Nobenega dvoma ni, da so pametne tovarne v središču prihodnosti proizvodnje. Toda kaj pravzaprav je pametna tovarna, katere tehnologije jo delajo in kaj jo naredi “pametno”?
Na kratko, pametne tovarne so proizvodni obrati, ki so močno odvisni od digitalnih tehnologij za izboljšanje učinkovitosti in produktivnosti. To pomeni vključitev 3D tiskalnikov, cobotov, 5G, umetne inteligence, SERP, računalništva v oblaku, robnega računalništva in še več v proizvodni proces.
S toliko najsodobnejšimi tehnologijami lahko pametne tovarne delujejo s hitrostjo, natančnostjo in prilagodljivostjo, ki ji tradicionalne tovarne preprosto niso kos. In ker se svet vedno bolj zanaša na digitalne proizvodne procese, bodo pametne tovarne le še bolj razširjene – in pomembnejše.
Ko gre za ustvarjanje pametne tovarne, ni pravega recepta. Namesto tega gre za nešteto nastajajočih tehnologij, ki se združujejo, da bi proizvodnjo popeljale v novo dobo. Tukaj izpostavljamo nekaj ključnih tehnologij, ki bodo sestavni del doseganja te vizije.
Poglejmo si posamezne tehnologije, ki se uporabljajo v pametni tovarni.
3D tiskanje
Pametna tovarna ne bi bila popolna brez nekaj 3D tiskalnikov. Ti vsestranski stroji lahko ustvarjajo dele in izdelke iz nič, pri čemer uporabljajo digitalne modele kot vodilo. In ker lahko izdelujejo predmete na zahtevo, so popolni za izdelavo prototipov, proizvodnjo majhnih serij ali celo naročila po meri.
3D-tiskanje ali aditivna proizvodnja, ustvarja povsem nov svet za projektante. Idealen za hitro ustvarjanje funkcionalnih prototipov in delov za končno uporabo z veliko podrobnostmi je odprl vrata zapletenim geometrijam, ki jih ni mogoče izvesti na noben drug način. Daleč od tehnologije, ki bi ustrezala vsem, obstajajo različni procesi, tehnike in materiali, ki se uporabljajo pri 3D-tiskanju, vključno s stereolitografijo, selektivnim laserskim sintranjem, fuzijo z več curki, polijet-om, modeliranjem taljenega nanašanja (FDM), vakuumskim litjem in neposrednim lasersko sintranje kovin, ki ga je mogoče uporabiti za hitro izdelavo delov iz plastike in kovin.
3D-tiskanje lahko pomaga transformirati proizvodnjo in prihodnost oblikovanja. V sodobnem svetu kupci zahtevajo veliko večjo raven personalizacije in prilagajanja izdelkov, zato je lahko 3D-tiskanje razlika v tem, kako proizvajalci načrtujejo svoje strategije dobavne verige. Zakaj bi imeli na zalogi celoten sklop delov v velikih količinah, če pa imate možnost hitrega tiskanja točno tistega dela, ki ga potrebujete na zahtevo, kar bo zmanjšalo potrebo po rezervnih delih?
Koboti
Kolaborativni roboti ali koboti so še ena ključna komponenta pametnih tovarn. Ti fizično vsestranski stroji so zasnovani za delo skupaj z ljudmi, zaradi česar so idealni za naloge, kot sta pakiranje in sestavljanje. In zahvaljujoč uporabniku prijaznim vmesnikom, je kobote mogoče preprosto usposobiti za opravljanje novih nalog.
Koboti, ki delujejo kot vzporedni tok avtomatizacije, doživljajo hitro rast, zlasti v sektorju MSP, ki ima največjo priložnost za preobrazbo.
Za razliko od tradicionalne robotike je kobote mogoče uvesti v nekaj tednih in tako lahko hitro prihranijo denar. Druge prednosti kobotov za proizvajalce so, da jih je enostavno nastaviti in programirati ter so dovolj prilagodljivi, da jih je mogoče premikati po tovarni.
Koboti imajo potencial, da prevzamejo umazana, nevarna in dolgočasna dela od katerih jih veliko še vedno opravljajo ljudje. S sodelovanjem s koboti se lahko zaposleni osredotočijo na bolj izpolnjujoče vloge in skrajšajo čas, ki ga porabijo za vsakodnevne naloge, ter izboljšajo splošno dobro počutje. To vključuje odpravo nočne izmene, za katero je znano, da škodljivo vpliva na zdravje delavcev.
5G
5G je naslednja generacija brezžične tehnologije, ki naj bi spremenila proizvodnjo. Vzrok je v močni odvisnosti pametne tovarne od podatkov, 5G pa bo zagotovil hitre povezave z nizko zakasnitvijo, ki so potrebne za hiter in učinkovit prenos velikih količin podatkov.
5G lahko zagotovi sredstva za spopadanje z največjimi izzivi proizvodnega sektorja, od doseganja ničelne neto vrednosti in privabljanja bodočih kadrov do povečanja časa delovanja in pospeševanja razvoja izdelkov. S skoraj neomejenimi zmogljivostmi ima naslednja generacija mobilne povezljivosti potencial za revolucijo v vsaki fazi proizvodnega postopka in s tako številnimi obetajočimi aplikacijami je proizvodnja eden od sektorjev, za katerega se pričakuje, da bo imel največ koristi od prihoda 5G.
5G je približno desetkrat hitrejši od 4G, z najvišjimi hitrostmi, ki lahko dosežejo nad 1gbps (gigabit na sekundo). In za razliko od prejšnjih generacij 5G ni le nadgrajeno komunikacijsko omrežje. Zgrajen je bil od začetka, da bi zagotovil boljše uporabniške izkušnje, okrepil nove modele uvajanja in zagotovil nove storitve.
Umetna inteligenca
Umetna inteligenca (AI) je še eno področje, kjer so pametne tovarne vodilne. AI se lahko uporablja za naloge, kot so prediktivno vzdrževanje, nadzor kakovosti in ravnanje z materialom. In ker se tehnologija umetne inteligence še naprej razvija, bodo pametne tovarne postale le bolj učinkovite in uspešne.
Umetna inteligenca bo videla kombinacijo podatkov, zbranih iz senzorjev, strojev in ljudi, ter jih nato uporabila v algoritmih, zasnovanih za optimizacijo operacij ali doseganje proizvodnje brez zastojev. Čeprav smo še daleč od tega, da bi dosegli ta scenarij, obstaja veliko drugih primerov uporabe, kjer proizvajalci hitro in v celotni vrednostni verigi industrije uvajajo umetno inteligenco. Primeri uporabe obstajajo glede varnosti na delovnem mestu, upravljanja strojev/zgradb, strojnega vida in kibernetske varnosti.
Združevanje umetne inteligence in strojnega učenja z drugimi tehnologijami, kot so senzorji, stroji in človeški vložki, bo dramatično izboljšalo delovanje in verjetno vodilo do novih oblik inovacij in produktivnosti v industriji.
SERP
Pametna tovarne so pogosto opremljena s sistemi SERP, kar pomeni “self-healing error-proofing”. Ti sistemi uporabljajo senzorje za odkrivanje napak v realnem času, nato pa izvajajo korektivne ukrepe, da preprečijo, da bi se ponovile. To pomaga zmanjšati količino odpadkov, izboljšati kakovost in zagotoviti nemoteno delovanje proizvodnih linij.
Načrtovanje resursov podjetja (ERP)
ERP lahko močno vpliva v sektorju, kot je proizvodnja, kjer je učinkovitost glavna. ERP je centralizirana metoda upravljanja vseh vidikov obratovanja in procesov v objektu ter omogoča preglednost brez primere, usklajevanje in upravljanje med različnimi procesi, ki sestavljajo proizvodno podjetje – kar na koncu povzroči večjo operativno učinkovitost.
Glede na številne procese, ki se morajo izvajati vsak dan, da lahko obrat še naprej deluje, sta ERP in proizvodnja naravni partnerji. Ne samo, da lahko ERP pomaga pri upravljanju zalog, dobavni verigi, vzdrževanju in zagotavljanju kakovosti, tem procesom omogoča tudi medsebojno komuniciranje.
Cloud computing
Računalništvo v oblaku je nujno za pametne tovarne, saj sistemi v oblaku ponujajo razširljivost in prilagodljivost, ki ju pametne tovarne potrebujejo, da ostanejo agilne. Poleg tega lahko pomagajo zmanjšati stroške z odpravo potrebe po strojni in programski opremi na kraju samem.
Z zagotavljanjem računalniških storitev, kot so strežniki, shranjevanje, baze podatkov, mreženje, programska oprema, analitika in inteligenca prek interneta (ali oblaka), lahko proizvajalci dosežejo hitrejše inovacije, prilagodljive vire in ekonomijo obsega. Storitve v oblaku običajno delujejo po modelu plačila po uporabi, kar podjetjem pomaga znižati operativne stroške, učinkoviteje upravljati infrastrukturo in se širiti glede na spremembe poslovnih potreb.
Poleg stroškov in hitrosti prednosti storitev v oblaku vključujejo zmožnost zagotavljanja prave količine IT virov , ko so potrebni, in s prave geografske lokacije; odpravo potrebe po zapleteni infrastrukturi na kraju samem, nastavitvi strojne opreme, popravljanju programske opreme in drugih zamudnih opravilih upravljanja IT; in seveda povečana zanesljivost in varnost. Poleg tega številne storitve računalništva v oblaku delujejo v omrežju varnih podatkovnih centrov, ki se redno nadgrajujejo na najnovejšo generacijo hitre in učinkovite računalniške strojne opreme.
Edge computing
Edge računalništvo je še en pomemben del sestavljanke pametne tovarne. Robni računalniški sistemi so zasnovani za lokalno obdelavo podatkov, namesto da bi jih pošiljali v oblak, s čimer približajo poslovne aplikacije virom podatkov, kot so naprave IoT ali lokalni robni strežniki. To pomaga izboljšati odzivne čase in zmanjšati zakasnitev, kar je ključnega pomena za proizvodne aplikacije. Ta bližina podatkov pri njihovem viru lahko prinese velike poslovne prednosti, kot so hitrejši vpogledi, izboljšani odzivni časi in boljša razpoložljivost pasovne širine.
Podatki se obdelujejo in analizirajo bližje točki, kjer so ustvarjeni. Robno računalništvo lahko pomaga sprostiti potencial ogromnih količin podatkov, ki jih ustvarjajo vse zmogljivejše povezane naprave. Ta povečana analitična zmogljivost v robnih napravah lahko spodbuja inovacije za izboljšanje kakovosti in povečanja vrednosti ter zagotavlja globok vpogled in prediktivno analizo v skoraj realnem času.
Digitalni dvojček
Digitalni dvojček je asistenčni sistem za proizvodne obrate, ki uporablja integrirane simulacijske modele za hitro iskanje rešitev, ko se pojavijo težave.
Te simulacije dajejo operaterjem vpogled v srce fizičnih sredstev za določitev idealnih delovnih tokov, pri čemer se opirajo na trenutne tokove podatkov za hitro iskanje jasnih možnosti za pomoč sistemskim operaterjem pri sprejemanju odločitev; brez časa in stroškov, ki bi bili vključeni v testiranje teorij v resničnem svetu.
Ti zelo zapleteni virtualni modeli delujejo kot natančen dvojnik (ali dvojček) fizične “stvari”. Povezani senzorji na fizičnem sredstvu zbirajo podatke, ki jih je mogoče preslikati v virtualni model. Operaterji, ki gledajo digitalnega dvojčka, lahko vidijo ključne informacije o tem, kako fizična stvar deluje v resničnem svetu.
Digitalni dvojčki so bistvena orodja, ki pomagajo inženirjem in operaterjem razumeti ne le, kako delujejo izdelki, ampak tudi, kako bodo delovali v prihodnosti. Analiza podatkov iz povezanih senzorjev v kombinaciji z drugimi viri informacij omogoča natančne napovedi.