Jak wdrożyć Industry 4.0? Jego implementacja w przedsiębiorstwach to proces wieloetapowy, który obejmuje swoim zasięgiem całą organizację. Jak go sprawnie przeprowadzić i odpowiednio koordynować? Jakie są możliwe zagrożenia oraz wyzwania dla przedsiębiorstw przechodzących transformację cyfrową? Wyjaśniamy to w ostatniej części cyklu „Od Industry 4.0 do Smart Factory”.

Kroki na drodze do realizacji koncepcji Industry 4.0

Analizować

  • Zapoznanie się z opisami przypadków Case Studies oraz Business Cases firm z Twojej branży i wyciągnięcie wniosków. Jakie technologie cyfrowe zostały w nich zastosowane? Jakie korzyści biznesowe udało się osiągnąć? Czy takie podejście udałoby się zastosować w Twojej organizacji i czy uzyskać podobne korzyści?
  • Śledzenie informacji o nowych technologiach związanych z Industry 4.0. Czy technologie te można zastosować w Twoim zakładzie? Jakie korzyści pozwoliłby uzyskać?

 Zrozumieć

  •  Utworzenie w organizacji jednostki odpowiadającej za adaptację technologii cyfrowych. Powinna ona mieć charakter międzydziałowy, pozwalający uniknąć pułapki podejścia “silosowego” do strategii cyfrowych.
  • Stałe monitorowanie literatury i publikacji na temat rozwiązań cyfrowych pozwalające na bieżąco uzupełniać wiedzę na temat technologii cyfrowych i ich zastosowania w Twojej branży.
  • Podjęcie współpracy w zakresie cyfryzacji na poziomie przedsiębiorstw powiązanych kapitałowo. Warto rozważyć sojusze z partnerami, klientami, ośrodkami badawczymi i uczelniami, a nawet z częścią konkurencji.

Planować

  • Jednostka organizacyjna odpowiedzialna będzie za planowanie strategii cyfryzacji i koordyncję działań w ramach całej orgranizacji. Jednostką tą kieruje Chief Digital Officer (CDO) lub Chief Digital Information Officer (CDIO).

Działać

  • Uruchomienie projektów pilotażowych i póżniejszych projektów transformujących Twoją organizację w organizację cyfrową.
  • Edukowanie organizacji w zakresie technologii cyfrowych oraz ich możliwości, popularyzacja cyfryzacji w organizacji.

Wyciągać wnioski

  • Analiza rezultatów wdrożenia projektów cyfrowych.
  • Pętla sprzężenia zwrotnego: weryfikacja przyjętych założeń w strategii i zmiany w strategii “na bieżąco”. Zmiany w mapie drogowej dotyczącej cyfryzacji.

 

Należy przyjąć, że wdrażanie technologii cyfrowych w organizacji jest procesem, a nie grupą skorelowanych ze sobą pojedynczych zadań. W praktyce oznacza to, że wszelkie prace związane z implementacją strategii cyfrowych podlegają ciągłej weryfikacji przyjętych założeń i dostosowywania tych strategii do aktualnej sytuacji w organizacji, a także do ciągłych zmian technologicznych.

Mimo tak dużej niepewności, metody organizacyjne polegające na planowaniu i projekcji są jak najbardziej pożądane. W większości organizacji wdrożenie technologii cyfrowych wiąże się z przygotowaniem dokumentów dotyczących strategii cyfrowej oraz tzw. cyfrowej mapy drogowej.

1. Umocowanie w strukturze organizacyjnej

Zazwyczaj obowiązki koordynatora działań dotyczących wdrażania strategii cyfryzacji i industry 4.0 pełni Chief Digital Officer (CDO) lub Chief Digital Information Officer (CDIO). Do jego obowiązków należy wdrażanie technologii cyfrowych oraz zarządzanie procesami z tym związanymi. Zazwyczaj jest to menedżer z dość szerokimi uprawnieniami, osoba na tym stanowisku jest też często członkiem zarządu.

2. Kompetencje cyfrowe

Wdrażanie strategii cyfrowych i Industry 4.0 wymaga pracowników o nowych kompetencjach. Jedną z nich jest gromadzenie i analiza danych, co obejmuje wiedzę z obszarów Big Data i Machine Learning. Nowe kompetencje oraz nowi specjaliści będą potrzebni także w obszarach związanych z bezpieczeństwem danych, kontrolą dostępu do nich oraz w obszarze zarządzania informacjami.

Ważnym elementem strategii cyfrowej jest wytworzenie właściwej kultury organizacyjnej pozwalającej przyciągać do przedsiębiorstwa najbardziej utalentowanych, ambitnych, młodych pracowników zainteresowanych wyzwaniami, jakie stawia przed zatrudnionym wdrażanie Industry 4.0, modernizacja zakładów lub projektowanie produktów z wykorzystaniem technologii cyfrowych.

3. Jakie cele obrać w strategii na początku?

Mając w perspektywie długofalowe działania transformujące organizację do świata produkcji cyfrowej warto zacząć od celów relatywnie łatwych do osiągnięcia, dających od razu wymierne i mierzalne efekty.

Przykładowym celem może być wdrożenie inicjatywy Real-Time Enterprise, pozwalającej na skrócenie dostępu do danych i uczynieniu bardziej efektywnym dostępu do informacji o bieżącej produkcji.

4. W jakim kierunku powinna zmierzać transformacja?

Nie jest łatwo odpowiedzieć na to pytanie, bowiem w każdym z przypadków zależy to od specyfiki produkcji w danym zakładzie. W przedsiębiorstwach procesowych, w których produktem końcowym jest np. energia elektryczna, substancje chemiczne lub paliwa, cyfrowa rewolucja pozwoli na większą kontrolę nad procesami, zwiększenie energooszczędności lub poprawę jakości produktów przy zachowaniu podobnych kosztów wytwarzania. Zbieranie informacji cyfrowych pozwoli też na lepsze skalibrowanie procesów technologicznych, lepsze przewidywanie (dzięki analizie Big Data i uczeniu maszynowemu) oraz optymalizację biznesową. Wykorzystywanie analityki predykcyjnej do celów optymalizacji i automatycznego zarządzania obsługą awarii w czasie rzeczywistym oraz samouczących się algorytmów umożliwiających analizę wpływu i wsparcie procesów decyzyjnych pozwoli osiągnąć najważniejsze cele transformacji cyfrowej.

W przypadku produkcji dyskretnej oraz hybrydowej, a przykładami takich są np.: wytwarzanie pojazdów w firmach motoryzacyjnych czy produkcja w sektorze food&beverage, digitalizacja produkcji prowadzić będzie do zmian w przebiegu wytwarzania, pozwalając na lepsze dostosowanie produktów do indywidualnych potrzeb klientów. Źródłem przewagi konkurencyjnej na rynku będzie zatem możliwość dostarczania samochodów w coraz większej liczbie wariantów „szytych na miarę” czy też wyrobów spożywczych w personalizowanych przez klientów opakowaniach.

5. Rola projektów pilotażowych

Jak wdrożyć Industry 4.0Projekty pilotażowe pozwalają nie tylko pozyskać wiedzę o użyteczności danych technologii, ale też umożliwiają zdobywanie doświadczenia aplikacyjnego. Zgromadzona w trakcie realizacji wiedza może okazać się bezcenna. Określając zakres tego typu projektów należy w sposób czytelny definiować cele i spodziewane korzyści (KPI).

Wszelkie projekty, nie tylko pilotażowe, powinna wesprzeć analiza czterech aspektów: organizacyjnego, wiedzy i kompetencji personelu, organizacji procesów oraz technologii. Często ograniczeniem może okazać się właśnie niezdolność organizacji do transformacji cyfrowej z powodu braku przeszkolenia już zatrudnionych pracowników. Warto zatem zwrócić uwagę na to, że w przedsiębiorstwach ery Industry 4.0 często będą potrzebne inne umiejętności i wykształcenie niż dostępne obecnie, a transformacja cyfrowa wymaga utworzenia zupełnie nowych stanowisk i zakresów odpowiedzialności, a dodatkowo przeszkolenia załogi w zakresie nowych kompetencji.

6. Unikanie silosowości

Ważną cechą skutecznych strategii cyfryzacji jest uniknięcie „silosowości”, czyli sytuacji gdzie poszczególne działy lub jednostki biznesowe realizują transformację cyfrową bez współpracy z innymi oraz w oderwaniu od szerszej perspektywy całej organizacji. Tymczasem implementacja koncepcji Industry 4.0 wymaga spójnego podejścia, uzgadniania standardów cyfrowych i metod wdrożenia na poziomie całego przedsiębiorstwa lub grupy kapitałowej.

Istotne jest także określenie, które systemy już funkcjonujące w organizacji można wykorzystać i w przyszłości zintegrować z nowymi rozwiązaniami cyfrowymi. Współpracę tę należy także pojmować możliwie jak najszerzej. Realizując strategię cyfrową warto rozszerzyć pole tej ostatniej poza własną organizację, tak aby realizować wspólne projekty z klientami, dostawcami, partnerami, uczelniami, ośrodkami badawczymi, a czasami nawet z konkurentami branżowymi. Celem jest dostarczanie jak największej wartości dodanej do łańcucha wartości oraz osiąganie wspólnie więcej, niż oferuje obecnie rynek.

7. Rola elementów „miękkich” w zarządzaniu nastawionym na rewolucję cyfrową

Nawet wówczas, kiedy projekt realizowany w ramach strategii cyfrowej ma charakter wyłącznie technologiczny (np. implementacja nowej generacji czujników pozwalających zbierać na bieżąco informacje o produkcji), warto zadbać o przygotowanie komunikacji w ramach całej organizacji, wykorzystując to wdrożenie do poszerzania wiedzy i edukowania o cyfrowych technologiach. Takie działania pobudzają świadomość organizacji o szerszym celu, jakim jest cyfryzacja zakładu, a pozytywne nastawienie do technologii cyfrowych pozwala wytworzyć klimat do powstawania nowych inicjatyw i koncepcji wykorzystania technologii usprawniających produkcję.

8. Priorytetem jest realizacja celów biznesowych

Oceniając przydatność poszczególnych projektów należy oceniać je pod kątem realizacji potrzeb biznesowych, dostarczenia dodatkowej wartości dla klienta, usprawnienia procesów biznesowych i odblokowania nowych możliwości tkwiących w organizacji. Celem powinno być zatem nie tyle „wdrożenie konkretnej technologii”, ale uzyskanie korzyści biznesowych. Często cele te są długofalowe, ale jeżeli umieszczone są na mapie drogowej jako „kamienie milowe” w cyfrowym rozwoju przedsiębiorstwa, wówczas da się także uzasadnić wymagane do wdrożenia konkretnej technologii wydatki, które nie zapewniają bezpośrednich korzyści krótkookresowych.

Z uwagi na zmieniające się szybko technologie od pewnego czasu dzięki zastosowaniu podejścia „produkt jako usługa” (product-as-a-service) inwestycje kapitałowe (CAPEX) mogą być zastępowane przez wydatki operacyjne (OPEX). Chroni to przedsiębiorstwo przed inwestycjami w technologie, których żywotność z perspektywy czasu okazuje się krótka i które mogą wiązać się z kosztami utopionymi. Niestety w przypadku przemysłu ciężkiego oraz procesowego (np. w sektorze chemicznym oraz energetyce) konieczne jest często podejście długoterminowe, przez co wielkość nakładów kapitałowych może być znaczna. W takich przypadkach warto zadbać o to, aby zakupione urządzenia i technologie dawały możliwości rozbudowy oraz aktualizacji zarówno sprzętu, jak i oprogramowania w przyszłości, pozwalając na wyposażanie ich w nowe funkcje, które spełnią wymagania zakładu nadążającego za technologiami Industry 4.0.

9. Rola zarządu

Tak jak przy każdej większej zmianie organizacyjnej, tak też w przypadku wdrażania rozwiązań Industry 4.0 konieczne jest zaangażowanie zarządu w transformację i osobiste wspieranie inicjatyw cyfrowych. W okresie transformacji przywództwo i zarządzanie zmianą ma znaczenie fundamentalne. Potrzebne jest także zaangażowanie wszystkich interesariuszy w organizacji, a często też poza nią.

Wyzwania i zagrożenia

Chociaż inteligentne fabryki przynoszą wiele korzyści, wiążą się one też z zagrożeniami i wyzwaniami na poziomie technologicznym oraz organizacyjnym. Poniżej przedstawiamy najczęstsze problemy, o których mówią również przedstawiciele polskich zakładów produkcyjnych.

Brak inicjatywy ze strony managementu

Wdrażanie cyfrowych zmian wymaga posiadania wizji ich wprowadzania oraz motywacje po stronie zarządów i właścicieli firm. Brak inicjatywy na tym poziomie jest jednym z częściej cytowanych powodów bierności przedsiębiorstw we wdrażaniu koncepcji Przemysłu 4.0.

(Nie)bezpieczne systemy produkcyjne

W efekcie transformacji cyfrowej systemy produkcyjne przestają być oddzielnym, zamkniętym silosem organizacyjnym, stając się równie podatne na ataki cybernetyczne jak tradycyjne sieci IT i systemy biznesowe. O tym, że zagrożenia są realne, przekonują m.in. cyberataki z wykorzystaniem oprogramowania Stuxnet oraz Duqu, blackout na Ukrainie spowodowany infekcją systemów operatora tamtejszych sieci energetycznych czy niedawny globalny atak oprogramowania ransomware WannaCry.

Niewystarczająca liczba referencji

Liczba publikacji business cases dotyczących zakończonych sukcesem wdrożeń przemysłowego Internetu Rzeczy oraz Smart Factory jest cały czas niewystarczająca z punktu widzenia wielu decydentów w przedsiębiorstwach. Również ze względu na różnorodność technologii nie istnieją też uniwersalne standardy, do których można by się odwoływać przy planowaniu, budowie i implementacji nowych aplikacji. Problemem jest też trudność z określeniem czasu zwrotu z takich inwestycji.

Problemy z koordynacją cyfrowej transformacji

Wdrażanie omawianych rozwiązań wymaga zmian w procesach, a często też ich zaprojektowanie od nowa. Dotyczy to przykładowo logistyki, metodyki produkcji czy stworzenia sprzężenia zwrotnego pomiędzy produkcją i R&D, działem marketingu oraz klientami. Skutkiem tego wdrożenie koncepcji Przemysłu 4.0 obejmuje organizacje całościowo i wymaga zastosowania podejścia strategicznego.

Braki kadrowe wśród specjalistów

Pogłębiająca się luka kompetencyjna powoduje konieczność zmian związanych z obszarem HR. Aby w pełni korzystać z nowych technologii, konieczna jest m.in. współpraca ze specjalistami zajmującymi się analizą danych. Również tradycyjne wykształcenie w obrębie automatyki wymaga zwiększania umiejętności związanych z programowaniem i technologiami IT. Owe problemy mogą być pogłębione w przypadku, gdy firma korzysta z outsourcingu pracowników.

Brak odpowiedniej komunikacji pomiędzy produkcją oraz IT

Działy produkcyjny oraz IT były przez wiele lat traktowane jako odrębne od siebie obszary, a także osobno zarządzane. Również personel zajmujący się automatyzacją i nadzorem produkcji stanowił typowo inną niż informatycy grupę pracowników. Obecnie, ze względu na postępująca integracja wymienionych obszarów, istnieje potrzeba właściwej komunikacji pomiędzy wymienionymi grupami osób i ich częstego współdziałania.

Ekspozycja danych wrażliwych

Wdrażanie rozwiązań z obszaru inteligentnych fabryk wymaga współpracy z firmami trzecimi i różnymi dostawcami technologii, którzy uzyskują dostęp do informacji w obrębie i danych wrażliwych. Rodzi to obawy o bezpieczeństwo posiadanego know-how – szczególnie gdy wdrożenie ma obejmować technologie chmurowe i zdalny dostęp do systemów produkcyjnych.

Rozpoczęcie produkcji przemysłowej zawsze było równoznaczne z posiadaniem dużego kapitału potrzebnego do uruchomienia fabryki. Obecnie, jeśli ktoś ma pomysł, może tworzyć własne, zindywidualizowane produkty korzystając z druku addytywnego 3D – początkowo na małą skalę, która później pozwoli na podniesienie niezbędnego kapitału.

Dzięki temu można będzie szybko osiągnąć skalę wytwarzania potrzebną do komercjalizacji pomysłu. Wszystko to jest możliwe dzięki technologiom należącym do obszaru Przemysłu 4.0.

Volkswagen Crafter – studium przypadku

Uruchomiona w 2017 roku, jedynie po 23 miesiącach prac wdrożeniowych, fabryka samochodów użytkowych Volkswagen Poznań we Wrześni produkuje rocznie 100 000 samochodów Volkswagen Crafter w około 60 wariantach. Siemens odpowiadał za dostarczenie rozwiązań przemieszczających części i pojazdy montowane na liniach produkcyjnych. Ze względu na dużą liczbę dostępnych rodzajów pojazdów, które są personalizowane pod potrzeby klientów, fabrykę VW Crafter można traktować jako zakład reprezentujący firmę zgodną z koncepcją Industry 4.0.

Volkswagen Poznań we Wrześni wykorzystano instalację zapewniającą kompleksową technikę służącą do transportu komponentów produkcyjnych i pojazdów. Za jej dostarczenie odpowiadała firma Siemens. Uruchomienie kompletnej linii transportowej dla montażu końcowego umożliwia produkcję od ich znalezienia się w lakierni, aż do opuszczenia fabryki przez pojazdy na własnych kołach.

Linię transportową można podzielić na część naziemną i podwieszaną. Linia naziemna składa się z wózków transportowych oraz taśm opartych na przenośnikach łańcuchowych. 64 wózki transportowe SKID odpowiadają za pracę linii montażowej o długości 1600 metrów. Dwie linie transportu taśmowego wyposażone zostały w przenośniki łańcuchowe z tworzywa sztucznego. Pierwszą z linii przemieszczane są samochody w stanie montażu na wózku transportowym SKID, drugą poruszają się kompletne samochody. W fabryce działa jeszcze trzecia taśma – dwutorowy przenośnik płytowy, na którym poruszają się pojazdy z zamontowanymi kołami.

Dodatkowo należy wspomnieć o 25-metrowych przenośnikach transportowych dla pracowników produkcji – swego rodzaju ruchomych chodnikach. Poruszają się równolegle do głównej linii w tempie przemieszczającego się samochodu, zapewniając lepszą efektywność podczas montażu oraz ergonomię pracy monterów.

Osobną formą transportu są linie podwieszane. Pierwsza z linii transportu podwieszanego EHB o długości 1250 metrów składa się z 94 tzw. zawieszek produkcyjnych. Umożliwia ona przemieszczanie się karoserii w pionie i poziomie z zadanymi prędkościami. Zawieszki te podwieszono do zbudowanej w tym celu specjalnej stalowej instalacji podczepionej do konstrukcji dachu.

Druga i trzecia linia podwieszana składają się odpowiednio ze: 190 zawieszek przeznaczonych do transportu drzwi (linia ta liczy 1000 metrów długości) oraz 25 zawieszek do przemieszczania kokpitów samochodowych (ta linia ma długość 300 metrów). Stanowią one podlinie, na których doposaża się drzwi i kokpit, a następnie montuje się te elementy w samochodach. Na potrzeby montażu drzwi przesuwnych zostało również zainstalowane 12 specjalnych zawieszek.

Cały proces produkcji samochodów we wrześnieńskiej fabryce podzielony został na etapy (takty) na taśmie montażowej. Czas jednego taktu linii produkcyjnej liczy 110 sekund, a cała linia montażowa obejmuje 120 takich taktów. Podczas produkcji pojazdy przesuwają się na linii produkcyjnej przez poszczególne stanowiska.

Tam pracownicy firmy Volkswagen realizują zaplanowane wcześniej działania posługując się przy tym nowoczesnymi narzędziami lub nadzorują pracę robotów odpowiedzialnych m.in. za montaż szyb oraz podłóg. Na wykonanie każdego z etapów montażu przewidziany jest czas, który nie może być przekroczony, bo każde takie opóźnienie wstrzymuje cały proces produkcyjny. Tempo prac przy każdym ze stanowisk jest zsynchronizowane z przesuwem transportowanych elementów.

Dysponując technologią obejmującą elementy infrastruktury odpowiedzialnej za mechanikę transportu odbywającego się na linii produkcyjnej oraz za rozwiązania służące do sterowania urządzeniami, dopasowano elementy tej infrastruktury do potrzeb klienta i dostosowano ją do potrzeb samochodów użytkowych.

Należy dodać, że proces montażu samochodów użytkowych znacznie różni się od montażu pojazdów osobowych ze względu na liczbę możliwych wariantów i rozmiarów auta. Dotyczy to zwłaszcza obszaru tylnej części pojazdu, bardziej złożonej w przypadku samochodów ciężarowych. Odpowiadając wymaganiom przedstawionym przez fabrykę Volkswagena w Poznaniu, działanie linii produkcyjnej zostało dostosowane w taki sposób, aby tę część procesów uczynić technologicznie łatwiejszą. Pojazd jest obracany podczas przesuwania się po linii montażowej po to, by łatwiej zamontować elementy znajdujące się w tyle samochodu ciężarowego, w szczególności podłogę pojazdu.

Cykl publikacji i whitepaper

Czytasz trzeci, ostatni z artykułów poświęconych tematyce Industry 4.0. Dwa poprzednie to:

  1. Od Industry 4.0 do Smart Factory: korzyści dla przedsiębiorstw
  2. Od Industry 4.0 do Smart Factory: technologie i zmiany organizacyjne

Whitepaper „Od Industry 4.0 do Smart Factory” do pobrania w postaci pliku PDF – www.siemens.pl/industry-40

  • 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?

Inżynierki 4.0 – program dla studentek uczelni technicznych

Siemens tworzy centra aplikacyjne MindSphere

Cyfryzacja produkcji i chmura obliczeniowa w przemyśle