Wydaje się, że większość firm rozumie zmiany zachodzące na rynku i stara się za nimi nadążać, przechodząc od fazy planowania do realizacji konkretnych projektów i znaczących inwestycji. Czas pełnej digitalizacji produkcji przemysłowej to już nieodległa przyszłość.

W opinii Marcina Błasiaka, Eksperta PwC w dziedzinie automatyki i cyfryzacji przemysłowej, Przemysł 4.0 to koncepcja, która trwale zmienia model funkcjonowania przedsiębiorstw w branży przemysłowej i nie tylko. Procesy zarzadzania produkcją w dotychczasowym kształcie ulegają istotnej zmianie. Olbrzymie wolumeny danych generowane przez systemy sterowania, obecnie wykorzystywane głównie do monitorowania stanu procesów technologicznych, w przyszłości umożliwią przewidywanie ich zachowania, parametrów jakościowych produktów, a także umożliwią sterowanie produkcją w skali globalnej.

W raporcie „Przemysł 4.0, czyli wyzwania współczesnej produkcji” opracowanym przez PwC czytamy, że technologie komunikacji Machine to Machine (M2M), wykorzystanie przemysłowego Internetu Rzeczy (IoT), a także zaawansowane metody przetwarzania informacji będą stanowiły kluczowy czynnik cyfrowej transformacji. Integracja poszczególnych elementów procesów biznesowych umożliwi szybkie reagowanie na zapotrzebowanie rynku i włączenie dostawców oraz klientów w proces produkcji, sprzedaży i dystrybucji. Fabryki staną się inteligentne (smart factory), linie produkcyjne będą automatycznie modyfikować parametry pracy, urządzenia będą wymieniać informacje pomiędzy sobą szybko i efektywnie modyfikować konfigurację produktów. Produkcja stanie się bardziej elastyczna, a wytwórcy będą w stanie realizować bardziej złożone zamówienia szybciej i taniej niż dotychczas. – Nowe cyfrowe modele biznesowe umożliwią świadczenie nowych usług, a poprzez to zwiększenie udziału w rynku i przychodów przedsiębiorstwa. Cała transformacja przemysłu do modelu cyfrowego 4.0 będzie także istotną zmianą z punktu widzenia organizacji i procesów. Rola człowieka zmieni się diametralnie. Pracownicy, dotychczas podejmujący kluczowe decyzje i odpowiadający za koordynowanie procesu produkcji, zostaną przesunięci do nowej roli. Będą musieli wykształcić nowe zdolności w zakresie zaprogramowania procesu, zdefiniowania procedur i przekazania całości inicjatywy maszynom. Sami pozostaną w roli nadzorców procesu. Zmiana będzie trudna z punktu widzenia olbrzymich różnic pokoleniowych osób w niej uczestniczących. Organizacje będą wymagały znalezienia liderów, którzy tę zmianę przeprowadzą i zainspirują organizację do dalszego rozwoju w nowych obszarach w myśl tezy, że Industry 4.0 to przede wszystkim ewolucja – wyjaśnia w Raporcie Marcin Błasiak.

Zwiększenie konkurencyjności

Przemysł 4.0 obejmuje trzy główne części. Pierwsza to Internet Rzeczy (IoT – Internet of Things) oraz systemy CPS (cyber-physical systems). Drugi element Przemysłu 4.0 wiąże się z postępującą obsługą dużej liczby danych i zaawansowanymi analizami. Natomiast trzecią częścią jest odpowiednia infrastruktura komunikacyjna. To połączenie technologii, przemysłu i cyfryzacji bieżącego IoT stworzyło Przemysł 4.0.

Zdaniem Piotra Skindziera, Kierownika naukowego projektu ExpertAR,DataConsult sp. z o.o., koncepcja Przemysłu 4.0 oraz IoT zakłada stworzenie cyber-fizycznego, który w obszarze logistyki i dostaw pozwala podejmować bardziej zdecentralizowane decyzje mające ułatwić szybkie dostosowanie procesów logistycznych do błyskawicznie zmieniających się potrzeb klienta. Pełne wdrożenie tej koncepcji ma zapewnić większą konkurencyjność przedsiębiorstwa poprzez zwiększenie wydajności oraz szybszą realizację łańcuchów dostaw.

Piotr Skindzier wymienia również elementy wdrażania tej strategii w polskiej praktyce logistycznej. Są to:

– Komunikacja EDI – wdrażanie tego standardu w komunikacji pomiędzy systemami ERP, WMS i MES, co pozwala na autonomiczną komunikacją pomiędzy systemami różnych kontrahentów w ramach łańcucha dostaw. Eliminuje to wielokrotne wprowadzanie tych samych danych oraz zapewnia przyśpieszenie i zwiększenie dokładności przepływu informacji między firmami. Użycie EDI pozwala poprawić czasową dostępność informacji logistycznej, poszerzyć i uściślić dane, a także zmniejszyć pracochłonność procesów logistycznych.

– Technologia RFID – pozwala na autonomiczne śledzenie i monitorowanie łańcucha dostaw w celu poprawy jego wydajności. Wpływa to na obniżenie kosztów transportu i magazynowania. Zautomatyzowanie procesu zliczania zasobów eliminuje także kosztowne błędy związane z realizacją reklamacji.

– Technologia AR (rzeczywistość rozszerzona) – środowisko, w którym na rzeczywistość fizyczną użytkownika nakłada się generowane komputerowo bodźce. W logistyce, ze względu na konieczność pracy na fizycznych produktach, możliwe jest zastosowanie rozszerzonej rzeczywistości, z której wykorzystaniem możliwe jest np. usprawnienie realizacji procesów magazynowych czy też rejestracja parametrów logistycznych, które obecnie były niedostępne w trakcie kontroli przepływu zasobów.

W opinii Michała Drozdowicza, Head of Software Development,Consafe Logistics sp. z o.o., chociaż aktualnie mówiąc o Internet of Things często akcentuje się słowo internet, w początkowej fazie tej koncepcji ważniejszy był aspekt elektronicznej komunikacji między obiektami fizycznymi i automatycznego rejestrowania danych pochodzących z rozmaitych sensorów. Pierwszymi przykładami idei IoT były więc automatyczne bramki RFID, czujniki temperatury i odbiorniki GPS, które cyfrowo przesyłały zbierane dane do rozmaitych systemów kontroli. – Co więcej, pojęcie Internet of Things zostało ukute w 1999 roku właśnie w kontekście logistyki, a konkretnie wykorzystania RFID w łańcuchu dostaw Procter & Gamble. W dystrybucji technologie te najbardziej rozpowszechnione są w postaci bezprzewodowych termo-rejestratorów i odbiorników GPS używanych do realizacji śledzenia przesyłek. Z kolei w magazynach mamy do czynienia z coraz większym wykorzystaniem automatyki, koordynowanej przez systemy kontroli magazynu WCS (Warehouse Control System) oraz systemów RFID – uzupełnia Michał Drozdowicz.

Maksymalna efektywność

Postęp techniczny związany z rozwojem sztucznej inteligencji, internetu czy aplikacji mobilnych stwarza wiele praktycznych rozwiązań. Może być to zarówno automatyczna kontrola temperatury w chłodni, lokalizacji samochodu transportowego na trasie, jak i kontrola przepływu dokumentów. Te i szereg innych rozwiązań informatycznych w efekcie prowadzą do zwiększenia efektywności ekonomicznej i oszczędności. – W dystrybucji coraz częściej spotyka się także mobilne rozwiązania do realizacji transportu, czyli tzw. systemy Track&Trace. Dzięki zastosowaniu odbiorników GPS obecnych w terminalach mobilnych lub w smartfonach możliwe staje się dokładne i automatyczne kontrolowanie pozycji zlecenia na każdym etapie jego przewozu – mówi Michał Drozdowicz. Dodaje, że w świetle norm i regulacji dotyczących logistyki żywności i farmaceutyków niezbędne jest zapewnienie kontroli warunków przechowywania i transportu, czyli tzw. zimnego łańcucha dostaw. – Ręczne zapisywanie przez pracownika temperatury na pewnych etapach dystrybucji jest niewystarczające, natomiast nowoczesne termo-rejestratory pozwalają na ciągłe zbieranie i bezprzewodowe przesyłanie informacji do systemów kontroli transportu. Dzięki temu oprócz potwierdzenia spełnienia norm istnieje także możliwość szybkiej reakcji na ewentualne nieprawidłowości – wyjaśnia Michał Drozdowicz.

Kluczowym elementem jest więc dostęp do każdej informacji w dowolnym czasie, z dowolnego miejsca i to przekłada się na możliwości, takie jak ekonomiczna produkcja zindywidualizowanych wyrobów i krótkich serii produkcyjnych. Daje to przedsiębiorstwom stosującym rozwiązania Przemysłu 4.0 nieosiągalną do tej pory elastyczność w dostosowaniu się do oczekiwań klientów, a więc także przewagę nad konkurencją.

Rozwiązania z zakresu Przemysłu 4.0 wdrażane są na przykład tam, gdzie istnieje problem z dostępem do pracowników. Są branże i regiony, gdzie już dziś występuje głód rąk do pracy. Tam również następują szybciej decyzje związane z automatyzacją i robotyzacją procesów – branże automotive czy też budowy maszyn już dziś korzystają z tych rozwiązań i ciągle je rozwijają.

W opinii Piotra Skindziera, biorąc po uwagę coraz wyższe koszty pracy i rosnący problem ze znalezieniem nowych pracowników na rynku, odnieść można wrażenie, że środowisko magazynowe staje się coraz bardziej skłonne do podejmowania ryzyka w zakresie zastosowań rozwiązań IoT oraz szeroko pojętego Przemysłu 4.0. – Największym zainteresowaniem w zakresie optymalizacji procesów logistycznych cieszą się obszary związane z szeroko rozumianą kompletacją i pakowaniem, w szczególności towarów małogabarytowych, np. pojedynczych kartonów czy sztuk. Kolejnym obszarem zainteresowania magazynów w zakresie optymalizacji i wykorzystania nowych technologii jest kontrola jakości i rozpatrywanie reklamacji w e-commerce. Należy zaznaczyć, że ze względu na asortyment stosowany w danym magazynie czy też jego różnorodność możliwości optymalizacji procesów czasochłonnych wymagają zawsze indywidulanej analizy potrzeb konkretnego magazynu, także w zakresie możliwości zastosowań IoT w ramach Przemysłu 4.0 – uzupełnia Piotr Skindzier.

Patryk Mech, Starszy programista aplikacji biznesowych w Sente Systemy Informatyczne, podkreśla, że dużą część procesów zachodzących w logistyce magazynowej można opisać za pomocą logiki oraz szerzej pojętej matematyki, co stanowi idealne środowisko dla działania systemów informatycznych oraz koncepcji IoT. – Właściciele starszych magazynów z roku na rok coraz chętniej sięgają po narzędzia optymalizujące parametry wpływające na wydajność magazynu w stopniu, w którym umożliwia to architektura oraz ograniczenia obiektów. Adaptacja do globalnych trendów to bardzo ważny element działalności nowoczesnych przedsiębiorców, ponieważ umożliwia im utrzymanie wydajności pracy na poziomie, który przynosi zadowalającą rentowność, nawet pomimo wspomnianych ograniczeń. W przypadku budowy nowych magazynów w zdecydowanej większości już na etapie projektowania zakłada się możliwość implementacji zaawansowanych systemów zarządzania. Dzięki temu możliwe jest korzystanie z dobrodziejstw cyfrowej transformacji przedsiębiorstwa – dodaje Patryk Mech.

Na ciekawe zastosowanie beaconów, czyli aktywnych tagów nadających sygnałBluetooth Low Energy, zwraca uwagę Michał Drozdowicz. W przeciwieństwie do bramek RFID, odbiorniki sygnału Bluetooth LE są stosunkowo tanie, dzięki czemu można zainstalować w hali wystarczającą ilość punktów dostępowych, aby lokalizować dowolny tag z dokładnością poniżej 5 m. Najczęstszym przykładem wykorzystania beaconów w magazynach jest rejestrowanie lokalizacji i ruchów wózków lub terminali ręcznych, żeby umożliwić analizę i optymalizację ścieżek kompletacyjnych oraz rozkładu towaru.

– Także urządzenia elektroniczne noszone przez pracownika (tzw. wearables) mają swoje miejsce w magazynie. Oprócz istniejących od wielu lat systemów kompletacji głosowej, coraz częściej stosowane są terminale mobilne mocowane do przedramienia wraz ze skanerami pierścieniowymi. Honeywell umieścił niedawno w swojej ofercie także miniterminal mobilny z czytnikiem kodów, który można zamocować także na specjalnej rękawicy. Natomiast w sferze wdrożeń pilotażowych pojawia się technologia inteligentnych okularów (smartglasses), która w połączeniu z wymienionymi wcześniej urządzeniami dostarcza pracownikowi niezbędnych informacji i pozwala mu na wykorzystanie dwóch wolnych rąk do realizowania zadań w magazynie – wyjaśnia Michał Drozdowicz.

WMS – szeroka gama funkcjonalności

Większość systemów ERP wyposażona jest w funkcjonalności odpowiedzialne za gospodarkę magazynową. Zazwyczaj nie są one jednak zbyt mocno rozbudowane i są odpowiednie tylko dla firm, w których wystarczy, żeby system wspomagał tylko podstawowe procesy magazynowe. Pozostałe firmy często więc decydują się na wdrożenie osobnego systemu WMS, czyli dedykowanego rozwiązania informatycznego pozwalającego na optymalizację wykonywania operacji logistycznych przedsiębiorstwa.

W dojrzałych systemach ERP dostępny jest dodatkowy moduł WMS, który oferuje użytkownikom szeroką gamę funkcjonalności – od prostej ewidencji zarządzania stanami magazynowymi, aż po tworzenie geografii magazynu i obsługę magazynu wysokiego składowania.

Systemy informatyczne klasy WMS dzięki podziałowi na warianty o różnym stopniu zaawansowania znajdują zastosowanie zarówno w średniej wielkości magazynie produkcyjnym, jak i wielkopowierzchniowym centrum dystrybucyjnym wyposażonym w automatyczne systemy przenośników i układnic.

Zdaniem Piotra Skindziera, biorąc pod uwagę wielkość i potencjał polskich firm logistycznych na tle europejskim, najbardziej efektywnym rozwiązaniem w zakresie IoT i Przemysłu 4.0 będzie wdrożenie komunikacji EDI pomiędzy kooperantami, wdrożenie systemów ERP lub uzupełnienie ich o systemu WMS i MES w celu zmniejszenia ilości zapasów i eliminacji błędów popełnianych na magazynach, czy też zastosowanie technologii RFID celem lepszego nadzoru nad ruchem towarów w przedsiębiorstwie.

Wdrożenie funkcjonalności WMS ma na celu zwiększenie wydajności procesów magazynowych i poprawienie jakości wykonywanych w nim zadań. Podstawowym zadaniem WMS jest oczywiście obsługa przebiegu obrotu magazynowego, a także stworzenie precyzyjnej mapy magazynu, w celu skutecznego lokalizowania rozmieszczonych w nim zapasów. Inną ważną funkcją jest kontrola – zarówno jeśli chodzi o ilość, zgodność asortymentową, jak i efektywność procesów. Producenci takich systemów podkreślają, że ich zastosowanie to także: skrócenie czasu kompletacji, optymalne wykorzystanie powierzchni dostępnej w magazynie, redukcja kosztów papierowego, redukcja kosztów logistyki wewnątrzmagazynowej, a także kontrola efektywności działań pracowników.

W opinii Michała Drozdowicza trudno jest mówić o twardych wymaganiach, jakie Internet Rzeczy stawia systemom zarządzania magazynem. Istnieją natomiast pewne właściwości systemu WMS, które dobrze współgrają z tego typu rozwiązaniami. Jeśli stosowana jest kompletacja głosowa lub elementy automatyki magazynowej, to doskonale sprawdzi się system pracujący w oparciu o zadania, a nie dokumenty.

– Tego typu system skorzysta też najwięcej na zastosowaniu technologii RFID lub beaconów, ponieważ będzie w stanie lepiej podpowiadać pracownikowi, dokąd się udać, aby zrealizować zadanie. Co więcej, jeżeli system WMS potrafi funkcjonować bez konieczności wstępnej rezerwacji towarów pod zamówienia, to te dodatkowe dane pozwalają na dynamiczne dostosowywanie priorytetów, przeplatanie zadań, a co za tym idzie – optymalizację wykorzystania personelu i wyposażenia. W przypadku korzystania z niejednolitych systemów automatycznych niezbędnym elementem systemu WMS jest moduł kontroli magazynu (WCS), który skoordynuje ich pracę i zadba o to, aby odpowiednie transakcje trafiły do poszczególnych urządzeń w odpowiednim czasie – tłumaczy Michał Drozdowicz.

Piotr Skindzier do najważniejszych cech, jakimi musi się wyróżniać system WMS pozwalający na zastosowanie rozwiązań IoT, zalicza:

– otwartą konstrukcję systemu WMS – umożliwiającą szybką integrację pomiędzy WMS, a nowymi rozwiązaniami IoT;

– komunikację klasy EDI – umożliwiającą autonomiczną wymianę danych pomiędzy systemem WMS a różnymi komponentami automatyki magazynowej bazującej na IoT;

– autonomiczne mechanizmy decyzyjne w ramach systemu WMS – umożliwiające przetwarzanie danych pochodzących z urządzeń klasy IoT i przeprojektowanie działania magazynu bez ingerencji kadry zarządczej;

– wymianę danych w czasie rzeczywistym lub zbliżonym do rzeczywistego pomiędzy system WMS a rozwiązaniami klasy IoT.

– Wymienione funkcjonalności systemu WMS stanowią jedynie kluczowe cechy, które mają zapewnić sprawne działanie magazynu wykorzystującego Internet Rzeczy. Nie stanowią jednak one zamkniętego zbioru cech zapewniających danemu systemowi WMS możliwości współpracy z wszystkimi obecnie dostępnymi na rynku rozwiązaniem klasy IoT. Wdrażanie rozwiań IoT w celu sprawniejszego zarządzania magazynem zawsze powinno być poprzedzone analizą możliwości WMS w zakresie ergonomicznego przetwarzania nowego strumienia danych pochodzącego z urządzeń IoT – uzupełnia Piotr Skindzier.

Patryk Mech dodaje, że korzystanie z informacji pochodzących z rozproszonych źródeł może zapewnić ogromną ilość wniosków pożądanych z punktu widzenia przedsiębiorstwa. – Warto zatem zadbać o to, aby WMS wspierał także procesy Business Intelligence, które umożliwią dodatkowo analizę dostępnych informacji pod kątem podejmowania strategicznych decyzji biznesowych – podsumowuje Patryk Mech.

Optymalizacja procesów

Interesującym przykładem może być start-up Indoorway, który udostępnia na rynku zestaw narzędzi służący do monitorowania i analityki ruchu wewnątrz fabryk i magazynów. Testy pilotażowe miały miejsce w fabryce zmywarek Electrolux w Żarowie, w tzw. strefie przyjęć w magazynie komponentów.

Zwiększenie wydajności oraz poprawa bezpieczeństwa obiektów przemysłowych to jedne z ważniejszych wyzwań stojących przed ich zarządcami. Optymalizacja produkcji i magazynowania pozwala na lepsze wykorzystanie zasobów firmy, przynosząc oszczędności finansowe oraz przyśpieszając wszelkie procesy. W wielopoziomowym i stale zmieniającym się otoczeniu produkcyjnym liczy się każda sekunda, każdy pracownik oraz racjonalne zagospodarowanie powierzchni, pojazdów i innych sprzętów. Indoorway jest rozwiązaniem w duchu czwartej rewolucji przemysłowej, które łączy świat maszyn i technologię informacyjną.

System pozwala zbierać dokładne dane na temat ruchu pracowników, wózków widłowych i innych pojazdów wewnątrz obiektu przemysłowego. Określanie lokalizacji maszyn i osób jest możliwe dzięki informacjom zbieranym z czujników umieszczonych na pojazdach oraz sensorów znajdujących się w urządzeniach mobilnych.

Istnieje dostęp do intuicyjnego panelu analitycznego. To w nim menadżerowie fabryk i magazynów mogą obserwować w czasie rzeczywistym natężenie ruchu na danej platformie czy hali. Panel pozwala także analizować dane historyczne, które pomagają zidentyfikować np. poziom wykorzystania maszyn i dystanse przebyte przez pojazdy. Narzędzie to umożliwia również analizę danych na graficznych “heat mapach” oraz w podziale na poszczególne strefy i obiekty. Z ekosystemu sensorów i usługi B2B od Indoorway można korzystać stale, dla trwałego usprawnienia procesów i podniesienia komfortu pracy, lub przez kilka tygodni, aby zbadać bieżącą wydajność zakładu.

Producentem, który zdecydował się przetestować Indoorway Industry 4.0 do analizy procesów produkcji, był Electrolux – fabryka zmywarek w Żarowie. Zdaniem przedstawicieli firmy dzięki danym zebranym za pomocą rozwiązania Indoorway udało się sprawdzić poziom wykorzystania każdej z ramp rozładunkowych, przeanalizowano pracę poszczególnych zmian, a także monitorowano ruch wózków widłowych. Analiza tych informacji pozwoliła więc ustandaryzować pracę zespołów, lepiej monitorować środki trwałe oraz optymalizować procesy logistyczne. Projekt był udany tym bardziej, że fabryka w Ożarowie jest miejscem, w którym zaczyna się proces logistyki wewnętrznej firmy, a każde opóźnienie na tym etapie może mieć konsekwencje dla całej produkcji.

Poza tym dzięki dokładnym algorytmom pomiarowym Indoorway zmniejszył liczbę sensorów potrzebnych do zdigitalizowania budynku. W sumie okazało się to rozwiązanie niemal trzykrotnie tańsze od podobnych systemów. Zespół zajmuje się całym procesem implementacji, który może zostać przeprowadzony podczas nocnej lub weekendowej zmiany. Pokrycie beaconami przestrzeni 3500 m2 w fabryce Electrolux i dostosowanie urządzeń mobilnych zajęło pracownikom Indoorway 8 godzin.