La produzione intelligente è una produzione sostenibile

Il successo inizia con la definizione di una strategia di produzione. Questo processo prevede valutazioni di primo ordine per comprendere l'impatto delle decisioni iniziali sui requisiti di produzione, tra cui determinare cosa acquistare dai fornitori, quali componenti del prodotto sono realizzati internamente, selezionare attentamente partner e fornitori e dove fabbricare nuovi prodotti. Ognuna di queste decisioni avrà un impatto diretto sul successo di un'azienda e la scelta di opzioni sostenibili è spesso la soluzione per il successo a lungo termine.

Le strategie di acquisto possono cambiare drasticamente se si considerano anche le implicazioni dell'uso di energia, del consumo di risorse, dell'impronta di carbonio e delle pratiche di circolarità. Piuttosto che acquistare i componenti più economici per le esigenze funzionali di un prodotto, i produttori devono bilanciare i costi con l'impronta di carbonio associata di componenti selezionati. I materiali e i componenti devono provenire da un fornitore che condivide una mentalità sostenibile e la strategia per lo spostamento delle merci deve essere definita in anticipo. Fortunatamente, la digitalizzazione e l'automazione aiutano a ridurre l'onere della maggiore complessità in questo processo strategico di produzione ridefinito.

Raccogliendo e analizzando i dati pertinenti, le decisioni possono essere prese con sicurezza. Se è necessaria una maggiore capacità di produzione per un nuovo prodotto, comprendere le esigenze e gli obiettivi di uno stabilimento nel mondo digitale può aiutare a determinare nuove ubicazioni e layout degli impianti per bilanciare l'impatto ambientale delle costruzioni, il consumo di energia delle linee di produzione e i tassi di produzione stimati. I KPI di sostenibilità come l'efficienza energetica sono più semplici ora che diversi scenari possono essere valutati nel Digital Twin.

Questa tecnologia consente ai decisori di simulare tutto, dall'illuminazione e dal controllo del clima all'impatto ambientale della loro catena di fornitura. Dotarsi di queste informazioni sin dall'inizio aiuta le organizzazioni a prendere decisioni migliori.

La fase successiva per l'integrazione della sostenibilità è nella progettazione di linee, processi e impianti. Costruendo innanzitutto un modello dettagliato per la produzione nel mondo digitale, le aziende possono simulare diversi scenari per ottimizzare le prestazioni in tutto l'ambiente di fabbrica.

Quando progettano nel mondo digitale, le aziende possono implementare una maggiore automazione e semplificare la produzione per evitare cali di efficienza. Una macchina al minimo, ad esempio, ha un costo opportunità in caso di mancato funzionamento, ma comporta una spesa operativa derivante dall'energia assorbita, che a sua volta ha un impatto sull'impronta di carbonio in base alla fonte di quell'energia, riducendo contemporaneamente i costi di investimento dei materiali fisici.

Far funzionare un motore più a lungo del necessario o trasportare materiale più del necessario potrebbe non avere un impatto importante per prodotto, ma queste inefficienze si sommano rapidamente. Le soluzioni sostenibili per questi problemi comuni non si limitano nemmeno agli ambienti verdi. Il processo di progettazione si applica anche agli impianti dismessi. Anche se può sembrare un'impresa monumentale, è stata ottenuta riorganizzando le linee di produzione per inserire più capacità di produzione nello stesso spazio, aggiornando processi e macchinari per tenere il passo con la crescita del mercato o aggiornando i sistemi hardware per ridurre il consumo di energia e installando infrastrutture come pannelli solari o accumulatori di batterie per capitalizzare meglio le fonti di energia rinnovabili.

Ad esempio, il costruttore di macchine svevo, Hugo Beck, è riuscito a trasformare l'industria degli imballaggi e la sua attività con il Digital Twin. Potenziati dalla tecnologia Siemens, gli ingegneri hanno utilizzato il Digital Twin per progettare una macchina che adatta l'imballaggio alle dimensioni del prodotto, ottimizzando le prestazioni attraverso simulazioni digitali. Grazie alla loro innovazione e al loro impegno nella ricerca di soluzioni che soddisfino gli obiettivi ambientali e aziendali, Hugo Beck ha ridotto il consumo di energia del 20 percento, i tempi di messa in servizio del 50 percento, il materiale di imballaggio del 30 percento e il volume degli imballaggi del 10 percento.
Nel complesso, il Digital Twin aiuta le aziende a delineare le proprie esigenze in anticipo e a valutare molte possibilità diverse per trovare processi sostenibili. Strategie di manutenzione scadenti possono ridurre le prestazioni complessive di una fabbrica dal 5 al 20%. In altre parole, una manutenzione eccessiva equivale a una spesa eccessiva, il che rende il Digital Twin un componente fondamentale per operazioni efficienti di fabbrica.

La pianificazione della produzione è il punto in cui gli investimenti nella digitalizzazione mostrano valore. L'uso efficiente di materiali, persone e macchine rende le aziende efficaci. È anche qui che iniziano le simulazioni complete e la convalida dei requisiti per aiutare il processo decisionale e la selezione dei partner della catena di fornitura. Inoltre, le organizzazioni possono creare condizioni di lavoro più sicure, formare meglio i lavoratori e investire nell'istruzione e nel miglioramento delle competenze dei propri dipendenti.

Con informazioni dettagliate sui dati, le aziende possono selezionare materiali sostenibili e ottimizzare l'uso delle materie prime per ridurre al minimo i tassi di scarto. Possono anche simulare l'impatto dell'uso di materiali riciclati o determinare quali fornitori di apparecchiature possono offrire maggiore efficienza energetica e riparabilità oltre alla produttività e ai costi. Ridurre al minimo i tempi di inattività riduce il fabbisogno energetico e il costo unitario dei prodotti, contribuendo anche a ridurre l'impronta di carbonio.

Capire quando una macchina necessita di manutenzione può aiutare a ridurre i cambi durante la produzione. Allo stesso modo, i percorsi logistici possono essere pianificati per ridurre al minimo le distanze di trasporto e le relative emissioni di carbonio, consentendo anche flessibilità con una gestione intelligente dell'inventario in caso di problemi.

La pianificazione della produzione è il modo in cui le aziende possono creare punti di connessione per consentire un flusso di materiali circolare. Comprendendo tempestivamente dove verranno prodotti i rifiuti inevitabili, si possono elaborare piani per il riutilizzo, il riciclaggio o il riutilizzo dei materiali rimanenti.

L'esecuzione della produzione è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità, ma il monitoraggio e l'applicazione dei processi sostenibili possono essere un ostacolo importante. Sebbene la simulazione della produzione durante la progettazione aiuti a trovare soluzioni, la complessità del mondo reale richiede spesso una connessione a circuito chiuso tra sistemi digitali e fisici.

Fortunatamente, le soluzioni digitali offrono opportunità per migliorare la qualità e i rendimenti. Anche i produttori esperti devono affrontare inefficienze nell'avvio di una nuova produzione, con conseguente spreco di materiali, energia e tempo. L'integrazione dei dati del mondo reale con un gemello digitale consente un'ottimizzazione più rapida, favorendo sia la redditività che la sostenibilità.

I costi dell'energia stanno aumentando in alcune regioni, il che rende l'efficienza più critica. Considerare l'esecuzione come parte di un sistema più ampio può rivelare risparmi su costi ed emissioni. Ad esempio, motori efficienti possono ridurre il consumo di energia fino al 30%, i processi ad alta energia possono allinearsi alla generazione solare e l'ottimizzazione dell'intralogistica può ridurre gli spostamenti non necessari in fabbrica, riducendo sia la domanda di energia che l'impronta di carbonio.

Il principale produttore di prodotti per il sonno, Pikolin, ha preso sul serio la sua strategia di sostenibilità incorporando gli strumenti Simatic Scada e di gestione dell'energia nella sua nuova struttura. Il nuovo stabilimento di Pikolin integra la produzione dalle materie prime ai prodotti finiti, garantendo alta qualità e massimizzando l'efficienza. Progettato per la sostenibilità e la redditività, soddisfa gli standard energetici ISO 14001 e 50001, riducendo i costi e migliorando la produttività. Grazie ai loro sforzi sostenibili, l'impianto di Pikolin consuma il 40% in meno di gas naturale e tuttavia ha il 30% in più di capacità produttiva, il che illustra i risultati positivi dell'ottimizzazione dell'impianto.

Con la produzione in pieno svolgimento, la fase successiva del percorso è il monitoraggio. Monitorando continuamente gli impianti e la produzione, i produttori possono migliorare in modo proattivo la produzione. La manutenzione predittiva delle macchine per mantenerle operative alla massima efficienza o rilevare i problemi prima che si verifichino fa parte di questa strategia anticipatoria. Il modo in cui questo monitoraggio migliora al meglio la produzione dipende dai KPI aziendali, ma alcuni più comuni sono il consumo di energia per l'analisi a livello di macchina, linea e impianto, il flusso di materiali e l'utilizzo delle risorse e la sicurezza dei lavoratori,

L'automazione può limitare i movimenti non ergonomici dei dipendenti per allontanarli dai processi pericolosi. Ma allo stesso tempo, la robotica in fabbrica deve essere sicura per i lavoratori sul pavimento. Non tutte le attività automatizzate possono essere completamente separate e il monitoraggio di eventuali condizioni di lavoro non sicure sarà prezioso man mano che le fabbriche diventeranno più efficienti e sostenibili.

L'ultimo cambiamento nel percorso verso una produzione sostenibile è l'ottimizzazione. È qui che le aziende possono ottenere i maggiori vantaggi dagli investimenti. Attraverso la continua ottimizzazione della produzione, i produttori possono stare al passo con i concorrenti.

L'integrazione dei dati IT e OT consente ai responsabili degli impianti di identificare e prevedere le tendenze che consentono loro di adeguare in modo proattivo le operazioni e l'approvvigionamento dei materiali per adattarsi alle interruzioni non pianificate. Ciò consente loro di tenere traccia del consumo di energia, del consumo di acqua e dei dati dei fornitori, per determinare l'impronta di carbonio dei processi di produzione lungo l'intera catena del valore.

Inoltre, quando una macchina o una parte del processo di produzione si guasta, dovrebbe essere esaminata con un occhio di riguardo per la riparazione e il ricondizionamento. Avere un gemello digitale della produzione a ciclo chiuso con produzione aiuta a prendere decisioni come dove modificare le apparecchiature per prevenire guasti, quali parti sostituire e come seguire al meglio le procedure di riparazione.

Ad esempio, la tecnologia tessile Spinnova ha accelerato la produzione di fibre integrando l'automazione e la tecnologia digital twin, ottimizzando le operazioni e riducendo il time to market. La messa in servizio virtuale ha semplificato la configurazione della fabbrica, mentre l'analisi dei dati in tempo reale ha migliorato l'efficienza, identificato i colli di bottiglia e garantito una qualità costante dalle materie prime alla fibra finita. L'ottimizzazione energetica ha ulteriormente rafforzato le operazioni, rendendo la produzione dell'azienda più resiliente ed economica. Sfruttando le tecnologie Siemens Xcelerator, Spinnova non solo è cresciuta più velocemente, ma ha anche stabilito un nuovo punto di riferimento per la produzione sostenibile, dimostrando che efficienza e responsabilità ambientale possono andare di pari passo nell'industria tessile.