Έξυπνη παραγωγή είναι η βιώσιμη παραγωγή | Siemens

Η επιτυχία ξεκινά με τον καθορισμό της στρατηγικής παραγωγής. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει αξιολογήσεις πρώτης τάξης για την κατανόηση των επιπτώσεων των πρώιμων αποφάσεων στις ανάγκες παραγωγής, συμπεριλαμβανομένου του προσδιορισμού του τι πρέπει να αγορασθεί από προμηθευτές, ποια εξαρτήματα προϊόντων να παραχθούν εσωτερικά, της προσεκτικής επιλογής συνεργατών και προμηθευτών, καθώς και του πού να μεταποιηθούν νέα προϊόντα. Κάθε μία από αυτές τις αποφάσεις επηρεάζει εν δυνάμει άμεσα την επιτυχία μιας επιχείρησης - και η επιλογή βιώσιμων μεθόδων είναι συχνά η απάντηση για μια μακροπρόθεσμη επιτυχία.

Οι στρατηγικές αγοράς μπορούν να αλλάξουν δραματικά εάν ληφθούν υπόψη, επίσης, οι επιπτώσεις της ενεργειακής κατανάλωσης, η χρήση πόρων, το αποτύπωμα CO2 κι οι πρακτικές κυκλικότητας. Αντί να αγοράζουν υλικά του χαμηλότερου δυνατού κόστους για τις λειτουργικές ανάγκες του προϊόντος τους, οι παραγωγοί καλούνται να βρουν την ισορροπία ανάμεσα στο κόστος και το επιμέρους αποτύπωμα άνθρακα επιλεγμένων εξαρτημάτων. Τα υλικά και τα εξαρτήματα καλό είναι να προέρχονται από έναν προμηθευτή που φέρει κι αυτός τη νοοτροπία της βιωσιμότητας, καθώς και η στρατηγική για τη μεταφορά αγαθών χρειάζεται να καθοριστεί νωρίς. Ευτυχώς, η ψηφιο- κι αυτοματοποίηση μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση του βάρους αυτής της αυξημένης πολυπλοκότητας στα πλαίσια της επαναπροσδιοριζόμενης διαδικασίας παραγωγικής στρατηγικής.

Συλλέγοντας και αναλύοντας τα σχετικά δεδομένα, οι αποφάσεις μπορούν να ληφθούν με αυξημένη εμπιστοσύνη. Εάν απαιτείται περισσότερη παραγωγική ικανότητα για ένα νέο προϊόν, η κατανόηση των αναγκών και των στόχων μιας παραγωγικής μονάδας στα πλαίσια του «ψηφιακού κόσμου» μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό νέων τοποθεσιών και σχεδίων εγκαταστάσεων για την εξισορρόπηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της κατασκευής, της κατανάλωσης ενέργειας εκ των γραμμών παραγωγής και των εκτιμώμενων ρυθμών αυτής. Οι KPI αειφορίας, όπως η ενεργειακή απόδοση, έχουν πλέον απλουστευθεί μιας και πλέον διαφορετικά σενάρια μπορούν να αξιολογηθούν σε Digital Twin.

Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων να προσομοιώνουν τα πάντα, από τον φωτισμό και τον έλεγχο του μικρο-κλίματος έως τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της αλυσίδας εφοδιασμού τους. Έχοντας στη φαρέτρα τους τέτοιες πληροφορίες από την αρχή οι οργανισμοί μπορούν να λαμβάνουν τις βέλτιστες αποφάσεις.

Η επόμενη φάση για την ένταξη της βιωσιμότητας είναι ο σχεδιασμός μονάδων, γραμμών και διαδικασιών παραγωγής. Δημιουργώντας πρώτα ένα λεπτομερές μοντέλο παραγωγής στον «ψηφιακό κόσμο», οι επιχειρήσεις μπορούν να προσομοιώσουν διαφορετικά σενάρια για να βελτιστοποιήσουν την απόδοση καθ' όλο το εργοστασιακό περιβάλλον.

Κατά τον σχεδιασμό στον ψηφιακό κόσμο, οι επιχειρήσεις μπορούν να εφαρμόσουν μεγαλύτερη αυτοματοποίηση και να εξορθολογίσουν την παραγωγή, για να αποφευχθούν εκπτώσεις στην αποδοτικότητα. Για παράδειγμα, μια μηχανή σε ρελαντί έχει κόστος ευκαιρίας μη λειτουργίας, αλλά υπάρχει κι ένα λειτουργικό κόστος από την ενέργεια που αντλείται, η οποία με τη σειρά της έχει αντίκτυπο στ' αποτύπωμα άνθρακα λόγω της πηγής της ενέργειας, γεγονός που μειώνει ταυτόχρονα και τα επενδυτικά κόστη των φυσικών υλικών.

Η λειτουργία ενός κινητήρα για περισσότερο απ' ό,τι χρειάζεται ή η μεταφορά υλικών περισσότερων από ό,τι είναι απαραίτητο μπορεί να μην έxoυν σημαντικό αντίκτυπο ανά προϊόν, αλλά αυτές οι αστοχίες μπορεί να επιφέρουν επιπτώσεις άμεσα. Οι βιώσιμες λύσεις για αυτά τα κοινά προβλήματα δεν περιορίζονται μόνο σε περιβάλλοντα greenfield (παρθένα γη). Η διαδικασία σχεδιασμού αφορά και σε μονάδες brownfield (παλαιά βιομηχανική περιοχή). Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται δύσκολο εγχείρημα, μπορεί να επιτευχθεί με την αναδιοργάνωση των γραμμών παραγωγής, ώστε περισσότερη παραγωγική ικανότητα να αποδίδεται στον ίδιο χώρο, με την επικαιροποίηση των διαδικασιών και των μηχανημάτων, ώστε να συμβαδίζουν με την ανάπτυξη της αγοράς, καθώς και των συστημάτων υλισμικού, με στόχο τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και την εγκατάσταση υποδομών, όπως ηλιακές συστοιχίες ή μπαταρίες για την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Επί παραδείγματι, ο κατασκευαστής μηχανών εκ Σουαβίας, Hugo Beck, κατάφερε να μεταμορφώσει τη βιομηχανία συσκευασίας και τις δραστηριότητές του με το Digital Twin. Με την τεχνολογική συνδρομή της Siemens οι μηχανικοί του χρησιμοποίησαν το Digital Twin, για να σχεδιάσουν ένα μηχάνημα που προσαρμόζει τη συσκευασία στις διαστάσεις του προϊόντος, βελτιστοποιώντας την απόδοση μέσω ψηφιακών προσομοιώσεων. Λόγω της καινοτομίας και της δέσμευσής του στην εξεύρεση λύσεων που ανταποκρίνονται τόσο στους περιβαλλοντικούς όσο και στους επιχειρηματικούς στόχους, η Hugo Beck έχει καταφέρει να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά 20%, το χρόνο έναρξης λειτουργίας κατά 50%, τις πρώτες ύλες συσκευασίας κατά 30% και τον όγκο συσκευασίας κατά 10%.
Συνολικά, το Digital Twin βοηθά τις επιχειρήσεις να καθορίσουν τις ανάγκες τους νωρίτερα και να αξιολογήσουν πολλές διαφορετικές επιλογές για την εξεύρεση βιώσιμων διαδικασιών. Οι κακές στρατηγικές συντήρησης μπορούν να μειώσουν τη συνολική απόδοση ενός εργοστασίου κατά 5 έως 20%. Με άλλα λόγια, η υπερβολική συντήρηση συνεπάγεται υπερβάλλουσες δαπάνες, καθιστώντας το Digital Twin ζωτικό συστατικό της αποτελεσματικότητας των εργοστασιακών λειτουργιών.

Ο σχεδιασμός παραγωγής αποτελεί έναν καλό τομέα ανάδειξης της αξίας των επενδύσεων ψηφιοποίησης. Η αποτελεσματική αξιοποίηση υλικών, ανθρώπινου δυναμικού και μηχανών εγγυημένα αυξάνει την αποδοτικότητα των παραγωγικών επιχειρήσεων. Αυτός είναι, επίσης, ο τομέας όπου οι ενδελεχείς προσομοιώσεις και η επικύρωση προϋποθέσεων παίζουν ενεργό ρόλο στη λήψη αποφάσεων και την επιλογή των συνεργατών ως προς την αλυσίδα εφοδιασμού. Επιπλέον, οι οργανισμοί μπορούν να δημιουργήσουν ασφαλέστερες συνθήκες εργασίας, να καταρτίσουν καλύτερα τους εργαζομένους και να επενδύσουν στην κατάρτιση και την αναβάθμιση των δεξιοτήτων των υπαλλήλων τους.

Βάσει ενημερώσεων δεδομένων, οι επιχειρήσεις μπορούν να επιλέξουν βιώσιμα υλικά και να βελτιστοποιήσουν τη χρήση πρώτων υλών, προκειμένου να ελαχιστοποιήσουν τα επίπεδα απορριμμάτων. Μπορούν, επίσης, να προσομοιώσουν τον αντίκτυπο της χρήσης ανακυκλουμένων υλικών ή να καθορίσουν ποιοι προμηθευτές εξοπλισμού μπορούν να προσφέρουν αυξημένη ενεργειακή απόδοση κι επισκευασιμότητα, πέραν της τυπικής σχέσης απόδοσης-κόστους. Η ελαχιστοποίηση των χρόνων αδράνειας μειώνει τις ενεργειακές ανάγκες και το ανά παραγωγική μονάδα κόστος των προϊόντων, συμβάλλοντας παράλληλα σε χαμηλότερο αποτύπωμα CO2.

Επιπρόσθετα, η κατανόηση του πότε ένα μηχάνημα χρειάζεται συντήρηση μπορεί να βοηθήσει και στη μείωση των αλλαγών κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Ομοίως, μπορούν να προγραμματιστούν διαμετακομιστικές διαδρομές για την ελαχιστοποίηση των αποστάσεων μεταφοράς και κατ' επέκταση των σχετικών εκπομπών CO2, επιτρέποντας παράλληλα την ευελιξία με έξυπνη διαχείριση των αποθεμάτων σε περίπτωση κάποιου απροόπτου.

Ο σχεδιασμός παραγωγής είναι ο μοναδικός τρόπος με τον οποίο οι επιχειρήσεις μπορούν να δημιουργήσουν, τέλος, σημεία διασύνδεσης, ώστε να σχηματισθεί μια κυκλική ροή υλών. Η πρώιμη κατανόηση του πού πρόκειται αναπόφευκτα να παραχθούν απόβλητα επιτρέπει τη δυνατότητα σχεδίων για επαναχρησιμοποίηση, ανακύκλωση ή αλλαγή χρήσης των εναπομεινάντων υλικών.

Η εκτέλεση της παραγωγής συνιστά το κλειδί για την επίτευξη των στόχων βιωσιμότητας, αλλά η παρακολούθηση και η επιβολή βιώσιμων διαδικασιών μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εμπόδιο. Καθόσο η προσομοίωση της παραγωγής κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού βοηθά στην εξεύρεση λύσεων, η πολυπλοκότητα του πραγματικού κόσμου απαιτεί συχνά μια διασύνδεση κλειστού βρόχου μεταξύ των ψηφιακών και των ζώντων συστημάτων.

Ευτυχώς, οι ψηφιακές λύσεις είναι σε θέση να προσφέρουν ευκαιρίες βελτίωσης τόσο της ποιότητας όσο και των καρπών της παραγωγής. Ακόμη και οι πιο έμπειροι παραγωγοί συχνά αντιμετωπίζουν αστοχίες κατά την έναρξη μίας νέας παραγωγικής μονάδας, που μπορεί να οδηγήσουν σε σπατάλη υλικών, ενέργειας και χρόνου. Ενσωματώνοντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο με ένα Digital Twin επιτυγχάνεται ταχύτερη βελτιστοποίηση, οδηγώντας τόσο στην κερδοφορία όσο και στη βιωσιμότητα.

Τα ενεργειακά κόστη αυξάνονται σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη, καθιστώντας την αποδοτικότητα πιο κρίσιμη. Η συνειδητοποίηση ότι η εκτέλεση αποτελεί μέρος ενός μεγαλύτερου συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε εξοικονόμηση κόστους, αλλά και εκπομπών. Για παράδειγμα, αποδοτικοί κινητήρες μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας έως και 30%, οι διεργασίες υψηλών αναγκών ενέργειας μπορούν να ευθυγραμμιστούν με την ηλιακή ηλεκτρική παραγωγή και η βελτιστοποίηση της εσωτερικής διαμετακόμισης μπορούν να μειώσουν τις περιττές μετακινήσεις στο εργοστάσιο, μειώνοντας τόσο τη ζήτηση ενέργειας όσο και το αποτύπωμα άνθρακα.

Ο κορυφαίος κατασκευαστής προϊόντων ύπνου, η Pikolin, έλαβε σοβαρά υπόψη τη στρατηγική βιωσιμότητας ενσωματώνοντας τα εργαλεία SIMATIC Scada και Energy Management στη νέα τους εγκατάσταση. Το νέο εργοστάσιο της Pikolin έχει μετασχηματίσει ψηφιακά όλη την παραγωγή, από τις πρώτες ύλες μέχρι τα τελικά προϊόντα, εξασφαλίζοντας υψηλή ποιότητα και μεγιστοποίηση παράλληλα της αποδοτικότητας. Σχεδιασμένη για βιωσιμότητα και κερδοφορία, πληροί τα ενεργειακά πρότυπα ISO 14001 και 50001, μειώνοντας τις δαπάνες κι ενισχύοντας την παραγωγικότητα. Το αποτέλεσμα των προσπαθειών της για βιώσιμη παραγωγή είναι η νέα αυτή παραγωγική μονάδα της να καταναλώνει 40% λιγότερο φυσικό αέριο και ταυτόχρονα να έχει κατά 30% περισσότερη παραγωγική ικανότητα, γεγονός που αποδεικνύει το όφελος της βελτιστοποίησης των εγκαταστάσεων.

Με την παραγωγή σε πλήρη δράση, η επόμενη φάση του ταξιδιού είναι η παρακολούθηση. Με τη συνεχή παρακολούθηση των εγκαταστάσεων και της παραγωγής, οι παραγωγοί μπορούν να βελτιώσουν εκ των προτέρων την παραγωγική ισχύ τους. Η προληπτική συντήρηση των μηχανών για τη διατήρηση της λειτουργίας τους σε μέγιστη απόδοση ή η ανίχνευση προβλημάτων πριν εμφανιστούν είναι μέρος αυτής της προληπτικής στρατηγικής. Ο τρόπος με τον οποίο αυτή η παρακολούθηση βελτιώνει καλύτερα την παραγωγή εξαρτάται από τους KPI της επιχείρησης, αλλά μερικοί συνηθισμένοι είναι η ανάλυση της ενεργειακής κατανάλωσης σε επίπεδο μηχανών, γραμμών και εγκαταστάσεων, η ροή υλών και η χρήση πόρων, καθώς και η ασφάλεια των εργαζομένων.

Η αυτοματοποίηση μπορεί να περιορίσει τις μη εργονομικές κινήσεις των εργαζομένων, ώστε να τους απομακρύνει από επικίνδυνες διαδικασίες. Ταυτόχρονα, η ρομποτική στο εργοστάσιο πρέπει να είναι ασφαλής για τους εργαζόμενους επί τω πεδίω. Δεν μπορούν όλες οι αυτοματοποιημένες εργασίες να είναι πλήρως διαχωρισμένες και η παρακολούθηση για κάθε τυχόν μη ασφαλή συνθήκη εργασίας θα καταστεί ανεκτίμητη, καθώς τα εργοστάσια γίνονται ολοένα πιο αποτελεσματικά και βιώσιμα.

Η τελική αλλαγή στην πορεία προς τη βιώσιμη παραγωγή δεν είναι άλλη από τη βελτιστοποίηση. Αυτός είναι ο τομέας στον οποίο οι εταιρίες μπορούν να επιτύχουν τη μέγιστη απόδοση των επενδύσεών τους. Μέσω της συνεχούς βελτιστοποίησης της παραγωγής, οι παραγωγοί μπορούν να συνεχίσουν να είναι μπροστά από τους ανταγωνιστές τους.

Η ενσωμάτωση δεδομένων πληροφορικής και λειτουργικής τεχνολογίας επιτρέπει στους διαχειριστές εγκαταστάσεων να εντοπίζουν και να προβλέπουν τάσεις που τους διευκολύνουν να προσαρμόζουν προληπτικά τις λειτουργίες και την προμήθεια υλικών, ώστε να μπορούν να προσαρμοστούν εύκολα σε απρογραμμάτιστες διακοπές. Αυτή τους επιτρέπει να παρακολουθούν την κατανάλωση ενέργειας, την κατανάλωση νερού και τα δεδομένα προμηθευτών, για να προσδιορίσουν το αποτύπωμα άνθρακα των διαδικασιών παραγωγής σε ολόκληρη την αλυσίδα.

Επιπλέον, όταν ένα μηχάνημα ή μέρος της παραγωγικής διαδικασίας αποτύχει, αυτή θα επιτρέπει τον προσεκτικό έλεγχο ως προς την επισκευή και την ανακαίνιση. Η ύπαρξη ενός Digital Twin σε σύνδεση κλειστού βρόχου με την παραγωγή βοηθά στη λήψη αποφάσεων, όπως το πού πρέπει να τροποποιηθεί ο εξοπλισμός, για να αποφευχθούν βλάβες, ποια εξαρτήματα πρέπει να αντικατασταθούν και πώς να ακολουθηθούν καλύτερα οι επισκευαστικές διαδικασίες.

Για παράδειγμα, η τεχνολογία κλωστοϋφαντουργίας της Spinnova πέτυχε να επιταχύνει την ενσωμάτωση της αυτοματοποίησης και της τεχνολογίας Digital Twin στην κλωστοϋφαντουργική παραγωγή της, βελτιστοποιώντας τις λειτουργίες και μειώνοντας το χρόνο διάθεσης στην αγορά. Η εικονική έναρξη λειτουργίας απλοποίησε τις εργοστασιακές ρυθμίσεις, καθώς και η ανάλυση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο βελτίωσε την απόδοση, εντόπισε σημεία συμφόρησης κι εξασφάλισε σταθερή ποιότητα, από τις πρώτες ύλες μέχρι και το τελικό προϊόν. Η ενεργειακή βελτιστοποίηση ενίσχυσε περαιτέρω τις λειτουργίες, καθιστώντας την παραγωγή της εταιρίας πιο ανθεκτική και οικονομικά αποδοτική. Αξιοποιώντας τις τεχνολογίες Xcelerator της Siemens, η Spinnova όχι μόνο επεκτάθηκε ταχύτερα, αλλά και έθεσε ένα νέο σημείο αναφοράς για τη βιώσιμη κατασκευή, αποδεικνύοντας ότι η αποδοτικότητα και η περιβαλλοντική ευθύνη μπορούν να συμβαδίσουν σε αμοιβαία σχέση ενίσχυσης στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας.