Co naprawdę oznacza „Przemysł 4.0”?

156

Przemysł 4.0 to teraz bardzo popularny temat. Wikipedia określa go jako „obecny trend automatyzacji i wymiany danych w technologiach produkcyjnych”. Jednak co to konkretnie oznacza w przypadku producentów i ich klientów?

Według Luciana Dolda, dyrektora generalnego ds. produktu i marketingu kanałowego dla regionu EMEA, Omron Industrial Automation Europe, chociaż „Przemysł 4.0” to rzeczywiście bardzo popularne zagadnienie, rzeczy, które wiele firm mówi na ten temat, to tylko pobożne życzenia.

„W wielu firmach toczy się obecnie dyskusja na temat „Przemysłu 4.0”. Jednak nie jest to nowość”, mówi Lucian. „Omron pracował nad automatyką przemysłową i wymianą danych przez wiele lat, zarówno we własnym zakresie, jak i będąc częścią grup roboczych w Niemczech”.

Lucian uważa, że jednym z głównych problemów jest to, że „Przemysł 4.0” to bardzo szeroka definicja i oznacza coś innego dla wszystkich zaangażowanych. Czy jest to sieć czujników, big data czy sztuczna inteligencja? Jego zdaniem, pomimo faktu, że wszystkie te technologie należą do „Przemysłu 4.0”, ważniejsze są wyniki.

Jakie korzyści przynosi „Przemysł 4.0”?

W tym celu możemy rozpatrywać dwa podejścia, które sprawiają, że korzyści „Przemysłu 4.0” stają się bardziej zrozumiałe dla konstruktorów maszyn i producentów. Jednym z nich jest koncepcja „NEAR” Factory. Druga to „i-Automation!”, która oznacza wdrażanie własnej technologii firmy Omron dla budowania „NEAR” Factory.

Koncepcja „NEAR” Factory

„NEAR” to skrót od wyrazów „sieciowy” (Networked), „wydajny” (Effective), „elastyczny” (Agile) i „odpowiedzialny” (Responsible). Dla producentów posiadanie zakładu „NEAR” oznacza zwiększoną wydajność w odpowiedzi na ciągle zmieniające się warunki rynkowe.

Obecnie produkcja musi być bardziej elastyczna w celu dostosowania się do ciągle zmieniających się warunków rynkowych. Producenci odchodzą od uruchamiania swoich linii produkcyjnych przy 100-procentowej wydajności z nadzieją, że sprzedadzą to, co wyprodukowali, na rzecz modelu „pull”, w którym produkuje się tylko to, czego wymaga rynek.

W fabryce sieciowej istnieje lepsze połączenie między maszynami na linii produkcyjnej w celu zwiększonej kontroli i wydajności. Dane i równomierne sterowanie linią produkcyjną może być też zarządzane z dowolnego miejsca na świecie. Natomiast system może wykorzystywać inne dane, takie jak prognozy rynkowe, w celu efektywnego zarządzania planami produkcyjnymi.

Wydajna fabryka to taka, w której występuje wysoki wskaźnik OEE (ang. Overall Equipment Effectiveness, ogólna wydajność sprzętu). Nawet dzisiaj z wyjątkiem przemysłu motoryzacyjnego, który ma wysoki wskaźnik OEE na poziomie 80% lub większym, wiele linii produkcyjnych nadal zmaga się z przekroczeniem progu 50% OEE z powodu przestojów na linii lub innych problemów.

Zwiększenie OEE nawet o jeden procent może przynieść znaczne korzyści dla firmy. Inteligentne, połączone ze sobą systemy, mogą wykrywać i monitorować potencjalne problemy, aby linie produkcyjne działały dłużej oraz aby umożliwić planowanie prac konserwacyjnych w określonym terminie w celu zwiększenia efektywności.

Producenci również potrzebują bardziej elastycznych rozwiązań, umożliwiających szybką zmianę produkcji bez znacznych modyfikacji sprzętu w celu wyprodukowania różnych wariantów lub nawet różnych produktów w celu sprostania zmieniającym się potrzebom klientów. Te systemy muszą być też w stanie dostosować produkcję do bieżących wymagań rynku.

Producenci ponoszą też coraz większą odpowiedzialność, niezależnie od tego, czy jest to odpowiedzialność środowiskowa, w ramach wydajnego wykorzystania surowych materiałów, czy kontraktowa, która polega na dostarczeniu właściwych produktów we właściwym czasie i we właściwej ilości.

„i-Automation!”

Koncepcja firmy OMRON „innovative-Automation!” umożliwia wdrażanie koncepcji „NEAR” Factory, przekształcając elementy Przemysłu 4.0 w realne korzyści dla konstruktorów maszyn. W pewien sposób koncepcja „i-Automation!” podsumowuje wartość, którą firma Omron zapewnia poprzez rozwiązania mające na celu ulepszenia zakładów produkcyjnych, skupiając się na trzech zasadach: „Integracja, inteligencja i interakcja”.

Integracja polega na zwiększaniu prędkości i precyzji procesu produkcyjnego poprzez dopracowaną technologię i systemy sterowania. To pewność, że wszystkie maszyny na linii produkcyjnej mogą komunikować się ze sobą i działać bezproblemowo, pomagając w zwiększaniu wydajności i umożliwiając sprawne działanie linii.

Interakcja odnosi się do wyzwania, przed którym stoi wiele firm, polegającego na znalezieniu i utrzymaniu wykwalifikowanych operatorów. Oznacza to, że maszyny muszą być intuicyjne i łatwe w obsłudze nawet dla mniej wykwalifikowanych operatorów. Interfejsy użytkowników muszą być proste i intuicyjne w użyciu. Muszą prezentować jasne informacje dotyczące maszyny lub stanu systemu, sygnalizując, kiedy parametr znajduje się poza zakresem lub proces nie działa wydajnie i najlepiej pokazując, co należy zrobić, aby go naprawić.

Inteligencja maszyny, a bardziej szczegółowo sztuczna inteligencja, to obszary, od których zaczął się zalew informacji dotyczących „Przemysłu 4.0”. Aby maszyna mogła podejmować inteligentne decyzje, potrzebuje czujników, które wykrywają i monitorują środowisko operacyjne, i zasad obejmujących reagowanie na każdą zmianę. Im więcej jest danych oraz im więcej dokonano przetwarzania, tym bardziej maszyna może stawać się „inteligentna”.

Bardziej inteligentne maszyny mogą pomóc operatorom pracować bardziej wydajnie poprzez monitorowanie procesów i sygnalizowanie potencjalnych problemów, umożliwiając dostosowanie procesów, zaplanowanie konserwacji lub zdarzeń wymagających naprawy, zanim dojdzie do krytycznej awarii. Zapewnia to dłuższe działanie linii produkcyjnych przy mniejszej liczbie przestojów i wyższej produktywności.

Niezależne systemy

Dużą różnicą pomiędzy liniami produkcyjnymi a innymi „połączonymi” zastosowaniami, takimi jak np. pojazdy, jest to, że każda linia produkcyjna jest niezależna. W przypadku połączonych pojazdów, gdy jeden inteligentny pojazd nauczy się, w jaki sposób jechać po określonej drodze, ta informacja zostanie udostępniona w chmurze, dzięki czemu dowolny inny pojazd również będzie mógł jechać po tej drodze. Jest to podejście, którego Tesla użyła w swoim systemie jazdy autonomicznej. Wszystkie pojazdy zapewniają dane umożliwiające opracowanie lepszego systemu, który można ponownie pobrać do każdego pojazdu.

W produkcji każda linia produkcyjna to unikalny system, złożony z wielu różnych urządzeń. Każda maszyna może mieć wiele czujników, które przesyłają dane do centralnego systemu sterowania lub nawet do chmury. Wyzwaniem jest zrozumienie wszystkich danych. Na przykład wykrycie usterki w jednej części maszyny może pomóc w naprawie i przywróceniu jej online. Ale nawet lepiej byłoby, gdyby system mógł wykrywać, że usterka rozwija się, i zapewnić działanie linii produkcyjnej do czasu zaplanowania naprawy serwisowej. Na przykład, jeśli system wykrywa, że ciśnienie w przewodzie zasilającym spada, może on zwiększyć ciśnienie w ramach ustawionych limitów, aby utrzymać działanie procesu, jednocześnie wysyłając ostrzeżenie, że wystąpiła usterka. Gdy system uczy się więcej o warunkach działania, potencjalnie może nawet zidentyfikować usterkę. W przypadku zepsutego przewodu zasilającego może rozpoznać różnicę między blokadą a wyciekiem, umożliwiając zaplanowanie odpowiednich napraw serwisowych wraz ze wskazaniem działań naprawczych.

Zapewnianie tego rodzaju analizy i kontroli wymaga wysoce zaawansowanych algorytmów, które mogą się dostosować do każdej linii. Co ważniejsze, te algorytmy należy również zainstalować lokalnie w maszynie, aby umożliwić maszynom naukę każdego procesu i określić optymalne warunki działania, analizę schematów, kontrolę systemu w ramach określonych limitów i zapewnienie odpowiednich ostrzeżeń, gdy system nie działa z pełną wydajnością.

Inteligentne systemy, takie jak seria regulatorów temperatury E5_D firmy Omron, już zapewniają niektóre z tych korzyści liniom produkcyjnym. Na przykład, w wytłaczarce do tworzyw sztucznych chłodzonej wodą, zwiększenie prędkości często prowadzi do wahań temperatury spowodowanych czynnikami, takimi jak materiał i woda chłodząca. Dla operatora oznacza to wykonywanie powtarzalnych regulacji zaworów w celu ustabilizowania jakości. Funkcja regulacji chłodzenia wodą sterownika E5_D automatycznie reguluje system w celu zminimalizowania wahań temperatury, umożliwiając wyższą zdolność produkcyjną przy jednoczesnym utrzymaniu jakości.

Skupmy się na korzyściach

Dlatego, rozmawiając o „Przemyśle 4.0”, musimy raczej myśleć o systemie jako całości, a nie o pojedynczych czujnikach, chmurze lub algorytmach SI. Wszystkie te elementy są częścią „Przemysłu 4.0”, ale realne korzyści stają się zrozumiałe dopiero wtedy, gdy zostaną połączone w pełne, realne rozwiązania, takie jak rozwiązanie „i-Automation!” firmy Omron. I to właśnie te korzyści ostatecznie staną się czynnikiem napędowym czwartej rewolucji przemysłowej.

Źródło: Omron