Умные заводы: революция в производстве для Индустрии 4.0

Производство непрерывно эволюционировало. Многие изменения были инкрементными и иногда неохотными.

Сегодня цифровые заводы нарушают производство способами, которые никто не мог представить. В центре этого нарушения — продвинутые платформы данных станков, делающие ППИ (IIoT) реальностью на цехе.

Ниже мы обсудим, как работают цифровые заводы, как они трансформируют производство и как начать свою цифровую трансформацию.

Что такое цифровой завод?

Цифровой завод — также называемый умным заводом — использует технологии для автоматического цифрового обмена информацией по всей операции, включая данные от материалов, людей и станков. Цифровое производство опирается на интегрированную систему, состоящую из технологий симуляции, подключенного оборудования и инструментов коллаборации.

Не существует единственной технологии, превращающей аналоговый завод в умный. Однако есть много общих технологий и черт, которыми обладают цифровые заводы, и производители, комбинирующие множество технологий, с наибольшей вероятностью считаются «цифровыми заводами».

Цифровые заводы — результат стратегии цифровой трансформации, позволяющей использовать данные от людей, оборудования и систем для выявления и приоритизации инициатив непрерывного улучшения. Технологии, которые можно найти в умном заводе, включают:

Промышленный интернет вещей (IIoT)

Это состоит из небольших датчиков и другого оборудования, подключенных и общающихся друг с другом. Они могут использоваться для управления активами, снижения энергопотребления через умные HVAC и освещение, сбора данных станков и многое другое.

Большие данные (Big Data)

Когда устройства IIoT собирают данные, они должны куда-то попадать. Big Data — это просто массивные хранилища информации, из которых производители могут черпать, а также способы сортировки и управления этой информацией для использования с другими инструментами и аналитическим ПО. Заинтересованы в более глубоком понимании? Прочитайте нашу полную статью «Industrial DataOps».

Предиктивная аналитика и машинное обучение

Машинное обучение и предиктивная аналитика критичны для умного завода. Данные могут комбинироваться и использоваться для питания моделей ML, предлагающих инсайты для принятия решений из наборов информации, слишком сложных для человеческого анализа. Их можно использовать для прогнозирования спроса, предиктивного и прескриптивного обслуживания станков, выявления рыночных возможностей и многое другое.

Автоматизация

В умном заводе подключенные станки дают возможность людям выйти из цикла и позволить автоматизации войти. Во многих случаях станки лучше справляются с задачами быстрее и точнее, чем люди. Промышленная автоматизация освобождает людей для фокуса на других сложных когнитивных задачах, более подходящих для человеческого ума (по крайней мере, на сегодня).

Некоторые цифровые заводы доводят автоматизацию до уровня «lights-out manufacturing» — полностью удаляя людей из процесса. Такой умный завод означает возможность запустить завод, выключить свет и уйти, зная, что производство продолжится 24/7 без человеческого вмешательства.

Облачные и периферийные вычисления (Edge Computing)

Облачные технологии уделяют цифровым заводам способность хранить и анализировать огромные массивы данных на защищенном общем оборудовании, доступном через веб. Облако дает более быстрые и мощные машины и большие объемы хранилища (с лучшей защитой), чем обычно возможно закупить и поддерживать инхаус.

Периферийные вычисления берут данные с цеха умного завода и обрабатывают их рядом, устраняя задержку загрузки в облако, анализа и перераспределения информации обратно на цех. Edge computing обеспечивает аналитику в реальном времени и сверхбыстрое принятие решений на данных, идеально подходя для механизмов безопасности, предиктивного обслуживания и подобных задач, чувствительных ко времени.

Что еще общего у цифровых заводов?

• Без бумаги: Поскольку процессы оцифрованы, бумага не нужна. Все хранится в облаке или локально в цифровом формате.
• Связанный стек: Речь не об одной технологии, а о системе интегрированных технологий. Это может включать данные PLC с цеха, объединенные с данными ERP, MES и SCADA и т.д. Этот обмен информацией между станками позволяет быстрое, основанное на данных, станко-ориентированное принятие решений на всех уровнях производства.
• Метрики в реальном времени: Для работы с эффективностью, ожидаемой от цифрового завода, производители должны иметь доступ к метрикам в реальном времени, позволяющим корректироваться на лету, чтобы производственные цели и другие инициативы продолжали выполняться — без сюрпризов.
• Аналитика больших данных: Наличие тонн данных бесполезно, если они не обработаны и не проанализированы. Такой анализ помогает цифровым заводам принимать более обоснованные решения на основе цифр, выявляя тренды, возможности, проблемы и зоны для повышения эффективности.

Как работает цифровой завод?

Цифровой завод использует передовые технологии для автоматизации производственных операций и всех бизнес-практик в предприятии. Используя связность, умный завод собирает и анализирует данные в реальном времени от станковых активов.

Эти данные используются с продвинутой облачной платформой данных станков для улучшения процессов и автоматизации, разработки новых стратегий обслуживания и предоставления операторам и менеджерам необходимых инсайтов.

Наследие систем также связываются в этом пути. Этот процесс включает использование API и других инструментов для подключения наследие ПО в двусторонний обмен данными в реальном времени. Данные, генерируемые подключенными станками, становятся доступны для ПО.

Устройства используются для ретровита аналогового оборудования и станков, чтобы данные от любого поколения оборудования и любого OEM включались. Эта комплексная связность станковых активов, предприятийского ПО и других критических систем означает, что вся компания и все ее процессы работают под единой версией правды.

ИИ-аналитика и продвинутые алгоритмы ML создают полную видимость производственного процесса и цепочки поставок и дают возможность автоматизировать и улучшать производственную эффективность.

Как цифровые заводы нарушают производство

Цифровые заводы позиционируют передовые аналитики на периферии, соединяя физические активы с цифровыми ресурсами. Это обеспечивает автоматизацию и улучшение процессов в масштабе, невозможном при ручном сборе и анализе данных.

Цифровые заводы также расширяют силу платформ данных станков на другое предприятийское ПО, как управление цепочкой поставок. Это расширение особенно полезно для SCM, где полная видимость производственных процессов достигается и по всей цепочке поставок.

Поскольку все имеют доступ к одним данным в умном заводе, все бизнес-практики фокусируются на производстве продуктов с наименьшей стоимостью, наивысшим качеством и минимальными отходами. Результаты видны немедленно, и передовые инсайты для продаж и маркетинга доступны для новых и существующих продуктов.

Эти улучшения и экономия стимулируют пересмотр других бизнес-процессов. Например, технологии IIoT значительно повышают эффективность, продуктивность и использование оборудования, и многие компании могут пересмотреть свою CapEx-стратегию и изменить модели затрат благодаря разблокированной мощности.

Каковы преимущества цифрового завода?

Одним из самых очевидных преимуществ — значительный рост эффективности. Устраняя неэффективные человеческие процессы принятия решений, которые медленны, предвзяты или неверны, умный завод может производить больше с меньшим.

Цифровое производство открывает возможности для большего количества новых, более высокооплачиваемых рабочих мест, которые многие находят более привлекательными и полными. Эти рабочие места также привлекают молодых талантов с новыми инсайтами и концепциями для улучшения завода.

Умный завод — это тоже инкубатор инноваций. Гибкость, реализованная через аналитику в реальном времени, означает больше места для экспериментов, креативности, поиска решений новых рыночных проблем и тестирования идей в масштабе без лишних ресурсов.

Цифровые заводы даже видят рост удовлетворенности клиентов, потому что затраты снижаются, сроки поставки сокращаются, а качество и последовательность растут.

Как внедрить цифровой завод

Вот несколько способов начать цифровую трансформацию и внедрить операционную модель цифрового завода:

Подключите

Первый шаг — подключить станковые активы. Платформы данных станков с технологией IIoT позволяют компаниям подключать станки от разных OEM и разных поколений одного OEM, включая цифровое и наследие аналоговое оборудование.

Оцените текущее производство

Компаниям необходимо тщательно оценить, где они стоят и в каком темпе планируют достичь цифрового завода. Изменения будут инкрементными или «все сразу»? Как будет достигнуто «buy-in» (принятие)?

Эти вопросы должны быть решены, и текущая производительность должна быть замерена (benchmarked), чтобы понять, где компания находится и как дойти до желаемого состояния.

Выберите правильного провайдера решения

Многие компании начинают цифровой путь к умному заводу с ad hoc решений. Но это может вызвать проблемы интероперабельности между некоторыми устройствами, платформами и периферийными устройствами.

Комплексная, ИИ-ориентированная платформа данных станков вроде MachineMetrics предлагает готовое (turnkey) решение. Она включает платформенную аналитику, периферийные устройства и сильную поддержку клиентов по всей системе.

Создайте культуру цифрового завода

По мере того как команды цифрового завода движутся вперед и влияние данных станков в реальном времени становится очевидным, создание цифровой культуры становится более управляемым. В цифровой культуре коммуникация и коллаборация основаны на данных инсайтов. Улучшение процессов становится легче достижимым и может быть выявлено любым сотрудником с доступом к данным.

Вызов и решения при внедрении цифровых заводов

Вот несколько вызовов внедрения цифрового завода и как их преодолеть:

IT-компетенции

Многие малые и средние бизнесы не имеют продвинутых IT-навыков, что увеличивает стоимость внедрения. Поэтому выбирайте проверенного провайдера с историей клиентского сервиса. Провайдеры вроде MachineMetrics предлагают систему с интуитивной установкой, которая может быть запущена за минуты.

Нехватка планирования

Легко начать цифровую трансформацию к умному заводу без полного понимания, что это значит и чего вы хотите. Решение — вовлекаться рано и глубоко погружаться в процессы, чтобы понять, где вы находитесь и какие провайдеры решений лучше подходят вашей организации.

Руководители могут бояться затрат

Многие решения дороги. Но с правильным планированием и выбором, правильный провайдер доставит систему, далеко превосходящую ожидания ROI. Пилотная программа может быстро превратить скептичных руководителей в сторонников.

ПО для цифрового завода

MachineMetrics поддерживает инициативы цифрового завода на каждом уровне внедрения. От наших высокоскоростных коннекторов данных, собирающих данные станков прямо из источника на 1 кГц (в 1000 раз быстрее, чем 1 Гц на большинстве промышленных датчиков) до нашего ПО стандартизации данных, гарантирующего, что собираемая информация работает вместе и дает результаты немедленно.

Наши облачные и периферийные возможности поддерживают как глубокую аналитику и долгосрочное хранение в облаке, так и почти мгновенный анализ в реальном времени для быстрого принятия решений на периферии.

Наши настраиваемые дашборды предлагают множество представлений ваших данных, и каждый может получить нужную информацию когда нужно в простом для понимания цветокодированном формате. Для цеховых работников мы предлагаем планшеты прямо у станков, чтобы они могли накладывать человеческий контекст на собираемые нами данные. Всё это плюс промышленная безопасность дает нашим клиентам ROI всего за пять дней.