Skrócenie czasów produkcji, wzrost wydajności procesów, redukcja kosztów i możliwość wytwarzania małych serii indywidualnie projektowanych wyrobów – to tylko część zalet inteligentnej fabryki. A już i one wystarczą, by rozbudzić wyobraźnię nawet najbardziej konserwatywnych przedsiębiorców. Aby jednak móc z nich korzystać, trzeba najpierw zmodernizować i zintegrować całą infrastrukturę techniczną, tak by zapewnić swobodną komunikację między wszystkimi maszynami, produktami i procesami w fabryce. Co to daje? Przede wszystkim możliwość oddolnego sterowania produkcją. W takim systemie każdy element parku maszynowego i infrastruktury IT jest aktywnie zaangażowany w proces produkcji: dysponuje wszystkimi informacjami niezbędnymi do zapewnienia odpowiedniej jakości oraz kolejności procesów wytwórczych i we właściwym momencie przekazuje je dalej, aż do ostatniej stacji obróbczej. W ten sposób informacje o tym, gdzie znajduje się produkt i jakim zabiegom powinien zostać poddany, wędrują wraz z nim wzdłuż linii produkcyjnej, transferowane przez kolejne systemy i urządzenia wykonawcze.

Inteligentne zarządzanie wszystkimi procesami

W procesach tych kluczową rolę odgrywają nowoczesne platformy sterowania (np. Zenon firmy Copa-Data), które integrują ze sobą wszystkie komponenty zakładu – od najmniejszego czujnika po całą linię produkcyjną. Taka głęboka integracja zapewnia dostęp do ogromnych zbiorów danych, które można wykorzystać na wiele sposobów, choćby do wizualizacji procesów, zautomatyzowanej obsługi maszyn czy zarządzania procesami za pośrednictwem systemu SCADA. Informacje te ogrywają kluczową rolę we wszystkich procesach z zakresu sterowania oraz kontroli produkcji i – odpowiednio wykorzystane – mogą istotnie przyczynić się do wzrostu jej efektywności. Akwizycja danych w czasie rzeczywistym – w połączeniu z całościowym zarządzaniem nimi – umożliwia bowiem efektywne filtrowanie i analizę dokładnie tych informacji, które są niezbędne do optymalizacji określonych procesów. Aby np. poprawić jakość obróbki realizowanej przez dane urządzenie, trzeba najpierw określić, jaki wpływ wywierają na nią poszczególne parametry pracy maszyny. Inteligentne oprogramowanie umożliwia zestawianie konkretnych wielkości pomiarowych w konkretne związki przyczynowo-skutkowe, a tym samym identyfikację najsłabszych ogniw procesu.

Co więcej, platformy tego typu umożliwiają także tworzenie przejrzystych raportów zawierających – w zależności od ustawień – proste zestawienia podstawowych parametrów lub złożone statystyki pozwalające na efektywne sterowanie procesami. Mogą one bazować zarówno na danych zebranych w momencie generowania raportu, jak i na szerszych zbiorach informacji zarchiwizowanych w systemie. Zaś wyniki analizy mogą być prezentowane w formie tabelarycznej lub obrazowej – z wykorzystaniem zaawansowanych funkcji wizualizacji. Umożliwia to klarowne przedstawienie w czasie rzeczywistym nawet bardzo złożonych systemów, procesów i KPI, a także ich rozkład na czynniki pierwsze, tj. zobrazowanie związków między poszczególnymi parametrami i operacjami, realizowanymi nierzadko przez różne maszyny i urządzenia.

Dzięki tego typu funkcjonalnościom nowoczesne platformy sterowania umożliwiają efektywne zarządzanie i kontrolę całych zakładów produkcyjnych – i to bez aktywnego udziału człowieka. To jednak nie wszystko: gromadzone i analizowane przez nie dane dają także odpowiedź na pytanie, jak długo użytkowana jest określona maszyna, ile energii zużywa i jaki jest jej udział w całości kosztów generowanych przez zakład. Zaś dzięki funkcji inteligentnych list kontrolnych prowadzą pracownika krok po kroku przez poszczególne operacje, umożliwiając realizację kolejnego zadania dopiero po zakończeniu poprzedniego. A dołączone do list plany przyłączy, dokumentacja, normy i modele 3D ułatwiają wykonywanie poszczególnych operacji, przyspieszając obróbkę detalu.

Spojrzenie w przyszłość

Możliwości systemów sterowania pokroju platformy Zenon nie kończą się jednak na analizie teraźniejszości, lecz oferują także możliwość tworzenia scenariuszy na przyszłość. Dzięki funkcjom analizy predykcyjnej są w stanie dokładnie określić datę kolejnego przeglądu maszyny lub wymiany danego komponentu. Co więcej, stale się uczą, dzięki czemu wyniki ich analizy są coraz bardziej precyzyjne. Takie predykcyjne utrzymanie ruchu eliminuje konieczność przeprowadzania regularnych przeglądów: poszczególne komponenty maszyn wymieniane są tylko wtedy, gdy faktycznie zaistnieje taka potrzeba. Efekt? Brak przestojów i niższe koszty serwisu.

Możliwości wykorzystania funkcji analizy predykcyjnej jest jednak więcej: stosuje się ją chociażby do tworzenia cyfrowych bliźniaków, czyli wirtualnych odpowiedników fizycznego komponentu. Na podstawie takiego cyfrowego obrazu można przeprowadzić symulację cech gotowego wyrobu, a także wykryć ewentualne błędy konstrukcyjne. Pozwala to ograniczyć ryzyko pomyłek, a w razie ich identyfikacji wprowadzić poprawki jeszcze na etapie projektowania produktu.

Zalety cyfrowego bliźniaka można wykorzystać także w procesie modernizacji inteligentnej fabryki, tworząc wirtualny odpowiednik otoczenia produkcyjnego (tzw. cyfrową fabrykę). Jak można w praktyce zastosować tę funkcję? Inspiracji dostarcza projekt „Digital Factory Voralberg“ rozwijany wspólnie przez grupę niemieckich studentów i przedsiębiorstw. Zadaniem jego uczestników było opracowanie weryfikowalnych modeli zautomatyzowanej produkcji realizowanej równolegle w kilku lokalizacjach. Nadrzędną funkcję pełni tu platforma Zenon, który umożliwia połączenie i wizualizację wszystkich systemów IT i punktów zbierania danych. Kolejny etap projektu zakłada połączenie platformy z systemem ERP: przejmując transfer danych z i do systemu zarządzania przedsiębiorstwem Zenon będzie mógł nie tylko zintegrować różne lokalizacje za pośrednictwem chmury, ale także automatycznie rozdzielać zamówienia w zależności od stopnia obłożenia danej maszyny.

Wspólny język komunikacji

Coraz to nowe inicjatywy na rzecz urzeczywistnienia idei inteligentnej produkcji nie powinny dziwić. Wszak oferuje ona cały szereg zalet – od optymalizacji procesów, przez skrócenie czasów produkcji oraz obniżenie kosztów wytwarzania i składowania, po eliminację wąskich gardeł i lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów. Co więcej, pozwala także na bieżące dostosowywanie profilu produkcji do życzeń klienta. Aby jednak móc w pełni wykorzystać jej potencjał, trzeba najpierw zapewnić kompatybilność poszczególnych maszyn i urządzeń, tj. stworzyć wspólny język ich komunikacji. Spełnienie tego warunku nie jest proste: przeważnie każdy zakład pracuje na urządzeniach różnych producentów, różniących się między sobą zarówno stopniem automatyzacji i zastosowaną technologią, jak i standardem komunikacji. O sukcesie automatyzacji takich heterogenicznych środowisk produkcyjnych zdecyduje więc w przyszłości to, czy będzie je można elastycznie połączyć w jedną uniwersalną, tj. niezależną od danego producenta, sieć – i to zarówno w wymiarze horyzontalnym (maszyna-maszyna), jak i wertykalnym (czujnik-chmura).

Możliwość taką oferują właśnie nowoczesne, otwarte platformy automatyki, kompatybilne z różnymi standardami komunikacji i elastycznie skalowalne, tak by zapewnić możliwość szybkiego reagowania na zaistniałe zmiany. Systemy takie nie stanowią zamkniętych, gotowych rozwiązań, lecz mogą być swobodnie rozbudowywane o dodatkowe, inteligentne komponenty – w zależności od bieżących potrzeb zakładu. Ich modułowa budowa pozwala zastosować je w najróżniejszych aplikacjach – od zarządzania produkcją po predykcyjne utrzymanie ruchu.