekształcić każdą małą lub średnią firmę w inteligentną fabrykę, konieczne jest zapewnienie odpowiednich interfejsów zarówno dla systemów produkcyjnych, jak i systemów zarządzania. Po ustaleniu i wdrożeniu głównej sieci komunikacyjnej można sukcesywnie przeprowadzać optymalizacje. Ostatecznie głównym celem musi być poprawa wydajności i jakości produkcji lub obniżenie kosztów produkcji – ponieważ na tym polega wartość środowiska inteligentnej fabryki.