Inteligentne technologie otaczają nas z zewnątrz. W zasadzie to już żyjemy w cyfrowym świecie w wielu wymiarach. Tak jest również w przemyśle. Połączenie świata fizycznego z wirtualnym, inteligentnym wytwarzaniem to fundament Przemysłu 4.0. Nowoczesne rozwiązania cyfrowe umożliwiają elastyczną automatyzację produkcji, a to z kolei wpływa na indywidualizowanie produktów. I to jest fabryka przyszłości.

Inteligentna fabryka pozwala więc na lepsze wykorzystanie aktywów, chociażby poprzez skrócenie przestojów. Z drugiej strony, zapewnia optymalizację kosztów produkcji dzięki monitorowaniu strat i ponoszonych kosztów. Nowoczesne rozwiązania to również m.in. nowe, bardziej wydajne modele produkcyjne, a także lepsze planowanie i zarządzanie procesami wytwórczymi.

To proces

W opinii Marka Drewniaka, Kierownika Sekcji Badań i Rozwoju w Dziale Automatyki, AIUT Sp. z o.o., smart factory to obraz przedsiębiorstwa zawierający pełne wdrożenie koncepcji, gdzie wszystkie procesy przemysłowe są monitorowane i poddawane bieżącej analizie w celu jak najlepszego zarządzania w oparciu o dane. Tu cyfryzacja procesów jest głęboka i odbywa się z wykorzystaniem m.in. rozwiązań Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industry Internet of Things, IIoT), wszechobecnych czujników, uczenia maszynowego czy mechanizmów sztucznej inteligencji, a także nowoczesnych metod organizacji produkcji. – W praktyce nie ma jednak jednego momentu, w którym fabryka oficjalnie staje się inteligentna. To proces. W pewnym uproszczeniu smart factory jest typem nowoczesnego zakładu produkcyjnego, gdzie wykorzystuje się zaawansowane, zintegrowane technologie do zarządzania i organizacji produkcji oraz wsparcia utrzymania i ciągłego udoskonalania wytwarzanego produktu. Dążymy do modelu, gdzie wszystkie procesy, nie tylko główne, ale również pomocnicze, jak logistyka, będą podlegały automatyzacji i digitalizacji – dla lepszego zarządzania w oparciu o rzeczywisty stan zakładu lub magazynu – uważa Marek Drewniak.

Dzisiaj smart factory to pojęcie, które zawsze pojawia się w kontekście współczesnej produkcji. Zdaniem Dariusza Kacperczyka, Doradca Zarządu, eq system sp. z o.o., to powoduje, że fabryki traktujemy jako jednolite całości, a nie instytucje podzielone na oddzielne, segregowane jednostki funkcjonalne. Produkcja nowej generacji powinna być dostosowana do zmiennych warunków i stawianych przed nią problemów. W nowych warunkach optymalizacja pracy zakładu będzie realizowana poprzez usprawnienie i przyśpieszenie komunikacji. – Punktem wyjścia są rozwiązania oferowane przez wizję „inteligentnego środowiska” dla produkcji, a „inteligentna fabryka” jest definiowania jako współpraca pracowników i maszyn związana z realizacją ich zadań. I mimo że termin „smart factory” jest powszechnie używany (czasem można odnieść wrażenie, że nawet nadużywany), nie doczekał się jeszcze spójnej definicji. Istnieje U-Factory (ubiquitous factory / wszechobecna fabryka), the factory of things (fabryka rzeczy), factory in real time frame (fabryka w czasie rzeczywistym), czy wreszcie inteligentna fabryka przyszłości – tłumaczy Dariusz Kacperczyk.

Na podstawie analizy literatury dotyczącej smart factory cechy, które są pożądane dla inteligentnej fabryki, odnoszą się do elastyczności, niskich kosztów, zmienności oraz zwinności. Na tej podstawie definicja inteligentnej fabryki powinna się opierać na koncepcji, że jest to rozwiązanie produkcyjne, które zapewnia elastyczne i adaptacyjne procesy produkcyjne, rozwiązujące problemy pojawiające się w zakładzie produkcyjnym o dynamicznych i szybko zmieniających się warunkach brzegowych w świecie o rosnącej złożoności.

– Definicja, która jest mi najbliższa, to rozumienie inteligentnej fabryki jako połączonego i jednocześnie elastycznego systemu produkcyjnego, który wykorzystuje ciągły strumień danych z połączonych operacji i systemów produkcyjnych, aby się uczyć i dostosowywać do nowych wymagań rynkowych. Prawda jest jednak taka, że terminy „Przemysł 4.0” oraz „smart factory” są mocno nadużywane. Automatyzacja przemysłu, cyfryzacja danych, rozwój infrastruktury IT to nadal ewolucja Przemysłu 3.0, udoskonalenia w kierunku Przemysłu 3.1 lub 3.2, ale ciągle nie jest to rewolucja Industry 4.0, która ma być pełną autonomicznością systemów, samodzielnie podejmujących decyzje – kończy Dariusz Kacperczyk.

Sprzyjająca sytuacja

Obecna sytuacja sprzyja rozwojowi inteligentnych fabryk i zwiększaniu nakładów inwestycyjnych na technologie. W ostatnich latach wiele się pod tym względem zmieniło. W opinii Aleksandra Faleńczyka, Dyrektora Sprzedaży, Systemy dla Produkcji, PSI Polska, kadra kierownicza przedsiębiorstw już wcześniej dostrzegała wielki potencjał w transformacji cyfrowej swoich przedsiębiorstw, ale informatyzację postrzegała głównie przez pryzmat optymalizacji procesów. Pandemia to zmieniła. – Nie dość, że proces cyfryzacji przyśpieszyła, to jeszcze unaoczniła, że IT jest sposobem na to, by przetrwać w trudnych, niepewnych czasach. W tym roku szczególnym motorem przyśpieszenia transformacji cyfrowej jest chęć poprawy efektywności energetycznej i zmniejszenia energochłonności przedsiębiorstw. Chodzi z jednej strony o zmniejszenie i racjonalizację zużycia energii, z drugiej – o inwestycje w odnawialne i niskoemisyjne źródła energii – tłumaczy Aleksander Faleńczyk.

Jego zdaniem, obserwując rynek, globalnych klientów czy też posiłkując się danymi z raportu Komisji Europejskiej „Digital Economy and Society Index (DESI) 2022”, widzimy, że Polska nie jest jeszcze w czołówce państw, w których firmy stosują najnowsze technologie. – Patrząc jednak na dynamikę wzrostu cyfrowej transformacji, myślę, że niebawem dołączymy do czołówki państw w UE. Jesteśmy już dziś w wielu aspektach bardziej scyfryzowanym społeczeństwem niż wiele zachodnich krajów, chętniej i szybciej adaptujemy nowinki technologiczne. To przekłada się też na decyzje zakupowe firm – uważa Aleksander Faleńczyk.

Poza tym konsekwencją obecnej sytuacji geopolitycznej w Europie Środkowo-Wschodniej jest wzrost kosztów surowców energetycznych. Część zakładów wykorzystuje te surowce w swoim procesie produkcyjnym. Decyzje w pewnych obszarach przyśpieszyły, a w innych projekty stały się mniej priorytetowe.

Adrian Stelmach, Dyrektor Pionu IT, Członek Zarządu Operacyjnego, AmiSter, wskazuje, że wzrost cen gazu czy węgla o kilkaset procent spowodował, że niektóre fabryki stanęły przed widmem utraty płynności. W takich sytuacjach wygranymi są ci, którzy dokładnie wiedzą, jakim kosztem poszczególnego wyrobu gotowego jest np. gaz, i są w stanie przesunąć wzrost ceny na swojego klienta końcowego. Jeżeli firma nie posiada tego rodzaju danych, próbuje manualnie przeliczać wartości. Inną rzeczą jest zwiększona motywacja do szukania oszczędności. Jeżeli konkurencja jest w stanie podwyższyć ceny końcowe o mniejszą wartości niż my, może zwiększyć swój udział w rynku. Inteligentne rozwiązania mogą być wsparciem w eliminowaniu marnotrawstwa (na które w czasach spokoju i stabilizacji czasami przymyka się oko), a w efekcie — pomocą w znalezieniu realnych oszczędności. Trzeba mieć jednak świadomość, że dobór technologii, opracowanie koncepcji wdrożenia i przeprowadzenie w odpowiedni sposób procesu zakupowego to działania, które potrzebują czasu. Warto więc zabrać się za nie jak najszybciej.

– W naszym kraju nadal wiele osób pracuje w zakładach produkcyjnych. Są badania, w których Polska zajmuje 1. miejsce w skali świata (pod względem procentowego udziału pracowników produkcyjnych w stosunku do wszystkich osób aktywnych zawodowo). W niektórych sektorach znaczna liczba ludzi (nie tylko z naszego kraju) chętnych do wykonywania prostych czynności manualnych obniża motywację do przeprowadzania procesu zmian. U nas także największy udział (jeżeli weźmiemy pod uwagę kraje rozwinięte Europy Środkowo-Zachodniej) w PKB ma sektor przemysłowy. Sama specyfika naszej produkcji — zakłady często są tymi, które dostarczają części do fabryk z Europy Zachodniej — narzuca pewne ograniczenia. Mimo wszystko uważam, że jesteśmy na dobrej drodze, przynajmniej na poziomie mojej specjalizacji, jaką jest analiza i wnioskowanie z danych. Jest to obszar, który sam się broni w wieloetapowych procesach produkcyjnych – kończy Adrian Stelmach.

Optymistą jest także Ireneusz Borowski, Country Manager Poland, Dassault Systèmes, którego zdaniem inteligentne technologie cyfrowe, takie jak Internet Rzeczy (IoT), sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe, mają potencjał, aby zmienić model naszej pracy i prowadzenia biznesu, a także interakcji firm z klientami i otoczeniem zewnętrznym. – Jak pokazuje badanie „Gotowość polskich firm produkcyjnych do transformacji cyfrowej i migracji do chmury. Analiza sytuacji w obliczu pandemii COVID-19”, przeprowadzone przez PMR na zlecenie Dassault Systèmes, polskie firmy doskonale zdają sobie sprawę z korzyści płynących z IoT. Blisko połowa dużych organizacji (49%) uważa, że w ciągu 2 lat rozwiązania IoT będą miały strategiczne znaczenie dla rozwoju przedsiębiorstw przemysłowych w Polsce – twierdzi Ireneusz Borowski.

Przełamywanie tradycyjnych schematów

Dzisiaj inteligentne rozwiązania, np. w zarządzaniu produkcją to przede wszystkim zastępowanie prac wykonywanych manualnie przez algorytmy i maszyny. Nie chodzi tu o zastępowanie ludzi w pracy, a raczej o odciążenie ich od pewnych zadań, które są powtarzalne, z punktu widzenia człowieka po prostu nudne i nierozwijające. – Ważnym aspektem, który będzie również miał wpływ na digitalizację przedsiębiorstw, jest zielona transformacja oraz poszukiwanie możliwości efektywniejszego wykorzystania energii i zasobów. Pole do poprawy wskaźników jest spore. Dobra sytuacja gospodarcza, rosnące przychody firm, relatywnie niskie koszty energii w ostatnich latach sprawiały, że firmy tych obszarów na ogół nie optymalizowały – wyjaśnia Aleksander Faleńczyk.

W jego opinii rośnie zainteresowanie inteligentnymi rozwiązaniami dla firm. – Dotyczy to różnych branż, w których jako PSI Polska jesteśmy obecni – zarówno produkcyjnej, logistycznej, energetycznej jak i transportu publicznego. Klienci chętnie uczestniczą w webinarach, spotkaniach na żywo, chcą podnosić poziom swojej wiedzy, oczekują też od dostawcy rekomendacji i doradztwa. Zdają sobie sprawę z tego, że cyfrowa transformacja firmy to wymagający proces, w którym współpraca partnerów, dostawców, rozwiązań jest niezwykle istotna. W wielu przypadkach główny cel, jaki jest stawiany przed wdrożeniem naszych rozwiązań, to właśnie przeniesienie przedsiębiorstwa w świat cyfryzacji – dodaje Aleksander Faleńczyk.

W przypadku dużych firm wprowadzanie nowych technologii wykorzystujących sztuczną inteligencję czy uczenie maszynowe nie jest żadnym novum. Systemy, takie jak WMS, APS, MES, systemy monitorowania wycieków rurociągów, bazują na tych technologiach i od kilku lat jesteśmy przygotowani do wdrażania takich rozwiązań, m.in. w sektorze produkcji, handlu czy energetyki. – Co więcej, są w Polsce firmy, których podejście do informatyzacji może stanowić wzór dla zagranicznych partnerów. Do tej pory liderami w tej dziedzinie były przedsiębiorstwa energetyczne i logistyczne. Natomiast ostatnie zmiany w otoczeniu biznesowym wymuszają też na przedsiębiorstwach produkcyjnych podążanie w kierunku AI (Artificial Intelligence), IIoT, AR (Augmented Reality). Widzimy to po coraz większym zainteresowaniu naszych klientów tego typu rozwiązaniami – kończy Aleksander Faleńczyk.

Fumio Adam Okazaki, Product Specialist ISC, OMRON, także wskazuje, że może jeszcze technologie, takie jak AI, IIoT i AIR, nie są codziennością, jednak widać coraz większe zainteresowanie takimi rozwiązaniami. Najbardziej widoczne jest to w zakładach zarządzanych przez międzynarodowe koncerny, gdzie świadomość technologii sprzyja standaryzacji i otwartości lokalnej kadry zarządzającej. – Co nie znaczy, że tylko tam. Krajowi producenci też coraz bardziej przychylnie podchodzą do inwestycji, które mogą przynieść oszczędności w dłuższej perspektywie czasowej. Możemy zaobserwować, że zmienia się sposób myślenia dyrekcji zakładów, które stawiają na stabilny, rozłożony w czasie zysk – dodaje Fumio Adam Okazaki.

Z kolei Ireneusz Borowski opowiada o platformie 3DEXPERIENCE od Dassault Systèmes, która – oferująca znacznie więcej niż moduły oprogramowania i łączność bezprzewodową – stanowi podstawę strategii platformowej, która tworzy nowe możliwości na każdym etapie produkcji i zapewnia wysoki stopień współpracy w ramach wewnętrznych łańcuchów wartości. – Dla przykładu, dzięki zastosowaniu jednolitej platformy podczas projektowania poszczególne koncepcje mogą być współdzielone, śledzone i omawiane ze wszystkimi interesariuszami uczestniczącymi w procesie za pośrednictwem zunifikowanego interfejsu. Opierając się na jednej wersji prototypu lub produktu, wszyscy interesariusze mogą mieć dokładny wgląd w status projektu w czasie rzeczywistym – tłumaczy Ireneusz Borowski.

Jego zdaniem w obecnym dążeniu ku cyfryzacji producenci często wdrażają technologie, takie jak AI, VR czy IIoT. Dostawcy oferują te systemy niezależnie – w rezultacie brakuje im więc integracji w ramach jednolitej platformy, a firmy nie są w stanie wykorzystać potencjału zebranych danych. – Zamiast osiągnąć swój cel, jakim jest szybka i usprawniona produkcja oraz operacje generowane przy wsparciu IoT, firmy zmagają się z trudnościami, nie mogąc sprostać cyfrowemu zapotrzebowaniu w swoich wewnętrznych łańcuchach wartości i szerszych łańcuchach dostaw. W wielu przypadkach muszą one pokonać poważne przeszkody związane z koordynacją platform, odpowiednim skalowaniem i integracją różnych strumieni danych. W rezultacie, producenci ci często nie są w stanie wykorzystać swoich wysiłków w dziedzinie digitalizacji i ryzykują pozostanie w tyle za konkurencją – kończy Ireneusz Borowski.

Faktem jest jednak, że w polskich fabrykach rzeczywistością już jest wprowadzanie technologii AI, IIoT czy AR. – Są rzeczywistością. Jednak w większości przypadków to projekty-latarnie, które w małej skali pokazują pewien kierunek. Uważam, że takie podejście jest bardzo dobre. Często bowiem widzę pewne problemy w przeprowadzaniu procesów zakupowych rozwiązań z zakresu nowych technologii. Trudności te są chęcią wprowadzenia wielkiej zmiany w zbyt krótkim czasie. Firmy zapominają o tym, że wdrażając pierwsze rozwiązania — warto pewne pomysły rozwinąć w momencie, w którym system będzie już działać. Dochodzi również ważny aspekt zarządzania zmianą w organizacji. W końcu zmieniając sposób pracy ludzi, trzeba umieć w odpowiedni sposób przeprowadzić politykę komunikacyjną. Aktualnie wiele fabryk jest na etapie poszukiwań, edukacji, konsultacji oraz próby dostosowania nowych technologii do swoich potrzeb i procesów – potwierdza Adrian Stelmach.

Nasz temat dobrze podsumowuje Marek Drewniak. Jego zdaniem generalnie rynek dąży do przełamania tradycyjnych schematów i zaawansowanej automatyzacji procesów przemysłowych, nie tylko w celu poprawiania jakości czy zwiększania mocy produkcyjnych, ale również w celu dostosowywania się do wciąż zmieniających się warunków i wymagań, a przez to do efektywniejszego wprowadzania nowych produktów na rynek. – Zarządzanie obejmuje nie tylko klasyczne balansowanie dostępnymi zasobami, czasem i infrastrukturą, ale również wpływ produkcji danych partii produktowych na zużycie energii czy długofalowe oceny dostępności energii. Zmieniają się również techniki wdrażania systemów zarządzania produkcją. Nowe strategie zakładają zwinne zarządzanie projektami i podejście iteracyjne przy ich realizacji. Wszystko po to, żeby przedsiębiorstwa mogły lepiej i szybciej reagować. Oczywiście wdrażanie nowego podejścia nie dzieje się nagle, to proces ciągły, realizowany stopniowo. Niemniej każdy etap wprowadzenia ulepszeń poprawia wydajność procesów – wyjaśnia Marek Drewniak.

Ważnym i nierozerwalnie związanym z rozwojem elementem tej strategii jest człowiek. Wiele zależeć będzie od jego nastawienia, wkładu pracy i kompetencji menadżerskich.

Sławomir Erkiert

Ten i inne artykuły znajdziecie w czasopiśmie Kaizen – dostępnym w naszym sklepie