#MicrosoftMówi: Fabryka przyszłości – transformacja cyfrowa w sektorze produkcji

Co się właściwie dzieje w produkcji? – Wprowadzenie

Przez większą część historii technologia i produkcja były ściśle ze sobą powiązane. Wiele wynalazków, takich jak silnik parowy lub robot, znajduje swoje źródło w zapotrzebowaniu na większą wydajność. Teraz w erze cyfrowej, w której technologie teleinformatyczne zmieniły paradygmaty większości aspektów życia i biznesu znajdujemy się w punkcie zwrotnym sektora produkcji: tania produkcja przestaje być tania, zwiększa się świadomość odbiorcy końcowego i jego wymagania, rosnąca skala i krótkie serie są wyzwaniem, łańcuchy dostaw są drogie, a cyfryzacja prawie wszystkiego oznacza, że nowe modele biznesowe redefiniują pojęcie “towarów”.

Jakby tego było mało, w ciągu ostatnich 30 lat producenci znacznie zainwestowali w outsourcing, w przeciwieństwie do innowacji wewnętrznych (Badania i Rozwój) stając się w ekstremalnych przypadkach dostarczycielem marki dla gotowych produktów.  Tymczasem outsourcing tak popularny dwie dekady temu, obecnie ujawnił istotne, biznesowe komplikacje:
– koszty ludzkiej pracy wzrastają, więc tania siła robocza przestała być tania.
– utrata kontroli nad procesami prowadzi do problemów związanych z zapewnieniem jakości i z własnością intelektualną.
– firmy szkolą swoich konkurentów kosztem własnej kadry, w efekcie doprowadzając do sytuacji w której nikt już w przedsiębiorstwie nie wie jak prowadzić fabrykę.

Zmienił się też rynek, którego podmiotem stali się klienci. Ruchy społeczne, ekologiczne, czy chwilowe nawet trendy mogą mieć większy wpływ na decyzje dotyczące zakupów niż ekonomia. Kontrola  nad łańcuchem dostaw stała się trudniejsza, a biznes przestał w oczekiwanym czasie zaspokajać zmienne potrzeby konsumentów.

Zestaw wyzwań dla tradycyjnej produkcji dopełniają rozwijające się w dynamicznym tempie technologie addytywne. Druk 3D przeszedł już etap futurystycznej wizji do etapu powszechnej dostępności w coraz bardziej przystępnych cenach.

Co teraz? – Kroki, które każdy może podjąć

Kluczem do niezbędnych usprawnień w sektorze produkcji jest holistyczne spojrzenie na jego łańcuch wartości i zaplanowanie zmian w pierwszej kolejności nie w obszarze technologii, maszyn i urządzeń, ale w strategii, sposobie zarządzania, planowania i egzekucji wszystkich procesów i otwarcia ich na koncepcję Fabryki Przyszłości zapewniającej integrację pionową i poziomą obiektów i warstw wchodzących w skład koncernu produkcyjnego. Transformacja cyfrowa jest dziś jedyną odpowiedzią na zestaw branżowych, technologicznych, ale też rynkowych i społecznych wyzwań. A paliwem transformacji cyfrowej są dane.

Krok pierwszy to zrozumienie znaczenia informacji, którymi firma już dysponuje. Przedsiębiorstwa produkcyjne generują góry danych, ale kolekcjonują tylko informacje z ich wierzchołków: plany, zamówienia, harmonogramy przeglądów – a i to głównie na potrzeby audytów. Tymczasem cenne dane w firmie produkcyjnej generuje już „podłoga”, a dokładniej zlokalizowane na polu produkcji maszyny i urządzenia realizujące proces technologiczny. Przetwarzanie tych informacji przez odpowiednio przygotowane i wytrenowane algorytmy mogą istotnie zwiększyć niezawodność nie tylko pojedynczych operacji, ale przede wszystkim całych procesów. Ciekawym przykładem jest analiza posiadanych już danych z wielu źródeł, np. z maszyn w linii produkcyjnej i wyszukiwanie nieoczywistych zależności, które pozwalają zidentyfikować przyczyny awarii, czy odstępstw od norm jakości. To z kolei przekłada się na szybsze wyeliminowanie nieprawidłowości u jej źródła. Często to właśnie diagnostyka problemu w polu produkcji pochłania znaczący nakład czasu i środków.

Innym przykładem przetwarzania istniejacych danych jest korelacji ich z informacjami rynkowymi w celu prognozowanie popytu, co z kolei przekłada się na dokładniejsze zaplanowanie produkcji i logistyki.

Krok drugi to kolekcjonowanie większej ilości danych oraz lepszej jakości, z wszystkich poziomów organizacji. Źródłami informacji są rozwiązania Internetu Rzeczy: liczniki, sensory monitorujące parametry otoczenia, pracę ludzi i urządzeń, a nawet kamery przemysłowe. Dane mogą pochodzić także z systemów OT (Operational Technology), takich, jak automatyka przemysłowa, kontrolery PLC, czy systemów dyspozytorskich (SCADA). Wreszcie źródłem danych mogą być systemy informatyczne (IT), takie, jak Manufacturing Execution System (MES), czy Enterprise Resource Planning (ERP). Dane mogą być gromadzone ręcznie, ale automatyzacja w tym obszarze, wykorzystanie interfejsów komunikacyjnych i systemów Historian umożliwiają uzyskać zdecydowanie wyższą jakość informacji w znacznie krótszym czasie i przy jednoczesnym zmniejszeniu nakładów finansowych.

W kroku trzecim firma wykorzystuje już zaawansowane technologie do przetwarzania gromadzonych danych i korelowania ich z informacjami generowanymi w czasie rzeczywistym. Kombinacja chmury obliczeniowej, sztucznej inteligencji, rozszerzonej rzeczywistości i blockchain może dać dodatkowy wgląd w to, jakie materiały są dostępne u dostawców, jaka jest rzeczywista dostępność parku maszynowego, czy w jaki sposób produkty są używane przez odbiorców. Te technologie mogą całkowicie zmienić definicję logistyki łańcucha dostaw: zwiększyć produkcję, zmniejszyć przestoje i koszty wyrobów sprzedanych nie tracąc przy tym na jakości. Często przytaczanym przykładem jest wykorzystanie uczenia maszynowego do wykrywania możliwych awarii urządzeń. Dane historyczne są tu wykorzystywane do uczenia modelu matematycznego, który analizując charakterystyki pracy urządzenia i rzeczywiste pomiary parametrów otoczenia i pracy znajduje korelacje wskazujące na możliwość wystąpienia określonego zdarzenia. Oszczędności wynikające z przecyzyjnego zaplanowania przeglądu i konserwacji w miejsce nieplanowanego przestoju sięgają w zależności od zakresu wdrożenia wspomnianej technologii i skali awarii od kilku do ponad 20% budżetu związanego z utrzymaniem ruchu.

Ostatnim poziomem cyfrowej doskonałości jest wdrożenie cyfrowych platform do wymiany informacji z kontrahentami i partnerami biznesowymi.

Fabryka Przyszłości Microsoft – koncepcja wdrożenia cyfrowych technologii do przedsiębiorstw produkcyjnych

Microsoft wraz z czołowymi Partnerami działającymi w Polsce, dostawcami innowacyjnych rozwiązań dla produkcji, przemysłu i biznesu opracował koncepcję fabryki zgodnej z założeniami Przemysłu 4.0, znacznie je rozbudowując. W Fabryce Przyszłości Microsoft łańcuch wartości zostanie w pełni zintegrowany, zacierając tradycyjne granice pomiędzy OT i IT. W całym łańcuchu wartości produkcja będzie ułatwiona dzięki kompleksowej integracji systemów informatycznych i dostępności wszystkich wymaganych danych produkcyjnych.
Rozwiązania z zakresu Przemysłowego Internetu Rzeczy umożliwiają akwizycję danych procesowych bezpośrednio z pola produkcji, czy systemów automatyki. Niezawodną komunikację Fabryka Przyszłości Microsoft oparła o technologie Narrow Band IoT firmy T-Mobile.

Dane mogą być też wizualizowane w scenariuszu cyfrowego bliźniaka, tzw. Digital Twin na komputerach, urządzeniach mobilnych lub z wykorzystaniem rozszerzonej rzeczywistosci w urządzeniach Microsoft Hololens. Takie praktyczne doświadczenia wnosi do Fabryki Przyszłości kilku Partnerów: Apzumi, Transition Technologies, czy ICONICS.

Wykorzystując platformy DSR4Factory,MOLOS SCADA czy Ilabo, firmy produkcyjne mają możliwość prowadzić proces produkcji w warstwie OT z poziomu chmury obliczeniowej zapewniającej skalowalność i bezpieczeństwo danych procesowych.

Dzięki kompetencjom firm Transition Technologies, Leaware, ISCG, SII, Anegis, dane w Fabryce Przyszłości są zintegrowane pionowe – na wszystkich poziomach organizacji. Warstwą integracji jest chmura Microsoft AZURE, a centralnym systemem zarządzania zintegrowanym przedsiębiorstwem produkcyjnym jest system ERP – Dynamics 365 wdrażany przez najbardziej kompetentnych w obszarze produkcji partnerów Microsoft, takich jak: Xplus,Bonair, Anegis, SII. Kolejną centralną platformą dedykowaną podniesieniu efektywności pracy zarówno operatorów i specjalistów na hali produkcyjnej, inżynierów, menedżerów, jak i pracowników biurowych jest Office 365 oferujący w Fabryce Przyszłości scenariusze Intranetu, czyli wewnętrznych portali firmowych, współdzielenia informacji, przygotowywania i obiegu dokumentacji, czy komunikacji. IT-Dev,  Predica,Integrity Partners posiadając cenne doświadczenie we wdrażaniu takich systemó w branży produkcyjnej i integrowaniu ich z ekosystemem IT/OT. Innowacyjnym uzupełnieniem systemy kolaboracji w firmie produkcyjnej są rozwiazania z zakresu WFM (Workforce Management). W Fabryce przyszłości takie rozwiązanie zapewnia Partner LuceosIntelligence.

Bardzo ważnym obszarem w Fabryce Przyszłości jest nowoczesna logistyka mająca zaspokoić potrzeby produkcji i dystrybucji towarów. W tej materii Partner Betacom dostarczył rozwiazanie VIA TMS do optymalizacji procesów związanych z planowaniem i realizacją procesów logistycznych w fabryce. Procesy logistyczne mogą być wspierane technologią blockchain dostsarczaną z poziomu chmury Microsoft AZURE przez polską firmę Billon.

Kwintesencją cyfryzacji w fabryce jest zastosowanie w tak zintegrowanym środowisku ICT rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji i blockchain. Mechanizmy uczenia maszynowego i tzw. deep learning pomagają planistom planować i harmonogramować produkcję, sekcjom utrzymania ruchu redukować nieplanowane przestoje, a sprzedaży i dystrybucji – prognozwać popyt. Takie rozwiązania, często dedykowane pod specyfikę danego problemu dostarczają zaawansowani w Sztucznej Inteligencji Partnerzy posiadający w swych strukturach zespołu Analityków Danych: RedNT, Predica, Synerise, Leaware, Anegis czy globalny gracz General Electric. Fabryka Przyszłości to koncepcja generycznego, wertykalnie i horyzontalnie zintegrowanego koncernu produkcyjnego, ale poprzez specjalistyczne rozwiązania partnerskie, takie jak firmy Silesian Catalysts– specjalizującej się w zaawansowanej analityce danych m.in. w procesach produkcji chemicznej, projekt po wstępnej analizie wyzwań jest gotowy do etapowego wdrażania i tym samym realizowania scenariusza transformacji cyfrowej na wszystkich poziomach organizacji – niezależnie czy mamy do czynienia z produkcją dyskretną, procesową, czy gniazdową.

Obszary objęte zakresem rozwiazań w ramach Fabryki Przyszłosci to także zarządzanie zasobami ludzkimi. Absolutną innowacją w tej materii jest platforma grywalizacji firmy Gamfi umożliwiająca wdrażanie takich scenariuszy, jak: wzmacnianie zaangażowania pracowników, motywacji, szkolenia, komunikacji celów strategicznych, czy zachęt do postaw work life balance.

W fabryce Przyszłosci w centrum łańcucha wartości jest klient i to wymaganiom rynku podporządkowany jest proces transformacji cyfrowej. Dotyczy to zarówno procesów technologicznych o których mowa powyżej, ale także zarządzania jakością. Zastosowanie nowoczesnych technologii, takich jak inspekcja wizyjna, usługi kognitywne pozwalają znacznie zwiększyć bezpieczeństwo w obszarze zapewnienia jakości towarom opuszczającym fabrykę.

Proces sprzedaży i obsługi klientów lub kontrahentów wspomagają narzędzia typu Sales Force Automation firmy Sagra. Klient końcowy może liczyć na sprawną usługę gwarancyjną i serwisową dzięki nie tylko cyfryzacji w tym obszarze, obsługi zgłoszeń, zdalnemu monitorowaniu produktu przez producenta, ale także personalizowaną komunikację. Innowacyjnym rozwiązaniemw tym zakresie jest system firmy Vintom, umożliwiający kontakt producenta lub dystrybutora produktu z odbiorcą za pomocą personalizowanych filmów video.

Ostatnim elementem, który zaadresowaliśmy w Fabryce Przyszłości jest cyberbezpieczeństwo. Ponieważ to dane, ich zakres i sposób i szybkość przetwarzania stanowią dziś o przewadze konkurencyjnej i dlatego zabezpieczenie informacji na wszystkich poziomach organziacji stanowi niezbędny element naszej koncepcji. To bezpieczeństwo zawiera się tu w kilku warstwach. Pierwszą są wbudowane w AZURE mechanizmy ochrony danych i prywatności. Drugą stanowią zabezpieczenia sprzętowe i programowe aplikacji naszych partnerów, a trzecią dedykowane rozwiązania z zakresu Cyberbezpieczeństwa i ochrony danych, takich firm, jak Integrity Partners czy ISCG.

Na rynku pojawiło się w ostatnim czasie wiele definicji fabryki 4.0, fabryki przyszłości i choć w szczegółach różnią się one między sobą to jest oczywiste, że mają one wspólne cechy i motywy. W firmie Microsoft poszliśmy krok dalej i postanowiliśmy potraktować fabrykę jako zbiór zakładów przemysłowych, biur, flot pojazdów i maszyn i opracowaliśmy punkt widzenia na fabrykę przyszłości, która wykracza poza długoterminową wizję analityków i uwzględnia opinie naszych klientów i partnerów na temat tego, czego sektor potrzebuje dzisiaj.

Dla Microsoft fabryka przyszłości jest złożonym ekosystemem samoregulujących się maszyn i procesów, zdolnym do dostosowywania wydajności, optymalnego przydzielania zasobów i oferowania płynnego interfejsu między fizycznym i wirtualnym światem projektu, montażu i produkcji.

Microsoft zbudował swoją wizję w postaci gotowych do wdrożenia , zintegrowanych rozwiązań opartych o platformy chmurowe: AZURE, Dynamics 365 i Office 365.