Przedsiębiorstwa dążą do zmiany swoich zakładów produkcyjnych w inteligentne firmy

Inteligentne fabryki przyszłości

17 maja 2021

Inteligentne fabryki odgrywają coraz ważniejszą rolę w szeroko pojętym łańcuchu dostaw. Szybki postęp technologiczny, presja ze strony konkurencji oraz rozproszenie popytu i globalizacja produkcji przyspieszyły transformację fabryk, które dzięki automatyzacji i cyfryzacji z roku na rok stają się coraz bardziej inteligentne.

Jak pokazują wyniki badania na temat inteligentnych fabryk przeprowadzonego przez Deloitte i MAPI (Manufacturer's Alliance for Productivity and Innovation) aż 86% producentów jest zdania, że ewolucja w kierunku inteligentnych fabryk będzie mieć kluczowe znaczenie dla poprawy konkurencyjności.

Czym charakteryzują się inteligentne fabryki? W jaki sposób współpracują z pozostałymi ogniwami łańcucha dostaw? Szczegółowe odpowiedzi na te i inne pytania znajdziesz w dalszej części artykułu.

Czym są inteligentne fabryki?

Koncepcja inteligentnej fabryki (ang. smart factory) odnosi się do zastosowania nowoczesnych technik robotyzacji i systemów cyfrowych umożliwiających efektywne zarządzanie produkcją przemysłową. Każda inteligentna fabryka dysponuje olbrzymią ilością danych pochodzących zarówno z czujników wbudowanych w maszynach, jak i z oprogramowania koordynującego procesy wewnętrzne i zewnętrzne.

Pozwala to zwiększyć wydajność produkcji przy jednoczesnym ograniczeniu konieczności stałego nadzoru przez personel. Najbardziej zaawansowane fabryki tego typu powinny dostosowywać wielkość produkcji do wahań popytu, reagować na gwałtowne zmiany w łańcuchu dostaw i korygować nieprawidłowości w procesach, aby uniknąć przestojów. W tym celu wykorzystuje się m.in. big data, technologię opartą na przetwarzaniu dużego zbioru danych (Big Data), IIoT (przemysłowy internet rzeczy) oraz techniki symulacji, np. z zastosowaniem cyfrowych bliźniaków.

Zalety inteligentnych fabryk

Inteligentne fabryki to ogromny krok naprzód w zarządzaniu procesami produkcji. Omówmy ich najważniejsze cechy:

– Elastyczność i sprawna produkcja

Przebudowa linii produkcyjnej i dostosowanie trybu działania maszyn przemysłowych to w każdym przypadku duże wyzwanie finansowe i organizacyjne. Wymaga podjęcia złożonych decyzji popartych drobiazgową analizą i badaniami, aby uniknąć kosztownych błędów.

Sprawne dostosowywanie procesów w inteligentnych fabrykach możliwe jest m.in. dzięki konsekwentnemu stosowaniu narzędzi takich jak np. cyfrowe bliźniaki. Tego rodzaju oprogramowanie pozwala na wirtualną symulację i ocenę wydajności nowych procesów produkcyjnych przed ich wdrożeniem.

Z kolei druk 3D ułatwia szybkie opracowanie prototypów i modyfikacji produktów przed ostatecznym uruchomieniem produkcji na skalę przemysłową. W ten sposób technologia umożliwia dywersyfikację zadań produkcyjnych przy ograniczonym ryzyku.

– Zastosowanie inteligentnych robotów

W celu zapewnienia zdolności adaptacyjnej inteligentnych fabryk, oprócz wspomnianych technologii cyfrowych, niezbędne są również odpowiednie systemy automatyczne. W inteligentnej produkcji maszyny przemysłowe ze zwykłych urządzeń o ograniczonym zasobie manewrów przekształcają się w o wiele bardziej uniwersalne systemy zdolne do interakcji z otoczeniem. Doskonałym przykładem takich rozwiązań są tzw. coboty, czyli roboty współpracujące, a także roboty mobilne.

Co więcej, stosowane w inteligentnych fabrykach narzędzia kontrolne zapewniają kompleksowy nadzór produkcji, na bieżąco zbierając dane z różnego rodzaju czujników. Zgromadzone informacje są wykorzystywane do optymalizacji procesów – umożliwiają na przykład efektywne wykorzystanie dostępnych surowców lub ograniczenie zużycia energii poprzez poprawę wydajności pracy urządzeń.

– Większe bezpieczeństwo i wydajność procesów

Automatyzacja przemysłu oznacza mniejsze zaangażowanie pracowników, a to z kolei ogranicza ryzyko obrażeń ciała i urazów mięśniowo-szkieletowych. Poza tym maszyny są wyposażone w zaawansowane czujniki i protokoły bezpieczeństwa dodatkowo chroniące personel.

Inteligentne fabryki pracują w oparciu o szczegółowe programy konserwacji zapobiegawczej, które mają na celu ograniczenie przestojów w produkcji. To jeden z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju zastosowań uczenia maszynowego, ponieważ awarie i usterki zmniejszają wydajność i wydłużają czas produkcji.

Zaawansowane programy konserwacji zapobiegawczej pozwalają ograniczyć liczbę awarii w inteligentnych fabrykach
Zaawansowane programy konserwacji zapobiegawczej pozwalają ograniczyć liczbę awarii w inteligentnych fabrykach

– Wykorzystanie danych w procesach decyzyjnych

Inteligentne fabryki potrafią sprawnie pozyskiwać dane ze świata rzeczywistego i wykorzystywać je w środowisku cyfrowym. Integracja z pozostałymi wysoko wyspecjalizowanymi systemami logistycznymi (MES, ERP, a zwłaszcza WMS) zapewnia swobodny przepływ informacji, które mogą posłużyć do przeprowadzania szerszych analiz.

W rezultacie inteligentne fabryki umożliwiają pełniejszą kontrolę procesów, dostarczając istotnej wiedzy technicznej przydatnej do podejmowania strategicznych decyzji.

Współpraca magazynu z inteligentną fabryką

Przewaga konkurencyjna, jaką zapewniają inteligentne fabryki, może okazać się niewystarczająca bez wsparcia ze strony odpowiednio zorganizowanego magazynu. Jak w takim razie zapewnić optymalną współpracę między nimi? Najważniejsze wymagania względem obiektów magazynowych:

– Zautomatyzowany transport ładunków

Często spotykanym w logistyce produkcji rozwiązaniem jest lokalizacja magazynów w pobliżu fabryki. Gwarantuje to sprawne zaopatrywanie linii produkcyjnych w surowce i półprodukty oraz zapewnia odpowiednią ilość miejsca do składowania wyrobów gotowych. Ze względu na dużą przewidywalność przepływu towarów między magazynami a fabryką automatyzacja tego procesu jest wysoce opłacalna.

W ten sposób systemy automatyczne inteligentnej fabryki łączą ją z magazynemsystem przenośników i układnice paletowe są odpowiedzialne za transport ładunków między linią produkcyjną a lokalizacjami na regałach. Doskonałym przykładem takiego rozwiązania jest magazyn zbudowany przez Mecalux dla firmy DAFSA, właściciela najnowocześniejszego w Europie zakładu zajmującego się przetwórstwem, produkcją i pakowaniem soków, przecierów i napojów roślinnych.

– Kompleksowe śledzenie stanu magazynowego części i podzespołów

Istnieją magazyny, w których składuje się tysiące różnych artykułów wykorzystywanych na poszczególnych etapach produkcji. Oprócz surowców i elementów potrzebnych do produkcji składowane są tam również gotowe produkty odebrane z fabryki. Aby sprawnie zaopatrywać inteligentną fabrykę, magazyn musi mieć możliwość kontroli lokalizacji i stanu zapasów poszczególnych artykułów.

Przykładem takiego obiektu jest magazyn firmy GKN Driveline, która specjalizuje się w produkcji i dystrybucji podzespołów dla przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego. W tym przypadku Mecalux zaproponował dwa automatyczne magazyny pojemnikowe – w jednym jest przechowywane zaopatrzenie dla fabryki, w drugim natomiast przygotowuje się zamówienia złożone przez klientów. Mimo wysokiego poziomu zapasów liczącego ok. 5000 różnych artykułów GKN Driveline ma pełną kontrolę nad przepływem wszystkich produktów dzięki zastosowaniu oprogramowania do zarządzania magazynem Easy WMS.

GKN Driveline posiada dwa automatyczne magazyny pojemnikowe na elementy potrzebne do produkcji oraz na wyroby gotowe
GKN Driveline posiada dwa automatyczne magazyny pojemnikowe na elementy potrzebne do produkcji oraz na wyroby gotowe

– Transparentność procesów produkcyjnych i logistycznych

Nie mniej istotny od przepływu materiałów jest sprawny obieg danych między systemami. Dostępność dużego zbioru informacji ma kluczowe znaczenie dla sprawnego funkcjonowania każdej inteligentnej fabryki. Z tego względu niezbędna jest integracja oprogramowania WMS z pozostałymi systemami wdrożonymi w przedsiębiorstwie, ponieważ zapewnia możliwość kontroli przyjęć i wydań, pozwalając tym samym uniknąć przerw i błędów w dostawie materiałów.

Niestety nie wszystkie dostępne na rynku systemy WMS są na tyle rozbudowane, aby spełnić ten wymóg. Opracowany przez Mecalux system Easy WMS wyposażony jest w moduł do zarządzania produkcją, który poszerza wachlarz dostępnych funkcji z uwzględnieniem szczególnych potrzeb branży produkcyjnej.

Stosunek producentów do koncepcji inteligentnych fabryk

Ze sprawozdania Smart factories at scale opublikowanego przez Instytut Badawczy Capgemini wynika, że firmy już stosują strategie inteligentnej produkcji w 30% procesów, a w najbliższych latach planują rozszerzyć je na kolejnych 40% zadań. Aż 68% ankietowanych producentów deklaruje wdrożenie projektów inteligentnej produkcji w swoich zakładach.

Dane te pokazują wyraźną, choć wciąż powolną tendencję wzrostową. Inteligentne fabryki nadal mierzą się z wyzwaniami, które w wielu przypadkach stanowią poważną przeszkodę na drodze do szybkiego rozwoju. Przykładowo dla 46% ankietowanych największym problemem jest cyberbezpieczeństwo, a dla 51% brak możliwości technicznych w zakresie integracji (najczęściej z powodu niedostatku specjalistów z umiejętnościami na miarę pracownika 4.0).

Podobnie sprawy mają się w logistyce magazynowej. Niemniej jednak nieuchronne zmiany związane z nadejściem logistyki 4.0 przyspieszają transformację magazynów, zapewniając utrzymanie konkurencyjności na rynku. Jeżeli potrzebujesz indywidualnej porady w sprawie oprogramowania i automatyzacji logistyki, skontaktuj się z nami. Od ponad 50 lat pomagamy przedsiębiorstwom reprezentującym różne branże zoptymalizować procesy logistyczne.