Nutikas tootmine on jätkusuutlik tootmine

Edu algab tootmisstrateegia määratlemisest. See protsess hõlmab esimese tellimuse hindamist, et mõista varajaste otsuste mõju tootmisnõuetele, sealhulgas määrata kindlaks, mida tarnijatelt osta, millised tootekomponendid ettevõttesiseselt valmistatakse, partnerite ja tarnijate hoolikas valimine ning kus uusi tooteid toota. Kõik need otsused mõjutavad otseselt ettevõtte edu - ja jätkusuutlike võimaluste valimine on sageli pikaajalise edu lahendus.

Ostustrateegiad võivad dramaatiliselt muutuda, kui arvestada ka energiakasutuse, ressursitarbimise, süsinikujälje ja ringluspraktikate tagajärgi. Selle asemel, et osta toote funktsionaalsete vajaduste rahuldamiseks madalaima hinnaga komponente, peavad tootjad tasakaalustama kulud valitud komponentide seotud süsinikujäljega. Materjalid ja komponendid tuleks hankida tarnijalt, kellel on jätkusuutlik mõtteviis ning kaupade liikumise strateegia tuleb varakult määratleda. Õnneks aitavad digitaliseerimine ja automatiseerimine vähendada selle uuesti määratletud tootmisstrateegia protsessi suurema keerukuse koormust.

Asjakohaste andmete kogumise ja analüüsimise teel saab otsuseid teha enesekindlalt. Kui uue toote jaoks on vaja suuremat tootmisvõimsust, võib digitaalses maailmas asuva rajatise vajaduste ja eesmärkide mõistmine aidata määrata uusi tehaste asukohti ja paigutusi, et tasakaalustada ehituse keskkonnamõju, tootmisliinide energiatarbimist ja hinnangulisi tootmismäärasid. Jätkusuutlikkuse näitajad, näiteks energiatõhusus, on nüüd lihtsamad, kui digitaalses kaksikus saab hinnata erinevaid stsenaariume.

See tehnoloogia võimaldab otsustajatel simuleerida kõike alates valgustusest ja kliimaseadmetest kuni tarneahela keskkonnamõjuni. Selle teabega varustatud algusest peale aitab organisatsioonidel teha paremaid otsuseid.

Jätkusuutlikkuse integreerimise järgmine etapp on liinide, protsesside ja taimede projekteerimine. Esitades digitaalses maailmas tootmise üksikasjaliku mudeli, saavad ettevõtted simuleerida erinevaid stsenaariume, et optimeerida jõudlust kogu tehase keskkonnas.

Digitaalses maailmas kujundades saavad ettevõtted rakendada suuremat automatiseerimist ja tootmist sujuvamaks muuta, et vältida tõhususe kaotusi. Näiteks tühikäigul töötaval masinal on võimalikulu, kuna see ei tööta, kuid energiast kaasnevad tegevuskulud, mis omakorda avaldab selle energiaallikal põhinevat süsinikujälge, vähendades samaaegselt füüsiliste materjalide investeerimiskulusid.

Mootori vajadusest kauem käitamine või materjali transportimine vajadusest kaugemale ei pruugi toote kohta suurt mõju avaldada, kuid need ebaefektiivsed vähenevad kiiresti. Nende tavaliste probleemide jätkusuutlikud lahendused ei piirdu ka rohelise väljakeskkonnaga. Projekteerimisprotsess kehtib ka pruunfildi rajatiste kohta. Kuigi see võib tunduda monumentaalne ettevõtmine, saavutatakse see tootmisliinide ümberkorraldamisega, et mahutada rohkem tootmisvõimsust samasse põrandapinda, uuendades protsesse ja masinaid turu kasvuga sammu pidamiseks või riistvarasüsteemide ajakohastamisega energiatarbimise vähendamiseks ja paigaldades infrastruktuuri, näiteks päikesemassiivid või aku salvestamine taastuvatest energiaallikatest paremini ära kasutada.

Näiteks Švaabi masinaehitaja Hugo Beckil on õnnestunud pakenditööstust ja nende äri Digital Twin abil muuta. Siemensi tehnoloogia abil kasutasid insenerid Digital Twin masina kujundamiseks, mis kohandab pakendeid toote mõõtmetega, optimeerides jõudlust digitaalsete simulatsioonide abil. Tänu oma innovatsioonile ja pühendumusele leida lahendusi, mis vastavad nii keskkonna- kui ka ärieesmärkidele, on Hugo Beck vähendanud energiatarbimist 20 protsenti, kasutuselevõtu aega 50 protsenti, pakkematerjali 30 protsenti ja pakendi mahtu 10 protsenti.Üldiselt aitab Digital Twin ettevõtetel oma vajadusi varem välja tuua ja hinnata paljusid erinevaid võimalusi jätkusuutlike protsesside leidmiseks. Halvad hooldusstrateegiad võivad vähendada tehase üldist jõudlust 5—20%. Teisisõnu, liigne hooldus võrdub liigsete kulutustega, muutes Digital Twin tõhusate tehaste toimingute oluliseks komponendiks.

Tootmise planeerimine on koht, kus investeeringud digitaliseerimisse näitavad väärtust. Materjalide, inimeste ja masinate tõhus kasutamine muudab ettevõtted tõhusaks. See on ka koht, kus põhjalikud simulatsioonid ja nõuete valideerimine hakkavad aitama otsuste langetamist ja tarneahela partnerite valimist. Lisaks saavad organisatsioonid luua turvalisemaid töötingimusi, koolitada töötajaid paremini ning investeerida oma töötajate haridusse ja oskuste täiendamisse.

Andmete ülevaate abil saavad ettevõtted valida jätkusuutlikke materjale ja optimeerida tooraine kasutamist, et minimeerida vanaraua määra. Samuti saavad nad simuleerida ringlussevõetud materjalide kasutamise mõju või määrata kindlaks, millised seadmete pakkujad suudavad lisaks läbilaskevõimele ja kuludele suurendada energiatõhusust ja parandatavust. Tühikäiguaegade minimeerimine vähendab energiavajadust ja toodete ühikukulusid, aidates samal ajal kaasa ka väiksema süsiniku jalajälje saavutamisele.

Mõistmine, millal masin vajab hooldust, aitab vähendada üleminekut tootmise ajal. Samamoodi saab planeerida logistilisi marsruute, et minimeerida transpordivahemaad ja nendega seotud süsinikdioksiidi heitkoguseid, võimaldades samal ajal probleemide korral paindlikkust intelligentse varude haldamise abil.

Tootmise planeerimine on see, kuidas ettevõtted saavad ümmarguse materjalivoo võimaldamiseks luua ühenduspunkte. Mõistes, kus vältimatuid jäätmeid tekivad varakult, saab teha plaane ülejäänud materjalide taaskasutamiseks, ringlussevõtuks või ümberkasutuselevõtuks.

Tootmise teostamine on jätkusuutlikkuse eesmärkide saavutamise võtmetähtsusega, kuid jätkusuutlike protsesside jälgimine ja jõustamine võib olla suur takistus. Kuigi tootmise simuleerimine projekteerimise ajal aitab leida lahendusi, nõuab reaalmaailma keerukus sageli suletud ahelaga ühendust digitaalsete ja füüsiliste süsteemide vahel.

Õnneks pakuvad digitaalsed lahendused võimalusi kvaliteedi ja saagikuse parandamiseks. Isegi kogenud tootjad seisavad uue tootmise käivitamisel silmitsi ebaefektiivsusega, mis põhjustab materjalide, energia ja aja raiskamist. Reaalsete andmete integreerimine digitaalse kaksikuga võimaldab kiiremat optimeerimist, suurendades nii kasumlikkust kui ka jätkusuutlikkust.

Mõnes piirkonnas kasvavad energiakulud, mis muudab tõhususe kriitilisemaks. Täitmise vaatamine suurema süsteemi osana võib näidata kulude ja heitkoguste kokkuhoidu. Näiteks võivad tõhusad mootorid vähendada energiatarbimist kuni 30%, suure energiaga protsessid võivad olla kooskõlas päikese tootmisega ning intralogistika optimeerimine võib vähendada tarbetut tehase liikumist, vähendades nii energiavajadust kui ka süsinikujälge.

Juhtiv unetoodete tootja Pikolin on võtnud oma jätkusuutlikkuse strateegiat tõsiselt, lisades oma uude rajatisesse Simatic Scada ja Energy Management tööriistad. Pikolini uus tehas integreerib tootmise toorainest valmistoodeteni, tagades kõrge kvaliteedi, maksimeerides samal ajal tõhusust. See on loodud jätkusuutlikkuse ja kasumlikkuse tagamiseks ning vastab ISO 14001 ja 50001 energiastandarditele, vähendades kulusid ja suurendades tootlikkust. Nende jätkusuutlike jõupingutuste tulemusena tarbib Pikolini rajatis 40% vähem maagaasi ja omab siiski 30% rohkem tootmisvõimsust, mis illustreerib tehase optimeerimise positiivseid tulemusi.

Kui tootmine on täies hoos, on reisi järgmine etapp jälgimine. Tehaseid ja tootmist pidevalt jälgides saavad tootjad tootmist ennetavalt parandada. Masinate ennustav hooldus nende maksimaalse efektiivsusega töötamiseks või probleemide avastamine enne nende ilmnemist on osa sellest ennetavast strateegiast. See, kuidas see jälgimine tootmist kõige paremini parandab, taandub ettevõtte KPI-dele, kuid mõned levinumad neist on masinate, liinide ja tehaste taseme analüüs energiatarbimine, materjalivoog ja ressursside kasutamine ning töötajate ohutus,

Automatiseerimine võib piirata töötajate mitteergonoomilisi liikumisi, et neid ohtlikest protsessidest eemale viia. Kuid samal ajal peab tehase robootika olema põrandal olevatele töötajatele ohutu. Kõik automatiseeritud ülesanded ei saa olla täielikult eraldi ja ebaturvaliste töötingimuste jälgimine on hindamatu, kuna tehased muutuvad tõhusamaks ja jätkusuutlikumaks.

Lõplik muudatus jätkusuutliku tootmise teel on optimeerimine. See on koht, kus ettevõtted saavad investeeringutest suurima kasu. Tootmise pideva optimeerimise kaudu saavad tootjad oma konkurentidest ees püsida.

IT- ja OT-andmete integreerimine võimaldab tehase juhtidel tuvastada ja ennustada suundumusi, mis võimaldavad neil ennetavalt kohandada toiminguid ja materjalide hankimist, et kohaneda planeerimata häiretega. See võimaldab neil jälgida energiatarbimist, veetarbimist ja tarnijate andmeid, et määrata tootmisprotsesside süsinikujälg kogu väärtusahelas.

Lisaks, kui masin või osa tootmisprotsessist ebaõnnestub, tuleks seda parandamiseks ja renoveerimiseks silmaga vaadata. Digitaalse tootmiskaksikute olemasolu suletud ahelas koos tootmisega aitab teha otsuseid, näiteks kuhu seadmeid rikete vältimiseks muuta, milliseid osi välja vahetada ja kuidas parandusprotseduure kõige paremini järgida.

Näiteks kiirendas tekstiilitehnoloogia Spinnova nende kiudude tootmist, integreerides automatiseerimise ja digitaalse kaksiktehnoloogia, optimeerides toiminguid ja lühendades turule jõudmise aega. Virtuaalne kasutuselevõtt sujuvas tehase seadistamist, samas kui reaalajas andmete analüüs parandas tõhusust, tuvastas kitsaskohad ja tagas ühtlase kvaliteedi toorainest valmis kiudini. Energia optimeerimine tugevdas veelgi tegevust, muutes ettevõtte tootmise vastupidavamaks ja kulutõhusamaks. Kasutades Siemens Xcelerator tehnoloogiaid, Spinnova mitte ainult kiirendas, vaid seadis ka uue etaloni jätkusuutlikule tootmisele, tõestades, et tõhusus ja keskkonnavastutus võivad tekstiilitööstuses käsikäes käia.