Inteligentní výroba je udržitelná výroba

Úspěch začíná definováním výrobní strategie. Tento proces zahrnuje posouzení prvního řádu, aby bylo možné porozumět dopadům včasných rozhodnutí na výrobní požadavky, včetně určení toho, co koupit od dodavatelů, které komponenty produktu vyrábět interně, pečlivý výběr partnerů a dodavatelů a kde vyrábět nové produkty. Každé z těchto rozhodnutí bude mít přímý dopad na úspěch firmy - a výběr udržitelných možností je často řešením dlouhodobého úspěchu.

Nákupní strategie se mohou dramaticky změnit, pokud vezmeme v úvahu důsledky využití energie, spotřeby zdrojů, uhlíkové stopy a postupů cirkularity. Namísto nákupu komponent s nejnižšími náklady pro funkční potřeby produktu musí výrobci vyvážit náklady s související uhlíkovou stopou vybraných komponent. Materiály a komponenty by měly pocházet od dodavatele, který sdílí udržitelné myšlení, a strategie pro přepravu zboží musí být definována brzy. Digitalizace a automatizace naštěstí pomáhají snížit zátěž spojenou se zvýšenou složitostí tohoto předefinovaného procesu výrobní strategie.

Shromažďováním a analýzou relevantních údajů lze rozhodovat s důvěrou. Pokud je pro nový produkt zapotřebí větší výrobní kapacity, porozumění potřebám a cílům zařízení v digitálním světě může pomoci určit nové umístění a uspořádání závodu, aby se vyvážil dopad výstavby na životní prostředí, spotřebu energie z výrobních linek a odhadované míry výroby. Klíčové ukazatele udržitelnosti, jako je energetická účinnost, jsou nyní jednodušší, když lze v Digital Twin vyhodnotit různé scénáře.

Tato technologie umožňuje osobám s rozhodovací pravomocí simulovat vše od osvětlení a klimatizace až po dopad dodavatelského řetězce na životní prostředí. Vybaveno těmito informacemi od začátku pomáhá organizacím činit lepší rozhodnutí.

Další fází integrace udržitelnosti je návrh linek, procesů a zařízení. Vytvořením podrobného modelu výroby v digitálním světě jako první mohou podniky simulovat různé scénáře a optimalizovat výkon v celém výrobním prostředí.

Při navrhování v digitálním světě mohou podniky implementovat větší automatizaci a zefektivnit výrobu, aby se zabránilo výpadkům v efektivitě. Například stroj na volnoběh má příležitostné náklady na neprovoz, ale existují provozní náklady na čerpanou energii, což má zase dopad na uhlíkovou stopu založený na zdroji této energie a současně snižuje investiční náklady na fyzikální materiály.

Provoz motoru déle, než je potřeba, nebo přeprava materiálu dále, než je nutné, nemusí mít zásadní dopad na jednotlivé produkty, ale tyto neefektivnosti se rychle sčítají. Udržitelná řešení těchto běžných problémů se neomezují ani na prostředí zelených polí. Proces návrhu se vztahuje i na zařízení brownfieldu. I když se to může zdát jako monumentální úkol, je toho dosaženo reorganizací výrobních linek tak, aby do stejné podlahové plochy vešly více výrobní kapacity, aktualizací procesů a strojů tak, aby udržely krok s růstem trhu, nebo aktualizací hardwarových systémů ke snížení spotřeby energie a instalací infrastruktury, jako jsou solární pole nebo akumulátory, aby lépe vydělaly z obnovitelných zdrojů energie.

Například švábský výrobce strojů Hugo Beck dokázal transformovat obalový průmysl a jejich podnikání s Digital Twin. Díky technologii Siemens inženýři použili technologii Digital Twin k návrhu stroje, který přizpůsobuje balení rozměrům produktu a optimalizuje výkon pomocí digitálních simulací. Díky inovacím a odhodlání hledat řešení, která řeší environmentální i obchodní cíle, Hugo Beck snížil spotřebu energie o 20 procent, dobu uvedení do provozu o 50 procent, obalový materiál o 30 procent a objem obalů o 10 procent.Celkově Digital Twin pomáhá podnikům nastínit jejich potřeby dříve a vyhodnotit mnoho různých možností, jak najít udržitelné procesy. Špatné strategie údržby mohou snížit celkový výkon továrny o 5 až 20%. Jinými slovy, nadměrná údržba se rovná nadměrným výdajům, díky čemuž je Digital Twin životně důležitou součástí efektivního provozu továrny.

Plánování výroby je místo, kde investice do digitalizace vykazují hodnotu. Efektivní využití materiálů, lidí a strojů činí podniky efektivními. To je také místo, kde začínají komplexní simulace a validace požadavků, které pomáhají při rozhodování a výběru partnerů dodavatelského řetězce. Organizace mohou navíc vytvářet bezpečnější pracovní podmínky, lépe školit pracovníky a investovat do vzdělávání a zvyšování kvalifikace svých zaměstnanců.

Díky datovým přehledům mohou podniky vybírat udržitelné materiály a optimalizovat využití surovin, aby minimalizovaly míru šrotu. Mohou také simulovat dopad používání recyklovaných materiálů nebo určit, kteří poskytovatelé zařízení mohou kromě průchodnosti a nákladů zajistit vyšší energetickou účinnost a opravitelnost. Minimalizace doby nečinnosti snižuje energetickou náročnost a jednotkové náklady na výrobky a zároveň přispívá k nižší uhlíkové stopě.

Pochopení, kdy stroj potřebuje údržbu, může pomoci snížit počet přepnutí během výroby. Podobně lze plánovat logistické trasy tak, aby se minimalizovaly přepravní vzdálenosti a s nimi spojené emise uhlíku a zároveň umožnily flexibilitu s inteligentním řízením zásob v případě problémů.

Plánování výroby je způsob, jakým mohou podniky vytvářet napojení, aby umožnily kruhový tok materiálu. Pochopením toho, kde bude nevyhnutelný odpad produkován brzy, lze vypracovat plány na opětovné použití, recyklaci nebo opětovné použití zbývajících materiálů.

Provádění výroby je klíčem k dosažení cílů udržitelnosti, ale sledování a prosazování udržitelných procesů může být hlavní překážkou. Zatímco simulace výroby během návrhu pomáhá najít řešení, složitost reálného světa často vyžaduje spojení uzavřené smyčky mezi digitálními a fyzickými systémy.

Naštěstí digitální řešení nabízejí příležitosti ke zlepšení kvality a výnosů. Dokonce i zkušení výrobci čelí neefektivitě při zavádění nové výroby, což vede k plýtvání materiálem, energií a časem. Integrace dat z reálného světa s digitálním dvojčatem umožňuje rychlejší optimalizaci a zvyšuje ziskovost i udržitelnost.

Náklady na energii v některých regionech rostou, což činí efektivitu kritičtější. Prohlížení provádění jako součásti většího systému může odhalit úspory nákladů a emisí. Například účinné motory mohou snížit spotřebu energie až o 30%, procesy s vysokou energií mohou být sladěny s výrobou solární energie a optimalizace intralogistiky může snížit zbytečné cestování v továrně a snížit tak energetickou poptávku i uhlíkovou stopu.

Přední výrobce spánkových produktů, Pikolin, bral svou strategii udržitelnosti vážně tím, že do svého nového zařízení začlenil nástroje Simatic Scada a Energy Management. Nová továrna společnosti Pikolin integruje výrobu od surovin po hotové výrobky, zajišťuje vysokou kvalitu při maximalizaci efektivity. Je navržen pro udržitelnost a ziskovost, splňuje energetické normy ISO 14001 a 50001, snižuje náklady a zvyšuje produktivitu. V důsledku jejich udržitelného úsilí spotřebovává závod Pikolin o 40% méně zemního plynu a přesto má o 30% vyšší výrobní kapacitu, což dokládá pozitivní výsledky optimalizace závodu.

S výrobou v plném proudu je další fází cesty monitorování. Průběžným sledováním závodů a výroby mohou výrobci proaktivně zlepšovat výrobu. Součástí této předvídavé strategie je prediktivní údržba strojů, aby fungovaly při maximální účinnosti nebo detekce problémů dříve, než k nim dojde. To, jak toto monitorování nejlépe zlepšuje výrobu, závisí na klíčových ukazatelích výkonnosti podniku, ale některé běžné jsou spotřeba energie pro analýzu na úrovni strojů, linek a zařízení, tok materiálu a využití zdrojů a bezpečnost pracovníků,

Automatizace může omezit neergonomické pohyby zaměstnanců, aby je odklonili od nebezpečných procesů. Zároveň však musí být robotika v továrně bezpečná pro pracovníky na podlaze. Ne všechny automatizované úkoly mohou být plně oddělené a monitorování jakýchkoli nebezpečných pracovních podmínek bude neocenitelné, protože továrny budou efektivnější a udržitelnější.

Poslední změnou na cestě k udržitelné výrobě je optimalizace. To je místo, kde společnosti mohou dosáhnout největšího výnosu z investic. Díky neustálé optimalizaci výroby mohou výrobci zůstat před svými konkurenty.

Integrace dat IT a OT umožňuje manažerům závodů identifikovat a předvídat trendy, které jim umožňují proaktivně upravovat provoz a získávání materiálu tak, aby se přizpůsobili neplánovaným poruchám. To jim umožňuje sledovat spotřebu energie, spotřebu vody a údaje o dodavatelích a určit uhlíkovou stopu výrobních procesů v celém hodnotovém řetězci.

Kromě toho, když stroj nebo část výrobního procesu selže, je třeba se na něj dívat s ohledem na opravu a renovaci. Digitální dvojče výroby v uzavřené smyčce s výrobou pomáhá rozhodovat, například kde upravit zařízení, aby se předešlo poruchám, které díly vyměnit a jak nejlépe dodržovat postupy opravy.

Například textilní technologie Spinnova urychlila výrobu vláken integrací automatizace a technologie digitálních dvojčat, optimalizací operací a zkrácením doby uvedení na trh. Virtuální uvedení do provozu zjednodušilo nastavení továrny, zatímco analýza dat v reálném čase zlepšila efektivitu, identifikovala úzká místa a zajistila konzistentní kvalitu od surovin po hotová vlákna. Energetická optimalizace dále posílila provoz, čímž byla výroba společnosti odolnější a nákladově efektivnější. Využitím technologií Siemens Xcelerator společnost Spinnova nejen zrychlila, ale také stanovila nové měřítko pro udržitelnou výrobu, což dokazuje, že efektivita a odpovědnost za životní prostředí mohou jít ruku v ruce v textilním průmyslu.