Älykäs valmistus on kestävää valmistusta

Menestys alkaa valmistusstrategian määrittelemisestä. Tämä prosessi sisältää ensimmäisen tilauksen arvioinnit, jotta voidaan ymmärtää varhaisten päätösten vaikutukset valmistusvaatimuksiin, mukaan lukien sen määrittäminen, mitä ostaa toimittajilta, mitkä tuotekomponentit valmistetaan sisäisesti, kumppaneiden ja toimittajien huolellinen valinta ja missä uusia tuotteita valmistetaan. Jokainen näistä päätöksistä vaikuttaa suoraan yrityksen menestykseen - ja kestävien vaihtoehtojen valitseminen on usein ratkaisu pitkäaikaiseen menestykseen.

Ostostrategiat voivat muuttua dramaattisesti, kun otetaan huomioon myös energiankäytön, resurssien kulutuksen, hiilijalanjäljen ja kiertotalouskäytänteiden vaikutukset. Sen sijaan, että ostettaisiin edullisimmat komponentit tuotteen toiminnallisiin tarpeisiin, valmistajien on tasapainotettava kustannukset valittujen komponenttien hiilijalanjäljen kanssa. Materiaalit ja komponentit tulisi hankkia toimittajalta, jolla on yhteinen kestävä ajattelutapa, ja tavaroiden siirtostrategia on määriteltävä varhaisessa vaiheessa. Onneksi digitalisaatio ja automaatio auttavat vähentämään monimutkaisuuden lisääntymistä tässä uudelleen määritellyssä valmistusstrategiaprosessissa.

Keräämällä ja analysoimalla asiaankuuluvaa tietoa, päätökset voidaan tehdä luottavaisin mielin. Jos uudelle tuotteelle tarvitaan enemmän tuotantokapasiteettia, laitoksen tarpeiden ja tavoitteiden ymmärtäminen digitaalisessa maailmassa voi auttaa määrittämään uudet laitossijainnit ja asettelut tasapainottamaan rakentamisen ympäristövaikutuksia, tuotantolinjojen energiankäyttöä ja arvioituja tuotantomääriä. Kestävyys KPI:t, kuten energiatehokkuus, ovat yksinkertaisempia nyt, kun Digital Twinissä voidaan arvioida erilaisia skenaarioita.

Tämän teknologian avulla päättäjät voivat simuloida kaikkea valaistuksesta ja ilmastoinnista toimitusketjunsa ympäristövaikutuksiin. Näiden tietojenkanssa varautuminen alusta alkaen auttaa organisaatioita tekemään parempia päätöksiä.

Seuraava vaihe kestävän kehityksen integroimiseksi on linjojen, prosessien ja laitosten suunnittelussa. Rakentamalla ensin yksityiskohtaisen mallin tuotantoa varten digitaalisessa maailmassa yritykset voivat simuloida erilaisia skenaarioita suorituskyvyn optimoimiseksi koko tehdasympäristössä.

Digitaalisessa maailmassa suunnitellessaan yritykset voivat toteuttaa suurempaa automaatiota ja virtaviivaistaa tuotantoa tehokkuuden heikkenemisen välttämiseksi. Esimerkiksi joutokäynnillä olevalla koneella on vaihtoehtoisia kustannuksia käyttämättä jättämisestä, mutta käytetystä energiasta aiheutuu käyttökustannuksia, mikä puolestaan vaikuttaa hiilijalanjäljen vaikutukseen kyseisen energian lähteen perusteella, mikä vähentää samanaikaisesti fyysisten materiaalien investointikustannuksia.

Moottorin käyttäminen pidempään kuin tarvitaan tai materiaalin kuljettaminen pidemmälle kuin on tarpeen ei välttämättä vaikuta merkittävästi tuotekohtaisesti, mutta nämä tehottomuudet kerräntyvät nopeasti. Kestävät ratkaisut näihin yleisiin ongelmiin eivät rajoitu myöskään vihreisiin alueisiin. Suunnitteluprosessi koskee myös ruskeita alueita. Vaikka tämä saattaa tuntua monumentaaliselta yritykseltä, se saavutetaan järjestämällä valmistuslinjat uudelleen siten, että niihin mahtuu enemmän tuotantokapasiteettia samaan lattia-alaan, päivittämällä prosesseja ja koneita pysyäkseen markkinoiden kasvun tahdissa tai päivittämällä laitteistojärjestelmiä energiankulutuksen vähentämiseksi ja asentamalla infrastruktuuria, kuten aurinkolaitteita tai akkuvarastoja, uusiutuvien energialähteiden paremmaksi hyödyntämiseksi.

Esimerkiksi swabilainen koneenrakentaja Hugo Beck on onnistunut muuttamaan pakkausteollisuutta ja liiketoimintaansa Digital Twinin avulla. Siemensin teknologian avulla insinöörit käyttivät Digital Twiniä suunnitellakseen koneen, joka mukauttaa pakkaukset tuotteen mittoihin ja optimoi suorituskyvyn digitaalisten simulaatioiden avulla. Innovatiivisuutensa ja sitoutumisensa löytämään ratkaisuja, jotka vastaavat sekä ympäristö- että liiketoimintatavoitteisiin, Hugo Beck on vähentänyt energiankulutusta 20 prosenttia, käyttöönottoaikaa 50 prosenttia, pakkausmateriaalia 30 prosenttia ja pakkausmäärää 10 prosenttia.
Kaiken kaikkiaan Digital Twin auttaa yrityksiä hahmottamaan tarpeensa aikaisemmin ja arvioimaan monia erilaisia mahdollisuuksia löytää kestäviä prosesseja. Huonot huoltostrategiat voivat vähentää tehtaan yleistä suorituskykyä 5-20%. Toisin sanoen ylimääräinen ylläpito vastaa ylimääräisiä menoja, mikä tekee Digital Twinistä elintärkeän komponentin tehokkaaseen tehdastoimintaan.

Tuotannon suunnittelu on paikka, jossa investoinnit digitalisaatioon osoittavat arvoa. Materiaalien, ihmisten ja koneiden tehokas käyttö tekee yrityksistä tehokkaita. Tällöin myös kattavat simulaatiot ja vaatimusten validointi alkavat auttaa päätöksentekoa ja toimitusketjun kumppaneiden valintaa. Lisäksi organisaatiot voivat luoda turvallisempia työoloja, kouluttaa työntekijöitä paremmin ja investoida työntekijöidensä koulutukseen ja taitojen parantamiseen.

Datatietojen avulla yritykset voivat valita kestäviä materiaaleja ja optimoida raaka-aineiden käytön jätteen määrän minimoimiseksi. Ne voivat myös simuloida kierrätysmateriaalien käytön vaikutuksia tai määrittää, mitkä laitevalmistajat voivat parantaa energiatehokkuutta ja korjauskelpoisuutta suorituskyvyn ja kustannusten lisäksi. Joutokäyntiaikojen minimointi vähentää energiantarvetta ja tuotteiden yksikkökohtaisia kustannuksia ja vähentää samalla hiilijalanjälkeä.

Kun ymmärrät, milloin kone tarvitsee huoltoa, voit vähentää siirtymiä tuotannon aikana. Vastaavasti logistisia reittejä voidaan suunnitella minimoimaan kuljetusetäisyydet ja niihin liittyvät hiilidioksidipäästöt ja mahdollistaa joustavuuden älykkään varastonhallinnan avulla ongelmatilanteissa.

Tuotannon suunnittelu on tapa, jolla yritykset voivat rakentaa yhteyspisteitä, jotka mahdollistavat kiertävän materiaalivirran. Ymmärtämällä, missä väistämätöntä jätettä tuotetaan varhaisessa vaiheessa, voidaan suunnitella jäljellä olevien materiaalien uudelleenkäyttöä tai kierrätystä

Tuotannon toteutus on avainasemassa kestävän kehityksen tavoitteiden saavuttamisessa, mutta kestävien prosessien seuranta ja täytäntöönpano voi olla suuri este. Vaikka tuotannon simulointi suunnittelun aikana auttaa löytämään ratkaisuja, reaalimaailman monimutkaisuus vaatii usein suljetun loopin yhteyden digitaalisten ja fyysisten järjestelmien välillä.

Onneksi digitaaliset ratkaisut tarjoavat mahdollisuuksia parantaa laatua ja tuottoa. Jopa kokeneet valmistajat kohtaavat tehottomuutta käynnistettäessä uutta tuotantoa, mikä johtaa hukkamateriaaleihin, energiaan ja aikaan. Reaalimaailman datan integroiminen digital twiniin mahdollistaa nopeamman optimoinnin, mikä lisää sekä kannattavuutta että kestävyyttä.

Energiakustannukset nousevat joillakin alueilla, mikä tekee tehokkuudesta kriittisempää. Toteutuksen tarkasteleminen osana suurempaa järjestelmää voi paljastaa kustannus- ja päästösäästöt. Esimerkiksi tehokkaat moottorit voivat vähentää energiankulutusta jopa 30%, korkean energian prosessit voivat sopeutua aurinkoenergian tuotantoon, ja sisälogistiikan optimointi voi vähentää tarpeetonta tehdasmatkaa ja pienentää sekä energiankulutusta että hiilijalanjälkeä.

Johtava unituotteiden valmistaja Pikolin on ottanut kestävän kehityksen strategiansa vakavasti ottamalla Simatic Scada ja Energy Management -työkalut uuteen laitokseensa. Pikolinin uusi tehdas integroi tuotannon raaka-aineista valmiisiin tuotteisiin varmistaen korkean laadun ja maksimoida tehokkuuden. Se on suunniteltu kestävään kehitykseen ja kannattavuuteen, ja se täyttää ISO 14001- ja 50001-energiastandardit, mikä vähentää kustannuksia ja parantaa tuottavuutta. Kestävän kehityksen ansiosta Pikolinin laitos kuluttaa 40% vähemmän maakaasua ja sen tuotantokapasiteetti on 30% suurempi, mikä osoittaa laitoksen optimoinnin positiivisia tuloksia.

Tuotannon ollessa täydessä vauhdissa matkan seuraava vaihe on seuranta. Valvomalla jatkuvasti laitoksia ja tuotantoa valmistajat voivat parantaa tuotantoa ennakoivasti. Koneiden ennakoiva huolto, jotta ne toimivat huipputehokkuudella tai ongelmien havaitseminen ennen niiden syntymistä, on osa tätä ennakoivaa strategiaa. Se, miten tämä seuranta parantaa valmistusta parhaiten, riippuu liiketoiminnan KPI:istä, mutta joitain yleisiä ovat energiankulutus kone-, linja- ja laitostason analyysissä, materiaalivirta ja resurssien käyttö sekä työntekijöiden turvallisuus,

Automaatio voi rajoittaa työntekijöiden ei-ergonomisia liikkeitä siirtäen heidät pois vaarallisista prosesseista. Mutta samaan aikaan tehtaan robotiikan on oltava turvallista lattialla oleville työntekijöille. Kaikki automatisoidut tehtävät eivät voi olla täysin erillisiä, ja vaarallisten työolosuhteiden seuranta on korvaamatonta, kun tehtaista tulee tehokkaampia ja kestävämpiä.

Viimeinen muutos kestävän tuotannon tiellä on optimointi. Tässä yritykset voivat saavuttaa suurimman voiton sijoituksistaan. Tuotannon jatkuvan optimoinnin avulla valmistajat voivat pysyä kilpailijoidensa edellä.

IT- ja OT-tietojen integrointi antaa laitosjohtajille mahdollisuuden tunnistaa ja ennustaa trendejä, joiden avulla he voivat ennakoivasti mukauttaa toimintaa ja materiaalien hankintaa mukautuakseen suunnittelemattomiin häiriöihin. Näin he voivat seurata virrankulutusta, vedenkulutusta ja toimittajatietoja tuotantoprosessien hiilijalanjäljen määrittämiseksi koko arvoketjussa.

Lisäksi, kun kone tai osa valmistusprosessista epäonnistuu, sitä on tarkasteltava korjausta ja kunnostamista silmällä pitäen. Tuotannon digital twin suljetussa loopissa tuotannon kanssa auttaa tekemään päätöksiä, kuten missä laitteita muokataan vikojen estämiseksi, mitkä osat vaihdetaan ja miten korjausmenettelyjä noudatetaan parhaiten.

Esimerkiksi tekstiiliteknologia Spinnova kiihdytti kuitutuotantoaan integroimalla automaation ja digital twin -teknologian, optimoimalla toimintaa ja lyhentämällä markkinoille tuloaikaa. Virtuaalinen käyttöönotto tehosti tehdasasetusta, kun taas reaaliaikainen tietojen analysointi paransi tehokkuutta, tunnisti pullonkauloja ja varmisti tasaisen laadun raaka-aineista valmiisiin kuituihin. Energiaoptimointi vahvisti toimintaa entisestään, mikä teki yhtiön tuotannosta joustavampaa ja kustannustehokkaampaa. Hyödyntämällä Siemens Xcelerator -teknologiaa Spinnova ei vain skaalautunut nopeammin, vaan myös asetti uuden vertailuarvon kestävälle valmistukselle osoittaen, että tehokkuus ja ympäristövastuu voivat kulkea käsi kädessä tekstiiliteollisuudessa.