Jakie zmiany w obszarze produkcji wprowadza Industry 4.0 i jakie korzyści zapewnia na poziomie biznesowym? Czym jest Smart Factory, czyli „inteligentna fabryka”? Jak wymienione pojęcia rozumieją pracownicy polskich firm? Przedstawiamy pierwszy z cyklu artykułów „Od Industry 4.0 do Smart Factory” – obszernego kompendium dla menadżerów i inżynierów.

Chociaż termin „Przemysł 4.0” funkcjonuje już od blisko siedmiu lat (po raz pierwszy użyty został podczas Hannover Messe w 2011 roku), jest on cały czas dla wielu osób niejasny, a także istnieje wiele sposobów jego interpretacji. Industry 4.0 nie można bowiem przypisać do jednej technologii czy pojedynczej zmiany w sposobach zarządzania produkcją.

Industry 4.0 oraz Smart Factory

Czwarta rewolucja przemysłowa jest koncepcją dotycząca wykorzystania automatyzacji oraz przetwarzania i wymiany danych, a także wdrażania różnorodnych nowych technologii pozwalających na tworzenie tzw. systemów cyber-fizycznych oraz zmianę sposobów wytwarzania. Dotyczy ona także digitalizacji produkcji, gdzie urządzenia i systemy technologiczne są ze sobą skomunikowane, w tym poprzez Internet, oraz gdzie analizowane są duże ilości danych produkcyjnych. Przemysł 4.0 stanowi tutaj agregat pojęciowy obejmujący szereg nowych technologii – m.in. Internet Rzeczy, chmury obliczeniowe, analizę Big Data, sztuczną inteligencję, a także druk przyrostowy, rzeczywistość rozszerzoną czy roboty współpracujące.

Drugim wymiarem Industry 4.0 jest ten związany z zarządzaniem produkcją, działalnością organizacji oraz łańcuchem tworzenia wartości. W szczególności następuje tutaj zmiana architektur systemów zarządzania produkcją i przechodzenie z procesów liniowych oraz tradycyjnej piramidy systemów zarządzania produkcją na sieć połączeń i produkcję nieliniową. Połączenie wcześniej wymienionych innowacji z nowymi możliwościami w zakresie sztucznej inteligencji może w efekcie doprowadzić do rewolucyjnej zmiany sposobów zarządzania wytwarzaniem, gdzie systemy działały będą w sposób wysoce autonomiczny, dynamicznie zmieniając swoją strukturę i funkcje w obrębie organizacji. Ten obszar biznesowy również omawiamy w bieżącej publikacji, wskazując jego kluczowe cechy z punktu widzenia menadżerów.

Przemysł 4.0 to definicja przemian cyfrowych zachodzących w całej światowej gospodarce. Chcemy spopularyzować myślenie o nim w ujęciu holistycznym, bo takie podejście pozwala osobom zajmującym się technologią spojrzeć w sposób bardziej kompleksowy na rozwiązania dla branży i poszukiwać technologii, które będą bronić się nie tylko w zakresie realizacji bieżących celów, ale także pozwolą przygotować zakład do tego, co niesie przyszłość. Czwarta rewolucja przemysłowa jest szansą rozwoju zwłaszcza dla średniej wielkości przedsiębiorstw przemysłowych. Dzieje się tak w głównej mierze dlatego, że bariera dostępności najnowszych technologii produkcji staje się coraz łatwiejsza do przekroczenia oraz ponieważ firmy szybciej i bardziej elastycznie reagują na potrzeby rynku.

Opisane powyżej zjawiska pozwalają obecnie na zmianę paradygmatu wytwarzania, dając możliwość produkcji elastycznej, wysoce spersonalizowanej i jednocześnie efektywnej kosztowo. Przemysł 4.0 stanowi również element większego megatrendu, którym jest transformacja cyfrowa. Obejmuje ona szereg innych branż, w szczególności sektor finansowy oraz logistyczny.

Czym jest Smart Factory?

Pojęciem powiązanym z Industry 4.0 jest Smart Factory, czyli „inteligentna fabryka”. Tego typu zakład bazuje na systemach cyber-fizycznych, ich integracji z wykorzystaniem przemysłowego Internetu Rzeczy oraz nowych metodach organizacji produkcji. Ma on umożliwiać wysoki poziom personalizacji produktów oraz prowadzenie procesów wytwarzania przy niewielkim udziale pracowników.

Przykładem praktycznym jest zastąpienie tradycyjnego, taśmowego montażu elementów urządzeń na linii produkcyjnej, systemem składającym się z autonomicznych wózków transportowych, które przewożą montowane podzespoły do odpowiednich gniazd produkcyjnych. Zastosowanie tagów RFID umieszczonych na wytwarzanych produktach pozwala na automatyczny dobór narzędzi przez obrabiarki i wykonywanie operacji wymaganych dla danych wyrobów (dla każdego innych). Pozwala to na pełną personalizację produkcji i zmniejszenie minimalnej wielkości partii produkcyjnej (tzw. lot size) do jednego.

Innym przykładem jest zastosowanie technologii przemysłowego Internetu Rzeczy i wdrożenie w zakładzie sieci czujników bezprzewodowych służących do monitorowania produkcji oraz zużycia energii przez maszyny i instalacje technologiczne. Pozyskując z nich dane i korzystając z odpowiedniego oprogramowania analitycznego, możliwa jest optymalizacja produkcji – zarówno w obrębie zakładu, jak też tworzenie benchmarków wydajnościowych dotyczących wszystkich jednostek produkcyjnych firmy na świecie.

Jak pojęcie Smart Industry / Industry 4.0 rozumieją polscy menadżerowie?

Przedstawiciele krajowych firm przemysłowych utożsamiają tematykę inteligentnej produkcji przede wszystkim ze sprawnością operacyjną – i to w różnych jej aspektach. Podejście takie znajdujemy we wnioskach raportu Smart Industry Polska 2016 przeprowadzonego przez firmę Siemens. Najwięcej odpowiedzi na pytanie o to, czym jest dla respondentów wymienione hasło, dotyczyło:

• Efektywności w zarządzaniu produkcją, co obejmuje wykorzystanie inteligentnych urządzeń i nowych technologii

• Możliwości optymalizacji kosztów produkcji

• Elastycznego reagowania na potrzeby klientów, w tym optymalizacji procesów zgodnie z zamówieniami klientów

• Nowoczesnej komunikacji, która obejmuje również wymianę informacji bezpośrednio z odbiorcami produktów

Korzyści z wdrażania inteligentnej produkcji

Korzyści w obszarze produkcji

  • Zwiększenie produktywności – możliwość lepszego wykorzystania posiadanych aktywów i minimalizacja czasów przestojów
  • Lepsze planowanie i monitorowanie procesów wytwórczych
  • Optymalizacja kosztów produkcji dzięki identyfikacji strat i monitorowaniu kosztów
  • Widoczność informacji produkcyjnych na różnych poziomach organizacyjnych przedsiębiorstw, możliwość śledzenia bieżącego stanu pracy maszyn
  • Wytwarzanie „inteligentnych” produktów zapewniających możliwość śledzenia (np. z wykorzystaniem tagów RFID) w całym cyklu ich życia – od produkcji, poprzez transport, serwisowanie, po recykling
  • Wdrażanie nowych modeli produkcyjnych
  • Możliwość wdrażania strategii predykcyjnego utrzymania ruchu
  • Większa skalowalność produkcji – np. dzięki użyciu platform chmurowych
  • Możliwość łatwiejszego korzystania z platform crowd-sourcingowych

Możliwości dla całej organizacji i biznesu

  • Zwiększanie konkurencyjności, możliwość stworzenia unikalnej na rynku oferty
  • Możliwość wytwarzania produktów personalizowanych, produkowanych zgodnie z preferencjami klientów przy jednoczesnej minimalizacji kosztów krańcowych produkcji
  • Transformacja oferty dla konsumentów, zbudowanie bliższych relacji z klientami, stworzenie organizacji customer-centric
  • Lepsze dopasowanie do wymogów rynku, szybsze reagowanie na zmiany
  • Skrócenie czasów projektowania i wprowadzania produktów na rynek (time-to-market)
  • Integracja procesów produkcyjnych, magazynowych i logistycznych
  • Możliwości wytworzenia nowych strumieni przychodów i wykorzystania z nowych modeli biznesowych
  • Łatwiejsze zarządzanie wytwarzaniemw przypadku rozproszonych geograficznie oddziałów produkcyjnych
  • Możliwość zaoferowania wykorzystania danych z inteligentnych produktów i systemów jako usługi
  • Lepsza kontrola nad pełnym cyklem życia produktu w tym na etapie jego użytkowania, dzięki możliwości przekazywania danych monitorujących parametry produktu u klienta i diagnozowaniu stanu technicznego

Przez cyfryzację zakładu przemysłowego w kontekście Industry 4.0 rozumieć należy pozyskiwanie możliwie dużej ilości danych o procesach produkcyjnych, stanie maszyn, stanach magazynowych, zużyciu mediów, kosztach energii, jakości produkcji, dostępności personelu, liczbie i terminach zamówień, wskaźników wypływających ze strategii rynkowej przedsiębiorstwa, itd. i równoległe przetwarzanie tych danych tak, aby w sposób ciągły zapewniać optymalne warunki funkcjonowania przedsiębiorstwa.

 

Industry 4.0 w polskich firmach

Od dwóch lat Siemens we współpracy z firmą badawczą Millward Brown prowadzi badania „Smart Industry Polska”, których celem jest zebranie informacji o stanie zaawansowania technologicznego polskich przedsiębiorstw i gotowości na czwartą rewolucję przemysłową.

Według badania zdecydowana większość respondentów – aż 68%, jest zdania, że poziom zaawansowania polskiego przemysłu w ich branży jest zbliżony do poziomu dla tego sektora w Europie Zachodniej. Około 7% badanych stwierdziło, że poziom ten jest wyższy, natomiast 3,1% uważało, że jest zdecydowanie wyższy. 19,6% respondentów stwierdziło, że ich branża jest słabiej rozwinięta niż w Europie Zachodniej, zaś 1% wyraziło opinię, że jest znacznie gorzej rozwinięta technologicznie. Aż 60,8% respondentów nie czeka, aż elementy systemów sterowania się zestarzeją i zamortyzują, tylko wymienia je na bieżąco. Podejście oparte na wymianie elementów sterowania jedynie w związku z ich starzeniem się deklarowała mniejszość respondentów, przy czym częściej było to w firmach z kapitałem zagranicznym oraz w branży przemysłu ciężkiego.

Wśród technologii najczęściej wdrażanych w polskich przedsiębiorstwach wyróżniała się robotyzacja (aż 67%). Dość powszechne jest także wdrażanie w przemyśle technologii Big Data (44%) w porównaniu do typowo przemysłowych technologii Internetu Rzeczy i M2M. Z badań dowiadujemy się także o planach firm na przyszłość. Jedynie w przypadku MEMS (mikrosystemy elektromechaniczne) plany wykorzystywania w przyszłości deklaruje więcej firm, niż aktualnie z nich korzysta. W pozostałych przypadkach można stwierdzić, że większość firm aktualnie wykorzystuje już te technologie, które zostały uznane za adekwatne na obecny moment rozwoju organizacji.

Omawiane badanie miało też na celu także ocenę aktualnego stanu zaawansowania parku maszynowego przedsiębiorstw. Z danych respondentów wynika, że firmy dysponują głównie maszynami produkcji zagranicznej. Jedynie 8,2% osób stwierdziło, że w ich przedsiębiorstwach występuje przewaga maszyn polskich (wystawili ocenę poniżej 5 na skali 1-10, gdzie 1 oznaczało wyłącznie polskie, zaś 10 – wyłącznie zagraniczne). Odpowiedzi respondentów pozwalają wnioskować, że nie wszystkie przedsiębiorstwa są dostatecznie dokapitalizowane lub przywiązują dostatecznie dużą wagę do stosowania nowoczesnych technologii. Na przestrzeni ostatnich trzech lat typowa firma wymieniła 25% parku maszynowego. Ogółem 39,2% respondentów stwierdziło, że posiadane przez nich urządzenia i maszyny są nowatorskie, w pełni zautomatyzowane i pozwalające na elastyczną produkcję. Firmy są aktywne, jeśli chodzi o wymianę elementów parku maszynowego – na przestrzeni ostatnich 3 lat powyżej 70% firm dokonywano takich modernizacji.

Tabela: Działania w ramach prac nad innowacjami, planowane w ciągu najbliższych trzech lat

Rozwój technologii zachęca przedsiębiorstwa do współpracy z partnerami na rynku. Ponad 70% respondentów stwierdziło, że ich firmy nawiązały współpracę z innymi przedsiębiorstwami działającymi w powiązanych branżach, a ponad 60% prowadziło własne prace badawczo-rozwojowe lub współpracowało w tym zakresie z innymi firmami w branży. Również około 60% przedstawicieli firm planuje zlecanie prac uczelniom wyższym lub publicznym instytucjom badawczym. To nieco większy odsetek niż w przypadku firm, które zadeklarowały już doświadczenie przy tego rodzaju współpracy (56,7%). Na podstawie tych odpowiedzi można zatem wnosić, że współpraca akademicka będzie nie tylko kontynuowana ze strony firm, ale może być też rozszerzana.

Wzrost innowacyjności polskiego sektora MŚP i jego transformacja do poziomu Przemysłu 4.0 jest silnie uzależniony od stopnia dyfuzji wiedzy w zakresie możliwości niesionych przez rozwiązania Przemysłu 4.0, a także zmian w sposobach zarządzania przedsiębiorstwami. Pracownicy epoki Przemysłu 4.0 muszą podlegać stałym szkoleniom, być upełnomocnieni do podejmowania samodzielnych decyzji, a od menedżerów oczekiwać trzeba umiejętności zarządzania stałą zmianą. Sukces będzie także uzależniony od poziomu kooperacji – zarówno pomiędzy przedsiębiorstwami (do czego Przemysł 4.0 dostarcza wspaniałych narzędzi), lecz również pomiędzy sektorem prywatnym, a ośrodkami badawczymi (dziś ten wskaźnik jest względnie słaby, a wina za ten stan leży po obu stronach). Działania sektora publicznego, oprócz projektowania odpowiednich mechanizmów wspierających finansowanie zakupów i wdrożeń, powinny więc również koncentrować się na przedsięwzięciach edukacyjnych i integrujących. Dopiero takie kompleksowe podejście może gwarantować powodzenie.

W omawianym badaniu aż 46% badanych przyznało, że stosuje podwyższone standardy bezpieczeństwa. W skali wszystkich zbadanych firm zaobserwowano niewielką przewagę deklaracji o stosowaniu podstawowych standardów bezpieczeństwa. Proporcja ta odwraca się w przypadku firm z kapitałem zagranicznym, z których większość stosuje dodatkowe, wyższe standardy. Jeszcze wyraźniej widać to w największych firmach, gdzie aż 60,5% stosuje podwyższone standardy bezpieczeństwa.

Cykl publikacji: Od Industry 4.0 do Smart Factory

Czytasz pierwszy z artykułów poświęconych tematyce Industry 4.0. Kolejne dotyczą zagadnień:

  • Autorzy: Cezary Mychlewicz, Zbigniew Piątek
  • Redakcja i skład: Omega Communication
  • Prawa autorskie: Siemens
  • Warszawa, listopad 2017

Zobacz również

Smart Industry Polska 2017 – wyniki badania

Jakie korzyści zapewnia cyfrowy bliźniak?

Siemens tworzy centra aplikacyjne MindSphere

Cyfryzacja produkcji i chmura obliczeniowa w przemyśle