Model Industry 4.0 staje się standardem w nowoczesnych zakładach produkcyjnych na całym świecie. To zmiana, która rewolucjonizuje organizację produkcji. Poniższy artykuł przedstawia proces przejścia do tego modelu krok po kroku i korzyści wynikające z takiej transformacji.

Czym jest Przemysł 4.0 (Industry 4.0)?

Model Przemysł 4.0 (Industry 4.0, „czwarta rewolucja przemysłowa”) to transformacja zarządzania produkcją zmierzająca w stronę możliwie najpełniejszej cyfryzacji. Jest to przejście z tradycyjnego modelu organizacji pracy w kierunku digitalizacji większości procesów.

Industry 4.0 zakłada stworzenie systemów cyber-fizycznych (CPS – Cyber-Physical Systems), czyli zintegrowania pracy fizycznych maszyn z sieciami oraz oprogramowaniem. Ma to na celu stworzenie „inteligentnej fabryki”, gdzie każda maszyna, każdy sprzęt będzie wyposażony w specjalne czujniki. Są one połączone z siecią i stanowią źródło danych.

Przemysł 4.0 zakłada monitorowanie na bieżąco informacji z maszyn i wszystkich działów. Dane te są zbierane, analizowane, a na ich podstawie algorytmy pomagają w skutecznej organizacji. Pozwala to na skuteczniejsze planowanie, zarządzanie zaopatrzeniem, monitorowanie produkcji, sprawniejszą logistykę i obsługę klienta. Model Industry 4.0 zakłada zoptymalizowanie całości procesu produkcyjnego.

industry-4.0-diagram

Jakie są korzyści organizacji pracy w modelu Industry 4.0?

Transformacja do modelu Industry 4.0 przynosi zakładom produkcyjnym liczne korzyści. Do najważniejszych z nich należą:

  • poprawa wydajności produkcji,
  • lepsza gospodarka zasobami,
  • łatwiejsza kontrola procesów produkcyjnych,
  • lepszy monitoring parametrów produkcyjnych,
  • lepsza widoczność wydajności maszyn,
  • zwiększenie jakości, stabilności i wydajności pracy,
  • szansa na wychwycenie potencjalnych problemów zanim się pojawią i wpłyną na proces produkcyjny,
  • łatwiejszy monitoring ewentualnych defektów,
  • możliwość szybszej reakcji na ewentualne problemy lub nieprawidłowości,
  • przeciwdziałanie zaburzeniom ciągłości produkcji,
  • skrócenie czasu przestojów, łatwiejsza analiza ich przyczyn, z możliwością ich zapobiegania,
  • zmniejszenie kosztów operacyjnych,
  • wsparcie statystycznej kontroli procesu (SPC),
  • szybsze i sprawniejsze podejmowanie decyzji,
  • łatwiejsze i bardziej czytelne raportowanie,
  • stałe doskonalenie operacyjne,
  • budowanie przewagi konkurencyjnej.

Jakie technologie wspierają zarządzanie produkcją w systemie Industry 4.0?

Wśród nowoczesnych technologii umożliwiających przejście do systemu Industry 4.0 wyróżnia się przede wszystkim IoT (Internet Rzeczy) i systemy MES (Manufacturing Execution System). To także Analiza Big Data, AI (Sztuczna inteligencja), Cloud computing (Chmura obliczeniowa), Cyfrowy Bliźniak (Digital Twin). Kolejne to Uczenie Maszynowe (ML – Machine Learning) i integracja systemów.

Są to filary technologiczne, na których opiera się transformacja przedsiębiorstwa w kierunku Przemysłu 4.0.

Internet Rzeczy (IoT)

Internet Rzeczy to określenie, w którym mieści się cała sieć czujników (temperatury, ciśnienia, wibracji, wilgotności, przepływu, zużycia energii) i kamer wizyjnych, które są połączone z Internetem. Mogą się one wzajemnie komunikować i wymieniać dane. Urządzenia te w czasie rzeczywistym przesyłają dane do specjalnych systemów. Tam dane są monitorowane i analizowane. Stanowi to prawdziwy most pomiędzy pracą zakładu produkcyjnego a światem cyfrowym. Internet Rzeczy daje szansę zebrania ogromnej ilości danych. Wszystko to ma na celu optymalizację procesów produkcyjnych.

System MES

MES to nowoczesny system, który jest jednym z najważniejszych elementów cyfrowej transformacji w zakładach produkcyjnych.

System MES umożliwia zarządzanie produkcją i jej monitorowanie na bieżąco w czasie rzeczywistym. MES pozwala łączyć dane z wszystkich działów, maszyn i od wszystkich operatorów w jednym miejscu. Umożliwia między innymi kontrolę realizacji zleceń, identyfikację wąskich gardeł, analizę przestojów i raportowanie danych produkcyjnych. To łącznie pozwala monitorować wydajność produkcyjną i pracować nad zwiększeniem efektywności pracy zakładu.

Inne technologie wspierające organizację produkcji

Do technologii cyfrowych wspierających optymalizację produkcji należy także Analiza Big Data. Pozwala na gromadzenie dużej ilości danych pochodzących z linii technologicznych, maszyn, czujników IoT i systemów IT. Cyfrowa analityka danych umożliwia dostrzeżenie wzorców i zależności pomiędzy wieloma aspektami działania zakładu. Pozwala to lepiej zarządzać procesem produkcyjnym, sprawniej przewidywać ewentualne problemy i lepiej spersonalizować swoją ofertę. Daje to sprawniejsze funkcjonowanie firmy.

Sztuczna Inteligencja (AI) w modelu Industry 4.0 analizuje dane i rekomenduje usprawnienia. Pomaga też przewidywać potencjalne problemy i tym samym im zapobiegać. Algorytmy Sztucznej Inteligencji potrafią odnaleźć źródła nieefektywności w procesie produkcyjnym i np. analizować wydajność maszyn. Stanowi to możliwość wdrożenia działań optymalizacyjnych odpowiednio wcześnie.

Z kolei Chmura obliczeniowa dostarcza moc obliczeniową i przestrzeń do gromadzenia danych z wielu źródeł (w tym ze wszystkich czujników, które zbierają dane w zakładzie pracy) w środowisku wirtualnym. Z danych tych można korzystać zarówno stacjonarnie, jak i z urządzeń mobilnych w dowolnym miejscu i czasie.

Do technologii wspierających optymalizację produkcji należy także Cyfrowy Bliźniak (Digital Twin). Jest to wirtualna kopia fizycznej maszyny, danej linii produkcyjnej albo nawet całego zakładu pracy. Zasilają go dane z czujników IoT. Cyfrowy Bliźniak pozwala na symulowanie nowych procesów zanim jeszcze zostaną wdrożone.

Uczenie maszynowe to kolejne rozwiązanie, które pozwala analizować dane i zależności bez konieczności ręcznego programowania każdej z reguł działania. ML wspiera m.in. przewidywanie awarii maszyn, prognozowanie zużycia surowców i analizę jakości produktów.

Dzięki uczeniu maszynowemu można szybciej reagować na wszelkie zmiany i sprawniej optymalizować procesy.

Praktyczne przykłady zastosowania Industry 4.0

Nowoczesne technologie wprowadzone do zakładów produkcyjnych sprawdzają się w wielu obszarach działania firm. Oto kilka przykładów, które pokazują, jak rozwiązania cyfrowe usprawniają procesy:

  1. Czujniki IoT w zakładach produkcyjnych monitorują poziom zużycia energii w maszynach.
  2. System MES automatycznie raportuje przestoje.
  3. Sztuczna inteligencja wyprzedza wystąpienie awarii i przekazuje informacje o możliwości jej wystąpienia.
  4. Analiza Big Data wskazuje, które obszary pracy produkcyjnej generują największe straty.
  5. Systemy cyfrowe wspierają kontrolę jakości.
  6. Uczenie maszynowe analizuje dane historyczne i prognozuje wydajność produkcji na przyszłość.

To tylko przykłady, a zastosowań nowoczesnych rozwiązań cyfrowych jest znacznie więcej.

Jak przejść od modelu tradycyjnego do Industry 4.0 krok po kroku?

Choć początkowo zmiana ta może wydawać się rewolucją wymagającą wielu skomplikowanych działań, w rzeczywistości jest bardzo intuicyjna i pozwala uprościć wiele procesów w zakładzie produkcyjnym.

Od czego zacząć przejście do modelu Industry 4.0? Oto jak przejść do modelu Industry 4.0 krok po kroku.

1. Analiza potrzeb w organizacji pracy zakładu

Na początek należy zastanowić się nad potrzebami, ewentualnymi problemami, które cyfryzacja mogłaby rozwiązać i nad możliwościami zakładu produkcyjnego. Dobrze jest przeanalizować wydajność maszyn i linii produkcyjnych oraz dotychczasowy poziom automatyzacji procesów. Następnie należy spojrzeć na sposób i sprawność komunikacji pomiędzy poszczególnymi działami, na dostępność danych produkcyjnych oraz sposób i sprawność ich raportowania. Warto też przyjrzeć się częstotliwości przestojów i ich najczęstszym przyczynom.

Warto już na początku określić, które parametry wymagają usprawnienia. Będzie stanowić to dobrą bazę do dalszych prac, a tym samym do wyznaczenia kierunku rozwoju firmy dzięki cyfryzacji. Analiza ta pozwoli też lepiej zaplanować proces digitalizacji i dobrać skuteczne rozwiązania.

2. Określenie celów transformacji

Po wykonaniu analizy funkcjonowania zakładu produkcyjnego przychodzi pora na określenie konkretnych celów biznesowych, które przedsiębiorstwo chce osiągnąć poprzez cyfryzację. Oprócz celów podstawowych, takich jak poprawa jakości produkcji i sprawności jej zarządzania, warto rozpisać też możliwie jak najdokładniej cele szczegółowe. Może być to np. zwiększenie OEE, skrócenie czasu realizacji zleceń itd. Wyznaczenie sobie takich mierzalnych celów pozwala dobrać odpowiednie rozwiązania technologiczne i sprawia, że łatwiej ocenić skuteczność ich zastosowania.

3. Audyt infrastruktury technicznej

Przed wdrożeniem nowego systemu należy sprawdzić, czy infrastruktura zakładu produkcyjnego gotowa jest na cyfryzację, ocenić stan maszyn i możliwość ich integracji z systemami cyfrowymi. Sprawdzić też trzeba poziom zabezpieczeń IT i kompatybilność obecnych systemów.

4. Wybór systemu cyfrowego

Po wykonaniu powyższego audytu czas na wybór systemu, który będzie na bieżąco, w czasie rzeczywistym zbierać dane z różnych działów i je analizować. Takim systemem jest m.in. OpenMES. Jest to system o otwartym kodzie źródłowym, bez opłat licencyjnych. To rozwiązanie dla firm przemysłowych, które poszukują systemu gotowego na sprawną integrację z urządzeniami, platformami SCADA i systemami ERP.

OpenMES to kompleksowe narzędzie do analizy, raportowania, śledzenia zleceń oraz zarządzania produkcją. Nie generuje opłat i nie uzależnia od dostawcy, daje możliwość samodzielnego hostowania i jest łatwy do wdrożenia w firmie.

Więcej o instalacji OpenMES można przeczytać w artykule: Jak zainstalować OpenMES – kompletny przewodnik krok po kroku.

5. Plan szkoleniowy dla zespołu pracowników

Stopniowe wdrożenie pracowników w nowy model funkcjonowania zakładu pracy najlepiej realizować poprzez szkolenia organizowane w firmie i symulacje procesów produkcyjnych. Dobrym pomysłem jest projekt pilotażowy. Można zacząć np. od analizy danych pochodzących z jednej z maszyn. Następnie stopniowo można rozszerzać uzyskiwane kompetencje.

Proces szkoleniowy powinien być przeprowadzony na każdym dziale, zarówno produkcyjnym i w kontroli jakości, jak i na wszystkich szczeblach zarządzania przedsiębiorstwem. Dzięki temu będzie można sprawniej przejść wraz z całą załogą proces transformacji cyfrowej. Jest to także element zwiększający zaangażowanie wszystkich pracowników w proces optymalizacji produkcji. Taki projekt pilotażowy pozwoli w spokojnym tempie przetestować nową technologię i ocenić jej efektywność w danym zakładzie produkcyjnym.

6. Stopniowe wdrożenie systemu i integracja

Wdrożenie systemu cyfrowego można realizować etapami. Tym sposobem łatwiej objąć cyfryzacją kolejne procesy i wdrażać do niej zespół. Tą metodą całe przedsiębiorstwo może stopniowo poznawać nowe rozwiązania i testować komfort pracy w nowym systemie. Pozwala to ograniczyć ryzyko dezorganizacji pracy zakładu podczas wprowadzanych zmian.

Gdy już kolejne linie produkcyjne i procesy będą zdigitalizowane, można w pełni zobaczyć, jak całość ze sobą współdziała i jakie korzyści daje wdrożenie cyfryzacji oraz czy utworzył się spójny ekosystem zarządzania produkcją.

7. Dbałość o cyberbezpieczeństwo

Na każdym etapie, począwszy od wprowadzenia cyfryzacji do pierwszych działów należy dbać o cyberbezpieczeństwo. Jest to podstawa prawidłowego zabezpieczenia wszystkich danych.

8. KPI i mierzenie efektów zastosowania nowych technologii

Po wdrożeniu cyfryzacji w firmie warto już od samego początku monitorować wskaźniki produkcyjne i regularnie analizować efekty wprowadzonej transformacji.

Obserwować należy takie wskaźniki jak np. liczba przestojów, OEE, poziom braków, czas realizacji zleceń i koszty operacyjne. Pozwoli to na bieżąco rejestrować korzyści przebytej transformacji.

9. Rozszerzanie funkcjonalności

Cyfryzację zarządzania produkcją można stale rozwijać, np. poprzez wdrażanie dodatkowych modułów, funkcji analitycznych czy integracji. Umożliwiają to nowoczesne systemy MES. Pozwalają na:

  • integrację z urządzeniami IoT,
  • integrację z ERP,
  • analizę OEE,
  • rozbudowę o moduły raportowania.

Tym samym wraz z rozwojem przedsiębiorstwa można elastycznie i stale rozwijać system jego zarządzania.

W jakich branżach produkcyjnych Industry 4.0 ma największe znaczenie?

Model Industry 4.0 sprawdzi się w każdej branży produkcyjnej. Znacznie poprawi organizację produkcji m.in. w zakładach motoryzacyjnych, produkujących elektronikę, produkty spożywcze, drogeryjne czy farmaceutyczne. Będzie dużą pomocą tam, gdzie liczy się precyzja zbierania danych i sprawna organizacja procesów produkcyjnych.

Dlaczego warto skorzystać z profesjonalnego wsparcia podczas przejścia do systemu Industry 4.0?

Profesjonalna firma może pomóc wdrożyć cyfryzację do zakładu produkcyjnego krok po kroku. Zacznie od dokładnego audytu i oceny potrzeb. Następnie indywidualnie zaplanuje rozwiązania. Pomoże wdrożyć nowy system i przeszkoli z jego działania. Będzie wsparciem na każdym etapie transformacji cyfrowej.

Industry 4.0 jako fundament nowoczesnej produkcji

Industry 4.0 to jeden z najważniejszych kierunków, w jakim idzie nowoczesna produkcja i zarządzanie przedsiębiorstwem. Działania takie jak wdrażanie systemów MES, cyfryzacja procesów i analiza danych w czasie rzeczywistym pozwalają firmom zwiększyć wydajność produkcji i skuteczniej nią zarządzać.

Transformację warto zacząć od dokładnej analizy potrzeb. Pozwoli to dobrać rozwiązania dokładnie do specyfiki zakładu produkcyjnego, usprawni przejście do modelu Industry 4.0 i pozwoli w taki sposób zaplanować i wdrożyć cyfryzację, aby przyniosła możliwie maksymalne korzyści biznesowe.

Będąc na etapie wyboru systemu cyfrowego, już teraz można sprawdzić, jak działa OpenMES w praktyce. Wystarczy skorzystać z 3-godzinnego demo na żywo: https://demo-2.getopenmes.com/