Какво е интелигентна фабрика? Ръководство на разбираем английски език

Какво е умна фабрика

Терминът „интелигентна фабрика“ описва производствено съоръжение, което използва дигитални технологии, за да направи операциите си по-видими, по-адаптивни и по-ефективни от традиционните производствени съоръжения.

„Умният“ в „умна фабрика“ се отнася до способността на съоръжението да събира, предава и действа въз основа на оперативни данни в реално време по начини, по които ръчното наблюдение и периодичното отчитане не могат да се сравнят.

Традиционното производствено съоръжение работи със значително информационно забавяне.

Ръководителят на производството разбира, че Линия 3 е имала лош OEE миналата седмица от доклада от срещата в понеделник сутринта.

Мениджърът по поддръжката разбира, че хидравличната преса на клетка 4 е повредена вчера от работната поръчка на CMMS, въведена тази сутрин.

Директорът на завода разбира, че разходите за поддръжка са надвишили бюджета миналия месец от отчета за края на месеца на финансовия екип.

Всяка оперативна информация пристига след факта, с ритъм, който позволява ситуацията да се влоши, преди да стане видима.

Умната фабрика елиминира това забавяне.

Ръководителят на производството наблюдава как OEE на Линия 3 намалява в реално време и идентифицира развиващата се повреда, преди да доведе до спиране на производството.

Мениджърът по поддръжката получава работна поръчка въз основа на състоянието в момента, в който сензор открие развиваща се повреда на лагера на хидравличната преса, преди повредата да доведе до спиране на пресата.

Директорът на завода следи разходите за поддръжка на произведена единица в табло на живо и вижда тенденцията да се обръща надолу три седмици преди края на месеца, докато все още има време за разследване и намеса.

Оперативната трансформация на една интелигентна фабрика не е предимно свързана с футуристична автоматизация или производствени халета, пълни с роботи.

Става въпрос за заместване на информационната латентност с информационна непосредственост – да се знае какво се случва в производството в момента, в който се случва, а не след това.

Слоевете на възможностите на интелигентната фабрика

Възможностите на интелигентната фабрика се изграждат на слоеве, всеки от които зависи от предишния.

Разбирането на тези слоеве обяснява защо някои организации инвестират в технологии за интелигентни фабрики и виждат ограничени резултати – те са инвестирали в по-високи слоеве, без да са установили основите на по-ниските слоеве, от които зависят тези приложения.

Слой 1: Свързаност

Първият и най-основен слой е свързването на производствените машини към цифрови мрежи.

PLC интеграция за съвременно автоматизирано оборудване.

IoT шлюзови устройства за наследено оборудване без мрежови интерфейси.

Компютърно зрение за ръчни и хибридни станции.

Без този слой за свързаност, всяка следваща интелигентна фабрика няма данни, с които да работи.

Съоръжение с нулева свързаност на машините не може да внедри мониторинг на OEE, поддръжка въз основа на състоянието, прогнозен анализ или друго приложение за интелигентна фабрика, базирано на данни.

Съоръжение с 80% свързани активи от ниво 1 може да внедри всички тези приложения върху тези свързани активи.

Инвестицията в слоя за свързаност не е бъдеща инвестиция, тя е непосредствената предпоставка за всяко оперативно подобрение, което технологията за интелигентни фабрики позволява.

Слой 2: Видимост

Вторият слой преобразува свързаните машинни данни в оперативна видимост в реално време.

Мониторинг на OEE в рамките на рамката „Шестте големи загуби“.

Мониторинг на състоянието на активите спрямо установените базови стойности.

Видимост на производствения график, включително ограниченията за поддръжка.

Този слой отговаря на основния въпрос: какво се случва в производствения цех в момента?

Слоят с видимост е мястото, където започва най-смисленото подобрение на интелигентните фабрики, защото той замества управлението, основано на предположения, на традиционните съоръжения с управление, основано на доказателства, което точните данни в реално време позволяват.

Слой 3: Действие

Третият слой преобразува данните за видимостта в автоматични отговори, които подобряват оперативните резултати, без да се изисква човешка намеса за рутинни решения.

Работни поръчки за поддръжка, базирани на състояние, се генерират автоматично, когато тенденциите в производителността на OEE преминат конфигурираните прагове за влошаване.

Автоматично изпращане до мобилните устройства на техниците по поддръжката с история на машините и наличност на части.

Сигнали за качество, генерирани от данни от системата за инспекция, преди несъответстващият продукт да напусне производствената станция.

Този слой запълва разликата между знанието и действието – превръщайки оперативната информация в оперативен отговор без латентността, която се наблюдава при веригите за човешка координация.

Слой 4: Оптимизация

Четвъртият слой използва натрупани оперативни данни за оптимизиране на процеси, графици и програми за поддръжка.

Модели за прогнозна поддръжка, обучени върху данни за исторически повреди.

Оптимизация на производствения график, балансираща едновременно ангажиментите към клиентите, наличността на оборудване и изискванията за поддръжка.

Оптимизация на интервалите за поддръжка, използвайки натрупани данни от констатациите, за да се калибрира честотата на поддръжка спрямо действителното поведение на повредата.

Този слой изисква зрялост на данните, установена от първите три слоя – обикновено от 12 до 24 месеца чисти свързани оперативни данни, преди моделите за оптимизация да дадат надеждни резултати.

Слой 5: Автономия

Петият слой представлява най-модерните възможности на интелигентната фабрика - производствени системи, които се самонастройват в рамките на определени параметри, без да изискват човешка намеса за рутинни решения.

Автономно планиране на поддръжката, което коригира интервалите за профилактика въз основа на данни за състоянието в реално време.

Саморегулиращ се контрол на процеса, който поддържа параметрите за качество в рамките на спецификациите без намесата на оператора.

Прогнозно управление на веригата за доставки, което предвижда изискванията за части за поддръжка и автоматично инициира снабдяването.

Този слой е настоящата граница на разработването на интелигентни фабрики и е постижим за специфични приложения в добре обезпечени организации със зрели бази данни.

Как изглежда една интелигентна фабрика на практика

Абстрактните описания на слоевете в интелигентната фабрика са по-малко полезни от конкретните илюстрации на това какво означават възможностите на интелигентната фабрика за ежедневните производствени операции.

Преди възможностите за интелигентна фабрика:

Временният гърбичен механизъм на машината за пълнене започва да се износва.

Износването води до постепенно нарастващо отклонение във времето на цикъла.

Никаква система за мониторинг не открива отклонението, тъй като производствените показатели се измерват от отчети в края на смяната, регистрирани от оператора, които се закръгляват до най-близките пет минути.

Камерата продължава да се носи.

Три седмици след началото на износването, гърбицата причинява пълна механична повреда, която спира линията за шест часа.

Аварийните части се доставят на по-висока цена.

Извънреден труд се прилага за възстановяване на загубеното производство.

Загубата на наличност на OEE от шестчасовото спиране се записва в седмичния отчет за OEE, преглежда се на срещата в понеделник и се приписва на „повреда на оборудването“ без конкретна първопричина.

След ниво 1 до ниво 3, възможностите за интелигентна фабрика:

Същата машина за пълнене има PLC, свързан с платформа за OEE мониторинг и CMMS.

Платформата непрекъснато следи времето на цикъла спрямо стандарта за произвеждания продукт.

Когато износването на гърбицата за синхронизация доведе до 6% увеличение на времето на цикъла за период от четири часа, платформата открива отклонението и генерира работна поръчка въз основа на състоянието.

Работната поръчка се изпраща до мобилното устройство на техника по поддръжката с прикачени данни за тенденцията на времето за цикъл на машината, най-вероятните причини за отклонение във времето за цикъл на този тип машина и потвърждение, че резервният ексцентрик е наличен на правилното място в склада.

Техникът извършва проверка по време на следващия планиран период за поддръжка.

Износеният ексцентрик се подменя като планирана интервенция.

Шестчасовото аварийно спиране не се случва.

Производственият план е изпълнен.

Цената на поддръжката е цената на планирана подмяна на разпределителния вал, а не на авариен ремонт с извънреден труд и първокласни части.

Това не е футуристичен сценарий.

Това е настояща оперативна реалност за производствените предприятия, които са внедрили нива от 1 до 3 на интелигентни фабрични възможности.

Бизнес аргументът за инвестиции в интелигентни фабрики

Финансовата възвръщаемост от инвестициите в интелигентни фабрики е измерима на всяко ниво и е постоянно по-голяма от необходимата инвестиция.

Възвръщаемост на ниво 1 и 2: Подобрение на видимостта на OEE

Първата измерима възвръщаемост от инвестициите в интелигентна свързаност и видимост на фабриките е подобряването на точността на OEE.

Данните за OEE, свързани с машините, показват, че действителният OEE е с 8 до 15 пункта по-нисък от отчетения от оператора OEE, спрямо който съоръжението се е управлявало.

Програмата за подобрение, която е калибрирана спрямо отчетените 82% OEE, е рекалибрирана спрямо действителните 71% OEE.

Допълнителната възстановима производствена стойност, разкрита чрез точно измерване, е първата финансова възвръщаемост – не от някаква оперативна промяна, а от разбирането на истинския мащаб на възможността.

Възвръщаемост на ниво 3: Подобрение на OEE наличността чрез поддръжка, базирана на състоянието

Втората измерима възвръщаемост е подобрението на OEE (Overall Environmental Equipment - общото оборудване) от поддръжката, базирана на състоянието, която позволява Layer 3 (слой 3).

Появите на повреди, които биха довели до непланирани прекъсвания, се откриват рано и се превръщат в планирани интервенции по поддръжка.

Честотата на непланираните прекъсвания намалява.

Компонентът за наличност на OEE се подобрява.

За производствена линия, генерираща 400 евро на час, подобрението на OEE с 5 точки представлява приблизително 1400 евро на 8-часова смяна допълнителна производствена стойност.

Възвръщаемост от ниво 4: Намаляване на разходите за поддръжка чрез оптимизирани програми

Третата измерима възвръщаемост е намаляването на разходите за поддръжка чрез оптимизиране на интервалите за профилактично обслужване и прогнозна поддръжка, които позволяват възможностите на ниво 4.

Елиминират се ненужните планове за поддръжка на прекалено поддържани активи.

Аварийните реактивни ремонти са допълнително намалени, тъй като прогнозната поддръжка осигурява по-точни оценки на времето за повреда.

Разходите за поддръжка на произведена единица намаляват с подобряването на съотношението планирано-реактивно и свиването на премиите за спешни поръчки.

Кой изгражда интелигентни фабрики

Възможностите на интелигентните фабрики не се ограничават само до големи световни производители със специализирани екипи за дигитална трансформация.

Достъпността на хардуер за машинна свързаност, облачни платформи за мониторинг и мобилни CMMS приложения намали инвестиционния праг за интелигентни фабрики до ниво, което средните производители могат да поемат.

Производител на храни със 150 служители в Централна Европа може да внедри машинно свързано наблюдение на общата стойност на оборудването (OEE) и поддръжка, базирана на състоянието, на основните си производствени линии в рамките на три до четири месеца, като общата инвестиция се възстановява през първата година от експлоатацията.

Този производител внедрява нива от 1 до 3 на интелигентни фабрични възможности.

Това не е изграждане на автономна фабрика без осветление.

Това е изграждане на производствен етаж, където екипът по поддръжката знае какво съобщават машините за състоянието си, преди тези машини да съобщят чрез повреда.

Това е интелигентният производствен капацитет, който е от значение за повечето производствени операции.

Не изкуствен интелект.

Не автономни роботи.

Свързани машини. Данни в реално време. Реакции за поддръжка въз основа на състоянието.

Тези три възможности, добре внедрени, водят до подобрение на общата стойност на оборудването (OEE) и намаляване на разходите за поддръжка, което прави инвестицията в интелигентна фабрика финансово привлекателна.

Често задавани въпроси

Умната фабрика същото ли е като Индустрия 4.0?

Умната фабрика и Индустрия 4.0 описват една и съща трансформация от различни гледни точки.

Индустрия 4.0 е широката технологична и икономическа концепция, четвъртата индустриална революция, задвижвана от дигиталната интеграция на производствените системи.

Интелигентната фабрика е оперативният израз на тази концепция - как изглежда едно производствено съоръжение, когато технологиите на Индустрия 4.0 се прилагат към неговите производствени и поддържащи операции.

Индустрия 4.0 е рамката. Умната фабрика е резултатът.

Колко време отнема изграждането на интелигентна фабрика?

Времевата рамка зависи изцяло от началната точка и целевия слой с възможности.

Постигането на нива 1 и 2 – свързаност на машините и видимост на OEE – обикновено отнема от три до шест месеца за средно голямо производствено съоръжение, започващо от несвързана базова линия.

Постигането на ниво 3 – изпълнение на поддръжка въз основа на състоянието – обикновено отнема от шест до дванадесет месеца от първоначалното свързване.

Оптимизацията на ниво 4 изисква от 18 до 36 месеца натрупване на свързани данни, преди моделите за оптимизация да станат надеждни.

Автономността на ниво 5 за специфични приложения е многогодишен процес за повечето организации.

Могат ли малките производители да изградят интелигентни фабрики?

Да. Инвестиционният праг за интелигентни фабрики е намалял значително, тъй като разходите за хардуер са намалели, а облачният софтуер е заменил локалната инфраструктура.

Малък производител с пет производствени линии може да внедри машинно-свързан мониторинг на OEE и поддръжка, базирана на състоянието, за най-критичните си активи на ниво на разходи и сложност, пропорционално на оперативния му мащаб.

Концепцията за интелигентна фабрика се мащабира до оперативния размер. Принципите важат еднакво, независимо от мащаба на съоръжението.

Умната фабрика не е дестинация, която повечето производители достигат на определена дата. Това е посока, в която всеки производител може да се движи, започвайки от днес, като първата стъпка е свързаността на машините, а наградата за всяка следваща стъпка е усложняване на оперативните подобрения.