Умные фабрики:революция в производстве для Индустрии 4.0

Производство постоянно развивалось. Многие изменения в отрасли происходили постепенно, а иногда и неохотно.

Сегодня цифровые фабрики разрушают производство так, как никто не мог себе представить. В основе этого прорыва лежат передовые платформы машинных данных, которые делают IIoT реальностью в цехах.

Ниже мы обсудим, как работают цифровые фабрики, как они меняют производство и как начать цифровую трансформацию.

Что такое цифровая фабрика?

Цифровая фабрика, также называемая «умной фабрикой», использует технологию для автоматического обмена информацией в цифровом формате в ходе всего процесса, включая данные о материалах, людях и машинах. Цифровое производство опирается на интегрированную систему, состоящую из технологий моделирования, подключенного оборудования и инструментов для совместной работы.

Не существует единой технологии, которая превратила бы аналоговую фабрику в умную фабрику. Однако цифровые фабрики имеют много общих технологий и характеристик, а производители, сочетающие в себе несколько технологий, скорее всего, будут считаться «цифровыми фабриками».

Цифровые фабрики являются результатом стратегии цифровой трансформации, позволяющей использовать данные от людей, оборудования и систем для выявления и определения приоритетности инициатив по постоянному совершенствованию. Технологии, которые вы можете найти на умном заводе, включают в себя:

Промышленный Интернет вещей (IIoT)

Он состоит из небольших датчиков и другого оборудования, которые соединены и взаимодействуют друг с другом. Их можно использовать для управления активами, снижения энергопотребления за счет интеллектуального HVAC и освещения, сбора данных о машинах и многого другого.

Большие данные

Когда устройства IIoT собирают данные, они должны куда-то деваться. Большие данные просто относятся к этим огромным хранилищам информации, из которых производители могут извлечь, а также к способам сортировки и управления этой информацией для использования с другими инструментами и аналитическим программным обеспечением. Хотите узнать больше об этой концепции? Прочтите полную версию нашей статьи «Промышленные операции с данными».

Прогнозная аналитика и машинное обучение

Машинное обучение и прогнозная аналитика имеют решающее значение для умного завода. Данные можно объединять и использовать для создания моделей машинного обучения, которые предлагают информацию для принятия решений на основе наборов информации, слишком сложных для того, чтобы люди могли извлечь из них пользу. Их можно использовать для прогнозирования спроса, выполнения профилактического и предписывающего обслуживания машин, выявления вакансий и возможностей на рынке и многого другого.

Автоматизация

На «умном» заводе подключенные машины дают людям возможность выйти за рамки цикла и позволяют вмешаться автоматизации. Во многих случаях машины справляются с задачами быстрее и точнее, чем их коллеги-люди. Промышленная автоматизация позволяет этим людям сосредоточиться на других сложных когнитивных задачах, которые лучше подходят для человеческого разума, чем для машинного (по крайней мере, на сегодняшний день).

Некоторые цифровые фабрики выводят автоматизацию на новый уровень, используя технологии производства без освещения, полностью исключая людей из производственного процесса. Этот тип умной фабрики означает возможность запустить фабрику, выключить свет и уйти с пониманием, что фабрика будет продолжать производить продукцию даже 24 часа в сутки без вмешательства человека.

Технологии облачных и периферийных вычислений

Облачные технологии дают цифровым фабрикам возможность хранить и анализировать огромные объемы данных с использованием безопасного оборудования, которым они делятся с другими, доступ к которому осуществляется через Интернет. Облачные технологии предоставляют производителям более быстрые и мощные машины и большую емкость хранения (с более высокой степенью защиты), чем то, что обычно можно приобрести и обслуживать собственными силами.

Периферийные вычисления принимают данные, поступающие из интеллектуального производственного цеха, и обрабатывают их поблизости, устраняя время ожидания, которое может потребоваться для загрузки в облако, анализа и перераспределения информации в производственном цеху. Периферийные вычисления позволяют проводить аналитику в реальном времени и сверхбыстро принимать решения с использованием данных. Они идеально подходят для механизмов безопасности, профилактического обслуживания и других срочных вычислительных задач.

Что еще общего у цифровых фабрик?

• Нет бумаги:поскольку процессы оцифрованы, на цифровом заводе нет необходимости в бумаге. Все хранится в облаке или локально, в цифровом формате.
• Подключенный стек. Как уже упоминалось, речь идет не столько о наличии той или иной технологии, сколько о наличии системы интегрированных технологий. Сюда может входить информация ПЛК, поступающая с места, объединенная с данными ERP, данными MES и SCADA и т. д. Такой обмен информацией между машинами позволяет быстро принимать решения на основе данных и машин на всех уровнях производственного процесса.
• Метрики в реальном времени. Чтобы работать с эффективностью, ожидаемой от цифрового завода, производители должны иметь доступ к показателям в реальном времени, которые позволяют им оперативно корректировать их, чтобы гарантировать, что производственные цели и другие инициативы компании продолжают достигаться — неудивительно.
• Аналитика больших данных. Наличие тонн данных не принесет никакой пользы, если они не будут обработаны и проанализированы. Этот тип анализа помогает цифровым фабрикам принимать более обоснованные решения, основанные на цифрах, что позволяет им выявлять тенденции, возможности, проблемы и области повышения эффективности.

Как работает цифровая фабрика?

Цифровая фабрика использует передовые технологии для автоматизации производственных операций и всей деловой практики на предприятии. Используя подключение, умная фабрика собирает и анализирует данные с машин в режиме реального времени.

Эти данные используются с помощью усовершенствованной облачной платформы машинных данных для улучшения и автоматизации процессов, разработки новых стратегий технического обслуживания и предоставления операторам и менеджерам необходимой информации.

Устаревшие системы также участвуют в этом пути. Этот процесс включает в себя использование API и других инструментов для подключения устаревшего программного обеспечения для двустороннего обмена данными в режиме реального времени. Данные, генерируемые подключенными компьютерами, доступны для использования программным обеспечением.

Устройства используются для модернизации аналогового оборудования и машин таким образом, чтобы в них были включены данные любого поколения оборудования и любого OEM-производителя. Такое комплексное соединение машинного оборудования, корпоративного программного обеспечения и других критически важных систем означает, что вся компания и все ее процессы работают в рамках единой версии истины.

Аналитика на основе искусственного интеллекта и передовые алгоритмы машинного обучения обеспечивают полную прозрачность производственного процесса и цепочки поставок, а также дают возможность автоматизировать и повысить производительность производства.

Как цифровые фабрики меняют производство

Цифровые фабрики позиционируют передовую аналитику на переднем крае, соединяя физические активы с цифровыми ресурсами. Это позволяет автоматизировать и улучшать процессы в масштабах, которые невозможны при ручном сборе и анализе данных.

Цифровые фабрики также расширяют возможности платформ машинных данных на другое корпоративное программное обеспечение, например, на управление цепочками поставок. Это расширение особенно полезно для управления цепочками поставок, где также достигается полная прозрачность производственных процессов по всей цепочке поставок.

Поскольку на умном заводе каждый может получить доступ к одним и тем же данным, все методы ведения бизнеса направлены на производство продукции с наименьшими затратами, высочайшим качеством и наименьшими отходами. Результаты видны сразу, а расширенная информация о продажах и маркетинге доступна для новых и существующих продуктов.

Эти улучшения и экономия стимулируют пересмотр других бизнес-процессов. Например, технология IIoT значительно повышает эффективность, производительность и коэффициент использования оборудования, и многие компании могут переоценить свою стратегию капитальных вложений и изменить свои модели затрат благодаря разблокированным мощностям.

Каковы преимущества цифровой фабрики?

Одним из наиболее очевидных преимуществ является значительное повышение эффективности. Устранив неэффективные процессы принятия решений людьми, которые являются медленными, предвзятыми или неправильными, умная фабрика может производить больше с меньшими затратами.

Цифровое производство открывает возможности для новых, более высокооплачиваемых рабочих мест, которые многие люди считают более привлекательными и приносящими удовлетворение. Эти более высокооплачиваемые рабочие места также привлекают в эту сферу молодые, новые таланты с новыми идеями и концепциями, позволяющими улучшить предприятие.

Умная фабрика также является питательной средой для инноваций. Гибкость, реализуемая с помощью аналитики в реальном времени, означает, что появляется больше возможностей для экспериментов, творчества, поиска решений новых проблем на рынке и тестирования идей в масштабе, не тратя ненужных ресурсов.

Цифровые фабрики даже отмечают рост удовлетворенности клиентов, поскольку затраты могут снизиться, время доставки может сократиться, а качество и стабильность возрастут.

Как реализовать цифровую фабрику

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

Подключиться

Первым шагом является подключение машинных активов. Платформы машинных данных, использующие технологию IIoT, позволяют компаниям подключать машины разных OEM-производителей и разных поколений одного OEM-производителя, включая цифровое и устаревшее аналоговое оборудование.

Оценить текущее производство

Компании должны тщательно оценить свое положение и темпы, с которыми они планируют создать цифровую фабрику. Будут ли изменения постепенными или «все включено»? Как будет достигнута «бай-ин»?

Необходимо ответить на эти вопросы и оценить текущую эффективность, чтобы понять, где находится компания и как достичь того, чего она хочет.

Выберите подходящего поставщика решений

Многие компании начинают переход на цифровые технологии к «умному» заводу со специальных решений. Но это может вызвать проблемы совместимости между некоторыми устройствами, платформами и периферийными устройствами.

Комплексная платформа машинных данных на базе искусственного интеллекта, такая как MachineMetrics, предлагает готовую возможность для продолжения работы. Он включает в себя аналитику платформы, периферийные устройства и надежную поддержку клиентов по всей системе.

Создайте культуру цифрового производства

По мере того, как команды цифровых заводов продвигаются вперед и влияние машинных данных в реальном времени становится очевидным, создание цифровой культуры становится более управляемым. В цифровой культуре общение и сотрудничество основаны на знаниях, основанных на данных. Улучшение процессов становится проще осуществить, и его может определить любой сотрудник, имеющий доступ к данным.

Проблемы и решения при внедрении цифровых фабрик

Вот несколько проблем, связанных с внедрением цифрового производства, и способы их преодоления:

ИТ-навыки

Многим предприятиям малого и среднего бизнеса не хватает передовых навыков в области ИТ, что увеличивает стоимость внедрения. Итак, выберите надежного поставщика решений с опытом обслуживания клиентов. Такие поставщики, как MachineMetrics, предлагают систему с интуитивно понятной установкой, которую можно запустить за считанные минуты.

Отсутствие планирования

Легко начать цифровую трансформацию в «умную фабрику», не до конца понимая, что это значит и чего вы от нее хотите. Решение состоит в том, чтобы заранее и глубоко погрузиться в процессы, чтобы понять, где вы находитесь и какие поставщики решений лучше всего подходят вашей организации.

Руководители могут опасаться затрат

Многие решения стоят дорого. Но при правильном планировании и выборе правильный поставщик решений создаст систему, значительно превосходящую ожидания по рентабельности инвестиций. Пилотная программа может быстро превратить скептически настроенных руководителей в верующих.

Программное обеспечение цифрового производства

MachineMetrics поддерживает инициативы цифрового производства на каждом уровне внедрения. От наших высокоскоростных разъемов данных, которые собирают машинные данные непосредственно из источника с частотой 1 кГц (в 1000 раз быстрее, чем 1 Гц, доступный на большинстве промышленных датчиков), до нашего программного обеспечения для стандартизации данных, которое гарантирует, что собираемая вами информация будет хорошо сочетаться друг с другом и может немедленно дать вам результаты.

Наши возможности облачных и периферийных вычислений поддерживают как глубокую аналитику, так и долгосрочное хранение в облаке, а также практически мгновенный анализ в реальном времени для быстрого принятия решений на периферии.

Наши настраиваемые информационные панели предлагают несколько представлений ваших данных, и каждый может получить доступ к необходимой ему информации, когда она ему нужна, в простом для понимания формате с цветовой кодировкой. Для работников цехов мы предлагаем планшеты непосредственно на оборудовании, чтобы они могли накладывать человеческий контекст на данные, которые мы собираем. Все это, а также безопасность промышленного уровня позволяют нашим клиентам окупить инвестиции всего за пять дней.