Отчет: 80 умных заводов используют передовые технологии Интернета вещей

В этом месяце IoT Analytics выпустила отчет Smart Factories Insights Report за 2021 год, в котором было исследовано 80 интеллектуальных заводов, подробно описаны 10 из них и выделены общие черты и передовые практики.

Их анализ также выявил некоторые распространенные заблуждения о том, что нужно для создания умного завода.

Основные результаты исследования включают:

Заводы становятся более интеллектуальными, гибкими и устойчивыми благодаря мощи технологий, данных и Интернета вещей (IoT).
IoT Analytics исследовала, как 80 лучших заводов мира стали настолько умными, и обнаружила, что, помимо прочего, умные заводы - это гораздо больше, чем технологии.

Умный завод как конкурентное преимущество

Moderna, американская биотехнологическая компания и производитель хорошо известной вакцины Moderna, является примером того, как концепция цифровых технологий, примененная к умной фабрике, может изменить правила игры в бизнесе в 2021 году и в последующие годы.

В 2018 году компания инвестировала в новую производственную площадку площадью 200 000 квадратных футов в Норвуде, штат Массачусетс, в рамках своего 10-летнего видения «интегрировать автоматизацию и цифровые технологии во все, что мы делаем». Компания оснастила фабрику различными современными цифровыми технологиями, которые позволили проводить комплексное тестирование, разработку и масштабирование производственных мощностей для мРНК-проб лекарственных препаратов. Некоторые из новейших технологий робототехники, автоматизации, искусственного интеллекта, анализа данных и блокчейн были развернуты для создания цифровой экосистемы или «умной фабрики». Цель заключалась в том, чтобы иметь возможность использовать фабрику с цифровыми технологиями для быстрого и гибкого масштабирования производства в соответствии с потребностями рынка.

В 2020 году умная фабрика Moderna подверглась испытанию пандемией COVID-19. В июле 2020 года компания стала одной из первых американских компаний, вступивших в фазу III клинических испытаний потенциальной вакцины против коронавируса, всего через несколько месяцев после того, как был опубликован генетический код вируса.

Интеллектуальная фабрика стала краеугольным камнем для Moderna в ускорении процесса разработки вакцины несколькими способами, включая использование алгоритмов на основе искусственного интеллекта для массовой оптимизации последовательностей и использование технологии цифровых двойников для быстрого моделирования и тестирования соответствующих производственных процессов. Этот процесс разработки вакцины, который обычно занимает в среднем 10 лет, был сокращен до месяцев, отчасти благодаря предыдущим инвестициям Moderna в технологии умного производства.

Последнее исследование умных заводов показывает, что предприятие Moderna является ярким примером нового поколения фабрик, которые более гибкие, устойчивые, совместимые и эффективные, чем многие из существующих сегодня заводов.

Что такое умный завод (фабрика)

Согласно исследованиям, умная завод (фабрика) - это «целостная трансформация людей, процессов и технологий наряду с использованием данных для достижения намеченных производственных/бизнес-целей одной или нескольких производственных площадок».

Комментируя результаты исследования, Кнуд Лассе Люэт, генеральный директор IoT Analytics, говорит:

«Важно понимать, что умный завод - это не пункт назначения или конечная цель, а путь, в который все производственные организации могут отправиться в своем собственном темпе».

Шармила Аннасвами, старший аналитик IoT Analytics, добавляет:
«Умный завод измеряется по спектру. Фабрики всех форм и размеров могут оценить свою зрелость и начать свой путь (например, с помощью цифровых моделей зрелости, таких как модель Acatech или модель оценки I4.0 Фраунгофера, которые обсуждаются в отчете). Согласно нашему исследованию, эта аморфная природа умных фабрик привела к формированию семи распространенных заблуждений, которые приводятся ниже».

Семь заблуждений об умных фабриках

1. Умные фабрики нужно запускать с нуля (проекты с нуля)

Неверно. Конечно, проекты «умных» заводов с нуля (т. е. новые заводы, построенные с нуля) легче реализовать, потому что нет существующей инфраструктуры для модернизации и существующих процессов, которые могли бы быть нарушены, что значительно упрощает планирование и реализацию. Однако, исследование показывает, что многие существующие (старые) предприятия также становятся умнее, в некоторых случаях с мировым признанием.

Поставщики промышленной автоматизации находятся в авангарде демонстрации того, как можно осуществить преобразование «умного» завода на старых объектах. Вот два примера:

Schneider Electric продемонстрировала, как ее собственные технологии (например, платформа EcoStruxure, платформа AVEVA) используются на их собственных заводах. В 2020 году Всемирный экономический форум признал предприятие Schneider Electric в Лексингтоне, США, передовым маячным заводом.
Завод Siemens Electronics Works в Амберге, Германия, также был признан Всемирным экономическим форумом передовым заводом по производству маяков в 2021 году. Используя собственные решения компании, от облачной инфраструктуры Siemens до цифровых двойников, завод достиг 50% повышения эффективности, и теперь служит ориентиром для других умных фабрик.

2. Только крупные организации могут создавать умные фабрики

Неверно. Правда, что исследование IoT Analytics, проведенное в 2019 году, показывает, что крупные компании продвинулись дальше и менее ограничены бюджетом, но есть способы, которые делают создание умных фабрик жизнеспособным и для небольших компаний. Вот несколько примеров:

Финансовая поддержка. Есть несколько отраслевых ассоциаций, таких как CESMII в США или сообщество Gaia-X в Европе, которые предоставляют субсидии и поддержку малым и средним предприятиям, стремящимся сделать свои фабрики умными.
Определите жизнеспособность. Некоммерческие инициативы Smart Factory, такие как Smart Factory OWL и Smart Factory KL, позволяют производителям наблюдать и тестировать определенные технологии вне офиса и обсуждать их с единомышленниками, прежде чем тратить на них средства.
Платите за использование. Существует мнение, что инициативы «умных фабрик» связаны с большими капитальными затратами, обновлением инфраструктуры и данных и, следовательно, не подходят для малых и средних предприятий. Рост бизнес-моделей как услуги (в основном для программного обеспечения, но также все чаще и для всего остального, включая дорогостоящее оборудование), увеличивает эти затраты на OPEX, делая умные предприятия доступными для малых и средних предприятий.

3. Существует универсальный план создания умного предприятия

Неверно. К сожалению, не существует двух абсолютно одинаковых умных фабрик, потому что каждая из них имеет разные производственные характеристики и, что, возможно, даже более важно, каждая имеет свои собственные производственные/бизнес-цели.

В исследовании определено восемь типичных бизнес-целей, которые сгруппированы в три типа: операционные, коммерческие и научно-исследовательские. В приведенных ниже примерах показано, как разные цели могут привести к разным типам развертываний умных фабрик (в случае с заводом Moderna – у него другая цель, чем у фабрики Trumpf). Примеры:

Moderna (Операционная цель - Повышение маневренности).Пример Moderna, рассмотренный ранее, является примером того, как повышенная маневренность, создаваемая умным предприятием, создает огромную ценность. В этом случае время выхода на рынок было решающим не только для компании, но и для всего мира, и инвестиции в умную фабрику в конечном итоге принесли огромные дивиденды для Moderna, акции которой на конец 2019 года составляли <20 долларов за акцию, а сегодня торгуются по цене ~ 400 долларов за акцию.
TRUMPF (коммерческая цель - демонстрация новых предложений). Smart Factory TRUMPF стоимостью 30 млн. евро в Чикаго воплощает в жизнь видение сетевого производства и служит витриной для клиентов TRUMPF. Одна из основных целей фабрики - продемонстрировать искусство возможного и помочь клиентам компании реализовать свои собственные умные фабрики.

4. Инициативы «умных фабрик» в основном связаны с технологиями

Неверно. Хотя новые технологии часто являются ключевой частью перехода к интеллектуальному производству, это не единственная и, согласно исследованиям, не самая важная часть. Практически все специалисты по умному производству, с которыми исследовательская группа общалась за последние два года, указали на важность менее ощутимых аспектов, в основном связанных с людьми и процессами внутри организации. На самом деле, когда спросили о факторах успеха инициатив Индустрии 4.0, только один из 10 главных факторов успеха был связан с технологиями.

Одна особо важна концепция, которую следует учитывать, - это управление изменениями, которое необходимо для обеспечения прозрачности процесса трансформации и для того, чтобы сотрудники чувствовали себя вовлеченными на протяжении всего процесса. Пример:

Infineon представила послов изменений на своем заводе в Сингапуре. В 2017 году Infineon, глобальная компания по производству электроники и полупроводников в Германии, объявила о пятилетней дорожной карте трансформации своей производственной площадки в Сингапуре. Чтобы вовлечь сотрудников с самого начала, члены профсоюза работников были назначены послами изменений, чтобы облегчить двустороннюю коммуникацию о новых инициативах и способствовать обратной связи между производственным персоналом и руководством.

5. Инициативы «умного предприятия» заменяют существующие проекты непрерывной модернизации

Неверно. Инициативы «умного производства» должны работать вместе с существующими инструментами модернизации (например, «бережливое производство», «Шесть сигм»), а не заменять их.

Исследование показывает, что технологии умных фабрик играют жизненно важную роль в автоматизации аспектов сбора и анализа данных, а также в устранении неэффективности и ошибок, связанных с ручными процессами, тем самым повышая эффективность процесса непрерывного совершенствования.

Несмотря на то, что методология «бережливого производства» в чистом виде позволяет избежать значительной технической помощи, многие практики сейчас пытаются использовать различные технологии «умного производства», чтобы помочь устранить различные отходы. На рисунке ниже показаны некоторые избранные интеллектуальные производственные технологии и какие из них могут помочь с отходами.

6. Распространить успехи на одном заводе на другие предприятия в сети легко

Неверно. Масштабирование от одной умной фабрики к нескольким другим часто является самой сложной частью, потому что каждая заводская установка неизбежно отличается от предшественников, причем как материальные (состояние машины, ИТ-ландшафт, характеристики продукта), так и нематериальные условия (мышление сотрудников, мышление руководства) совершенно разные в разных местах.

Путь «умного предприятия» часто начинается с одного цифрового варианта использования и быстро перерастает в сеть технологий и вариантов применения. Подходы к принятию стратегических решений по масштабированию подхода «умное предприятие» различаются.

Некоторые компании считают, что проще сначала опробовать определенные технологии и варианты применения на существующей фабрике, прежде чем строить новую умную фабрику с нуля. Пример:

Немецкий конгломерат вложил значительные средства в оцифровку своего существующего завода в Амберге, прежде чем развернуть аналогичную установку с очень небольшими локальными изменениями на своем новом заводе в Чэнду в Китае. «Сименс» утверждает, что на уровне технологий и процессов завод является точной копией завода в Амберге.

Другие компании использовали противоположный подход. Вместо того, чтобы строить новую умную фабрику на основе передового опыта существующего завода, они строят новый флагманский завод и используют его в качестве центрального элемента в своей стратегии умной производственной сети. Пример:

Bonfiglioli. В 2016 году Bonfiglioli, итальянский производитель компонентов для передачи энергии, представил свою стратегию «EVO» (сокращение от «эволюция») по созданию технологически продвинутых умных предприятий. Компания построила новый флагманский завод на своем предприятии в Клеминтино Бонфиглиоли, Италия, и теперь использует завод для набора новых сотрудников, обучения существующих сотрудников и непрерывной передачи технологий и методологий на другие свои заводы в различных местах по всему миру.

7. Умный завод должен быть полностью автоматизирован

Неверно. Хотя многие умные фабрики содержат высокоавтоматизированные системы, автоматизация не является предпосылкой для реализации целей умных фабрик.

Согласно исследованию, данные, а не автоматизация, являются ключевой основой всех сценариев использования умных предприятий. Технология, позволяющая собирать, согласовывать и анализировать соответствующие данные, даст возможность людям, работающим на предприятии, принимать более быстрые, более информированные и, в конечном итоге, более обоснованные решения. Пример:

Hugo Boss. Производство одежды считается одной из самых трудоемких отраслей. Умная фабрика Hugo Boss по производству одежды в Измире, Турция, внедрила такие технологии, как дополненная реальность, машинное обучение, облачные вычисления и анализ данных, вместе со своими 3500 рабочими для производства костюмов, курток, рубашек и пальто. Завод повышает эффективность за счет использования более 1600 планшетов с поддержкой Wi-Fi для сбора данных и предоставления непосредственным сотрудникам данных о заказах и рабочих данных.

Выводы

Как показал пример умной фабрики Moderna, инвестиции в производственные технологии, персонал и процессы могут принести огромные дивиденды. Современное поколение умных заводов не обязательно характеризуется высокотехнологичной установкой с нуля. Благодаря быстрому изменению предпочтений клиентов и доступности перспективных технологий компании всех форм и размеров могут (и должны) иметь комплексную стратегию интеллектуального производства в 2021 году - независимо от их нынешней цифровой зрелости. Путь ясен: компании, которые уже начали свое движение к умному производству, будут продолжать лучше адаптироваться к динамичной бизнес-среде и расти быстрее, чем те, которые этого не сделали.

Вот три направления действий, которые, основываясь на исследовании, помогли нескольким производителям начать свой путь к умному производству: