Інтелектуальне виробництво — це екологічно раціональне виробництво

Успіх починається з визначення виробничої стратегії. Цей процес передбачає проведення первинних оцінок для вивчення впливу початкових рішень на виробничі вимоги, зокрема визначення того, що закуповувати в постачальників, які компоненти продукції виготовляти власними силами, ретельний відбір партнерів і постачальників, а також вибір місця виробництва нових продуктів. Кожне з цих рішень безпосередньо вплине на успіх компанії, і вибір екологічно раціональних варіантів часто є рішенням для довгострокового успіху.

Стратегії закупівель можуть кардинально змінитися, якщо також враховувати наслідки використання енергії, споживання ресурсів, вуглецевий слід та методики циклічності. Замість того, щоб купувати найдешевші компоненти для функціональних потреб продукту, виробники повинні збалансувати витрати з пов'язаним вуглецевим слідом обраних компонентів. Матеріали та компоненти потрібно закуповувати в постачальника, який дотримується вимог екологічної раціональності, а стратегію транспортування товарів потрібно визначити на ранньому етапі. На щастя, цифровізація й автоматизація допомагають зменшити навантаження, пов’язане зі зростанням складності цього переосмисленого процесу виробничої стратегії.

Збираючи й аналізуючи відповідні дані, можна упевнено приймати рішення. Якщо для нового продукту потрібні додаткові виробничі потужності, вивчення потреб і цілей підприємства в цифровому середовищі допоможе визначити місця розташування та планування нових підприємств, щоб збалансувати вплив будівництва на довкілля, енергоспоживання виробничих ліній і прогнозовані обсяги виробництва. Показники ефективності сталого розвитку, такі як енергоефективність, тепер простіше оцінювати, оскільки можна моделювати різні сценарії за допомогою технології Digital Twin.

Вона дозволяє особам, що приймають рішення, моделювати все: від освітлення та клімат-контролю до впливу ланцюжка поставок на навколишнє середовище. Наявність цієї інформації від самого початку допомагає організаціям приймати кращі рішення.

Наступним етапом інтеграції принципів екологічної раціональності є проєктування виробничих ліній, процесів і підприємств. Створивши спочатку детальну цифрову модель виробництва, підприємства можуть моделювати різні сценарії для оптимізації продуктивності у всьому виробничому середовищі.

Проєктуючи в цифровому просторі, підприємства можуть впроваджувати більш високий рівень автоматизації та раціоналізувати виробництво, щоб уникнути втрат ефективності. Наприклад, машина, що працює на холостому ходу, має альтернативні витрати, пов'язані з тим, що вона не працює, але є операційні витрати на споживання енергії, що у свою чергу впливає на вуглецевий слід залежно від джерела цієї енергії, одночасно зменшуючи інвестиційні витрати на фізичні матеріали.

Експлуатація двигуна довше, ніж потрібно, або транспортування матеріалу далі, ніж необхідно, може не мати значного впливу на одиницю продукції, але ці неефективності швидко накопичуються. Екологічно раціональні рішення для цих поширених проблем не обмежуються лише новими об’єктами. Процес проєктування застосовується також до наявних об’єктів. Хоча це може здаватися грандіозним завданням, його можна досягти шляхом реорганізації виробничих ліній, щоб розмістити більше виробничих установок на тій самій площі, оновлення процесів і обладнання, щоб встигати за ростом ринку, або оновлення апаратних систем для зменшення споживання енергії, а також встановлення інфраструктури, такої як сонячні батареї або акумуляторні батареї, щоб більше використовувати відновлювані джерела енергії.

Наприклад, швабському виробнику обладнання компанії Hugo Beck вдалося трансформувати галузь пакування та власну компанію за допомогою технології Digital Twin. Спираючись на технології Siemens, інженери використовували Digital Twin для проєктування пристрою, який адаптує упаковку до розмірів продукції, оптимізуючи продуктивність за допомогою цифрового моделювання. Завдяки інноваціям та прагненню знайти рішення, що відповідають як екологічним цілям, так і бізнес-цілям, компанія Hugo Beck скоротила споживання енергії на 20%, час введення в експлуатацію на 50%, використання пакувальних матеріалів на 30% та об'єм упаковки на 10%.
Загалом технологія Digital Twin допомагає компаніям раніше визначити свої потреби й оцінити безліч різних можливостей для пошуку екологічно раціональних процесів. Недосконалі стратегії технічного обслуговування можуть знизити загальну продуктивність заводу на 5–20%. Іншими словами, надмірне технічне обслуговування дорівнює надмірним витратам, що робить Digital Twin життєво важливим компонентом для ефективної роботи підприємства.

Планування виробництва – це те, де інвестиції в цифровізацію відбивають свою цінність. Ефективне використання матеріалів, людей і машин робить діяльність компанії ефективною. Саме тут комплексне моделювання та перевірка вимог починають допомагати в прийнятті рішень і виборі партнерів у ланцюжку поставок. Крім того, організації можуть створювати безпечніші умови праці, краще навчати працівників та інвестувати в освіту та підвищення кваліфікації своїх співробітників.

Завдяки аналізу даних підприємства можуть вибирати екологічно чисті матеріали й оптимізувати використання сировини, щоб мінімізувати показники браку. Вони також можуть моделювати вплив використання перероблених матеріалів або визначати, які постачальники обладнання можуть забезпечити підвищену енергоефективність і ремонтопридатність, а також продуктивність і вартість. Мінімізація часу простою знижує потреби в енергії та собівартість одиниці продукції, а також сприяє зменшенню вуглецевого сліду.

Розуміння того, коли устаткування потребує технічного обслуговування, може допомогти зменшити кількість простоїв під час виробництва. Крім того, логістичні маршрути можна планувати таким чином, щоб мінімізувати відстані транспортування та пов'язані з ними викиди вуглецю, а також забезпечувати гнучкість завдяки інтелектуальному управлінню запасами в разі виникнення проблем.

Планування виробництва – це те, як підприємства можуть створювати точки з’єднання, щоб забезпечити циклічний потік матеріалів. Дослідивши, де будуть утворюватися неминучі відходи на ранній стадії, можна розробити плани повторного використання, переробки або перепрофілювання залишків матеріалів.

Організація виробничого процесу — ключовий фактор у дотриманні принципів екологічної раціональності, проте моніторинг і забезпечення екологічності процесів можуть стати серйозною перешкодою. Хоча моделювання виробництва на етапі проєктування допомагає знайти рішення, реальна складність часто вимагає створення замкнутого циклу взаємодії між цифровими та фізичними системами.

На щастя, цифрові рішення створюють можливості для підвищення якості та виходу готової продукції. Навіть досвідчені виробники стикаються з неефективністю під час запуску нового виробництва, що призводить до марнування матеріалів, енергії та часу. Інтеграція реальних даних із цифровим двійником дозволяє швидше оптимізувати процеси, підвищуючи як прибутковість, так і екологічність.

У деяких регіонах зростають витрати на енергію, що робить ефективність ще більш важливою. Розгляд виробничих процесів як частини більшої системи може створювати можливості для економії витрат і викидів. Наприклад, енергоефективні двигуни можуть скоротити споживання енергії на 30%, енергомісткі процеси можна налагодити за допомогою виробництва сонячної енергії, а оптимізація внутрішньої логістики може зменшити непотрібні пересування на підприємстві, знижуючи як потребу в енергії, так і вуглецевий слід.

Провідний виробник товарів для сну, компанія Pikolin, серйозно поставилася до своєї стратегії щодо дотримання принципів екологічної раціональності, впровадивши на своєму новому підприємстві інструменти Simatic Scada й Energy Management. Нове підприємство Pikolin інтегрує виробництво від сировини до готової продукції, забезпечуючи високу якість і максимальну ефективність. Створене з урахуванням принципів екологічної раціональності та прибутковості, воно відповідає енергетичним стандартам ISO 14001 та 50001, що дозволяє знизити витрати та підвищити продуктивність. Завдяки заходам щодо дотримання принципів екологічної раціональності підприємство Pikolin споживає на 40% менше природного газу, але при цьому має на 30% більшу виробничу потужність, що свідчить про позитивні результати оптимізації підприємства.

Оскільки виробництво йде повним ходом, наступним етапом цього процесу є моніторинг. Завдяки постійному моніторингу підприємств і виробничих процесів виробники можуть проактивно вдосконалювати виробництво. Профілактичне обслуговування обладнання для забезпечення його максимальної ефективності або виявлення проблем до їх виникнення є частиною такої стратегії прогнозування. Те, як саме цей моніторинг покращує виробництво, залежить від ключових показників ефективності діяльності компанії, але деякі загальні показники включають аналіз енергоспоживання на рівні обладнання, лінії та підприємства, потік матеріалів і використання ресурсів, а також безпеку працівників.

Автоматизація може обмежити неергономічні рухи працівників, щоб уберегти їх від небезпечних процесів. Але водночас робототехніка на підприємстві має бути безпечною для працівників на виробництві. Не всі автоматизовані завдання можна повністю відокремити, і моніторинг будь-яких небезпечних умов праці буде надзвичайно цінним, оскільки підприємства стають більш ефективними й екологічними.

Останнім етапом на шляху до екологічно раціонального виробництва є оптимізація. Саме тут компанії можуть отримати найбільшу віддачу від своїх інвестицій. Завдяки постійній оптимізації виробництва виробники можуть випереджати своїх конкурентів.

Інтеграція даних ІТ та ОТ дозволяє керівникам підприємств виявляти та прогнозувати тенденції, що дає їм змогу проактивно коригувати операції та постачання матеріалів, щоб адаптуватися до непередбачених перебоїв. Це дозволяє їм відстежувати споживання електроенергії, води та дані про постачальників, щоб визначити вуглецевий слід виробничих процесів у всьому ланцюжку створення вартості.

Крім того, коли устаткування або частина виробничого процесу виходить з ладу, на це треба дивитися з точки зору ремонту та відновлення. Наявність цифрового двійника виробництва у замкнутому циклі з виробництвом допомагає приймати рішення, наприклад, де саме модифікувати обладнання для запобігання несправностям, які деталі замінити та як найкраще дотримуватися процедур ремонту.

Наприклад, текстильна технологія Spinnova прискорила виробництво волокон завдяки інтеграції автоматизації та технології цифрового двійника, оптимізувавши операції та скоротивши час виходу на ринок. Віртуальне введення в експлуатацію спростило налагодження підприємства, а аналіз даних у режимі реального часу підвищив ефективність, дозволив виявити проблеми та забезпечив стабільну якість від сировини до готового волокна. Оптимізація енергоспоживання ще більше спростила роботу, зробивши виробництво компанії більш адаптивним і економічно ефективним. Використовуючи технології Siemens Xcelerator, Spinnova не тільки швидше розширилася, але й встановила новий стандарт екологічно раціонального виробництва, довівши, що ефективність і екологічна відповідальність можуть вдало поєднуватися в текстильній промисловості.