Inteligentná výroba je udržateľná výroba

Úspech začína definovaním výrobnej stratégie. Tento proces zahŕňa posúdenie prvej objednávky s cieľom pochopiť vplyv včasných rozhodnutí na výrobné požiadavky vrátane určenia, čo kúpiť od dodávateľov, ktoré komponenty výrobkov vyrábajú interne, starostlivého výberu partnerov a dodávateľov a kde vyrábať nové výrobky. Každé z týchto rozhodnutí bude mať priamy vplyv na úspech podniku — a výber udržateľných možností je často riešením dlhodobého úspechu.

Nákupné stratégie sa môžu dramaticky zmeniť, ak sa vezmú do úvahy aj dôsledky využívania energie, spotreby zdrojov, uhlíkovej stopy a postupov obehovej cirkulácie. Namiesto nákupu komponentov s najnižšími nákladmi pre funkčné potreby výrobku musia výrobcovia vyvážiť náklady s súvisiacou uhlíkovou stopom vybraných komponentov. Materiály a komponenty by mali pochádzať od dodávateľa, ktorý zdieľa udržateľné myslenie a stratégiu prepravy tovaru je potrebné včas definovať. Našťastie digitalizácia a automatizácia pomáhajú znížiť zaťaženie zvýšenej zložitosti v tomto predefinovanom procese výrobnej stratégie.

Zhromažďovaním a analýzou relevantných údajov je možné rozhodnutia prijímať s dôverou. Ak je pre nový produkt potrebná väčšia výrobná kapacita, pochopenie potrieb a cieľov zariadenia v digitálnom svete môže pomôcť určiť nové umiestnenia a usporiadanie závodov s cieľom vyvážiť vplyv výstavby na životné prostredie, spotrebu energie z výrobných liniek a odhadované miery výroby. KPI Sustainability, ako je energetická účinnosť, sú teraz jednoduchšie, keď je možné v digitálnom dvojici vyhodnotiť rôzne scenáre.

Táto technológia umožňuje rozhodovacím subjektom simulovať všetko od osvetlenia a klimatizácie až po vplyv ich dodávateľského reťazca na životné prostredie. Vybavenie týmito informáciami od začiatku pomáha organizáciám robiť lepšie rozhodnutia.

Ďalšou fázou integrácie udržateľnosti je návrh liniek, procesov a zariadení. Vytvorením podrobného modelu výroby v digitálnom svete môžu podniky simulovať rôzne scenáre s cieľom optimalizovať výkon v celom továrňovom prostredí.

Pri navrhovaní v digitálnom svete môžu podniky implementovať väčšiu automatizáciu a zefektívniť výrobu, aby sa zabránilo poklesu efektívnosti. Napríklad voľnobežný stroj má príležitostné náklady na neprevádzku, ale z čerpanej energie existujú prevádzkové náklady, čo má následne vplyv na uhlíkovú stopu založenú na zdroji tejto energie a súčasne znižuje investičné náklady na fyzikálne materiály.

Prevádzka motora dlhšie, ako je potrebné, alebo preprava materiálu ďalej, ako je potrebné, nemusí mať veľký vplyv na jednotlivé výrobky, ale tieto neefektívnosti sa rýchlo zvyšujú. Udržateľné riešenia týchto bežných problémov sa neobmedzujú ani na prostredie zeleného poľa. Proces návrhu sa vzťahuje aj na zariadenia typu brownfield. Aj keď sa to môže zdať ako monumentálny záväzok, dosahuje sa reorganizáciou výrobných liniek tak, aby sa do rovnakej podlahovej plochy zmestila väčšia výrobná kapacita, aktualizáciou procesov a strojov, aby držali krok s rastom trhu, alebo aktualizáciou hardvérových systémov na zníženie spotreby energie a inštaláciou infraštruktúry, ako sú solárne polia alebo akumulátory, aby lepšie využívali obnoviteľné zdroje energie.

Napríklad švábskemu výrobcovi strojov Hugo Beckovi sa podarilo transformovať obalový priemysel a ich podnikanie pomocou Digital Twin. Vďaka technológii Siemens inžinieri použili Digital Twin na návrh stroja, ktorý prispôsobuje obal rozmerom produktu a optimalizuje výkon prostredníctvom digitálnych simulácií. Vďaka svojej inovácii a odhodlaniu hľadať riešenia, ktoré by riešili environmentálne aj obchodné ciele, Hugo Beck znížil spotrebu energie o 20 percent, čas uvedenia do prevádzky o 50 percent, obalový materiál o 30 percent a objem obalov o 10 percent.
Celkovo Digital Twin pomáha podnikom načrtnúť ich potreby skôr a vyhodnotiť mnoho rôznych možností na nájdenie udržateľných procesov. Zlé stratégie údržby môžu znížiť celkový výkon továrne o 5 až 20%. Inými slovami, nadmerná údržba sa rovná nadmerným výdavkom, vďaka čomu je Digital Twin dôležitou súčasťou efektívnej prevádzky továrne.

Plánovanie výroby je miesto, kde investície do digitalizácie ukazujú hodnotu. Efektívne využívanie materiálov, ľudí a strojov robí podniky efektívnymi. Práve tu začínajú komplexné simulácie a validácia požiadaviek, ktoré pomáhajú pri rozhodovaní a výbere partnerov dodávateľského reťazca. Organizácie môžu navyše vytvárať bezpečnejšie pracovné podmienky, lepšie vyškoliť pracovníkov a investovať do vzdelávania a zvyšovania zručností svojich zamestnancov.

Vďaka prehľadu údajov môžu podniky vybrať udržateľné materiály a optimalizovať používanie surovín, aby sa minimalizovali množstvo šrotu. Môžu tiež simulovať vplyv použitia recyklovaných materiálov alebo určiť, ktorí poskytovatelia zariadení môžu okrem priepustnosti a nákladov zabezpečiť zvýšenú energetickú účinnosť a opraviteľnosť. Minimalizácia času nečinnosti znižuje nároky na energiu a jednotkové náklady na výrobky a zároveň prispieva k nižšej uhlíkovej stope.

Pochopenie toho, kedy stroj potrebuje údržbu, môže pomôcť znížiť prechod počas výroby. Podobne je možné plánovať logistické trasy tak, aby sa minimalizovali dopravné vzdialenosti a súvisiace emisie uhlíka a zároveň umožnili flexibilitu s inteligentným riadením zásob v prípade problémov.

Plánovanie výroby je spôsob, akým môžu podniky budovať spojovacie body, aby umožnili kruhový prúd materiálu. Pochopením toho, kde sa odpad, ktorý je nevyhnutný, vznikne skoro, je možné pripraviť plány na opätovné použitie, recykláciu alebo opätovné využitie zostávajúcich materiálov.

Výroba je kľúčom k dosiahnutiu cieľov udržateľnosti, ale sledovanie a presadzovanie udržateľných procesov môže byť hlavnou prekážkou. Zatiaľ čo simulácia výroby počas návrhu pomáha nájsť riešenia, zložitosť reálneho sveta často vyžaduje uzavreté spojenie medzi digitálnymi a fyzickými systémami.

Našťastie digitálne riešenia ponúkajú príležitosti na zlepšenie kvality a výnosov. Dokonca aj skúsení výrobcovia čelia neefektívnosti pri začatí novej výroby, čo vedie k plytvaniu materiálmi, energiou a časom. Integrácia dát zo skutočného sveta s digitálnym dvojčaťom umožňuje rýchlejšiu optimalizáciu a zvyšuje ziskovosť aj udržateľnosť.

Náklady na energiu v niektorých regiónoch stúpajú, čo robí efektívnosť kritickejšou. Zobrazenie realizácie ako súčasť väčšieho systému môže odhaliť úspory nákladov a emisií. Napríklad efektívne motory môžu znížiť spotrebu energie až o 30%, vysokoenergetické procesy sa môžu zosúladiť so slnečnou výrobou a optimalizácia intralogistiky môže znížiť zbytočné cestovanie v továrni, čím sa zníži dopyt po energii a uhlíková stopa.

Popredný výrobca produktov na spanie, Pikolin, berie svoju stratégiu udržateľnosti vážne tým, že do svojho nového zariadenia začlenil nástroje Simatic Scada a Energy Management. Nová továreň spoločnosti Pikolin integruje výrobu od surovín až po hotové výrobky, čím zaisťuje vysokú kvalitu a zároveň maximalizuje efektivitu. Navrhnutý pre udržateľnosť a ziskovosť, spĺňa energetické normy ISO 14001 a 50001, čím znižuje náklady a zvyšuje produktivitu. V dôsledku ich udržateľného úsilia spoločnosť Pikolin spotrebuje o 40% menej zemného plynu a napriek tomu má o 30% vyššiu výrobnú kapacitu, čo ilustruje pozitívne výsledky optimalizácie závodu.

S výrobou v plnom prúde je ďalšou fázou cesty monitorovanie. Nepretržitým monitorovaním závodov a výroby môžu výrobcovia proaktívne zlepšovať výrobu. Prediktívna údržba strojov s cieľom udržať ich prevádzku s maximálnou účinnosťou alebo odhaľovanie problémov skôr, ako sa vyskytnú, je súčasťou tejto anticipačnej stratégie. To, ako toto monitorovanie najlepšie zlepšuje výrobu, závisí od KPI podnikania, ale niektoré bežné sú spotreba energie na analýzu úrovne strojov, liniek a zariadení, tok materiálu a využitie zdrojov a bezpečnosť pracovníkov,

Automatizácia môže obmedziť neergonomické pohyby zamestnancov, aby ich odviedli od nebezpečných procesov. Zároveň však musí byť robotika v továrni bezpečná pre pracovníkov na podlahe. Nie všetky automatizované úlohy môžu byť úplne oddelené a monitorovanie akýchkoľvek nebezpečných pracovných podmienok bude neoceniteľné, pretože továrne sa stanú efektívnejšími a udržateľnejšími.

Konečnou zmenou na ceste k udržateľnej výrobe je optimalizácia. To je miesto, kde môžu spoločnosti dosiahnuť najväčšiu výplatu z investícií. Prostredníctvom nepretržitej optimalizácie výroby môžu výrobcovia zostať pred svojimi konkurentmi.

Integrácia údajov IT a OT umožňuje manažérom závodov identifikovať a predpovedať trendy, ktoré im umožňujú proaktívne prispôsobiť prevádzku a získavanie materiálu tak, aby sa prispôsobili neplánovaným narušeniam. To im umožňuje sledovať spotrebu energie, spotrebu vody a údaje o dodávateľoch, aby určili uhlíkovú stopu výrobných procesov v celom hodnotovom reťazci.

Okrem toho, keď stroj alebo časť výrobného procesu zlyhá, malo by sa naň pozrieť s ohľadom na opravu a renováciu. digital twin výroby v uzavretej slučke s výrobou pomáha pri rozhodovaní, ako napríklad, kde upraviť zariadenie, aby sa zabránilo poruchám, ktoré diely vymeniť a ako najlepšie dodržiavať postupy opráv.

Napríklad textilná technológia Spinnova urýchlila výrobu vlákien integráciou automatizácie a technológie digitálnych dvojčiat, optimalizáciou prevádzky a skrátením času uvedenia na trh. Virtuálne uvedenie do prevádzky zefektívnilo nastavenie továrne, zatiaľ čo analýza údajov v reálnom čase zlepšila účinnosť, identifikovala úzke miesta a zabezpečila konzistentnú kvalitu od surovín po hotové vlákno. Energetická optimalizácia ďalej posilnila operácie, vďaka čomu bola výroba spoločnosti odolnejšia a nákladovo efektívnejšia. Využitím technológií Siemens Xcelerator sa Spinnova nielen rýchlejšie rozšírila, ale aj stanovila nový štandard pre udržateľnú výrobu, čo dokazuje, že efektívnosť a zodpovednosť za životné prostredie môžu ísť ruka v ruke v textilnom priemysle.