Умное производство — это экологически безопасное производство

Успех начинается с определения производственной стратегии. Этот процесс включает оценку первого заказа для понимания влияния ранних решений на производственные требования, включая определение того, что покупать у поставщиков, какие компоненты продукции производятся собственными силами, тщательный отбор партнеров и поставщиков и где производить новую продукцию. Каждое из этих решений напрямую влияет на успех бизнеса, и выбор устойчивых вариантов часто является решением для достижения долгосрочного успеха.

Стратегии закупок могут существенно измениться, если учесть также последствия использования энергии, потребления ресурсов, углеродного следа и практики замкнутого цикла. Вместо того чтобы покупать самые дешевые компоненты для удовлетворения функциональных потребностей продукта, производителям необходимо сбалансировать затраты с соответствующим углеродным следом выбранных компонентов. Материалы и компоненты следует закупать у поставщика, который придерживается принципов устойчивого развития, а стратегию перемещения товаров необходимо определить заранее. К счастью, цифровизация и автоматизация помогают снизить нагрузку, связанную с повышенной сложностью процесса разработки новой производственной стратегии.

Собирая и анализируя соответствующие данные, можно уверенно принимать решения. Если для выпуска нового продукта требуется больше производственных мощностей, понимание потребностей и целей предприятия в цифровом мире поможет определить местоположение и планировку новых заводов, чтобы сбалансировать воздействие строительства на окружающую среду, потребление энергии на производственных линиях и предполагаемые темпы производства. Ключевые показатели устойчивого развития, такие как энергоэффективность, теперь упрощены, поскольку в Digital Twin можно оценивать различные сценарии.

Эта технология позволяет лицам, принимающим решения, моделировать все: от управления освещением и климатом до воздействия своей цепочки поставок на окружающую среду. Наличие этой информации с самого начала помогает организациям принимать более эффективные решения.

Следующий этап интеграции принципов устойчивого развития — проектирование линий, процессов и установок. Сначала создав подробную модель производства в цифровом мире, компании могут смоделировать различные сценарии для оптимизации производительности в производственной среде.

При проектировании в цифровом мире компании могут повысить степень автоматизации и оптимизировать производство, чтобы избежать снижения эффективности. Например, отказ от работы машины на холостом ходу сопряжен с дополнительными издержками, но потребление энергии сопряжено с эксплуатационными издержками, что, в свою очередь, влияет на выбросы углекислого газа в зависимости от источника этой энергии и одновременно снижает инвестиционные затраты на физические материалы.

Работа двигателя дольше, чем необходимо, или транспортировка материала на большее расстояние, чем необходимо, могут не оказать существенного влияния на каждый продукт, но эти недостатки быстро нарастают. Устойчивые решения этих распространенных проблем также существуют не только в условиях «зеленой» среды. Процесс проектирования распространяется и на заброшенные объекты. Хотя это может показаться грандиозным начинанием, оно достигается за счет реорганизации производственных линий, позволяющей разместить больше производственных мощностей на одной и той же площади, модернизации процессов и оборудования в соответствии с ростом рынка или модернизации аппаратных систем для снижения энергопотребления и установки такой инфраструктуры, как солнечные батареи или аккумуляторные батареи, позволяющие эффективнее использовать возобновляемые источники энергии.

Например, швабский машиностроитель Хьюго Бек сумел трансформировать упаковочную индустрию и свой бизнес с помощью Digital Twin. Используя технологию Siemens, инженеры использовали Digital Twin для разработки машины, которая адаптирует упаковку к размерам продукта и оптимизирует производительность с помощью цифрового моделирования. Благодаря своим инновациям и стремлению находить решения, отвечающие как экологическим, так и бизнес-целям, Hugo Beck сократила потребление энергии на 20 процентов, время ввода в эксплуатацию на 50 процентов, упаковочный материал на 30 процентов и объем упаковки на 10 процентов.
В целом, Digital Twin помогает компаниям заранее сформулировать свои потребности и оценить множество различных возможностей поиска устойчивых процессов. Плохие стратегии технического обслуживания могут снизить общую производительность завода на 5-20%. Другими словами, избыточное техническое обслуживание означает избыточные расходы, поэтому Digital Twin является жизненно важным компонентом эффективной производственной деятельности.

Планирование производства — это та сфера, в которой инвестиции в цифровизацию приносят пользу. Эффективное использование материалов, людей и машин делает бизнес эффективным. Здесь же начинается комплексное моделирование и проверка требований, помогающие принимать решения и выбирать партнеров по цепочке поставок. Кроме того, организации могут создавать более безопасные условия труда, лучше обучать работников и инвестировать в образование и повышение квалификации своих сотрудников.

Благодаря анализу данных предприятия могут выбирать экологически чистые материалы и оптимизировать использование сырья, чтобы свести к минимуму количество брака. Они также могут смоделировать последствия использования переработанных материалов или определить, какие поставщики оборудования могут обеспечить повышение энергоэффективности и ремонтопригодности в дополнение к производительности и стоимости. Минимизация времени простоя снижает потребление энергии и стоимость продукции на единицу продукции, а также способствует снижению выбросов углекислого газа.

Понимание того, когда оборудование нуждается в техническом обслуживании, может помочь сократить количество переключений во время производства. Аналогичным образом, логистические маршруты могут быть спланированы таким образом, чтобы минимизировать расстояния транспортировки и связанные с ними выбросы углекислого газа, а также обеспечить гибкость за счет интеллектуального управления запасами в случае возникновения проблем.

Планирование производства — это способ, с помощью которого предприятия могут создавать точки соединения для обеспечения циркулярного потока материалов. Понимая, где неизбежно образуются отходы, можно составить планы по повторному использованию, переработке или перепрофилированию оставшихся материалов.

Осуществление производства является ключом к достижению целей устойчивого развития, но отслеживание и обеспечение устойчивых процессов могут стать серьезным препятствием. В то время как моделирование производства во время проектирования помогает найти решения, реальная сложность часто требует замкнутого контура связи между цифровыми и физическими системами.

К счастью, цифровые решения открывают возможности для повышения качества и урожайности. Даже опытные производители сталкиваются с неэффективностью при запуске нового производства, что приводит к потере материалов, энергии и времени. Интеграция реальных данных с цифровым двойником ускоряет оптимизацию, обеспечивая прибыльность и устойчивость.

Затраты на энергию растут в некоторых регионах, что делает эффективность все более важной. Рассмотрение исполнения как части более крупной системы позволяет сократить расходы и сократить выбросы. Например, эффективные двигатели могут сократить потребление энергии до 30%, высокоэнергетические процессы могут быть совместимы с производством солнечной энергии, а оптимизация внутренней логистики может сократить ненужные поездки на фабрику, снизив как потребление энергии, так и выбросы углекислого газа.

Ведущий производитель продуктов для сна, компания Pikolin, серьезно подошла к своей стратегии устойчивого развития, внедрив в свое новое предприятие инструменты Simatic Scada и Energy Management. Новый завод Pikolin объединяет производство от сырья до готовой продукции, обеспечивая высокое качество и максимальную эффективность. Разработанный с учетом принципов устойчивого развития и прибыльности, он соответствует энергетическим стандартам ISO 14001 и 50001, снижая затраты и повышая производительность. Благодаря их устойчивым усилиям предприятие Pikolin потребляет на 40% меньше природного газа и при этом имеет на 30% больше производственных мощностей, что свидетельствует о положительных результатах оптимизации установки.

В условиях, когда производство идет полным ходом, следующим этапом этого процесса станет мониторинг. Постоянный мониторинг заводов и производства позволяет производителям активно улучшать производство. Профилактическое обслуживание машин для поддержания их максимальной эффективности или выявления проблем до их возникновения является частью этой упреждающей стратегии. То, как такой мониторинг лучше всего улучшает производство, зависит от ключевых показателей эффективности бизнеса, но наиболее распространенными из них являются потребление энергии для анализа на уровне машин, линий и установок, расход материалов и использование ресурсов, а также безопасность труда,

Автоматизация может ограничить неэргономичные перемещения сотрудников и отвлечь их от опасных процессов. Но в то же время робототехника на заводе должна быть безопасной для рабочих на полу. Не все автоматизированные задачи можно полностью разделить, и мониторинг любых небезопасных условий труда будет иметь неоценимое значение по мере повышения эффективности и экологичности фабрик.

Последним изменением на пути к устойчивому производству является оптимизация. Именно здесь компании могут получить наибольшую отдачу от инвестиций. Благодаря постоянной оптимизации производства производители могут опережать своих конкурентов.

Интеграция данных ИТ и ОТ позволяет руководителям предприятий выявлять и прогнозировать тенденции, позволяющие им заблаговременно корректировать операции и закупку материалов для адаптации к незапланированным сбоям. Это позволяет им отслеживать данные об энергопотреблении, потреблении воды и поставщиках, а также определять углеродный след производственных процессов по всей цепочке создания стоимости.

Кроме того, если машина или часть производственного процесса выходят из строя, их следует рассмотреть с учетом необходимости ремонта и восстановления. Цифровой двойник производства в замкнутом цикле с производством помогает принимать решения, например, где модифицировать оборудование для предотвращения отказов, какие детали следует заменить и как лучше всего соблюдать процедуры ремонта.

Например, текстильная технология Spinnova ускорила производство волокон за счет интеграции автоматизации и технологии digital twin, оптимизации операций и сокращения времени выхода на рынок. Виртуальный ввод в эксплуатацию упростил настройку производства, а анализ данных в реальном времени повысил эффективность, выявил узкие места и обеспечил стабильное качество от сырья до готового волокна. Оптимизация энергопотребления еще больше укрепила операционную деятельность, сделав производство компании более устойчивым и экономичным. Используя технологии Siemens Xcelerator, компания Spinnova не только ускорила масштабирование, но и установила новый стандарт устойчивого производства, доказав, что эффективность и экологическая ответственность в текстильной промышленности могут идти рука об руку.