Inteligentna produkcja to zrównoważona produkcja

Sukces zaczyna się od zdefiniowania strategii produkcyjnej. Proces ten obejmuje ocenę pierwszego zamówienia w celu zrozumienia wpływu wczesnych decyzji na wymagania produkcyjne, w tym określenie, co kupić od dostawców, które komponenty produktu są wytwarzane we własnym zakresie, staranny dobór partnerów i dostawców oraz gdzie wytwarzać nowe produkty. Każda z tych decyzji ma bezpośredni wpływ na sukces firmy — a wybór zrównoważonych opcji jest często rozwiązaniem długoterminowego sukcesu.

Strategie zakupowe mogą się radykalnie zmienić, biorąc pod uwagę również konsekwencje zużycia energii, zużycia zasobów, śladu węglowego i praktyk obiegowych. Zamiast kupować komponenty o najniższym koszcie dla potrzeb funkcjonalnych produktu, producenci muszą zrównoważyć koszty z powiązanym śladem węglowym wybranych komponentów. Materiały i komponenty powinny być pozyskiwane od dostawcy, który ma zrównoważony sposób myślenia, a strategia przemieszczania towarów musi zostać zdefiniowana na wczesnym etapie. Na szczęście cyfryzacja i automatyzacja pomagają zmniejszyć obciążenie zwiększonej złożoności w tym przedefiniowanym procesie strategii produkcyjnej.

Gromadząc i analizując odpowiednie dane, decyzje mogą być podejmowane z ufnością. Jeśli nowy produkt wymaga większej mocy produkcyjnej, zrozumienie potrzeb i celów zakładu w cyfrowym świecie może pomóc w określeniu nowych lokalizacji i układów zakładów w celu zrównoważenia wpływu budownictwa na środowisko, zużycia energii z linii produkcyjnych i szacunkowych wskaźników produkcji. KPI Sustainability, takie jak efektywność energetyczna, są teraz prostsze, ponieważ różne scenariusze mogą być oceniane w ramach Digital Twin.

Technologia ta umożliwia decydentom symulację wszystkiego, od oświetlenia i kontroli klimatu po wpływ łańcucha dostaw na środowisko. Wyposażony w te informacje od samego początku pomaga organizacjom podejmować lepsze decyzje.

Kolejnym etapem integracji zrównoważonego rozwoju jest projektowanie linii, procesów i instalacji. Tworząc szczegółowy model produkcji w cyfrowym świecie, firmy mogą symulować różne scenariusze, aby zoptymalizować wydajność w środowisku fabrycznym.

Projektując w świecie cyfrowym, firmy mogą wdrożyć większą automatyzację i usprawnić produkcję, aby uniknąć wad wydajności. Na przykład maszyna na biegu jałowym wiąże się z kosztem alternatywnym braku pracy, ale jest to koszt operacyjny z pobieranej energii, co z kolei ma wpływ na ślad węglowy w oparciu o źródło tej energii, jednocześnie zmniejszając koszty inwestycyjne materiałów fizycznych.

Uruchamianie silnika dłużej niż jest to konieczne lub transport materiału dalej niż jest to konieczne może nie mieć większego wpływu na każdy produkt, ale te nieefektywności szybko się sumują. Zrównoważone rozwiązania tych typowych problemów nie ograniczają się również do środowisk zielonych. Proces projektowania dotyczy również obiektów typu brownfield. Chociaż może się to wydawać monumentalnym przedsięwzięciem, osiąga się je poprzez reorganizację linii produkcyjnych w celu dopasowania większej mocy produkcyjnej do tej samej powierzchni, aktualizację procesów i maszyn w celu nadążania za wzrostem rynku lub aktualizację systemów sprzętowych w celu zmniejszenia zużycia energii oraz instalację infrastruktury, takiej jak macierze słoneczne lub magazynowanie baterii, aby lepiej wykorzystać odnawialne źródła energii.

Na przykład, szwabskiemu konstruktorowi maszyn, Hugo Beckowi udało się przekształcić przemysł opakowaniowy i swoją działalność dzięki Digital Twin. Dzięki technologii Siemens inżynierowie wykorzystali Digital Twin do zaprojektowania maszyny, która dostosowuje opakowanie do wymiarów produktu, optymalizując wydajność dzięki symulacjom cyfrowym. Ze względu na innowacyjność i zaangażowanie w znalezienie rozwiązań spełniających zarówno cele środowiskowe, jak i biznesowe, Hugo Beck zmniejszył zużycie energii o 20 procent, czas uruchomienia o 50 procent, materiały opakowaniowe o 30 procent i objętość opakowań o 10 procent.
Ogólnie rzecz biorąc, Digital Twin pomaga firmom wcześniej nakreślić swoje potrzeby i ocenić wiele różnych możliwości znalezienia zrównoważonych procesów. Słabe strategie konserwacji mogą obniżyć ogólną wydajność fabryki o 5 do 20%. Innymi słowy, nadmierna konserwacja równa się nadmiernym wydatkom, dzięki czemu Digital Twin jest istotnym elementem wydajnej działalności fabrycznej.

Planowanie produkcji to miejsce, w którym inwestycje w cyfryzację wykazują wartość. Efektywne wykorzystanie materiałów, ludzi i maszyn sprawia, że firmy są efektywne. W tym miejscu rozpoczynają się kompleksowe symulacje i walidacja wymagań, które pomagają w podejmowaniu decyzji i wyborze partnerów w łańcuchu dostaw. Ponadto organizacje mogą tworzyć bezpieczniejsze warunki pracy, lepiej szkolić pracowników oraz inwestować w edukację i podnoszenie kwalifikacji swoich pracowników.

Dzięki analizom danych firmy mogą wybierać zrównoważone materiały i optymalizować zużycie surowców, aby zminimalizować ilość złomu. Mogą również symulować wpływ wykorzystania materiałów pochodzących z recyklingu lub określić, którzy dostawcy sprzętu mogą zapewnić zwiększoną efektywność energetyczną i możliwość naprawy, oprócz przepustowości i kosztów. Minimalizacja czasu bezczynności zmniejsza zapotrzebowanie na energię i koszt jednostkowy produktów, jednocześnie przyczyniając się do zmniejszenia śladu węglowego.

Zrozumienie, kiedy maszyna wymaga konserwacji, może pomóc zmniejszyć liczbę przełączników podczas produkcji. Podobnie można zaplanować trasy logistyczne w celu zminimalizowania odległości transportu i związanej z nimi emisji dwutlenku węgla, jednocześnie umożliwiając elastyczność dzięki inteligentnemu zarządzaniu zapasami w przypadku problemów.

Planowanie produkcji polega na tym, w jaki sposób firmy mogą budować punkty połączeń, aby umożliwić okrągły strumień materiałów. Dzięki zrozumieniu, gdzie nieuniknione odpady będą wytwarzane wcześnie, można opracować plany ponownego wykorzystania, recyklingu lub ponownego wykorzystania pozostałych materiałów.

Realizacja produkcji jest kluczem do osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju, ale śledzenie i egzekwowanie zrównoważonych procesów może być główną przeszkodą. Podczas gdy symulacja produkcji podczas projektowania pomaga znaleźć rozwiązania, złożoność w świecie rzeczywistym często wymaga połączenia w zamkniętej pętli między systemami cyfrowymi i fizycznymi.

Na szczęście rozwiązania cyfrowe oferują możliwości poprawy jakości i wydajności. Nawet doświadczeni producenci napotykają nieefektywność podczas uruchamiania nowej produkcji, co prowadzi do marnowania materiałów, energii i czasu. Integracja rzeczywistych danych z cyfrowym bliźniakiem umożliwia szybszą optymalizację, zwiększając zarówno rentowność, jak i zrównoważony rozwój.

Koszty energii rosną w niektórych regionach, co sprawia, że wydajność jest bardziej krytyczna. Przeglądanie realizacji jako części większego systemu może ujawnić oszczędności kosztów i emisji. Na przykład wydajne silniki mogą zmniejszyć zużycie energii nawet o 30%, procesy wysokoenergetyczne mogą być zgodne z wytwarzaniem energii słonecznej, a optymalizacja intralogistyki może zmniejszyć niepotrzebne podróże fabryczne, zmniejszając zarówno zapotrzebowanie na energię, jak i ślad węglowy.

Wiodący producent produktów do snu, Pikolin, poważnie potraktował swoją strategię zrównoważonego rozwoju, włączając do swojego nowego zakładu narzędzia Simatic Scada i Energy Management. Nowa fabryka Pikolin integruje produkcję od surowców do gotowych produktów, zapewniając wysoką jakość przy jednoczesnej maksymalizacji wydajności. Zaprojektowany z myślą o zrównoważonym rozwoju i rentowności, spełnia normy energetyczne ISO 14001 i 50001, zmniejszając koszty i zwiększając wydajność. W wyniku zrównoważonych wysiłków, zakład Pikolin zużywa o 40% mniej gazu ziemnego, a jednocześnie ma o 30% więcej mocy produkcyjnych, co ilustruje pozytywne wyniki optymalizacji instalacji.

Wraz z produkcją w pełnym rozkwicie kolejną fazą podróży jest monitorowanie. Dzięki ciągłemu monitorowaniu zakładów i produkcji producenci mogą proaktywnie usprawniać produkcję. Predykcyjna konserwacja maszyn w celu utrzymania ich pracy z najwyższą wydajnością lub wykrywanie problemów przed ich wystąpieniem jest częścią tej strategii antycypacyjnej. To, w jaki sposób monitorowanie najlepiej poprawia produkcję, sprowadza się do wskaźników KPI firmy, ale niektóre z nich to zużycie energii na potrzeby analizy poziomu maszyn, linii i instalacji, przepływ materiałów i wykorzystanie zasobów oraz bezpieczeństwo pracowników,

Automatyzacja może ograniczyć nieergonomiczne ruchy pracowników, aby odsunąć ich od niebezpiecznych procesów. Ale jednocześnie robotyka w fabryce musi być bezpieczna dla pracowników na podłodze. Nie wszystkie zautomatyzowane zadania mogą być w pełni oddzielne, a monitorowanie wszelkich niebezpiecznych warunków pracy będzie nieocenione, ponieważ fabryki staną się bardziej wydajne i zrównoważone.

Ostateczną zmianą na drodze do zrównoważonej produkcji jest optymalizacja. W tym miejscu firmy mogą uzyskać największą wypłatę z inwestycji. Dzięki ciągłej optymalizacji produkcji producenci mogą wyprzedzać swoich konkurentów.

Integracja danych IT i OT umożliwia kierownikom zakładów identyfikację i przewidywanie trendów, które pozwalają im proaktywnie dostosować operacje i pozyskiwanie materiałów w celu dostosowania się do nieplanowanych zakłóceń. Umożliwia to śledzenie zużycia energii, zużycia wody i danych dostawców, aby określić ślad węglowy procesów produkcyjnych w całym łańcuchu wartości.

Ponadto, gdy maszyna lub część procesu produkcyjnego ulegnie awarii, należy spojrzeć na nią z myślą o naprawie i renowacji. Posiadanie cyfrowego bliźniaka produkcji w zamkniętej pętli z produkcją pomaga podejmować decyzje, takie jak modyfikacja sprzętu, aby zapobiec awariom, które części wymienić i jak najlepiej postępować zgodnie z procedurami naprawczymi.

Na przykład technologia włókiennicza Spinnova przyspieszyła produkcję włókien poprzez integrację automatyzacji i cyfrowej technologii bliźniaczej, optymalizując operacje i skracając czas wprowadzania na rynek. Wirtualne uruchomienie usprawniło konfigurację fabryki, a analiza danych w czasie rzeczywistym poprawiła wydajność, zidentyfikowała wąskie gardła i zapewniła stałą jakość od surowców po gotowe włókno. Optymalizacja energetyczna dodatkowo wzmocniła operacje, czyniąc produkcję firmy bardziej odporną i opłacalną. Wykorzystując technologie Siemens Xcelerator, Spinnova nie tylko przyspieszyła skalę, ale także wyznaczyła nowy punkt odniesienia dla zrównoważonej produkcji, udowadniając, że wydajność i odpowiedzialność za środowisko mogą iść w parze w przemyśle tekstylnym.