Умная фабрика это кратко

Обновлено: 13.05.2024

Фабрики Будущего – это определенный тип системы бизнес-процессов, способ комбинирования бизнес-процессов, который имеет следующие характеристики:

создание цифровых платформ, своеобразных экосистем передовых цифровых технологий. На основе предсказательной аналитики и больших данных платформенный подход позволяет объединить территориально распределенных участников процессов проектирования и производства, повысить уровень гибкости и кастомизации с учетом требований потребителей;

разработка системы цифровых моделей как новых проектируемых изделий, так и производственных процессов. Цифровые модели должны обладать высоким уровнем адекватности реальным объектам и реальным процессам (конвергенция материального и цифрового миров, порождающих синергетические эффекты);

цифровизация всего жизненного цикла изделий (от концепт-идеи, проектирования, производства, эксплуатации, сервисного обслуживания и до утилизации). Чем позже вносятся изменения, тем их стоимость больше, а потому центр тяжести смещается в сторону процессов проектирования, в рамках которых закладываются характеристики глобальной конкурентоспособности или высокие потребительские требования.

На этапе формирования Фабрик Будущего происходит и формирование новых ключевых компетенций, например:

быстрая кастомизация отклика на запросы Рынка или Заказчика;

использование системных подходов (системный инжиниринг), когда необходимо в каждый момент времени держать в поле зрения всю систему, все ее взаимодействующие компоненты;

управление изменениями на протяжении всего жизненного цикла;

Фабрики будущего. Ключевые понятия

Фабрики будущего. Испытательные полигоны (Testbeds)

• экспериментально-цифровых центров сертификации на базе Сколковского института науки и технологий и МГУ им. М.В. Ломоносова

Умная фабрика – это гибкая система, которая может самостоятельно оптимизировать производительность более широкой сети, самостоятельно адаптироваться к новым условиям и учиться на них в реальном или близкому к реальному времени, а также автономно запускать все производственные процессы. Умные фабрики могут работать в рамках четырех стен завода, но также они могут подключаться к глобальной сети схожих производственных систем, и даже к сети цифрового снабжения в более широком смысле.

Умная фабрика – это гибкая система, которая может самостоятельно оптимизировать производительность более широкой сети, самостоятельно адаптироваться к новым условиям и учиться на них в реальном или близкому к реальному времени, а также автономно запускать все производственные процессы.

Истинная сила умной фабрики заключается в ее способности развиваться и расти вместе с меняющимися потребностями организации – будь то изменение спроса клиентов, выход на новые рынки, разработка новых продуктов или услуг, более предсказуемых и оперативных подходов к осуществлению операций и технического обслуживания, внедрение новых процессов или технологий, или изменения в производстве, происходящие практически в реальном времени. Благодаря более мощным вычислительным и аналитическим возможностям (наряду с построением более масштабных экосистем интеллектуальных, связанных активов) умные фабрики могут позволить организациям адаптироваться к изменениям такими способами, которые было бы трудно (или даже невозможно) использовать в прошлом. Далее мы более подробно рассмотрим характерные особенности умного производства.

Отличительные особенности умного производства

Поскольку многие производители сталкиваются с многочисленными организационными и общесистемными изменениями, сильно влияющими на их деятельность, умная фабрика предлагает механизмы, которые могут успешно решить некоторые из этих проблем. Благодаря возможности в режиме реального времени адаптироваться к данным и учиться на их основе, умная фабрика может быстрее реагировать на изменения, прогнозировать различные сценарии, а также избежать простоев в работе и других проблем с производительностью.

Одна из лидирующих компаний-производителей электроники приняла решение, не прекращая производство кондиционеров, создавать умную фабрику. В рамках этой инициативы компания использовала полностью автоматизированную систему производства, 3D-сканеры, технологии Интернета вещей (IoT) и интегрированное управление станками. Такая автоматизация принесла свои плоды: для клиентов сократилось время выполнения заказа, произошло снижение общих затрат, производственные мощности улучшились на 25%, и на 50% сократилось количество бракованной продукции.

На рисунке изображена умная фабрика и некоторые ее основные функции: обеспечение связей, оптимизация, прозрачность, проактивность и гибкость. Каждая из этих функций влияет на принятие более обоснованных решений и может помочь организациям в улучшении их производственного процесса. Важно отметить, что никакие две отдельно взятые умные фабрики, вероятно, не будут выглядеть одинаково, и производители могут расставлять приоритеты, делая акцент на различных областях и функциях, наиболее соответствующих их конкретным потребностям.

Возможно, самая важная особенность умной фабрики – подключенность. Для генерирования данных, необходимых для принятия решений в режиме реального времени, умные производства требуют наличия связей между основными процессами и объектами. На действительно умной фабрике оборудование оснащено интеллектуальными датчиками, поэтому системы могут непрерывно получать наборы данных как из новых, так и из традиционных источников, обеспечивая постоянное обновление данных и отражение текущих условий. Интеграция данных из производственных и коммерческих систем, а также информации, поступающей от поставщиков и клиентов, позволяет получить целостное представление о процессах, происходящих в цепочке поставок и по восходящей, и по нисходящей, что повышает общую эффективность производственной сети.

Пять ключевых особенностей умной фабрики

Оптимизированное умное производство позволяет выполнять операции с высокой надежностью и минимальным ручным вмешательством. Автоматизированные рабочие процессы, синхронизация активов, улучшенное отслеживание процессов и планирование, а также оптимизированное энергопотребление, присущие умной фабрике, могут повысить производительность, время безотказной работы и качество, а также снизить затраты и потери.

Данные, получаемые на умной фабрике, прозрачны: визуализации данных в режиме реального времени могут преобразовывать данные, полученные с технологического процесса и готовых или ещё находящихся в процессе производства продуктов, и преобразовывать их в ценные знания как для людей, так и для автономного принятия решений. Прозрачная сеть может обеспечить лучшую наглядность/отслеживаемость процессов по всему объекту и гарантировать, что организация может принимать более точные решения, предоставляя такие инструменты, доступ на основе ролей, отправка оповещений и уведомлений, а также отслеживание и контроль в реальном времени.

В проактивной системе и сотрудники, и сами системы могут не просто реагировать на возникшие проблемы постфактум, а предвидеть/прогнозировать события и действовать на упреждение. Эта функция применима к выявлению неисправностей, пополнению запасов, обнаружению и упреждающему решению проблем с качеством, а также отслеживанию проблем безопасности и технического обслуживания. Способность умной фабрики прогнозировать будущие результаты на основе ранее полученных данных и данных, поступающих в реальном времени, может улучшить время безотказной работы, производительность и качество, а также предотвратить проблемы с безопасностью. В систему умной фабрики производители могут интегрировать, к примеру, технологию цифровых двойников, получая возможность оцифровывать операции и выходить за рамки автоматизации и интеграции на уровень возможностей прогнозирования.

Гибкость позволяет умной фабрике адаптироваться к изменениям графика и самого продукта с минимальным вмешательством. Также, в зависимости от того, какой производится продукт, усовершенствованные умные фабрики могут самостоятельно настраивать оборудование и подачу материалов, планировать изменения, а затем отслеживать влияние этих изменений в режиме реального времени. Кроме того, гибкость системы позволит увеличить время безотказной работы и прибыль фабрики за счет минимизации вносимых изменений благодаря гибкому планированию.

Все эти функции обеспечивают производителям большую прозрачность в отношении их активов и систем и позволяют им справляться с некоторыми проблемами из тех, с которыми сталкиваются более традиционные производственные структуры, что в конечном итоге приводит к повышению производительности и более оперативному реагированию на колебания условий со стороны поставщиков и клиентов. Например, компания по производству одежды, аксессуаров и обуви исследует способы решения некоторых проблем, с которыми обычно сталкиваются производители, включая международную фрагментацию производства и быстро меняющийся спрос, путем создания по одной новой умной фабрике в Европе и Северной Америке. Традиционные производства и цепочки поставок могут столкнуться с проблемой того, как идти в ногу с постоянно меняющейся модой. Расположенные близко к точке потребительского спроса, новые умные фабрики могут лучше адаптироваться к новым тенденциям и позволяют обуви быстрее попадать к покупателям – по некоторым оценкам этот цикл занимает менее недели, по сравнению с двумя-тремя месяцами на традиционных фабриках. Обе умные фабрики будут использовать множество цифровых и промышленных технологий, включая цифровых двойников, цифровое проектирование, оборудование для аддитивного производства и автономных роботов. Компания планирует использовать уроки, извлеченные по результатам организации двух первых умных фабрик, поскольку она масштабирует свою деятельность, осваивая и другие регионы, такие, как Азия.

Рубрика “Индустрия 4.0”

Национальная технологическая инициатива “Технет”, которая стремится приблизить будущее и внедрить Индустрию 4.0 в России, опубликовала интересный ликбез.

Простыми словами, после проектирования продукции на “цифровой фабрике” ее нужно где-то создать. “Умная” может сделать это без участия человека!

Преимуществами безлюдного производства являются рост производительности и качества обработки, производственная безопасность, минимизация рабочего пространства и времени на спецоценку рабочего места.

Уже сейчас есть предприятия, которые частично используют данную концепцию в своем деле! Про них мы тоже расскажем, но позже. Следите за новостями!

Кто в тренде

По оценкам PwC, объем мирового рынка IoT к 2020 году может достигнуть $1,2 трлн. Gartner считает, что к 2020 году свыше 50% всех новых бизнес-процессов и систем будут включать в себя элементы IoT. По степени развитости цифровой экономики Россия пока в числе аутсайдеров.

По оценкам McKinsey, для глобальной экономики годовой эффект от внедрения интернета вещей к 2025 году может составить $4 трлн по пессимистическому прогнозу и до $11 трлн по оптимистическому прогнозу. При этом наибольший вклад внесет промышленность.

По подсчетам McKinsey, потенциальный эффект для ВВП от цифровизации российской экономики к 2025 году составит 4,1–8,9 трлн руб., что составит от 19 до 34% увеличения ВВП страны.

Между тем пока состояние рынка IIoT в России далеко от оптимистичных прогнозных значений. По оценкам Orange Business Services, в 2017 году его объем составлял 20,8 млрд руб. и имел перспективы роста на 12% в год с достижением к 2020 году уровня 30 млрд руб. Сельское хозяйство, несмотря на огромные перспективы и потенциальные выгоды, а также относительно высокий интерес инвесторов, пока остается самым неоцифрованным рынком. Отраслью — лидером по внедрению технологий IIoT стала транспортная, причем телематические автотранспортные системы активно внедряются и производственными компаниями из других отраслей, в распоряжении которых имеется большой автопарк.

Конкретные примеры

Например, PepsiСo использует технологии транспортной телематики: данные собираются с грузовых и легковых автомобилей, спецтехники. Это позволяет компании контролировать условия труда водителей и применять корректирующие меры для снижения аварийности. Эти же данные используются для повышения эффективности продаж и логистики: искусственный интеллект сравнивает фактические сведения с плановыми. Сейчас система выдает рекомендации сразу же после обнаружения отклонения, но в будущем ее планируется обучить так, чтобы она предупреждала о возможных сбоях, рассказывает директор департамента информационных технологий PepsiCo в России Минас Наразьян.

Что мешает

Несмотря на декларируемый интерес российских предпринимателей к технологиям IIoT, выполненных проектов в этой области не так много. Об уже реализованных проектах внедрения элементов Smart-производства в 2018 году сообщили 12% компаний, еще 46% их планировали, но при этом 42% респондентов заявили, что пока не собирались двигаться в этом направлении, говорится в исследовании Deloitte.

Эксперты называют целый ряд сдерживающих факторов, на первом месте среди которых стоит экономический: из-за санкций затруднен трансфер передовых технологий, да и сроки возврата инвестиций, вложенных в IIoT, спрогнозировать крайне сложно. Слабая конкуренция компаний на внутреннем рынке также не способствует развитию и не создает предпосылок для запуска дорогостоящих и длительных по времени процессов цифровой трансформации как экономики в общем, так и отдельных производственных компаний. Цифровизации российской промышленности мешает страновой менталитет — общий консерватизм, несклонность к технологическим новшествам и проистекающая из этого инертность как топ-менеджеров, так и линейных сотрудников.

Понятие Smart Manufacturing чрезвычайно широко, оно включает в себя сразу несколько больших направлений деятельности.

Создание цифровых двойников предприятия, с помощью которых люди получают возможность планировать, проектировать и моделировать процессы и продукты, а также контролировать всю производственную цепочку на всех этапах превращения исходного сырья в готовую продукцию.
Работа с Big Data, или сбор и анализ огромных массивов данных, что позволяет планировать деятельность компании в будущем и корректировать эти планы по мере необходимости.
Использование виртуальной (VR), дополненной (AR) или расширенной реальности (XR).
Применение роботов в процессе производства.

Дорогое начало

Передовики smart-производства

PepsiCo

Segezha Group

Лесопромышленный холдинг Segezha Group активно развивает направление внедрения цифровых технологий на производстве, в частности работу с Big Data и технологии предиктивной аналитики. Перспективным проектом в данной сфере является система предиктивного качества в производстве бумаги на новой бумагоделательной машине Сегежского ЦБК производительностью 110 тыс. т продукции в год и предиктивных ремонтов. 8 тыс. датчиков телеметрии генерируют терабайты диагностических данных, сбор и анализ которых позволяют своевременно предупреждать персонал о проблемном статусе каждого задействованного в реальном времени технологического процесса. Проблема любого бумагоделательного производства — обрывы полотна. Длительный трудоемкий процесс его заправки приводит к существенным потерям производительности и прибыли из-за вынужденного простоя. Реализация проекта направлена на сокращение непроизводственных простоев оборудования и повышение объемов выпуска готовой продукции.

Naumen

Кому проще

Внедрение smart-технологий прежде всего необходимо тем компаниям, которые работают на конкурентных рынках и сталкиваются с переменчивым спросом потребителей.

Читайте также: