Ключ к «умной фабрике» — автоматизация вспомогательных процессов

Ключ к «умной фабрике» — автоматизация вспомогательных процессов

Опубликовано в номере:
PDF версия
Суть производства, основанного на принципах «Индустрии 4.0», заключается в том, чтобы объединить имеющуюся автоматизированную экосистему ключевых процессов с новыми производственными структурами. И цифровизация должна быть радикальной.

Потребности рынка постоянно эволюционируют, что вынуждает компании реорганизовывать существующие производственные стратегии и политики. Предприятия, использующие традиционные системы автоматизации, уже давно искали экономически приемлемые способы сократить время простоев и создать безопасную рабочую среду с мобильными автоматизированными управляемыми транспортными средствами (automated guided vehicle, AGV) и коллаборативными роботами [1, 2]. Также они стремятся реализовать потенциал расширенного анализа данных (в том числе так называемых больших данных), полученных в рамках внедренного в экосистему предприятия «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT). Последний трансформировался в промышленный «Интернет вещей» (Industrial Internet of Things, IIoT), который состоит из подключенного к Интернету оборудования и платформ расширенной аналитики, выполняющих обработку данных, получаемых от подключенных устройств.

Для оптимального управления технологическими и производственными процессами в реальном времени крайне важно повысить компетентность экосистемы IIoT в управлении вспомогательными процессами, ресурсами и производственными активами компании. В соответствии с концепцией «Индустрии 4.0» для обеспечения наилучшего и наиболее подходящего управления предприятием, стремящимся стать «умной фабрикой», все производственные процессы должны быть интегрированы, проверены и проанализированы. Это позволит, используя предиктивный анализ, информировать соответствующий производственный персонал и менеджеров предприятия о необходимости ремонта технологического и производственного оборудования и таким образом снижать вероятность непроизводительных простоев линий предприятия [3].

В идеале производственная линия должна выстраиваться с использованием технологии виртуального ввода в эксплуатацию, которая позволяет тестировать программное обеспечение, моделировать механику и автоматизацию процессов и выявлять ошибки проектирования в виртуальной среде. Такой подход сокращает время фактического запуска производственных линий, особенно крупных. Для этих целей также используются цифровые двойники [4, 5].

Поставщики систем уже сейчас могут интегрировать лучшие технологии цифрового преобразования в соответствии с потребностями предприятия. Но индивидуальные подходы к цифровизации вспомогательных процессов будут зависеть от доступных на рынке технологий. Хорошим примером эволюции предприятия с переходом на современный уровень служит внедрение автономных мобильных роботизированных транспортных средств и автоматически управляемых тележек. Они используют современные навигационные технологии и безопасно работают в общей среде с персоналом цехов предприятия.

 

Новый взгляд: радикальный подход к автоматизации процессов

Для успешного продвижения вперед автоматизации лишь ключевых производственных процессов скоро будет недостаточно. Производители ищут пути дальнейшей оптимизации, однако сталкиваются с определенными условиями и проблемами. Потребители жаждут новых продуктов, но вместе с тем ожидают и персонализации. Это приводит к тому, что производственные линии вынуждены осваивать более короткие производственные циклы для производства нового продукта или его частой смены. Кроме того, из-за этой тенденции потребительского спроса растут и ужесточаются требования к ожидаемым компетенциям сотрудников.

Многие предприятия в самых разных отраслях уже столкнулись с нехваткой квалифицированной рабочей силы. Автоматизация и роботизация процессов, за счет которых человек может быть заменен машиной, являются уже не модой на инновации, а актуальной бизнес-потребностью для производителей. Необходимо расширить сферу автоматизации и охватить дополнительные процессы, чему, собственно, и посвящена концепция радикальной автоматизации.

Подход к автоматизации должен быть целостным и включать все сферы бизнеса и ресурсы производственной компании, которые будут объединены в одну коммуникационную экосистему. При этом процесс модернизации или организации предприятия следует рассматривать через призму автоматизации процессов, которая до сих пор игнорировалась или откладывалась на будущее.

Подчеркнем, цель улучшения производственного процесса — не в том, чтобы исключить людей. Интеллектуальное производство предполагает сотрудничество между человеком и роботом и оптимизацию только тех процессов, для которых это экономически оправдано, то есть где человек не нужен уже сейчас или не будет нужен в будущем. Например, при выполнении работ во вредных условиях или в условиях повышенной опасности.

Более того, как отмечает Бен Рейнолдс (Ben Reynolds) в своей книге «The Coming Revolution: Capitalism in the 21st Century»: «…автоматизация не всегда приводит к снижению спроса на (человеческие) трудовые ресурсы…». История показывает, что существуют определенные структурные причины радикальной автоматизации. Возможно, чтобы идти в ногу с набирающими силу тенденциями и процессами, нам придется согласиться с тем, что у нас никогда не будет достаточно квалифицированных производственных рабочих с прежней ментальностью. Одной из причин является и то, что новое поколение, привыкшее к электронным гаджетам и персональным компьютерам, не хочет работать по-старому, «стоя у станка».

Человек, благодаря своим уникальным способностям, должен быть, если так можно выразиться, добавленной ценностью. В общем понимании он уже стал важным производственным активом предприятия наравне с оборудованием, зданиями и сооружениями, если не самым важным. Часто кадры действительно решают все. Персонал завода незаменим в тех областях производства и логистики, в которых из-за сложности процесса внедрение традиционной автоматизации экономически неоправданно или часто менять сотрудников сложно, а также когда речь идет о диспетчеризации. Кроме того, повышение квалификации персонала при одновременной популяризации робототехники позволяет производителям лучше использовать потенциал сотрудников в других областях.

С этой точки зрения целостный, радикальный подход к автоматизации следует понимать двояко. Прежде всего это увеличение вовлеченности в автоматизацию процессов, превышающее ожидания компании. Но также это является и расширенным пониманием того, какие производственные и вспомогательные процессы могут быть автоматизированы.

 

Плата за несвоевременный выход из зоны комфорта

Достигнутые неоспоримые успехи в традиционной автоматизации привели к разработке технологий радикальной автоматизации с использованием IoT-решений. По данным International Data Corp. (IDC), сегодняшний рынок IoT в Центральной и Восточной Европе оценивается более чем в $11 млрд. Однако, как и в любом новом направлении, подход к цифровизации процессов на заводах должен рассматриваться с точки зрения потенциальной прибыли и возможных рисков.

Руководители и владельцы предприятий, на которых за счет автоматизации ключевых процессов уже был достигнут определенный уровень эффективности, соответствующий текущему спросу, или недостатки которых еще не настолько серьезны, чтобы инвестировать в новые области, должны уже сейчас заканчивать почивать на лаврах и выходить из зоны комфорта. Им следует ясно понимать, что долгосрочное успешное развитие их организации и рост ее позиций на рынке зависят от реализации экосистемы IoT, основанной на автоматизации вспомогательных процессов. Результаты поздней реакции на вызовы современности мы уже видим на примере судеб ряда некогда гигантов индустрии, которые канули в Лету или были поглощены более расторопными конкурентами, и остались от них лишь товарные марки.

 

Роль автономных роботизированных транспортных средств

Нового качества обслуживания в области автоматизации внутренних логистических процессов можно достичь за счет внедрения автономных мобильных роботизированных транспортных средств и автоматически управляемых тележек (рис.), навигация которых учитывает потребности завода. Когнитивный анализ на основе машинного обучения и искусственного интеллекта позволяет таким системам принимать независимые решения в режиме реального времени и адаптировать производственные процессы к актуальной ситуации без участия оператора.

Автоматизация логистических процессов на заводе

Рисунок. Автоматизация логистических процессов на заводе.
Изображение предоставлено компанией AIUT

Эти самоходные роботы могут взаимодействовать с системой внутреннего размещения цехов в пространстве предприятия, которая обеспечивает полную картину текущего состояния движущихся объектов, что дает возможность проводить очень точный анализ трафика и реализовывать дальнейшую оптимизацию, связанную, среди прочего, с другими развертываемыми стационарными средствами и элементами системы управления работой производственного персонала.

Системы, расширяющие сферу компетенции, являются сущностью интеллектуальной фабрики. Самое большое преимущество и в то же время ожидание рынка — это возможность быстрого внедрения и беспрецедентная гибкость автономных мобильных роботизированных транспортных средств. Более того, новейшие системы безопасности позволяют роботам напрямую взаимо­действовать с людьми. А значит, уже нет необходимости разделять производственные или складские помещения на закрытые зоны.

 

Производство с возможностью реконфигурации

Деятельность компаний может стать более эффективной, а их присутствие на рынке — расшириться, только если они будут стремиться улучшить свои производственные цепочки за счет цифровизации все новых областей, а также за счет использования инновационных решений. Потребительский рынок уже изрядно избалован. Поскольку производители стремятся идти в ногу с потребностями покупателей, новые ожидания и привычки клиентов заставляют их двигаться в направлении, где важны не только качество и скорость производства, как ответ на требования рынка, но и гибкое управление производственными процессами.

Новые потребительские тренды стали проблемой для традиционных моделей предприятий, на которых когда-то была создана, внедрена и эксплуатировалась автоматизация только ключевых производственных процессов. Поскольку жесткий рынок поставок сегодня ведет скорее к большему количеству ограничений, чем к развитию, это означает необходимость нового взгляда на внедренные экосистемы управления производством и создание новых решений, таких как производство с возможностью реконфигурации, также называемое полиморфным. Его целью является расширение ключевых производственных процессов путем назначения дополнительных позиций или целых производственных линий в виртуальном и реальном пространстве.

В такой системе новые участки могут обслуживаться коллаборативными роботами, автономными мобильными роботизированными транспортными средствами и автоматически управляемыми тележками, которые, пусть и в упрощенном виде, фактически «видят» производственную линию. Это современный подход, имеющий решающее значение в контексте создания, среди прочего, более короткого цикла освоения или частой смены производства того или иного вида продукта.

 

Технологические интеграторы: что от них ожидать?

В последнем отчете «IoT in the Polish economy» («IoT в польской экономике»), подготовленном по заказу Министерства внедрения цифровых технологий Польши, эксперты рынка прогнозируют, что обрабатывающая промышленность станет одним из секторов, который будет в наибольшей степени использовать технологии IoT. Сбор и интеллектуальный анализ данных на предприятиях позволяют автоматизировать и синхронизировать работу, а также сократить затраты на ремонт за счет предотвращения возможных сбоев и повышения безопасности. Это повышает их эффективность и прибыльность.

Для производителя важно иметь четко определенную бизнес- или операционную цель, которую сможет поддержать его партнер по внедрению IoT или использованию больших данных. Тогда компания сможет создать экосистему обмена информацией между системами предприятия и окружающей средой. Хотя существует много способов организации такого сотрудничества (например, консалтинг и техническая поддержка), в основе него лежит модель ответственности за процесс как услуги (process responsibility as a service, PRaaS), в рамках которой стороны внедряют общие ключевые показатели эффективности. Это наиболее желаемая и эффективная модель сотрудничества

Литература
  1. Анандан Т. М. Роботы и люди: безопасное сотрудничество // Control Engineering Россия. 2017. №6.
  2. Халл Т. Что необходимо знать о коллаборативных роботах // Control Engineering Россия. 2019. №6.
  3. Трис Б. Решение проблем измерения и управления с помощью TSN // Control Engineering Россия. 2018. IIoT.
  4. Пандия М. Виртуализация производства: возможности компьютерной симуляции // Control Engineering Россия. 2018. №3.
  5. Томас М. Д. Цифровизация реальности для сотрудников современного производства // Control Engineering Россия. 2019. №4.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.