Hasło „Przemysł 4.0” przez kilka lat pojawiało się niemal wszędzie: na konferencjach, targach, w materiałach producentów maszyn i programach wspierających inwestycje. Problem polegał na tym, że pod tym pojęciem można było znaleźć praktycznie wszystko – od robota przemysłowego po sztuczną inteligencję. Tymczasem rzeczywista cyfryzacja produkcji zazwyczaj nie zaczyna się od futurystycznej, całkowicie autonomicznej fabryki. Częściej pierwszym krokiem jest zwykła odpowiedź na pytanie: co właściwie dzieje się z naszymi maszynami w ciągu dnia?
W wielu zakładach nadal brakuje podstawowych danych
Na papierze przedsiębiorstwo może posiadać określoną zdolność produkcyjną. Maszyna powinna wykonać przykładowo tysiąc elementów podczas jednej zmiany.
W praktyce wynik bywa znacznie niższy.
Problem polega na tym, że firma nie zawsze dokładnie wie dlaczego.
Operator może zapisać w raporcie, że maszyna miała przestój. Nie zawsze wiadomo jednak, czy trwał on dziesięć minut czy godzinę, co było jego przyczyną i czy podobny problem wystąpił już wcześniej.
Cyfryzacja pozwala zbierać takie informacje automatycznie.
Sterownik maszyny może przekazywać dane o czasie pracy, liczbie wykonanych produktów, alarmach i długości przestojów.
Dopiero wtedy zarządzający otrzymują rzeczywisty obraz produkcji.
OEE pokazuje więcej niż liczba wyprodukowanych sztuk
Jednym z popularnych wskaźników wykorzystywanych w produkcji jest OEE, czyli Overall Equipment Effectiveness.
W uproszczeniu pokazuje on, jaka część potencjału maszyny została rzeczywiście wykorzystana.
Uwzględnia dostępność, wydajność oraz jakość produkcji.
Maszyna może na przykład pracować przez większość zmiany, ale znacznie wolniej niż zakładano. W innym przypadku tempo jest właściwe, jednak duża część produktów trafia do poprawki.
Samo policzenie gotowych sztuk nie pokazuje przyczyny problemu.
System zbierający dane pozwala rozdzielić te zjawiska.
Dzięki temu przedsiębiorstwo może skoncentrować się na rzeczywistym źródle strat.
Papierowe raporty coraz częściej trafiają do historii
W tradycyjnym zakładzie operator po zakończeniu zmiany wypełnia kartę produkcyjną. Informuje, ile produktów wykonano, jakie materiały zużyto i czy pojawiły się problemy.
Następnie dane są przepisywane do kolejnego systemu.
Każdy taki etap oznacza dodatkową pracę i możliwość popełnienia błędu.
Cyfrowy system raportowania pozwala operatorowi wprowadzić dane bezpośrednio na terminalu, panelu dotykowym albo komputerze stanowiskowym.
Część informacji może być pobierana automatycznie z maszyny.
Dzięki temu kierownik produkcji widzi aktualną sytuację bez czekania na koniec zmiany.
Informacja dostępna od razu zmienia sposób zarządzania
Jeżeli system pokazuje, że jedna z linii zaczyna produkować coraz wolniej, można zareagować natychmiast.
W tradycyjnym modelu problem mógł zostać zauważony dopiero po analizie raportu kolejnego dnia.
Różnica jest szczególnie istotna w dużych zakładach. Godzina utraconej produkcji może oznaczać setki lub tysiące niewykonanych produktów.
Systemy MES łączą biuro z halą produkcyjną
W wielu przedsiębiorstwach dział handlowy i księgowość korzystają z systemu ERP, natomiast produkcja działa częściowo poza nim.
System MES, czyli Manufacturing Execution System, wypełnia przestrzeń pomiędzy planowaniem a rzeczywistym wykonaniem produkcji.
Może przekazywać operatorowi informacje o aktualnym zleceniu, wymaganej liczbie sztuk, technologii oraz materiałach.
Jednocześnie zbiera dane o postępie realizacji.
Dzięki temu planista może sprawdzić, czy zlecenie zostanie ukończone zgodnie z harmonogramem.
Jeżeli pojawia się opóźnienie, można wcześniej poinformować klienta albo zmienić plan produkcji.
Cyfryzacja pomaga śledzić produkt
W wielu branżach niezwykle ważna jest identyfikowalność.
Producent musi wiedzieć, z jakiej partii materiału wykonano konkretny produkt, kiedy powstał i na której maszynie był obrabiany.
Jeżeli klient zgłosi wadę, przedsiębiorstwo może dzięki temu ustalić zakres potencjalnego problemu.
Bez odpowiednich danych czasami konieczne byłoby wycofanie całej dużej partii.
System śledzenia pozwala natomiast wskazać konkretną serię lub nawet pojedyncze sztuki.
Jest to szczególnie istotne w branży motoryzacyjnej, spożywczej, farmaceutycznej i medycznej.
Predykcyjne utrzymanie ruchu zmienia podejście do awarii
Tradycyjnie maszyna była naprawiana wtedy, kiedy się zepsuła. Później popularność zdobyła konserwacja okresowa – określone elementy wymienia się po określonej liczbie godzin pracy.
Cyfryzacja pozwala pójść krok dalej.
Czujniki mogą mierzyć temperaturę, drgania, ciśnienie czy pobór energii.
Zmiana tych parametrów może wskazywać na zużycie łożyska albo innego elementu.
System może ostrzec dział utrzymania ruchu przed awarią.
Technik planuje wtedy naprawę podczas najbliższego postoju zamiast reagować dopiero po niespodziewanym zatrzymaniu linii.
Nie każda maszyna wymaga oczywiście zaawansowanego monitoringu. Największy sens ekonomiczny ma on w przypadku urządzeń, których awaria powoduje duże straty.
Cyfrowy bliźniak nie zawsze jest science fiction
Kolejnym pojęciem związanym z Przemysłem 4.0 jest digital twin, czyli cyfrowy bliźniak.
Może nim być wirtualny model maszyny, linii produkcyjnej albo całej fabryki.
Za pomocą takiego modelu można sprawdzić, jak zmiana ustawienia urządzeń wpłynie na przepływ produkcji.
Przykładowo przedsiębiorstwo planujące instalację nowej linii może przeprowadzić symulację jeszcze przed ustawieniem urządzeń na hali.
Pozwala to wykryć potencjalne wąskie gardła.
W dużych projektach oszczędność wynikająca z uniknięcia błędnego układu maszyn może być znacznie większa niż koszt przygotowania symulacji.
Najwięcej problemów pojawia się przy łączeniu różnych systemów
Fabryka rzadko jest budowana od zera.
Na jednej hali mogą pracować nowoczesne maszyny kupione rok temu i urządzenia mające dwadzieścia lat. Każdy producent stosuje inne sterowniki, protokoły komunikacyjne i oprogramowanie.
Dlatego największym wyzwaniem często nie jest zakup systemu informatycznego, lecz pozyskanie danych ze starszych maszyn.
Czasami można wykorzystać informacje dostępne w sterowniku. W innych przypadkach trzeba zamontować dodatkowe czujniki.
Integracja wymaga więc współpracy automatyków, informatyków i osób znających proces produkcyjny.
Cyberbezpieczeństwo zaczyna dotyczyć również hali
Połączenie maszyn z siecią daje ogromne możliwości, ale tworzy nowe ryzyko.
Kiedyś urządzenie produkcyjne działało praktycznie niezależnie od systemów informatycznych przedsiębiorstwa. Dziś coraz częściej wymienia dane z serwerem, systemem MES albo chmurą.
Oznacza to konieczność zabezpieczenia infrastruktury przemysłowej.
Nieautoryzowany dostęp do komputera biurowego jest problemem. Dostęp do systemu sterującego produkcją może być znacznie poważniejszy, ponieważ może doprowadzić do zatrzymania zakładu.
Dlatego cyfryzacji powinny towarzyszyć segmentacja sieci, kontrola dostępu oraz regularne aktualizacje.
Nie trzeba cyfryzować wszystkiego jednocześnie
Największym błędem jest próba wdrożenia ogromnego systemu bez jasno określonego celu.
Znacznie lepiej rozpocząć od konkretnego problemu.
Jeżeli firma ma zbyt wiele przestojów, warto zacząć od ich automatycznego rejestrowania. Jeżeli pojawiają się reklamacje, pierwszym projektem może być system identyfikacji partii. Jeżeli problem stanowią rosnące koszty energii, warto zamontować monitoring zużycia.
Po uzyskaniu pierwszych rezultatów system można rozwijać.
Takie podejście ogranicza ryzyko inwestycji i pozwala pracownikom stopniowo przyzwyczaić się do nowych narzędzi.
Przemysł 4.0 to przede wszystkim lepsze decyzje
Największą wartością cyfryzacji nie jest liczba ekranów zamontowanych na hali ani ilość danych zapisanych na serwerze.
Dane są użyteczne dopiero wtedy, gdy prowadzą do działania.
Jeżeli przedsiębiorstwo dzięki nim ograniczy czas przezbrojenia, zmniejszy liczbę wadliwych produktów albo szybciej wykryje awarię, cyfryzacja przynosi konkretny efekt ekonomiczny.
Dlatego nowoczesna fabryka nie musi wyglądać jak obraz z filmu science fiction. Czasami najważniejszą zmianą jest po prostu to, że kierownik dokładnie wie, dlaczego wczoraj linia produkowała o 15 procent mniej niż zwykle – i może coś z tym zrobić.
