Trendy w branży produkcyjnej – podwójna perspektywa

Co roku jednym z ważniejszych wydarzeń w branży produkcyjnej są targi w Hanowerze, które tym razem odbyły się na przełomie marca i kwietnia. Byliśmy tam i my. Jako przedstawiciele ASTOR uczestniczymy w takich imprezach, śledzimy trendy w branżowych publikacjach, ale co najważniejsze rozmawiając z naszymi klientami i partnerami zbieramy wiedzę, na temat tego, co w trawie piszczy.

Każdy z nas ma nieco inną perspektywę. Jeden pomaga firmom w cyfrowej transformacji, drugi kieruje przedsiębiorstwem wplatającym nowe rozwiązania technologiczne w modele biznesowe firm produkcyjnych. Poniższy tekst jest efektem zderzenia naszych doświadczeń i perspektyw.

Oto jakie trendy i wektory zmian będą naszym zdaniem najważniejsze w najbliższym czasie w branży produkcyjnej:

1. Sztuczna inteligencja, automatyzacja i dane będą jeszcze silniej napędzać zmiany w wymiarze biznesowym.

Nasze obserwacje potwierdzają, że sztuczna inteligencja wchodzi w fazę dojrzałości – przestaje być nowinką technologiczną, a staje się konkretnym narzędziem optymalizującym procesy przemysłowe i wspierającym decyzje operacyjne w czasie rzeczywistym. W branży istnieją już rozwiązania, w których AI działa zarówno na poziomie maszyn (edge computing), jak i w chmurze – analizując dane z całych ekosystemów produkcyjnych.

Istniejące systemy wykorzystują AI m.in. do projektowania komponentów, planowania produkcji, predykcji usterek oraz dynamicznego dostosowywania parametrów pracy linii. Szczególnie istotne są przykłady, gdzie algorytmy nie tylko identyfikują problemy, ale też aktywnie rekomendują działania naprawcze, skracając czas reakcji i zwiększając odporność procesów.

To, co jeszcze kilka lat temu było futurystyczną wizją, dziś staje się standardem – AI staje się spoiwem między automatyzacją, danymi a elastycznością przemysłu.

2. Cyfrowe ekosystemy będą zyskiwać na znaczeniu dzięki płynnej integracji danych.

Cyfrowa integracja to dziś jeden z kluczowych filarów konkurencyjności przemysłu. Na imprezach branżowych, takich jak Hannover Messe wyraźnie widać, że przyszłość należy do rozwiązań, które pozwalają na spójny przepływ danych od poziomu urządzeń i maszyn po systemy analityczne i zarządcze – z zachowaniem bezpieczeństwa, zgodności z regulacjami (takimi jak AI Act czy NIS2) oraz pełnej przejrzystości.

Platformy takie jak AVEVA, AWS, Microsoft czy Google Cloud mają zaawansowane środowiska wymiany danych w modelu OT/IT. Szczególnie warte podkreślenia są możliwości kompleksowego zarządzania produkcją, analizy danych operacyjnych i integracji systemów w czasie rzeczywistym – od SCADA, przez Historian, po MES. Rozwiązania tego typu nie tylko wspierają transformację cyfrową, ale stanowią jej technologiczny fundament – tam, gdzie dane stają się realnym wsparciem dla decyzji i optymalizacji procesów.

3. Manufacturing-X i paszport cyfrowy ułatwią funkcjonowanie przemysłu nowej generacji

W rozmowach przedstawicieli branży ostatnio coraz częściej pojawia się koncepcja Manufacturing-X. To europejska inicjatywa mająca na celu stworzenie federacyjnego, otwartego ekosystemu wymiany danych w przemyśle. Manufacturing-X ma umożliwiać budowę cyfrowych łańcuchów wartości w oparciu o zaufanie, bezpieczeństwo i interoperacyjność. Dużo mówiło się o tym w Hanowerze.

Powiązany temat, to paszport cyfrowy produktu – nowe podejście do zarządzania informacją w całym cyklu życia produktu. Od surowca, przez produkcję, aż po utylizację – dane te mają być łatwo dostępne i wymienialne, co otwiera nowe możliwości w zakresie zrównoważonego rozwoju, automatyzacji logistyki i compliance.

4. W energetyce na znaczeniu zyskiwać będą wodór i szeroko rozumiana cyfryzacja.

W trakcie imprez branżowych coraz częściej mówi się o wodorze jako kluczowym czynniku umożliwiającym dekarbonizację przemysłu. W Hanowerze, prezentacje technologii wodorowych – od ogniw paliwowych po instalacje przemysłowe – były jednym z najważniejszych segmentów strefy „Hydrogen + Fuel Cells Europe”. Równie istotnym trendem jest cyfryzacja sektora energetycznego, nazywana „Energią 4.0”. Sztuczna inteligencja w zarządzaniu energią, optymalizacja zużycia i przewidywanie szczytów zapotrzebowania – to kierunki transformacji przemysłu ku efektywności i neutralności klimatycznej.

5. Robotyzacja będzie umożliwiać coraz bardziej elastyczną produkcję.

Zarówno roboty współpracujące (coboty), jak i mobilne systemy intralogistyczne (AMR) stają się nieodłącznym elementem nowoczesnych hal produkcyjnych. W tym roku, w Hanowerze wyjątkowo wiele firm prezentowało różnorodne rozwiązania AMR – od prostych wózków po zaawansowane, w pełni autonomiczne systemy transportowe. To pokazuje, że rynek dojrzewa i rozwój tej technologii, który prowadzimy jako ASTOR już od kilku lat – m.in. we współpracy z firmą Agilox – był słusznym i przemyślanym kierunkiem.

Zobacz, jak robot mobilny Agilox usprawnia transport w fabryce SPLAST.

Przeczytaj tutaj!

Autonomiczne roboty mobilne skutecznie odpowiadają na potrzeby elastycznej logistyki wewnętrznej, zwłaszcza w kontekście braków kadrowych i rosnących wymagań co do efektywności procesów. Równocześnie firmy takie jak Festo czy Bosch Rexroth wprowadzają nową generację cobotów – jeszcze bardziej elastycznych, łatwych do programowania i wdrożenia, również w mniejszych przedsiębiorstwach.

6. Bliźniaki cyfrowe, symulacje zagwarantują utrzymanie predykcyjne najwyższej jakości.

Digital twin, czyli cyfrowy bliźniak procesu, maszyny lub całego zakładu – to technologia, która przyciąga uwagę i zadomawia się powoli w branży produkcyjnej. Pozwala testować rozwiązania bez ingerencji w rzeczywisty proces, optymalizować działanie i przewidywać błędy.

Z kolei połączenie sensorów IoT z AI i systemami zarządzania predykcyjnego (Predictive Maintenance) staje się nowym standardem – nie tylko w dużych zakładach, ale coraz częściej w średnich i małych firmach. Rozwiązań tego typu będzie coraz więcej.

Dowiedz się więcej o cyfrowym bliźniaku z naszego whitepaper’u.

7. Geopolityka i zielona transformacja będą źródłem obaw.

W branży widoczna jest narastająca niepewność gospodarcza, szczególnie w odniesieniu do globalnych łańcuchów dostaw. Zmienność decyzji handlowych ze strony USA, w tym zapowiedzi nowych ceł na produkty z Europy, rodzi pytania o przyszłość produkcji i jej lokalizację. Czy Europa nie powinna aktywniej rozwijać własnych mocy wytwórczych, by zwiększyć odporność i bezpieczeństwo dostaw?

Drugim ważnym źródłem wyzwań jest zrównoważony rozwój. Choć jego znaczenie nie podlega dyskusji, coraz więcej podmiotów i przedsiębiorców zastanawia się, jak równoważyć nacisk na spełnianie rygorystycznych norm inicjatywami stymulującymi konkurencyjność europejskich przedsiębiorstw. W konkurencji z regionami o mniej restrykcyjnych regulacjach Europa może przegrywać, przez co wyzwania te stają się bardzo realne. Te dwa wątki – geopolityka i zielona transformacja – przenikają się, lecz każdy z nich wymaga indywidualnej analizy i strategicznego podejścia.

Opisane trendy mają silne korzenie technologiczne. Są najczęściej związane z konkretnymi zaawansowanymi rozwiązaniami, które przekraczają kolejne poziomy technicznego zaawansowania. Zderzając nasze doświadczenia, dochodzimy jednak do wniosku, że mają one znaczenie tylko wówczas, gdy perspektywę technologiczną łączy się z biznesową – bo tylko wtedy Przemysł 4.0 przestaje być teoretyczną koncepcją, a staje się realnym motorem zmian.

Trendy w branży produkcyjnej na 2025 r.

Firmy produkcyjne tak jak cała gospodarka zależne są od pewnych zjawisk o charakterze lokalnym, regionalnym (bliskie otoczenie międzynarodowe) i globalnym. Lokalnie dużym impulsem do rozwoju w rozpoczynającym się roku może być odblokowanie funduszy w ramach krajowego planu odbudowy (KPO). Już teraz obserwujemy, że przetargi albo są rozstrzygnięte, albo się rozstrzygają i finansowanie dla firm produkcyjnych rzeczywiście rusza. Oznacza to, że w nadchodzących miesiącach można spodziewać się zwiększenia tempa inwestycji w projekty rozwojowe.

Z drugiej strony w nieco szerszej perspektywie, można obserwować pewne zmęczenie wojną w Ukrainie i spodziewać się, że zgodnie z deklaracjami Donalda Trumpa, nowego prezydenta USA, wkrótce nastąpi podjęcie rozmów pokojowych, a w dalszej kolejności zakończenie działań wojennych. Warunki zawarcia pokoju mogą odbiegać od oczekiwań strony ukraińskiej, ale dla produkcji przemysłowej w regionie i na świecie zawieszenie broni oznaczałoby korzystny impuls, związany na przykład z odbudową Ukrainy w wymiarze fizycznym i gospodarczym.

Powodem do nadziei w regionie są też wybory parlamentarne w Niemczech. Obecnie gospodarka tego kraju jest w impasie, a nowe polityczne rozdanie może oznaczać pojawienie się nowej koncepcji wyjścia z kryzysu, na przykład przez przesunięcie wyśrubowanych wymogów związanych z polityką klimatyczną i zwiększenie konkurencyjności.  Powiązanie polskiej gospodarki z niemiecką sprawia, że kwestia ta ma szczególne znaczenie dla naszego kraju.

Branża produkcyjna nie może uciec od tego kontekstu, ale niezależnie od niego można też wskazać pewne trendy, które będą ją kształtować w nadchodzących miesiącach:

1. Firmy produkcyjne będą inwestować w technologie dające dużą elastyczność.

Nowe inwestycje w projekty rozwojowe będą dotyczyć rozwiązań, które gwarantują możliwość łatwego przezbrajania linii produkcyjnych. Wynika to z potrzeb obserwowanych na rynku od kilku już lat. Klienci coraz częściej potrzebują produktów zindywidualizowanych zarówno pod względem funkcjonalności jak i estetyki. To oznacza, że producenci muszą wypracować model produkcji oparty na tzw. masowej indywidualizacji, a więc tworzyć linie produkcyjne, które mogą łatwo dostosowywać się do nowych produktów i potrzeb odbiorców. W efekcie, rynek produkcyjny już teraz przypomina rynek modowy, a trend ten będzie się nasilał. Towary produkowane są w krótkich cyklach, tak jak kolekcje odzieżowe. Oznacza to, że produkcja musi być przezbrajana co kilka miesięcy. Wymiana całych linii produkcyjnych byłaby rozwiązaniem nieefektywnym kosztowo, dlatego właśnie rozwiązania elastyczne będą zyskiwać na znaczeniu.

2. Dla polskich przedsiębiorstw będą otwierać się okna możliwości w globalnych czy regionalnych (bliskie otoczenie międzynarodowe) łańcuchach dostaw.

Zwłaszcza dekoniunktura dotykająca obecnie europejską branżę motoryzacyjną może być szansą dla podmiotów z Polski. Kryzys ten związany jest z koniecznością przebudowy całych łańcuchów wartości. Zniknęły dotychczasowe źródła energii (rosyjskiej). Chińska konkurencja na rynku elektromobilności sprawia, że europejskie koncerny motoryzacyjne muszą przezbrajać produkcję, ale też szukać nowych dostawców i podwykonawców.

Przybywa polskich firm, które dzięki cyfryzacji procesów były w stanie przejść suchą nogą przez turbulencje ostatnich lat. Jak pokazało badanie Techimpact przeprowadzone przez ASTOR i Akademię Leona Koźmińskiego, firmy te lepiej kontrolują zyski co ma szczególne znaczenie w czasach zmieniających się cen surowców i rosnących kosztów pracy. Firmy stawiające na transformację mają też krótsze cykle rotacji zapasów, przez co uwolniona gotówka może służyć im do stymulowania dalszego rozwoju. Organizacje takie mogą być atrakcyjnym partnerem dla regionalnych potentatów w Europie i na świecie.

3. Może nastąpić restart robotyzacji.

Jak to często bywa, wyzwania konkurencyjne są impulsem do zainicjowania innowacyjnych projektów. Tak może być w przypadku kryzysu związanego z ekspansją chińskich samochodów elektrycznych na europejskim rynku. Sposobem na wygranie walki z zagrożeniem rynkowym będzie zwiększenie konkurencyjności własnej produkcji przez koncerny motoryzacyjne na przykład przez większą robotyzację. Chiny mają najwyższy na świecie poziom robotyzacji produkcji i jeśli europejskie przedsiębiorstwa produkcyjne chcą osiągać podobne wolumeny, ceny i jakość, robotyzacja musi być jednym z ważniejszych kierunków transformacyjnych. Także polskie przedsiębiorstwa, które chcą wejść do tej gry, bądź wzmocnić w niej swoją pozycję, muszą stawiać na robotyzację.

4. Będzie rosnąć znaczenie uczenia maszynowego i analizy danych w przemyśle.

Rozwój generatywnej sztucznej inteligencji to wciąż gorący trend we wszystkich branżach. W przemyśle większe znaczenie ma jednak tzw. uczenie maszynowe i wykorzystanie inteligentnych algorytmów do analizy danych produkcyjnych. To trend, który rozpoczął się jeszcze przed euforią związaną z Chatem GPT. Będzie się jednak nasilał, ponieważ firmy produkcyjne poddane presji rynkowej są bardziej skłonne inwestować w algorytmy AI do analizy skomplikowanych systemów produkcyjnych, by lepiej zarządzać zasobami, lepiej planować produkcję czy unikać kosztownych napraw i przestojów stosując utrzymanie predykcyjne. Zmiany rynkowe wymagają dalszej integracji systemów analitycznych, by móc przy pomocy AI wyciągać wnioski dotyczące całych przedsiębiorstw produkcyjnych, a nie tylko poszczególnych linii czy zakładów.

Podsumowując, nadchodzący rok będzie z pewnością obfitował w wyzwania dla firm produkcyjnych. Przyniesie jednak też pewne szanse związane z finansowaniem inwestycji, zmianami geopolitycznymi i technologiami, które mogą być źródłem przełomów.

Jak cyfrowy bliźniak pomaga holistycznie spojrzeć na łańcuch wartości i sprawić, by był bardziej efektywny

W ciągu ostatnich lat lista wyzwań, z jakimi mierzą się firmy produkcyjne zdaje się nieustannie wydłużać. Rosną ceny energii, zwłaszcza w przemyśle energochłonnym, inflacja podnosi oczekiwania płacowe, a także koszty związane z obsługą długów przedsiębiorstw. Braki surowców i komponentów, oraz zerwane czy niepewne łańcuchy dostaw sprawiają, że zaplanowanie i zagwarantowanie czasu dostaw staje się niesłychanie trudne. To wpływa na spadek zamówień i coraz trudniejsze relacje z klientami.

Zarządzanie łańcuchem wartości jest poddane dużej próbie. Niepewne przychody i zamówienia oraz rosnące koszty sprawiają, że margines zysku brutto się zmniejsza. Odpowiedzią na te wyzwania może być wprowadzenie tzw. cyfrowego redundantnego łańcucha wartości, czyli takiego, którym można zarządzać z wykorzystaniem systemów informatycznych, takich jak cyfrowy bliźniak, a więc wirtualny model całego łańcucha wartości.

Rozwiązania takie pozwalają na bieżąco mierzyć zapotrzebowanie na surowce i półprodukty, wyznaczać optymalne ceny produktów i szybko przerzucać się na alternatywne źródła komponentów, a tym samym zachować ciągłość produkcyjną i biznesową oraz dobre relacje z partnerami i klientami końcowymi. Sformułowanie „redundantny”, w tym kontekście, oznacza „nadmiarowy”, czyli gwarantujący zapas. W środowisku produkcyjnym chodzi o zapasowe źródła surowców i komponentów.

Ponieważ świat jest połączony jak nigdy przedtem i dostawcy (producenci komponentów) są zlokalizowani w różnych jego częściach, a trafiają tam w poszukiwaniu niższych kosztów produkcji, redundantny cyfrowy łańcuch wartości staje się rozwiązaniem coraz bardziej powszechnym. W szczególności widać to w branżach produkcji samochodów (automotive), produkcji elektroniki, ale też np. w produkcji rowerów. Nowy trend, w mniejszym lub większym stopniu, dotyczy jednak wszystkich branż i sektorów.

Skuteczną ochronę przed zmiennym otoczeniem biznesowym gwarantuje tylko zintegrowanie działań we wszystkich trzech obszarach. Co konkretnie, w każdym z nich warto zmienić?

1. Oprzyj logistykę na informacji 

Zadbaj o cyfrową integrację przepływu informacji w systemach dostawców i poddostawców. Chodzi o to, by mieć stały wgląd w ich zasoby, z dużym wyprzedzeniem przewidywać pojawienie się niedoborów i móc reagować proaktywnie na te trendy, robiąc zapasy. W integracji informacji pomogą szyny danych i rozwiązania chmurowe. W następnym kroku zadbaj o dywersyfikację źródeł dostaw. W tym celu nawiąż relacje z wieloma dostawcami alternatywnych półproduktów, komponentów czy surowców, aby móc płynnie przejść od jednego dostawcy do drugiego, gdy pojawią się problemy. Następnie zadbaj o dynamiczne zarządzanie bieżącymi i przyszłymi kosztami oraz harmonogramami transportu, by móc w czasie rzeczywistym reagować na zmiany sytuacji w otoczeniu firmy. 

Ostatni element układanki to cyfrowa optymalizacja stanów magazynowych, obejmująca też utrzymanie zapasów, czyli uwzględniająca informacje pochodzące z systemów informatycznych firmy, od dostawców i otoczenia rynkowego. Dzięki temu można przygotować firmę na ryzyko przerwania dostaw.

PRZYKŁAD: Cyfrowy bliźniak, a więc wirtualna kopia łańcucha wartości, pozwala zebrać informacje z wyżej wymienionych systemów i zaplanować działania będące odpowiedzią na rozmaite scenariusze rynkowe w obszarze logistyki.

2. Wprowadź dynamiczne mechanizmy kontroli kosztów i ustalania cen 

Wykorzystanie systemów informatycznych do stworzenia redundantnego łańcucha wartości pozwala budować dynamiczne mechanizmy ustalania cen, z uwzględnieniem aspektów logistycznych, realnych kosztów produkcji i prognoz zamówień. 

Aby taki mechanizm stworzyć, firma musi mieć dostęp do realnych danych na temat kosztów produkcji i to takich, które generowane są automatycznie, w czasie rzeczywistym. Powinna też mieć strategię i politykę cenową, które można później powiązać z kosztami produkcji. Najbardziej zaawansowany scenariusz zakłada, że projektowaniem cen zajmują się algorytmy sztucznej inteligencji. W scenariuszu bardziej bazowym należy zadbać o podstawowe kompetencje na styku operacji produkcyjnych i systemów biznesowych (ERP) oraz o cyfrowe raportowanie kosztów produkcji w czasie rzeczywistym – np. zysk wypracowany w czasie jednej zmiany, w czasie realizacji jednego zlecenia, czy w przeliczeniu na jeden produkt. Wykorzystanie tych danych i ich zautomatyzowanej analizy pozwoli na dynamiczne skorelowanie ceny z realnymi kosztami produkcji. 

PRZYKŁAD: Cyfrowy bliźniak to rozwiązanie integrujące wszystkie te systemy, które w obszarze wirtualnym pozwala testować rozmaite scenariusze cenowe przy takich, a nie innych, rzeczywistych kosztach produkcji. 

3. Cyfrowo optymalizuj projektowanie produktu i harmonogramowanie produkcji

W niepewnych czasach produkt powinien być projektowany z takich komponentów, które są obecnie dostępne, ale też takich, które najprawdopodobniej będą dostępne w najbliższej przyszłości. Aby tak było, w systemach informatycznych należy stworzyć tzw. macierze kompatybilności, pozwalające na budowanie w sposób dynamiczny list materiałowych dla produktów na bazie dostępnych komponentów. Takie narzędzie znacząco przyspiesza proces projektowania i ułatwia proces wyboru właściwych komponentów. 

Jeśli zaś chodzi o harmonogramowanie produkcji, należy zadbać o wprowadzenie dynamicznego planowania krótkoterminowego, czyli system pozwalający na bieżąco dostosowywać produkcję do zmieniających się terminów i zakresów dostaw komponentów przy maksymalnym możliwym i najbardziej efektywnym wykorzystaniu mocy produkcyjnych. Pozwoli to na dynamiczne skorelowanie ceny z realnymi kosztami produkcji.

PRZYKŁAD: Integracja tych narzędzi w ramach wirtualnego modelu (cyfrowego bliźniaka) pozwala zaplanować i przetestować rozmaite scenariusze, a docelowo zapewnić przewidywalne terminy zleceń produkcyjnych. 

Dowiedz się więcej

Dowiedz się więcej o cyfrowym bliźniaku w nowej publikacji „Cyfrowy bliźniak 4.0. Jak budować cyfrowe bazy wiedzy w przemyśle.„

Trendy w branży produkcyjnej na 2024 r.

Pisząc o trendach na nadchodzące 12 miesięcy warto zrobić krótką retrospektywę, by lepiej zrozumieć kontekst, w jakim dzisiaj znalazła się branża produkcyjna. Przez ostatnie trzy lata, działania biznesowe firm, także wytwórczych, były mocno sterowane zewnętrznie, przez zdarzenia, które zbiorczo można określić mianem „czarnych łabędzi”. Określenie to oznacza nieprzewidziane i rzadkie zjawiska, które wywołują silną destabilizację. W ostatnim czasie mieliśmy do czynienia nie z jednym „czarnym łabędziem”, a całym stadem: globalna pandemia, zerwane łańcuchy dostaw, wybuch wojny w Ukrainie, towarzysząca jej inflacja i zawirowania na rynku surowców naturalnych. Wszystkie te zjawiska wpływały na rynek globalny, europejski, ale także Polski.

Dzisiaj pojawia się nadzieja, że wraz z nowym rokiem sytuacja może się zmienić. Oczywiście wciąż możliwe jest pojawianie się nieprzewidzianych zdarzeń, ale wiele wskazuje na to, że podmioty współtworzące gospodarkę, będą w roku 2024 znacznie bardziej samosterowne. Będą w stanie kreować nowe rozwiązania i więcej czasu poświęcać realizacji własnych założeń strategicznych, a mniej działać w trybie reaktywnym próbując dostosować się do pojawiających się niespodziewanie zdarzeń.

Takie jest moje oczekiwanie i nadzieja, ale zdaje się, że w tej ocenie sytuacji nie jestem osamotniony. W polskiej przestrzeni biznesowej powstaje wiele projektów inwestycyjnych. Wiele firm przewiduje nadejście lepszej atmosfery inwestycyjnej, związanej także, ale nie tylko z oczekiwanymi środkami z Unii Europejskiej, które mogą wesprzeć rozwój polskich przedsiębiorstw.

Z wypłatą tych środków wiążą się spore nadzieje, ale też pewne ryzyko. Jeśli bowiem wszystkie inwestycje wystartują w tym samym czasie – w chwili, gdy odblokowane zostaną fundusze – może pojawić się wąskie gardło, jeśli chodzi o dostawy pewnych technologii, ale też dostępność inżynierów, integratorów, koordynatorów czy wykonawców, którzy będą w stanie te inwestycje zrealizować.

To może oznaczać, że aby uniknąć utrudnień w realizacji założeń inwestycyjnych, warto będzie wystartować wcześniej niż konkurencja, jeszcze zanim pojawią się spodziewane środki. Firma, która z programem modernizacyjnym ruszy 3 dni, czy 3 tygodnie przed konkurentami, będzie z pewnością wygrana na rynku ze względu na możliwość ominięcia wąskiego gardła.  Mocno do tego zachęcam.

Jeżeli chodzi o konkretne trendy technologiczne, które wyznaczą kierunki rozwoju branży produkcyjnej w roku 2024, wskazałbym cztery: wzrost znaczenia automatyzacji i robotyzacji procesów, umacnianie się pozycji sztucznej inteligencji, szersze wykorzystanie rozwiązań low code i no code oraz rosnąca popularność cyfrowych bliźniaków. Omówmy je po kolei.

1. Intensywniejsza automatyzacja i robotyzacja procesów

Trend nie nowy, ale w nadchodzącym roku prawdopodobnie przybierze na sile, zarówno w przemyśle jak i w informatyzacji. Chodzi przy tym nie tylko o automatyzację procesów przemysłowych, ale coraz częściej także tych biznesowych. Zmiany demograficzne są nieubłagane. W ich efekcie, na rynku pracy jest coraz mniej pracowników gotowych wykonywać powtarzalne, monotonne zadania. Automatyzacja takich zadań będzie więc pozwalać przedsiębiorstwom zwiększyć przewidywalność produkcji i ograniczyć ryzyka związane z rotacją pracowników.

2. Powszechniejsze wykorzystanie sztucznej inteligencji

Drugi trend również nie jest nowy w przemyśle, ale z pewnością w 2024 roku ulegnie intensyfikacji. Sztuczna inteligencja będzie coraz częściej obecna w naszym otoczeniu i to nie tylko pod postacią inteligentnych asystentów, ale też w formie rozwiązań optymalizujących linie przemysłowe. Przez ostatnie 5 lat w tym obszarze wdrożono szereg projektów badawczo rozwojowych, testów koncepcji (proof of concept), testów wartości (proof of value), ale to były wciąż jednostkowe, unikalne projekty. Teraz jednak technologia sztucznej inteligencji staje się powoli gotowa do skalowania. W Wodociągach Miasta Krakowa udało nam się usprawnić efektywność sterowania pompami dzięki sztucznej inteligencji. W przyszłości będziemy mogli analogiczne rozwiązania uruchamiać w innych wodociągach. Ta skalowalność sztucznej inteligencji jest coraz bardziej realna, oczywiście w powiazaniu z infrastrukturą danych, które pozwolą algorytmom wyciągać wnioski na przyszłość na bazie historycznych zapisów.

3. Rosnąca popularność rozwiązań informatycznych low code czy no code

Chodzi o konfigurowalne platformy programowania wykorzystujące niewielką ilość kodu, pozwalające budować rozmaite aplikacje zarówno po stronie systemów zarządzania czy sterowania produkcją, ale też systemów robotyzacyjnych. Rozwiązania takie będą w najbliższej przyszłości coraz częściej ułatwiać korzystanie z automatyki dzięki pewnym gotowym szablonom. Szablony takie sprawiają, że można szybko konfigurować nowe systemy, edytować je i skalować. Dzięki nim nowe rozwiązania nie będą wykonywane przez jednego programistę na zamówienie, tylko tworzone bardziej modułowo z wykorzystaniem rozwiązań programistycznych wielokrotnego użytku.

4. Rosnące znaczenie cyfrowych bliźniaków

Wirtualne kopie rzeczywistych maszyn, rozwiązań czy nawet linii biznesowych i fabryk (cyfrowe bliźniaki) coraz częściej będą pozwalały na symulację całego łańcucha wartości czy wręcz modelu biznesowego firmy na bardzo zaawansowanym poziomie. W innym wymiarze rozwiązania tego rodzaju będą symulować wydajność fabryki modelować wszelkie przepływy, po to, żeby czas realizacji (lead time) był optymalny i jak najkrótszy. W jeszcze innym wymiarze, cyfrowe bliźniaki na poziomie zarządzania aktywami będą coraz precyzyjniej prognozować, ile dane aktywo będzie zarabiać i ile będzie nas kosztować w całym cyklu życia. W kolejnym pozwolą z wyprzedzeniem przewidywać awarie systemów produkcyjnych, a w ostatnim umożliwią na rozbudowane symulacje działania robotów i przeniesienie testów do obszaru offline by ograniczyć koszty i ryzyko dla bezpieczeństwa pracowników. Na każdym poziomie cyfrowe bliźniaki pozwolą na zbieranie informacji zwrotnej z realnych systemów i ich optymalizację.

O cyfrowych bliźniakach pisaliśmy w naszej publikacji „Cyfrowy bliźniak 4.0. Jak budować cyfrowe bazy wiedzy w przemyśle”.

Jak optymalizować ciągłe procesy produkcyjne dzięki cyfrowym bliźniakom

Inwestycje w instalacje technologiczne w energetyce, przemyśle rafineryjnym, chemicznym, gazowym, wodociągowym, czasem także w przemyśle spożywczym, mają swoją specyfikę, zależną silnie od nakładów inwestycyjnych, wymaganego poziomu bezpieczeństwa, dostępności produkcji oraz długiego oczekiwanego cyklu życia. Wartość tych aktywów niejednokrotnie oscyluje w granicach od kilkuset milionów do kilku miliardów złotych.

Dlatego warto na nie spojrzeć strategicznie i zastanowić się: 

1. Jakim wskaźnikiem mierzyć efektywność wykorzystania takich aktywów / instalacji?
2. Jak za pomocą cyfrowych bliźniaków wprowadzać w życie strategie optymalizacji aktywów?

Zwrot na aktywach operacyjnych

Praktycznym wskaźnikiem oceny efektywności pracy takich instalacji, może być zwrot na aktywach operacyjnych (Return on Operating Assets, ROOA). Odpowiada on na pytanie, ile zysku netto generuje firma z aktywów zaangażowanych w produkcję, np. maszyn/instalacji, zapasów oraz licencji oprogramowania wykorzystywanego do zarządzania procesami produkcji. Wskaźnik nie jest popularny w księgowości, natomiast może dać dużą wartość w controllingu strategicznym.

Przykładowo, jeśli dostępność kluczowej instalacji spada ze względu na nieplanowane awarie, to spada wydajność produkcji i prawdopodobnie także sprzedaż i zysk wypracowany przez tę instalację. Dodatkowo rosną koszty napraw. Czyli wartość wskaźnika ROOA się pogarsza. Z drugiej strony, jeżeli potrafimy zoptymalizować pracę instalacji, tak, żeby zużywała mniej energii, albo osiągała maksymalne wydajności w czasie, gdy taryfa jest najtańsza, to obniżamy TKW (techniczny koszt wytworzenia) i jednocześnie podnosimy zysk netto oraz ROOA.

Cyfrowy bliźniak a zwrot na aktywach operacyjnych (ROOA)

W ciągłych procesach produkcyjnych, możemy poprawiać zwrot na aktywach operacyjnych z wykorzystaniem kilku rodzajów cyfrowych bliźniaków. W zależności od celu biznesowego mogą być to: dynamiczne symulatory procesów, narzędzia do implementacji strategii risk-based maintenance, narzędzia do projektowania i uruchamiania instalacji oraz cyfrowe narzędzia optymalizujące zużycie mediów produkcyjnych. Zostało to przedstawione na poniższym rysunku. W tym opracowaniu skupimy się na obszarze Risk-based maintenance, gdyż naszym zdaniem dostępność technologii, łatwość zastosowania cyfrowych bliźniaków i potencjalne korzyści biznesowe w tym obszarze wymagają nadania mu wysokiego priorytetu.

Strategiczna optymalizacja wykorzystania aktywów, czyli od gaszenia pożarów do risk-based maintenance

W procesie zarządzania kluczowymi instalacjami, utrzymanie ich wysokiej dostępności jest ważne zarówno dla ich bezpieczeństwa, jak i rentowności całego biznesu. Dlatego warto budować dla tych aktywów zaawansowane strategie utrzymania ruchu. Strategie te można opisać poziomami dojrzałości, gdzie najniższy poziom to klasyczne „gaszenie pożarów” (reactive maintenance), a poziom piąty, najwyższy, to utrzymanie ruchu oparte na zarządzaniu ryzykiem (risk-based maintenance/ prescriptive maintenance). Na poziomie najwyższym budujemy model oceny i kategoryzacji ryzyk oraz plany ich mitygacji, czyli jak powinniśmy się zachować, jeśli w maszynie zacznie się psuć konkretna część. Czy lepsze w tym momencie będzie zatrzymanie instalacji czy ciągłe monitorowanie wybranych parametrów i warunkowa kontynuacja produkcji? Takie podejście wymaga integracji podejścia technicznego z efektem finansowym podejmowanych decyzji. Wszystkie poziomy dojrzałości strategii utrzymania ruchu zostały zaprezentowane w poniższej tabeli.

 

Oparte na zarządzaniu ryzykiem, czyli optymalne utrzymanie ruchu, pozwala na znalezienie punktu, w którym będzie zapewniona wysoka dostępność i bezpieczeństwo instalacji, a z drugiej koszty całkowite koszty akcji serwisowych i części zamiennych nie będą przewymiarowane. Podejście zostało zobrazowane na poniższym diagramie.

 

Rozwiązania wspierające strategię risk-based maintenance mają następujące funkcjonalności: 

• RCM (Reliability Centered Maintenance) zgodne z filozofią FMECA (Failure Mode Effetcs and Criticality Analysis),
• RCA (Spare Part Optimization and Root Cause Analysis),
• Biblioteki Asset Strategy,
• Dashboardy i raporty menedżerskie.

W jaki sposób działa taki system?

W pierwszym etapie kluczowe jest zdefiniowanie celów biznesowych dla utrzymania ruchu w wybranej instalacji. W skrócie: budujemy macierz prawdopodobieństw i konsekwencji wystąpienia awarii. Następnie definiujemy, jak dane awarie wpływają na funkcjonalność całej instalacji i oceniamy poziom krytyczności danej awarii, czyli jej wpływ na konieczność zatrzymania instalacji oraz jej bezpieczeństwo pracy. Następnie w cyklu PDCA (Plan Do Check Act) definiujemy scenariusze działań w momencie wystąpienia danego typu awarii. Diagram opisujący działanie przykładowego systemu optymalizacji zasobów produkcyjnych został zaprezentowany poniżej.

W normalnym użytkowaniu system zarządzania aktywami przewiduje następujące scenariusze użycia:

• Symulacja wybranych strategii utrzymania ruchu, która pozwala wyliczyć biznesowe i techniczne efekty decyzji serwisowych i eksportować te strategie do systemów planowania i realizacji akcji serwisowych,
• Kompleksowa analiza przyczynowo-skutkowa (RCA, root-cause analysis) dla zarejestrowanych incydentów i awarii, definiowanie reguł zachowań i rozwiązań problemów w bazie wiedzy,
• Wykorzystanie bibliotek strategii działań i modeli dla różnych aktywów, m.in. pomp, sprężarek, kotłów, turbin gazowych, turbin parowych, zaworów, generatorów, dmuchaw oraz nagrzewnic powietrza.

Przykładem zastosowania może być monitoring predykcyjny i zarządzanie ryzykiem w pracy pieca obrotowego do produkcji cementu. W tego typu instalacji, praca łożysk jest monitorowana przez system predykcyjny, który przewiduje, jak powinien wyglądać sygnał wibracji. Ten sygnał referencyjny jest porównywany z aktualnym. Duża różnica pomiędzy nimi jest traktowana jako anomalia.

Dzięki porównaniu dwóch sygnałów wykryto niestandardowe wibracje. System rozpoznał je jako anomalię, ale korzystając z macierzy oceny ryzyka ustalił, że ryzyko związane z kontynuacją pracy do czasu zakończenia partii produkcyjnej jest akceptowalne. Serwis i wymiana łożyska zostały przeprowadzone w późniejszym terminie. Dzięki temu firma uniknęła straty na poziomie 7 000 ton produktu gotowego, a po zakończeniu produkcji wymieniono łożysko o wartości 3 tys. USD. Łatwo oszacować szybkość zwrotu z tej inwestycji.

Dowiedz się więcej

Dowiedz się więcej o cyfrowym bliźniaku w nowej publikacji „Cyfrowy bliźniak 4.0. Jak budować cyfrowe bazy wiedzy w przemyśle.„

Sens cyfrowych bliźniaków w przemyśle

Mamy do dyspozycji cyfrowy projekt instalacji elektrycznej i oczywiście zastanawiamy się, czy kable biegną tak, jak to zostało narysowane przez projektanta. Mamy kilka opcji: możemy uwierzyć projektowi i wiercić, poszukać zdjęć powykonawczych, a jeśli ich nie znajdziemy, sprawdzić wybrane miejsca detektorem kabli.

Wyobraźmy sobie jednak, że po wykonaniu instalacji elektrycznej pomieszczenia zostały zeskanowane i zmiany wprowadzone do projektu cyfrowego. To daje nam dodatkową opcję, znacznie lepszą od pozostałych. Przed wierceniem zakładamy okulary rozszerzonej rzeczywistości i dzięki nim widzimy, czy w wybranym miejscu są kable, czy ich nie ma. To najprostszy scenariusz zastosowania cyfrowego bliźniaka w domu. Jakie daje korzyści? Na pewno pozwala szybciej zrealizować zadanie, zapewniając mniejsze ryzyko uszkodzenia instalacji i większe bezpieczeństwo wykonawcy.

Do tej pory cyfrowe bliźniaki najbardziej upowszechniły się w branży architektonicznej i budowlanej za sprawą standardów BIM (Building Information Management). Wirtualne kopie budynków i ich instalacji pozwalają łączyć procesy cyfrowego projektowania wielobranżowego, planowania i realizacji budowy, przekazywania obiektów do użytkowania, a ostatecznie pozwalają obniżać koszty użytkowania i przebudowy. Kolejnym znaczącym obszarem gospodarki, który wykorzystuje rozwiązania tego typu jest przemysł i sektor produkcyjny.

Gdzie szukać sensu cyfrowych bliźniaków w przemyśle?

Możemy wskazać przynajmniej 4 obszary:

1. Rosnąca złożoność procesów produkcyjnych i logistycznych, czyli jak dostarczać na czas.

Kilka lat temu żyliśmy w rzeczywistości, w której zamówione materiały w 90% przypadków przychodziły na czas, a w niektórych branżach nawet celowo redukowano stany magazynowe surowców w myśl filozofii just-in-time. Pozwalała ona planować produkcję z tygodniowym wyprzedzeniem. Dzisiaj w procesach logistycznych i procesach planowania, kluczowe jest patrzenie na cały, złożony łańcuch wartości, czyli zdolności produkcyjne i przewidywalność dostaw, ścieżki transportowe, realizację produkcji w rozproszonej sieci fabryk oraz dynamikę zamówień klientów. Do tej pory wiele elementów dało się symulować za pomocą Excela i złożonych makr, ale dzisiaj takie narzędzia już nie wystarczą. Co więcej, symulacja wymaga ciągłego dostarczania informacji zwrotnych ze wszystkich wskazanych procesów.

2. Poziom skomplikowania kluczowych linii technologicznych, czyli jak optymalizować zwrot na aktywach operacyjnych.

W miarę wzrostu złożoności procesów rośnie też poziom skomplikowania linii technologicznych. Rynek dąży do masowej personalizacji wyrobów, co przekłada się na konieczność zakupu maszyn i linii technologicznych, które są wielofunkcyjne. To dodatkowo zwiększa stopień skomplikowania i podatność na awarie. Ponadto, w obszarze robotyzacji, programowanie i testowanie realnego obiektu jest czasochłonne i generuje bardzo wysokie koszty związane z zakupem materiałów. Zastosowanie cyfrowych bliźniaków maszyn i linii technologicznych może zdecydowanie wspierać procesy usuwania usterek i awarii przez zespoły autonomicznego utrzymania ruchu, czyli wyspecjalizowanych operatorów. Analogii możemy szukać tutaj w zaawansowanych drukarkach, które podpowiadają, jak usunąć awarię. Dodatkowo dostępność kompleksowych zestawów danych nt. pracy maszyny, daje możliwość stosowania zaawansowanych strategii utrzymania ruchu, np. predictive maintenance albo risk-based maintenance. Dodatkowym wymiarem optymalizacji pracy linii technologicznych może być optymalne zużycie energii i mediów, co wspiera strategie zrównoważonego rozwoju.

3. Eksperci odchodzący na emeryturę, czyli jak zapewnić ciągłość biznesu.

Proces starzenia się ekspertów i technologów w energetyce, branży chemicznej, rafineriach czy innych sektorach przemysłu, jest kolejnym wielkim wyzwaniem. Po pierwsze brakuje następców, ponieważ proces uczenia się w takiej specjalizacji jest bardzo długi. Po drugie, przemysł przestaje być atrakcyjnym miejscem pracy dla młodego pokolenia. Jest to wielkie wyzwanie. Sensowne wydaje się w tej sytuacji „wtłaczanie” wiedzy doświadczonych technologów do cyfrowych narzędzi (np. w formie modeli), a także zaangażowanie ich w procesy nadzorowanego uczenia algorytmów. Z jednej strony gwarantuje to bezpieczeństwo, że wiedza nie odchodzi z firmy w 100% po przejściu eksperta na emeryturę. Z drugiej strony fabryka, która korzysta z nowoczesnych cyfrowych narzędzi, jest atrakcyjniejszym miejscem pracy dla młodego pokolenia.

4. Rozproszenie zespołów inżynierskich, czyli jak budować bazy wiedzy.

Strukturalna zmiana, która dokonała się w latach 2020-2022, to wprowadzenie na masową skalę pracy zdalnej i pracy hybrydowej. Ludzie, którzy dotąd spotykali się często w biurze czy fabryce, teraz przez większość dni w tygodniu pracują z domu. Z jednej strony zwiększa to ich efektywność indywidualną, z drugiej sprawia, że nie mogą rozwiązać problemu w trakcie przysłowiowej rozmowy na korytarzu czy spontanicznej sesji problem-solving na żywo. Cyfrowe narzędzia do projektowania i symulacji, budowy modeli procesów i linii technologicznych, a także komunikacji między zespołami i budowania bazy wiedzy nt. rozwiązywanych problemów, mogą przynieść w takich sytuacjach wiele korzyści. Tym bardziej, że zdecydowana większość inżynierów woli komunikację cyfrową od osobistej.

Jest wiele powodów, dla których zastosowanie cyfrowych bliźniaków ma sens. Ostatnim z nich jest dynamicznie rosnąca dostępność technologii, wyrażona zarównoprzez łatwość jej zastosowania, jak i relację kosztów do korzyści.

Dowiedz się więcej

Dowiedz się więcej o cyfrowym bliźniaku w nowej publikacji „Cyfrowy bliźniak 4.0. Jak budować cyfrowe bazy wiedzy w przemyśle„

Inżynier najwyższej jakości – kto to taki?

Po pierwsze, zarówno w świecie produktów konsumenckich, jak i w obszarze usług biznesowych, składane obietnice pozostają często bez pokrycia. Korzystając ze wzoru: satysfakcja = percepcja (to, co dostajemy) – oczekiwania (to, co zostało nam obiecane), łatwo wywnioskować, że finalnie musimy się zadowolić ujemną satysfakcją, zwaną inaczej rozczarowaniem, zawodem lub złością. Czy „inżynier idealny” jest w stanie odwrócić tę tendencję?

Czym tak naprawdę jest jakość?

Słowo „jakość” jest bardzo często używane do rekomendacji produkcji, np. „niemiecka jakość”, wyrażenia opinii o produkcie „to jest kiepskiej jakości”, czyli do opiniowania „czegoś” lub „kogoś” w dużym uproszczeniu. Jednak, aby faktycznie wskazać, co tak naprawdę podoba nam się w produkcie lub usłudze, wymagana jest zazwyczaj głębsza refleksja. A to dlatego, że dla jakości zdefiniowano aż 8 wymiarów[1]:

• wydajność (efektywność),
• funkcjonalność,
• niezawodność,
• trwałość (długowieczność),
• zgodność ze standardami,
• „serwisowalność”,
• estetyka,
• jakość „postrzegana”.

Spróbujmy zatem, korzystając z powyższych kryteriów stworzyć profil wymarzonego inżyniera (automatyka, informatyka, czy też ITmatyka), o którym każdy klient powiedziałby po wdrożeniu: „to jest naprawdę inżynier najwyższej jakości”.

 Wydajność: „Piszę 300 linii kodu na godzinę” 

W sieci możemy często przeczytać, takie frazy, jak choćby „ten program to prawdziwy majstersztyk, ma już 150 000 linii kodu”. Jak jednak możemy to ocenić? To dużo, mało, dobrze czy źle? Jakie ma przełożenie na „wydajność-efektywność” pracy inżyniera, a tym samym na „wydajność” produktu?

W dzisiejszym kompleksowo „zdigitalizowanym” świecie, prawdziwego inżyniera można poznać po tym, jak zabiera się do zadania. Jeżeli najpierw bierze czystą kartkę lub podchodzi do tablicy i zaczyna zadawać pytania, raczej możemy być spokojni. Jeśli jednak najpierw włącza komputer i uruchamia Development Studio, sugeruję ostrożność.

Funkcjonalność: „Proszę zobaczyć tę ścianę z certyfikatami”

Kompetencje, szczególnie te techniczne (zwłaszcza w obszarze nowoczesnych technologii), wymagają częstego uzupełniania. Po pierwsze, wersje produktów zmieniają się średnio raz w roku, a po drugie, za wersjami produktów idą istotne udogodnienia (lub utrudnienia) funkcjonalne. Patrząc na ścianę z dyplomami inżyniera, zapytajmy zatem o wersje produktów oraz o liczbę udanych wdrożeń przeprowadzonych na tych edycjach software’u.

Niezawodność: „Na tym kodzie, może Pan polegać jak na Zawiszy”

Niezawodność jest kluczowym parametrem w instalacjach przemysłowych. Jestem przekonany, że z perspektywy Służb Utrzymania Ruchu lub Działu IT, zdecydowanie ważniejszą niż wydajność. Niezawodność zaproponowanego systemu (technologii, instalacji) wynika jednak najczęściej z doświadczenia inżynierów, którzy brali udział w projekcie.

W niezawodności nie chodzi bowiem o doprowadzenie systemu do stanu „używalności”. W celu uzyskania wysoce niezawodnego systemu inżynier musi przewidzieć, które elementy i w jaki sposób będą zachowywały się już po uruchomieniu. Powinien także wskazać, jak powinny być zainstalowane, skonfigurowane oraz serwisowane, żeby awaryjność była minimalna.

Trwałość: „Poproszę system najtańszy i najtrwalszy”

Objaśnienie tego wymiaru chciałbym zacząć od wprowadzenia pojęcia „mądre kupowanie”.

„Mądrym kupowaniem” możemy nazwać wszystkie przetargi i konkursy ofert, w których cena nie jest jedynym i dominującym (>80%) kryterium. Ważnym parametrem dopełniającym kryteria oceny powinien być Całkowity Koszt Posiadania (TCO, Total Cost of Ownership) w perspektywie X lat (gdzie X stanowi cykl życia inwestycji u Klienta).

Bez takiego podejścia, dobry inżynier może tylko rozłożyć ręce, ponieważ mało prawdopodobne jest zaprojektowanie trwałego systemu w systemie „100% cena”. Trwałość instalowanych systemów, będzie w sposób naturalny wynikała z długofalowego spojrzenia, zarówno inwestora, jak i dostawcy. Taka sytuacja to balsam na serce dla dobrego jakościowo inżyniera.

Zgodność ze standardami: „ISO, ISA, HACCP … będzie Pan zadowolony”

Kolejnym wymiarem jakości inżyniera będzie znajomość oraz umiejętność stosowania standardów we wdrażanych systemach. Zdecydowaną zaletą standardów jest wspólny „kod” komunikacji projektowej, na etapie tworzenia specyfikacji, realizacji projektu oraz odbiorów.

Jest to szczególnie ważne w sytuacji, gdy proces inwestycyjny obejmuje kilka lub kilkanaście zakładów. I tak w przypadku systemów automatyki, IT oraz nowych maszyn, ważna będzie np. znajomość standardów ISA-S88, S95, S99 – bezpieczeństwo w systemach IT dla przemysłu. Przy projektowaniu maszyn patrzmy także na znajomość normy bezpieczeństwa (NMD 2006/42/WE). 

Serwisowalność: „Mamy 1300 stron. To naprawdę kawał porządnej dokumentacji”

Stosowanie ww. standardów ma też niewątpliwy wpływ na kolejny wymiar jakości, którym jest serwisowalność. Zakładając, że nasz inżynier, jako priorytety „jakościowe” wyznaczył sobie trwałość oraz zgodność ze standardami, możemy spać spokojnie. Lecz w pozostałych przypadkach (których, jak się spodziewamy, jest wiele) dokumentacja ląduje na półce, a jedynym słusznym adresatem pytań jest „wdrożeniowiec”.

Jestem przekonany, że zwłaszcza w czasach, gdy „autonomiczne utrzymanie ruchu” staje się jedną z głównych inicjatyw firm produkcyjnych, powinniśmy wymagać od inżynierów przekazania wiedzy o podstawowej lub średnio-zaawansowanej diagnostyce awarii.

Co więcej, narzędzia informatyczne pozwalają na zbudowanie systemów tzw. wczesnego ostrzegania oraz zdalnej diagnostyki stanu pracy instalacji. Możemy więc zakładać, że instalacja jest żywym organizmem, który będzie ulegał modyfikacjom i działaniom optymalizacyjnym, dlatego po pewnym czasie 1300 stron dokumentacji powykonawczej straci na znaczeniu. Dużo istotniejsza będzie baza wiedzy o awariach, przeglądach i dobrych praktykach konserwacji – budowana przez pracowników obsługujących tę instalację na co dzień.

Estetyka: „Piękne to będzie kiedyś, najpierw niech zadziała”

Można śmiało powiedzieć, że liczba szkoleń z użytkowania aplikacji IT, jest odwrotnie proporcjonalna do ergonomii jej interfejsów. Z jednej strony, to trudna biznesowa decyzja: czy chcemy zarabiać na szkoleniach z obsługi, czy na zadowoleniu użytkownika, z tego, że system jest intuicyjny?

Choć aspekt estetyki (ergonomii) wytwarzanych produktów (instalacji przemysłowych, maszyn, aplikacji IT) jest szalenie istotny w finalnym postrzeganiu tego, co zostało wykonane – często jest pomijany lub bagatelizowany. Łatwo zauważyć, że na rynku wygrywają te firmy, które zdecydowanie dbają o estetykę. W przemyśle to zazwyczaj organizacje zachodnie oraz nieliczne polskie wyjątki, np. Solaris lub PESA.

Postrzegana jakość: „..czego on jeszcze od nas chce?”

Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. „Postrzeganą jakość” musimy bowiem rozpatrywać jako wymiar, który będzie indywidualny dla każdego projektu, a nawet dla każdej osoby uczestniczącej w projekcie. Może to być np. kolor płytek pod linią produkcyjną, design paneli operatorskich lub standard ubioru programistów, którzy pojawiają się u Klienta w trakcie wdrożenia. Tutaj przydaje się umiejętność słuchania i uważnej obserwacji.

Pewnie nasuwa się Wam pytanie: kto na to wszystko znajdzie czas? Odpowiedź wydaje się prosta – albo ten czas na „jakość” znajdziemy, albo przyjdzie nam się zmierzyć z niezadowoleniem Klientów. Zatem, w nawiązaniu do polskiego przysłowia, czas na kampanię „Mądry polski inżynier przed szkodą”.

Podsumowując, zarządzanie jakością to nic innego, jak nauka bycia rzetelnym w relacjach klient-dostawca. Jego kluczowym aspektem jest zatem składanie odpowiedzialnych obietnic oraz zaangażowanie inżynierów o wysokiej jakości, którzy je później zrealizują. Zatem zlecając prace wybranej firmie inżynierskiej, popatrzmy na jej kompetencje i spróbujmy ocenić ją według ww. ośmiu wymiarów.

---

[1] Garvin, D.A. (1987) Competing on the Eight Dimensions of Quality. Harvard Business Review.

Jak zbudować Fabrykę Przyszłości ?

Gain vs. Gap. O ile się poprawiłem, czy ile mi brakuje ?

Jedną z pierwszych aktywności w przygotowaniu projektów, opracowywaniu strategii, czy budowaniu planów działania, jest postawienie celu. Zderzają się tutaj dwa podejście. Nowe podejście rekomendowane np. przez twórców koncepcji organizacji wykładniczych[i], które zachęca do stawia bardzo ambitnego celu, zwanego Masowym Celem Transformacyjnym. Cel ten ma porywać zarówno pracowników, jak i też otoczenie firmy. Możemy go nazwać „ideałem” do osiągnięcia. Klasyczne podejście ze znanej metody SMART zachęca do tego, by cel był ambitny, ale osiągalny. Nazwijmy go na potrzeby artykułu „BLISKI CEL”. Teoria motywacji wewnętrznej mówi, że ludzie czują się najbardziej zmotywowani, jeżeli cel jest trochę ambitniejszy od tego co robimy dziś i wymaga nieznacznego wyjścia poza aktualną strefę wiedzy i umiejętności. Wtedy wchodzimy w stan przepływu („flow”[ii]). Załóżmy, że zdefiniowaliśmy cel jakim jest „Wdrożymy strategię Przemysłu 4.0 w naszej fabryce w okresie 3 lat”. Dla części zespołu może być to cel porywający, a dla części przerażający. Jak zatem podejść do pomiaru sukcesu, żeby poziom motywacji był wysoki na każdym etapie wdrożenia?

---

W obszarze pomiaru realizacji strategii także można wyodrębnić dwa podejścia [iii] (Rys. 1). Każde z nich opiera się na zdefiniowaniu „IDEAŁU”, „BLISKIEGO CELU” i „PUNKTU STARTOWEGO”. W podejściu pierwszym, wizualizujemy „IDEAŁ” i raportujemy różnicę między „BLISKIM CELEM” a „IDEAŁEM”, czyli pokazujemy „Ile BRAKUJE nam do ideału?” (filozofia GAP). W podejściu drugim, wizualizujemy „IDEAŁ”, a raportujemy różnicę pomiędzy „PUNKTEM STARTOWYM”, a „BLISKIM CELEM”, czyli prezentujemy „O ile się POPRAWILIŚMY od rozpoczęcia projektu (filozofia GAIN).
Przykładowo osoby, czy zespoły, które mierzą się systemem pierwszym, są w sposób ciągły rozczarowane tym, że nieważne jak dużo osiągnęły w ostatnim okresie czasu („BLISKIE CELE”), i tak są dalekie od swoich oczekiwań („IDEAŁU”). Osoby (zespoły) działające systemem drugim, myślą, że jeśli osiągnęły „BLISKI CEL”, który jest wynikiem lepszym niż „PUNKT STARTOWY”, to wykonana praca miała sens i czują się zadowolone. Oczywiście ważne jest, żeby w tym zadowoleniu postawić sobie kolejny „BLISKI CEL”, zbliżający do IDEAŁU.
Wracając do tematu Przemysłu 4.0 i Fabryk Przyszłości, bardzo ważne jest, żeby dobrze ocenić jaki cel i sposób pomiaru postępów będzie dobry dla fabryki i zespołów w niej pracujących. Zacznijmy od definicji Fabryki Przyszłości i przedstawienia 7 transformacji.

7 transformacji w drodze do Fabryki Przyszłości

Metodologia 7 transformacji do Fabryk Przyszłości została opracowana przez zespół ekspertów w ramach projektu Komisji Europejskiej – Advanced Manufacturing (ADMA) support for Small and Medium Enterprises (www.adma.ec) .

Fabryka przyszłości jest definiowana jako fabryka zorientowana na przyszłość, która wykorzystuje w pełnym stopniu szanse definiowane przez strategię Przemysłu 4.0. W ramach projektu wyodrębniono 7 transformacji wraz z metodologią oceny dojrzałości fabryki oraz metodologią budowy strategii transformacji fabryk.

Transformacje są definiowane następująco:

Transformacja 1: Zaawansowane technologie produkcyjne (Advanced Manufacturing Technologies)

Ta transformacja opiera się na wprowadzaniu najnowocześniejszych urządzeń produkcyjnych. Z uwagi na wysoki poziom płac, małe i średnie przedsiębiorstwa produkcyjne w Europie nie mogą sobie pozwolić na produkcję przy użyciu przestarzałych maszyn, które stanowią ograniczenie dla produktywności. Fabryki Przyszłości opracowują dla kluczowych elementów produkcji własne urządzenia wspólnie z producentami i w ten sposób mogą pochwalić się unikalnymi na skalę światową maszynami.

Transformacja 2: Cyfrowa Fabryka (Digital Factory)

Firmy używają technologii cyfrowej, żeby przekształcać rozwój produktów i procesów w fizyczne produkty, systemy i usługi. Wszyscy pracownicy są wspomagani przez cyfrowe, zintegrowane procesy. Zintegrowane sterowanie przepływem danych cyfrowych zapewnia symulację wirtualnych scenariuszy przed rzeczywistym wdrożeniem czynności. Cyfrowa fabryka gwarantuje dokładność danych w każdym momencie czasu. Każda pozycja danych wprowadzana jest do systemu tylko raz, a wszystkie pozostałe systemy otrzymują dane automatycznie i tworzą nowe informacje – jest to tak zwane Pojedyncze Źródło Prawdy (SSOT, Single Source of Truth)

Transformacja 3: EKO fabryka (Eco Factory

Bycie liderem w eko-produkcji zapewnia firmie duże korzyści takie jak redukcja kosztów, zmniejszenie ryzyka związanego z zaopatrzeniem w surowce i energię, a także poprawia obraz odpowiedzialności społecznej firmy. Zrównoważona produkcja zawiera elastyczny system produkcji oparty na dostępności surowców i materiałów pomocniczych. Takie systemy są zdolne do zamknięcia cyklu materiałowego w celu optymalizacji efektywności zużycia surowców. Celem systemu produkcji jest drastyczna redukcja zużycia energii oraz używanie odnawialnych źródeł energii. Firmy dobrze rozumieją znaczenie wpływu swoich działań na środowisko naturalne i stale szukają sposobów na zredukowanie wpływu ich działań, produktów i usług.

Transformacja 4: Inżynieria zorientowana na klienta końcowego (End-to-end Customer Focused Engineering

Małe i średnie przedsiębiorstwa zajmujące się produkcją wykorzystują oczekiwania klienta jako kluczowy czynnik napędzający oraz punkt początkowy dla wszystkich nowych procesów oraz rozwoju. Solidny produkt wysokiej jakości, produkcja i proces tworzenia usług to rezultat wielofunkcyjnego i międzyoddziałowego podejścia do projektów. Przy użyciu wirtualnych modeli oraz narzędzi symulacyjnych tam gdzie to możliwe, ta transformacja optymalizuje procesy tak, aby wytworzyć maksymalną wartość poprzez fazę projektową, produkcję, zużycie, serwisowanie oraz tę część łańcucha wartości firmy odpowiedzialną za utylizację. 

Transformacja 5: Organizacja skoncentrowana na człowieku (Human Centered Organization)

Udział pracownika w przyszłym rozwoju firmy jest kluczowy. Poszczególni pracownicy fabryki powinni być przekształcani w grupy pracownicze z autonomią oraz przestrzenią na wykorzystywanie talentu, kreatywności i inicjatyw w kontekście innowacyjnej organizacji. Najbardziej pasujący styl przywództwa (np. służebne, inspirujące, coachingowe, …) powinien umożliwiać rozwój kompetencji i umiejętności. Zrównoważone zatrudnianie polega na motywowaniu i wspieraniu poszczególnych pracowników do dalszego udziału w pracy przez ciągłe/powtarzające się ocenianie ich umiejętności i podwyższanie ich kompetencji przez szkolenia, coaching itp. W rezultacie ludzie czują potrzebę i sens ciągłego uczenia się i pozostają zmotywowani by pracować z maksymalną wydajnością.

Transformacja 6: Inteligentna produkcja (Smart Manufacturing)

Inteligentna produkcja może być zdefiniowana jako połączenie inteligentnego wykorzystania możliwości ludzi, inteligentnego wykorzystania technologii oraz rozwój (samo-)uczącego się systemu wytwarzania. W inteligentnej produkcji podmioty skupiają się na zorientowanych na klienta produkcji, usługach, terminach dostaw oraz rzetelności dzięki elastycznej, cyfrowej, automatycznej i w pełni połączonej z firmą i łańcuchem wartości organizacji hali produkcyjnej. Celem jest uzyskanie maksymalnej wydajności, elastyczności i tworzeniu wartości przez operatorów maszyn i pracowników hali produkcyjnej.

Transformacja 7: Otwarta fabryka zorientowana na łańcuch wartości (Value-Chain Oriented Open Factory

Najwyższej jakości innowacje oraz najbardziej kompleksowych technologie są coraz częściej stosowane przez samoorganizujące się sieci. Sieci są połączonymi organizacjami, które generują, zdobywają i integrują określoną wiedzę i umiejętności by współtworzyć nowe rozwiązania, produkty i technologie. Samoorganizacja odnosi się do zdolności tych sieci do łączenia oraz łączenia wtórnego wyuczonych umiejętności w oparciu o elastyczne i zdecentralizowane zarządzanie.

W świecie wykładniczego wzrostu rozwoju technologii i szybko zmieniających się żądań klientów, firmy nie mogą dłużej w pełni polegać na samodzielnych badaniach i zasobach. Rozwijają produkty, procesy produkcyjne i usługi mając na uwadze pełny łańcuch wartości. Poszczególni producenci muszą w coraz większym stopniu umożliwiać współtworzenie (co-creation) tym samym rozszerzając swoje możliwości innowacji. Fabryki ewoluują z pojedynczych podmiotów do połączonych ze sobą organizacji, które współdzielą zarówno ryzyko jak i kapitał.

PRZEMYSŁ 4.0 a FABRYKI PRZYSZŁOŚCI

Częstym pytanie zadawane przez menedżerów brzmi: Czym różni się Fabryka Przyszłości od Przemysłu 4.0 ? Najprostsza odpowiedź brzmi: Fabryka Przyszłości to metodologia, w której wdrażając 7 transformacji, możemy krok po kroku stawać się coraz lepszą fabryką. Temu podejściu bliżej do filozofii GAIN, czyli ile poprawiłem się względem siebie z przeszłości. Natomiast Przemysł 4.0 jest stanem docelowym, do którego dążymy (Rys. 3. poziom dojrzałości 5 w ramach transformacji do Fabryk Przyszłości). Rys.3 przedstawia różnicę pomiędzy definicjami Fabryki Przyszłości oraz definicją Przemysłu 4.0.

W największym skrócie, można powiedzieć, że fabryką przyszłości, będzie dla mnie moja fabryka, którą będziemy w stanie usprawnić przynajmniej o 1 poziom dojrzałości w 7 obszarach transformacyjnych w ciągu 1 roku (filozofia GAIN). W momencie zaś, w którym osiągniemy 5-ty poziom dojrzałości w wybranych obszarach i równocześnie zmodyfikuję rewolucyjnie model biznesowy lub/i łańcuch wartości i osiągnę dzięki temu znaczącą (> 30%) poprawę kluczowych wskaźników biznesowych, to osiągniemy „IDEAŁ”, którym jest Przemysł 4.0.

PODSUMOWANIE

Warto na rozwój fabryki popatrzeć strategicznie i z wielu perspektyw. Przemysł 4.0 i metodologia Fabryka Przyszłości (Factory of the Future) dają możliwość, zarówno zdefiniowania ambitnego celu strategicznego, ale także określenia planu dojścia do tego celu. Ważne też, żeby zrozumieć, jaki sposób pomiaru będzie motywujący i dający radość z działania dla zespołów. Zarówno pierwsze, jak i drugie jest bardzo ważne do powodzenia tego projektu.

Autorzy: Jarosław Gracel, Michał Wojtulewicz, Wojciech Domarecki

źródła:

• [i] Salim Ismail, Organizacje wykładnicze, 2016
• [ii] Mihály Csíkszentmihályi, Beyond boredom and anxiety, 1975
• [iii]Dan Sullivan, The gap and the gain. Building your progress and happiness entirely on how your brain works for you, 2017
• ADMA.ec – Introduction to 7 transformations, 2019

Więcej o metodologii ADMA dowiesz się na stronie: www.adma.ec, Fundacji Platforma Przemysłu Przyszłości lub kontaktując się z autorami.

ASTOR jest organizacją wspierającą ocenę dojrzałości fabryk metodologią ADMA.

4 Archetypy fabryk przyszłości

Kluczowe pytanie zadawane przez menedżerów w ostatnim półroczu brzmi: Co dla mnie oznacza nadejście Przemysłu 4.0? Jeżeli firma, którą zarządzasz, realizuje tylko produkcję (czyli środkowy etap łańcucha wartości), to po pierwsze, na pewno odczuwasz presję na obniżenie ceny jednostkowej produktu. Po drugie, prawdopodobnie marża, którą wypracowujesz jest niższa od oczekiwań. Po trzecie, patrząc na dynamicznie zmieniający się rynek pracy i brak pracowników, w najbliższym czasie możesz mieć poważne problemy z zapewnieniem zdolności produkcyjnych. Jakie są zatem możliwe scenariusze rozwoju fabryk?

Wynika to m.in. z tego, że koszty dostępu do technologii (np. robotyzacji) znacząco spadły, ale główną motywacją do ich wprowadzania jest presja na obniżanie ceny i brak pracowników. Odczuwalny jest także spadek konkurencyjności firm, które oparły swoją strategię tylko na obszarze Produkcji (por. rys. 2), dodatkowo opierając się na sieciach dyskontowych jako głównym kliencie. Budujące jest to, że na rynku można spotkać firmy, które rozwijają bardziej wartościowe elementy łańcucha wartości, np. R&D (ang. Research and Development, Badania i Rozwój), tworzenie marek własnych, czy rozwijanie zdolności logistyczno-dystrybucyjnych. Warto wspomnieć, że te zmiany w łańcuchu wartości działają w skali globalnej. Oznacza to, że firma produkcyjna ulokowana w Szwecji, dzięki automatyzacji i cyfryzacji jest w stanie osiągnąć dziś podobny poziom kosztów produkcji jak jej polski odpowiednik. Dodatkową presją rynkową jest powszechne oczekiwanie klientów, że ich produkt będzie spersonalizowany.W tej sytuacji potrzebna jest strategiczna decyzja: w którym kierunku rozwijać fabryki?

Rola klienta w życiu fabryki

Pierwszym i podstawowym czynnikiem determinującym przyszły obraz twoich fabryk będzie charakterystyka twojego klienta i jego oczekiwań względem produktów. Proces analizy potrzeb i oczekiwań klientów warto przeprowadzić z dwóch perspektyw: zewnętrznej i wewnętrznej. Z perspektywy zewnętrznej można wykorzystać do tego narzędzia takie jak:

• Value Proposion Design (projektowanie propozycji wartości) – ocena, jaką wartość dostarczamy obecnie klientom, a także projektowanie nowej propozycji wartości,
• Customer Experience Design – projektowanie doświadczenia klienta (zorientowane nie tylko na marketing, ale na cały łańcuch wartości),
• Design Thinking – projektowanie produktów i procesów zorientowane na klienta.

Z perspektywy wewnętrznej bardzo wartościowe będzie użycie sprawdzonych metod, np.

• Value Stream Mapping – wykorzystywane w metodologii Lean Management mapowanie, w jakim stopniu nasze procesy dodają wartość klientowi,
• Voice of Customer – narzędzie metodyki SixSigma pozwalające na uwzględnienie potrzeb klienta w procesach usprawnień.

Następnie ważna będzie ocena potencjalnego wolumenu produkcji (wielkość rynku) dla naszego portfolio, a także wybór strategii rynkowej (produkcja masowa, koncentracja, produkcja niszowa).

Taka wstępna analiza powinna pomóc w identyfikacji, na ile twoje produkty i procesy są konkurencyjne, a także wstępnie określić kierunek rozwoju. Kolejny krok, to wybór odpowiedniego archetypu dla fabryki.

Nowy archetyp fabryki

W opracowaniu „Industry 4.0 – how to navigate digitization of the manufacturing sector” z roku 2015 McKinsey proponuje ciekawą koncepcją 3 archetypów dla fabryk przyszłości (Smart-Automated Plant, Customer-Centric Plant, e-Plant in-the-box), które są zaklasyfikowane według realizowanego wolumenu produkcji oraz źródła wartości (koszty, personalizacja). Dyskusje z menedżerami firm produkcyjnych pokazują jednak, że takie podejście nie wyczerpuje tematu. Po pierwsze, nie można zgodzić się ze stwierdzeniem, że zorientowana na klienta powinna być tylko jedna grupa fabryk. Takie powinny być wszystkie. Dodatkowo w zakresie niskiego wolumenu produkcji i wysokiego stopnia personalizacji funkcjonuje (i w moim przekonaniu będzie funkcjonować) czwarta kategoria fabryk. Dlatego proponuję przyjęcie nowej klasyfikacji, w której fundamentem każdego archetypu będzie orientacja na klienta.

Cztery nowe archetypy fabryk przyszłości mogą wyglądać jak poniżej:

1.Smart-automated and robotized factory  – „Inteligentna zautomatyzowana i zrobotyzowana fabryka”

Fabryka realizująca bardzo wysokie wolumeny produkcji, która dzięki pełnej automatyzacji i robotyzacji procesów jest w stanie wytwarzać produkty z niskim (niższym niż konkurencja) poziomem kosztów. Produkcja w niej jest zorganizowana w formie dedykowanych zautomatyzowanych linii produkcyjnych ze wspólnymi modułami konfekcjonowania. Taki model może przyjąć na przykład producent z branży spożywczej, który swój biznes opiera na współpracy z sieciami dyskontowymi

2. Digital mass-individualization factory  – „Cyfrowa masowa indywidualizacja w fabryce”

Fabryka realizująca produkcję w zakresie średnich lub wysokich wolumenów produkcji wysoce indywidualizowanych produktów (np. samochody, ubrania, meble, elementy konstrukcyjne, bramy). Zakład pod względem procesowym i technologicznym jest przygotowany do realizacji bardzo krótkich serii, częstych przezbrojeń i wysokiej personalizacji produktu. Często jest on zorganizowany w formie uniwersalnych, modułowych gniazd produkcyjnych, gdzie produkt steruje przepływem sekwencji produkcji. To też jest produkcja zrobotyzowana i zautomatyzowana, tylko z innym rodzajem organizacji produkcji w formie np. gniazd.

3. Mobile-modular plant –  „Mobilna modułowa fabryka”

Fabryka „mobilna”, czyli taka, która może być w sposób elastyczny budowana, uruchamiana, pakowana i przenoszona w zależności od trendów rynkowych, standardów branżowych lub dostępu do surowca. Przykładem minifabryki w takim archetypie może być system produkcji palet tekturowych, które zostały wprowadzone jako standard w grupie IKEA. Taki system ze względu na swoją mobilność może zostać bardzo szybko zbudowany, zamontowany i uruchomiony w dowolnym miejscu na hali produkcyjnej, lub też w jej bezpośredniej bliskości, na czas realizacji zlecenia. Kolejnym przykładem są minifabryki narzędzi i komponentów do realizacji dużych inwestycji budowlanych. Bardziej zaawansowany przykład – modułowa mleczarnia od Nestlé – został opisany dalej.

4. Hand-made with digital touch   – „Produkcja ręczna z wykorzystaniem cyfryzacji”

To zupełnie nowy archetyp dotyczący niszowego segmentu rynku, który jednak odpowiada za produkcję produktów o najwyższej wartości jednostkowej (także segmentu produktów luksusowych). W takich fabrykach proces opiera się na ręcznej pracy najwyższej klasy specjalistów (często rzemieślników), którzy z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi do obróbki materiałów wytwarzają produkty na indywidualne zamówienie. W tego typu fabrykach nowoczesne technologie są wykorzystywane w sytuacjach, w których zwiększają bezpieczeństwo pracy, chronią zdrowie (np. zrobotyzowane malowanie), a także pomagają w podnoszeniu jakości doświadczenia klienta, czy też organizacji procesu produkcji (cyfrowy obieg informacji). Zgodnie z takim archetypem działają producenci luksusowych samochodów (np. Bentley, Ferrari), producenci w branży zbrojeniowej oraz aerospace.

Powyżej opisane zostały cechy różnicujące archetypy. Istnieje natomiast szereg zagadnień wspólnych (tzw. pryncypiów), które dotyczą każdego z nich. Należą do nich:

• rozwój kompetencji menedżerów, inżynierów i pracowników liniowych,
• dbanie o doskonałość operacyjną – kontynuacja programów ciągłego doskonalenia,
• rozwój infrastruktury cyfrowej i cyfrowy przepływ informacji – tzw. Paperless Factory,
• polityka i narzędzia w obszarze cyberbezpieczeństwa.

Kierunek zmian

W kierunku których archetypów migrują globalne i polskie firmy? Z pewnością liderzy branży automotive wybrali drogę „cyfrowej masowej indywidualizacji (ang. Digital mass-customization). W tej kategorii warto wyróżnić Toyotę, która z jednej strony inwestuje w nowoczesne technologie produkcyjne, z drugiej zaś rozwinęła wyjątkową kulturę organizacji pracy i organizacji procesów. Adidas z produkcji masowej niskokosztowej przesuwa się w kierunku masowej personalizacji i będzie produkował indywidualizowane buty w Niemczech. Zmienią się nie tylko fabryki, ale także punkty sprzedaży, które będę stanowiły ogniwo łańcucha produkcyjnego, wykorzystując technologie skanowania i drukowania 3D. Branża spożywcza (poza nielicznymi wyjątkami) pozostaje w obszarze produkcji masowej niskokosztowej, koncentrując się na redukcji kosztów wytworzenia a także efektywności energetycznej. Unikalny w obszarze łańcucha wartości wydaje się projekt w nurcie „mobilna modułowa fabryka” (ang. Modular factory) realizowany przez Nestlé. Bazuje on na pryncypiach Przemysłu 4.0, którymi są modułowość i decentralizacja. Nestlé zbudowało koncepcję modułowej mleczarni, która będzie mogła powstawać w czasie do 50% krótszym niż standardowa konstrukcja. Zaproponowane i ustandaryzowane zostały elementy konstrukcji budynku, paneli solarnych, gotowe elementy wyposażenia budynku w postaci sal, stołówki, itd. Ma to umożliwić standaryzację w obszarze projektowania i budowy fabryk jako kontynuację standaryzacji w obszarze technologii produkcyjnych i infrastruktury. Przykładem dla archetypu 4 – Hand-made with digital touch – może być wykorzystanie robotów malujących w produkcji luksusowych samochodów Lexus LFA.

Dobre polskie przykłady

Szczęśliwie kilka polskich firm produkcyjnych także podejmuje pionierskie działania. Wśród nich można na pewno wyróżnić firmę Wiśniowski, która strategicznie zainwestowała we wszystkie ogniwa łańcucha wartości. Wybranym archetypem dla fabryk jest „cyfrowa masowa indywidualizacja” (ang. Digital mass-indivdualization). Cała sieć dystrybutorów posiada narzędzia, które umożliwiają personalizację produktu dla klienta końcowego. Dodatkowo, po złożeniu zamówienia, system informatyczny jest w stanie automatycznie wygenerować zamówienia na parametry technologiczne produkcji (w tym parametry pracy robotów spawalniczych). Dzięki integracji informatycznej pionowego łańcucha wartości, czas dostarczenia produktu finalnego skraca się znacząco, co przekłada się na wymierne korzyści biznesowe.

Przykładem dobrej, innowacyjnej praktyki w obszarze rozwoju łańcucha wartości jest firma Nowy Styl. W obszarze R&D firma powołała zespół badań i consultingu przestrzeni pracy. Zespół ten, wykorzystując metodykę Design Thinking, wspólnie z klientami wypracowuje nowe koncepcje organizacji przestrzeni biurowej. Następnie – we współpracy z technologami – przekłada te koncepcje na produkcję. Dodatkowo samo zaplecze produkcyjne z nowoczesnymi technologiami wspiera sprawną realizację zindywidualizowanych produktów.

Z pewnością każda branża produkcyjna może również zostać zakwalifikowana do konkretnych archetypów.

Przykład takiej kategoryzacji podaję na rys. 5.

Archetypy a poziom automatyzacji

Konsekwencją wyboru docelowego archetypu będzie oczywiście zmiana podejścia do projektowania i rozbudowy fabryk, gdzie nie wystarczy już klasyczne podejście architektoniczne. Bardzo ważne w tym procesie będzie uwzględnienie takich aspektów, jak organizacja procesów i przepływu produktu na halach produkcyjnych, organizacja logistyki wewnętrznej, wykorzystanie nowoczesnych technologii produkcyjnych, które będą wspierały efektywność i personalizację (np. automatyzacja produkcji i transportu, robotyzacja, cyfryzacja – w tym Internet Rzeczy, IIoT – czy wytwarzanie przyrostowe).

Każdy z archetypów ma zupełnie inne wymagania dotyczące automatyzacji. O ile w archetypie 1. – „inteligentna zautomatyzowana i zrobotyzowana fabryka” (ang. Smart-automated and robotized factory) – layout fabryki składać się będzie z klasycznych ciągów produkcyjnych, o tyle w fabrykach zorientowanych na masową indywidualizację (archetyp 2.: „cyfrowa masowa indywidualizacja w fabryce” (ang. Digital mass-individualization factory), będzie to raczej podejście do organizacji produkcji oparte o modułowe gniazda obróbcze, gdzie to produkt decyduje, z których gniazd skorzystać, żeby wyjechać z obszaru produkcji w jak najkrótszym czasie i w oczekiwanej jakości.

Z drugiej strony koszty technologii (np. robotów przemysłowych) w ostatnich 20 latach znacząco spadły. Dzięki temu inwestycje, które jeszcze kilka lat temu nie były rentowne, teraz już się opłacają. Co więcej, zaawansowane systemy wizyjne i pomiarowe (czujniki) pozwalają na automatyczne wykonywanie coraz bardziej zaawansowanych operacji. Dzięki temu zakres procesów podatnych na automatyzację stale się powiększa, powodując przy tym wzrost ROI (rys. 6).

Co fabryka, to wyzwanie

Opisanych powyżej zagadnień nie można rozwiązać za pomocą jednej recepty. Każda fabryka powinna indywidualnie w gronie menedżerów i kluczowych inżynierów zastanowić się nad wizją swojej przyszłości. Najistotniejsze punkty, które warto przemyśleć – po analizie strategii rynkowej, w tym łańcucha wartości, oraz portfolio produktów – to:

1. Jak rozbudowywać i modernizować istniejące fabryki?
2. Jak projektować i budować nowe fabryki?
3. Jak rozwijać procesy i technologie produkcyjne?
4. Jak wykorzystać technologie cyfrowe do zwiększenia czasu pracy umysłowej kosztem czasu pracy fizycznej?
5. Jak zmieniać nastawienie i rozwijać kompetencje kadry na każdym poziomie odpowiedzialności?
6. Jak rozwijać inżynierów?

Na koniec zostawiam dwa kluczowe pytania:

Który archetyp fabryki najbardziej pasuje do twojej strategii rynkowej? Jak wdrożysz go w życie?

Jarosław Gracel

Członek zarządu operacyjnego, dyrektor ds. przemysłu 4.0 w firmie ASTOR.

Artykuł pierwotnie ukazał się w wydawanym przez ASTOR piśmie Biznes i Produkcja nr 17, dostępnym tylko dla prenumeratorów.

 

 

Postawy menedżerów wobec Przemysłu 4.0

Indywidualizowanego produktu zaczynają oczekiwać już nie tylko klienci samochodów, ale także bram garażowych czy kostki brukowej (!). Rządy mogą kupować pociągi już nie w formie kilku, kilkudziesięciu składów, ale w postaci wykorzystanych godzin pracy lub przejechanych kilometrów. To realne przykłady na to, że dzięki połączeniu nowych nurtów technologicznych zaczynają zmieniać się modele biznesowe, a w konsekwencji – finalna propozycja wartości dla klienta.

Wiele postaci rewolucji

Menedżerowie w międzynarodowych firmach produkcyjnych najczęściej doświadczają czwartej rewolucji (zwanej dalej przemysłem 4.0) w formie zadania od przełożonych w stylu: zastanów się z zespołem, jak zrobić zakład Industry 4.0. Menedżerowie małych i średnich polskich firm spotykają się z sytuacjami, w których klienci proszą ich o możliwość elektronicznego potwierdzania dostaw w formie interfejsu EDI. To delikatne ostrzeżenie. Mocniejsze to kolejne negocjacje cenowe, po których nie dochodzi do zamówienia ze względu na zbyt wysokie koszty produkcji. To niewątpliwie skłania do refleksji. Ci menedżerowie w praktyce doświadczają zmian w pozycjonowaniu w łańcuchu wartości dodanej.

Operator maszyn czyli ATLAS naszych czasów – od MMI do M4H

Źródło: http://patft.uspto.gov/

Kolejny etapem ewolucji koncepcji były systemy klasy HMI (Human-Machine Interface), które pozwalały na zastosowanie na ekranach Operatorów o wiele bardziej zaawansowanej grafiki, co więcej kolejne modele paneli operatorskich HMI dały możliwość sterowania poprzez dotyk.

Z każdym rokiem i systemem zmieniało i zmienia się też życie i zakresy obowiązków Operatorów maszyn i Liderów linii produkcyjnych. I wbrew pozorom nie mieli oni „na głowie” coraz mniej pracy. Może po tak wielu latach od rewolucji przemysłowej, w których to Operatorzy musieli „myśleć” jak maszyny powinny pracować, przyszedł czas, aby maszyny wsparły Operatorów ?

W celu odpowiedzenia sobie na pytanie, czy to potrzebne, popatrzmy na to, co coraz częściej na swoje barki biorą Operatorzy:

• Lean Manufacturing = Partycypacja w zarządzaniu produkcją – powierzanie odpowiedzialności za codzienne zarządzanie produkcją od Kierowników Produkcji do Mistrzów, Liderów zmiany, Operatorów. Dodatkowo system motywacyjny nagradzający personel produkcyjny od osiąganych efektów i zysków wynikających z codziennej optymalizacji.

• Postępująca automatyzacja = Wyższa świadomość personelu – coraz większy odsetek fabryk decyduje się na inwestycje w automatyzację procesów lub/i czynności. Zwiększa to w długim horyzoncie konkurencyjność zakładów, natomiast jednocześnie wymusza podnoszenie kompetencji personelu produkcyjnego, np. świadomości Operatorów na temat konserwacji maszyn, usuwania prostych usterek, obserwacji pracy i działania prewencyjnego. Podsumowując personel produkcyjny posiada coraz większą świadomość i wiedzę nt. słabych/silnych stron maszyn.

• Informatyzacja = zysk + wiele „głodnych” systemów – ERP, MES, BI, CMMS, LIMS, DCS,  DSS, APS, PLM – to skróty oznaczające klasy systemów informatycznych, które są codziennością w życiu Działów IT, Automatyki i Produkcji. Niezależne zespoły są odpowiedzialne za administrację, użytkowanie i zasilanie danymi w wymienionych systemach (najczęściej zasilają je danymi Operatorzy). Wyzwaniem jest globalne spojrzenie na korzyści, które mogą wynikać z automatycznej wymiany danych między tymi systemami i wykorzystanie tej wymiany danych do wsparcia pracy pracowników na „pierwszej” linii.

Nadchodzi czas M4H – Machine for Human

Wsparciem dla Operatorów byłby niewątpliwie system M4H, czyli Machine for Human.

Wyobraźmy sobie stanowisko pracy na produkcji, na którym to maszyna podpowiada Operatorowi, który scenariusz produkcji jest optymalny, żeby realizować cele stawiane przez Zarząd fabryki. Czy to możliwe ?
Oczywiście.

Wystarczy wziąć to co najlepsze z głowy Operatora, Technologa i w „czasie rzeczywistym” wymieniać dane między systemami ERP, MES, BI, CMMS, LIMS, DCS, SCADA, DSS, APS, HMI, PLM.

Ale o tym już w kolejnych artykułach.

Chief Automation Officer (CAO) – prawa ręka każdego Prezesa

Zobaczmy też, jak na co dzień twardo stąpający po ziemi Automatycy mogą pomóc Prezesom w realizacji najważniejszych wyzwań w organizacji.

1. Elastyczność i indywidualizacja

„Nie przetrwają najsilniejsi oraz najbardziej inteligentni. Przetrwają jednostki, które najszybciej przystosowują się do zmian” – cytując Karola Darwina, łatwo znaleźć analogię do współczesnych światowych trendów w zarządzaniu i marketingu, które wskazują, że każdy klient ma być traktowany indywidualnie, gdy oczekuje, że produkt będzie przygotowany specjalnie dla niego. Jak się to przekłada na realia firmy produkcyjnej? Załóżmy, że kluczowy klient producenta soków (np. sieć dyskontów), życzy sobie, żeby produkty na paletach były różne i ułożone w określonej konfiguracji. Co wtedy? Jak u klasyka – Jana Brzechwy: Szef Sprzedaży do Szefa Marketingu, Szef Marketingu do Szefa Produkcji, a na przyczepkę Szef Produkcji do Szefa Automatyki. Bo to właśnie Automatycy mogą opracować nową koncepcję pakowania i paletyzacji produktów, np. z wykorzystaniem robotów przemysłowych, zwiększając satysfakcję klienta i prawdopodobieństwo, że w przyszłości skorzysta on ponownie z oferty firmy.

 

2. Przejrzystość procesów

Z badania Shopping Radar, wskazującego najważniejsze trendy konsumenckie, przeprowadzonego przez firmę Roland Berger, wynika, że jedna z najistotniejszych potrzeb klientów dotyczy 100% TRANSPARENTNOŚCI, czyli wiedzy o pochodzeniu i składzie produktu, który kupują. Czy Prezes lub Szef Marketingu może odpowiedzieć na tę potrzebę i wyjaśnić, jak powstawała partia czekolad lub batoników? Szef Marketingu idzie do Szefa IT, Szef IT idzie do Szefa Produkcji, a na przyczepkę Szef Produkcji do Szefa Automatyki. I na końcu Automatycy generują raporty z systemu zarządzania produkcją oraz z przemysłowej bazy danych procesu produkcyjnego. W zestawieniach znajdują się informacje, kiedy powstała dana partia produktu, jakie były parametry procesu, od których dostawców pochodziły surowce i półprodukty, jakie były wyniki testów jakościowych. Stąd już krótka droga dla Działu IT do udostępnienia tych danych świadomym konsumentom.

 

3. Współpraca i partnerstwo

63% Prezesów przebadanych w najnowszym badaniu IBM C-suite study 2013 wskazuje, że partnerskie działanie i współpraca będą głównymi sposobami generowania wartości biznesowej. Przekładając to na funkcjonowanie wewnętrzne firmy, można nawet założyć, że ze względu na coraz wyższy poziom skomplikowania zagadnień biznesowych (w tym produkcyjnych) rozwiązanie problemów będzie wymagało kooperacji wielu działów w firmie. Największy potencjał dla dodatkowych zysków w firmach produkcyjnych widzę we współpracy Działów IT, Produkcji oraz Automatyki. Dlaczego? Dział IT w firmie produkcyjnej zajmuje się administracją systemami ERP oraz controllingowymi, które są zasilane danymi z procesów produkcyjnych. Za dostarczanie danych odpowiadają zazwyczaj pracownicy produkcyjni oraz z pionów technicznych (w tym Automatycy). W praktyce wygląda to następująco: na koniec zmiany osoba raportująca stany zapasów odbywa wycieczkę po magazynie, notuje wszystkie przesunięcia i poświęca od 30 minut do godziny na wprowadzenie informacji do systemu ERP. Takich pracowników jest zazwyczaj kilku lub kilkunastu. Co dałaby współpraca Szefa Automatyki z Szefem IT i Szefem Produkcji? Oszczędność czasu i redukcję kosztów! Przecież 90% danych, które są niezbędne do działania systemu ERP, można pobrać automatycznie z maszyn oraz systemów automatyki (np. SCADA).  Warto także podkreślić, że nie ma w firmie produkcyjnej kogoś, kto – jak Automatyk – potrafiłby sprawić, żeby wszystkie maszyny i urządzenia zawierające automatykę w zakładzie rozmawiały ze sobą wspólnym językiem, przy okazji dogadując się z systemami IT.

4. Ocena ryzyka i szybkie reagowanie na sytuacje kryzysowe

Wieloletni Prezes giganta informatycznego Infosys  Narayana Murthy zwykł mawiać „Pozwól dobrym wieściom wchodzić po schodach, natomiast upewnij się, że złe wieści wyjeżdżają windą”. W firmach produkcyjnych i zakładach przemysłowych sytuacje kryzysowe są często związane albo z brakiem możliwości dostarczenia produktów na czas (np. przez awarię parku maszynowego), albo z wadliwą jakościowo partią produktów, która trafia do klientów. W takich momentach, podobnie jak w poprzednio opisanych sytuacjach, na końcu do działania angażowani są Automatycy, którzy znajdują rozwiązania problemów technicznych lub za pomocą danych pochodzących z maszyn i urządzeń określają przyczyny problemów jakościowych.

 

Mam nadzieję, że po lekturze tego artykułu nie macie już Państwo wątpliwości, że zarządy firm produkcyjnych powinny się wzbogacić o Członka Zarządu, Dyrektora ds. Automatyzacji, czyli Chief Automation Officer (CAO), który – podobnie jak Szef Finansów, HR, Marketingu i IT – wniesie olbrzymią wartość w procesy rozwoju oraz zarządzania firmą. Obiecuję, że będziemy konsekwentnie popularyzować tę ideę i na pewno poinformujemy Państwa o pierwszej firmie, w której powstanie stanowisko CAO.
Ofensywy Automatyków ciąg dalszy nastąpi… 🙂

Automatyk i robotyk na listę zawodów regulowanych!

Przyglądając się bliżej tej liście, znajdziemy na niej także… automatyka, a dokładniej – automatyka ds. sterowania ruchem kolejowym, który według definicji jest  osobą, która samodzielnie prowadzi prace związane z montażem i eksploatacją urządzeń sterowania ruchem kolejowym oraz obsługą urządzeń sygnalizacji na przejazdach kolejowych. Co ciekawe, wymagane kompetencje osoby, która ubiega się o to dość odpowiedzialne stanowisko, to wykształcenie średnie z tytułem zawodowym technika lub „zasadnicze zawodowe o specjalności związanej ze sterowaniem ruchem kolejowym [1]”.

Jednakże automatyk ze wskazanej listy znacząco różni się od Automatyków, których możemy spotkać we współczesnym przemyśle, produkcji i infrastrukturze, a zasadnicza różnica polega na tym, że zadaniem Automatyków i robotyków nowej generacji jest zapewnienie automatycznego sterowania procesami, bez udziału czynnika ludzkiego. Nowocześni Automatycy i robotycy to wyspecjalizowana grupa ludzi, która potrafi „rozmawiać” z maszynami i liniami produkcyjnymi, które to z kolei bardzo często wpływają na jakość i bezpieczeństwo naszego życia. Może więc warto pomyśleć, o wpisaniu Automatyka i robotyka na listę zawodów regulowanych… Skąd taki pomysł ? Po pierwsze, profesja Automatyka (w rozumieniu osoby automatyzującej procesy) sama w sobie jest dość nowa. Pierwszy raz o zawodzie automatyka zaczęto wspominać w latach 60-tych XX-go wieku wraz z rozwojem teorii sterowania i techniki cyfrowej. Po drugie nie jest postrzegana jako odpowiedzialna i wpływająca na jakość oraz bezpieczeństwo naszego życia, gdyż co to za problem, cytuję: „włączyć bramę garażową” lub „zainstalować system kamer wewnątrz budynku”. Drodzy Państwo, w moim przekonaniu, Automatyk i robotyk jest jedną z bardziej niedocenianych profesji dzisiejszych czasów, co więcej, jego odpowiedzialność rośnie proporcjonalnie do liczby procesów podlegających automatyzacji.

Ale dlaczego tak się dzieje ? To właśnie Automatycy odpowiadają za to, aby żywność, którą spożywamy została wykonana przez automatyczne linie produkcyjne według wskazanej, czasem ponad 100-letniej receptury. To Automatycy potrafią zagwarantować, że soki, które pijemy przeszły proces pasteryzacji i są w pełni bezpieczne. W nowoczesnych krajach to właśnie Automatycy dbają o bezpieczeństwo obywateli podczas przemieszczania się, sterując wagonami metra, czy też zaawansowanymi rozdzielniami na stacjach szybkich kolei. To Automatycy, poprzez odpowiednie sterowanie turbinami oraz kotłami w elektrowniach oraz elektrociepłowniach dbają o bezpieczeństwo energetyczne kraju. To Automatycy, sterując pracą stacji uzdatniania wody w większości miast, dbają o jakość wody, którą wykorzystujemy w codziennym życiu. To Automatycy i robotycy stoją za procesem programowania robotów, które pracują na linii montażowej w fabryce samochodów. Przykłady można by jeszcze mnożyć. Wszystkie z nich jednoznacznie wskazują na olbrzymią odpowiedzialność społeczną pracy Automatyka i robotyka oraz konieczność dbania o odpowiednie kwalifikacje tej grupy zawodowej.

Czy są to wystarczające argumenty do wpisania Automatyków i robotyków na listę zawodów regulowanych i zwiększenia świadomości społeczeństwa nt. ich roli ? Jestem przekonany, że tak, a Państwo ?

ITmatyk poszukiwany…

W trakcie procesu wytopu stali, z nieznanych przyczyn, jeden z konwertorów zaczyna się przechylać i surówka rozgrzana do temperatury > 1000 stopni Celsjusza zaczyna wylewać się na posadzkę hali. Zagrożone jest życie i zdrowie personelu, który próbuje bezskutecznie zmienić parametry przechyłu konwertora w programie wizualizującym jego pracę… Aż strach pomyśleć co mogłoby się stać, gdyby nie była to huta, tylko elektrownia.

Zadajmy sobie w tym momencie pytanie, kto mógłby zapobiec takiej sytuacji? Jakie kompetencje powinna posiadać taka osoba i jak powinno nazywać się jej stanowisko?

Pozwolę sobie odważnie stwierdzić, że taką osobą mógłby być ITmatyk (ang. ITmation engineer).

Kim będzie/powinien być ITmatyk ?

ITmatyk będzie automatykiem, który rozumie zagrożenia płynące z braku stosowania polityki bezpieczeństwa dla systemów informatycznych w obszarze produkcji (SCADA,MES).

ITmatyk będzie specjalistą IT (administratorem), który rozumie czym jest czas rzeczywisty dla automatyka (milisekunda, sekunda) i co za tym idzie wymagania szybkości wykonywanych transakcji.

ITmatyk będzie automatykiem, który rozumie zagrożenia wynikające z przechowywania serwera z aplikacją zarządzającą produkcją pod swoim biurkiem… Rozumie, że nie wolno przynosić na pendrive zdjęć, muzyki i filmów, a następnie uruchamiać ich na komputerze z systemem SCADA lub MES… Rozumie różnicę między przeglądaniem sieci intranet, a internet.

ITmatyk będzie specjalistą IT, który rozumie, że dane wypracowywane w systemach sterowania i zarządzania produkcją, mogą być istotne dla Zarządu firmy… i pozwala na ich przesyłanie do centralnego systemu Business Intelligence.

ITmatyk będzie automatykiem, który rozumie korzyści płynące na serwerach systemu SCADA aktualnych wersji programu antywirusowego oraz aktualizowania wersji systemu operacyjnego (instalowania łatek bezpieczeństwa).

ITmatyk będzie specjalistą IT, który rozumie, że pobieranie danych bezpośrednio z maszyn i sterowników PLC nie jest równoznaczne ze stosowaniem czytnika kodów kreskowych.

Kim jeszcze może być ITmatyk ?

Jedno co pewne, to że posiadanie takiej osoby w zespole, może znacząco obniżyć prawdopodobieństwo wystąpienia sytuacji wspomnianej na wstępie…

Spójrzmy energii w oczy – czas na wskaźnik OEE (+E)

Jest on w najczęściej spotykanej definicji iloczynem trzech składników wyrażonych w wartości procentowej:

1. Dostępności
2. Wydajności
3. Jakości

Szczególnie w korporacjach służy menedżerom do porównywania zakładów pracujących w różnych krajach i lokalizacjach w ramach podobnych segmentów biznesowych i na tej bazie podejmowania decyzji o ilości zamówień realizowanych przez zakład, a także o wielkości przyszłych inwestycji w rozwój fabryki.

Wróćmy do meritum… O ile wskaźnik OEE w bardzo rzetelny sposób (przy założeniu, że mierzymy go automatycznie) pozwala ocenić efektywność naszych zasobów w kontekście wydajności i jakości, o tyle nic nie wspomina o ich energochłonności. Dla przykładu linia produkcyjna może legitymować się wskaźnikiem OEE na poziomie  85% i wyższym, zużywając przy tym 115% normy  energii elektrycznej przeznaczonej na dany produkt, a inna linia mająca OEE na poziomie 75%, może zużywać jej tylko 85%.

Która z nich zostanie oceniona jako bardziej efektywna ? W przypadku, gdy korzystamy ze wskaźnika OEE odpowiedź jest prosta: pierwsza.

Co gdybyśmy do oceny zdefiniowali całkowicie nowy wskaźnik OEEE i nazwali go: Overall Equipment Energy-Efficiency ?  W tłumaczeniu na język polski, Ogólna Energoefektywność Urządzenia, będąca iloczynem:

1. Dostępności
2. Wydajności
3. Jakości
4. Energochłonność – planowane zużycie energii / realne zużycie energii (na daną jednostkę czasu lub zlecenie produkcyjne)

W przypadku oceny dwóch wspomnianych wyżej linii produkcyjnych  nowym wskaźnikiem OEEE :

• linia nr 1: OEE = 85%, OEEE = 74%
• linia nr 2: OEE = 75%, OEEE = 88%

Warto na zakończenie postawić otwarte pytanie, kiedy polskie fabryki będą gotowe spojrzeć na swoje zasoby z perspektywy nowego wskaźnika ?

Technicznie wiele z nich jest na to gotowych…