Budujemy cyfrową fabrykę - jak zacząć, żeby nie skończyć z drogą zabawką

Przemysł 4.0 nie jest już wizją przyszłości. To rzeczywistość, która dzieje się „tu i teraz”. Dziś zamiast pytać: „Czy cyfryzować?”, pytamy już raczej: „Jak cyfryzować?”. Według raportu TechImpact™, opracowanego przez ASTOR i Akademię Leona Koźmińskiego, automatyzacja i cyfryzacja zdecydowanie przekładają się na wzrost przychodów i efektywności operacyjnej. To samo badanie wskazuje, że polskie przedsiębiorstwa produkcyjne w dużej mierze znajdują się jeszcze na wczesnym etapie cyfryzacji. Blisko połowa z nich (47 proc.) dopiero rozpoczyna automatyzację procesów, a tylko 30 proc. w pełni wykorzystuje możliwości systemów klasy MES. Po zaawansowane rozwiązania do optymalizacji produkcji, takie jak algorytmy sztucznej inteligencji, sięgnęło zaledwie 3 proc. firm. Z raportu wynika także, że potrzeba cyfryzacji istnieje, brakuje jednak rzeczywistych działań, które pozwoliłyby tę potrzebę zaspokoić. Wiele przedsiębiorstw onieśmiela perspektywa dużych inwestycji i związane z nimi ryzyko niepowodzenia. Dlatego tak ważne jest ustalenie, jak planować transformację, aby to ryzyko minimalizować, ograniczać zbędne koszty i maksymalizować trwałe efekty.

Cyfrowa Fabryka nie jest zbiorem wielu nowoczesnych rozwiązań i bynajmniej nie działa tu zasada „im więcej, tym lepiej”. Cyfrowa Fabryka to swego rodzaju framework – ramowy, spójny sposób zarządzania technologią, procesami oraz ludźmi, czyli tym, co stanowi filary cyfrowej transformacji.

Nie budujemy jej, aby „być najnowocześniejsi”, lecz by rzeczywiście poprawiać efektywność produkcji, skracać czas realizacji zleceń i ułatwiać codzienną pracę ludzi w halach produkcyjnych. Dobrze zaprojektowana Cyfrowa Fabryka umożliwia podejmowanie lepszych, opartych na wiarygodnych danych decyzji, szybszą reakcję na różnego rodzaju wyzwania, a także optymalizację procesów i wiarygodną predykcję. Aby taka rama była stabilna i dawała rzeczywiste oparcie, warto od początku budować ją solidnie. Najczęstszym błędem jest punktowe wdrażanie pojedynczych narzędzi, bez przemyślanej strategii. Inwestując w poszczególne rozwiązania, warto oprzeć się na długofalowej strategii, która pomaga planować ich integrację. Tak by ostatecznie były one ze sobą spójne i wzajemnie się uzupełniały, tworząc całość. Przy takim podejściu każdy kolejny krok jest prostszy, tańszy i mniej ryzykowny.

Cyfrową Fabrykę można więc postrzegać jako system przenikających się i uzupełniających się warstw – od akwizycji danych i sterowania procesem przez zarządzanie operacyjne i planowanie po optymalizację. Celem cyfrowej transformacji nie jest po prostu wypełnienie każdej z tych warstw wyspecjalizowanym narzędziem. Nie musimy też budować ich w ścisłej kolejności. Ważne jest jednak, by mieć świadomość ich wzajemnego wpływu i dobierać odpowiadające im rozwiązania w ramach spójnej strategii, która ostatecznie składa się na przemyślaną całość, odpowiadającą indywidualnym potrzebom organizacji.

Projekt/wizja: narzędzie – Mapa Drogowa Cyfrowej Transformacji – to dokument strategiczny, który możemy porównać z projektem architektonicznym naszej Cyfrowej Fabryki. Bez niego trudno w ogóle przystąpić do budowy. Mapa przekłada cele i decyzje na konkretne inicjatywy. Pomaga określić, co i w jakiej kolejności wdrożyć, aby osiągnąć założone rezultaty. Nie ogranicza się przy tym tylko do narzędzi, ale obejmuje także zmiany procesowe, organizacyjne czy rozwoju kompetencji.

Fundament: akwizycja danych i sterowanie. Narzędzie: device integration platform (DIP) – platforma umożliwiająca zbieranie, organizowanie, historyzowanie i wizualizowanie danych oraz dwukierunkową komunikację z urządzeniami wykonawczymi. Jakość danych – ich struktura, spójność i dostępność – warunkuje jakość późniejszych decyzji. Niestabilny fundament podważa wiarygodność harmonogramów, wykonania i analiz.

Ciągły nadzór i zarządzanie realizacją: narzędzie – manufacturing execution system (MES) – wspiera przekładanie planów na rzeczywistość, nadzoruje realizację zleceń, śledzi poszczególne operacje, raportuje czasy, statusy maszyn, zdarzenia jakościowe i przestoje. Dane mogą być dostarczane nawet w czasie rzeczywistym, więc można mieć wszystko pod kontrolą i – w razie potrzeby – niezwłocznie reagować na wszelkie odchylenia.

Integracja wszystkich warstw: narzędzie – enterprise service bus (ESB) – tzw. szyna danych. Stanowi ona swego rodzaju magistralę, która jest łącznikiem między różnymi systemami w przedsiębiorstwie. Przekształca komunikaty i kieruje nimi w taki sposób, by zapewnić płynny przepływ informacji. Za jej pośrednictwem narzędzia ze wszystkich warstw mogą odnosić się do wspólnego źródła, co zapobiega powstawaniu „wielu prawd” i zapewnia płynną, niezawodną i wiarygodną komunikację.

Harmonogram oparty na faktach: narzędzie – advanced planning and scheduling (APS) – pomaga stworzyć harmonogram oraz plan produkcji, który uwzględnia rzeczywiste zasoby, potrzeby i ograniczenia. Plan, który przede wszystkim jest wykonalny. Ale daje więcej – pozwala tworzyć różne scenariusze, a następnie porównywać je ze sobą i wybierać optymalne rozwiązania według szerokiej gamy kryteriów. Optymalizacja i zaawansowane zarządzanie: narzędzie – productivity management system (PMS) –warstwa zaawansowanych analiz (niekiedy opartych na sztucznej inteligencji), która wspiera podejmowanie precyzyjnych decyzji. Zapewnia rekomendacje optymalizacyjne i pomaga przewidywać ewentualne awarie, umożliwiając analizę ich przyczyn. PMS wspiera identyfikację tzw. golden run / golden batch, czyli wzorcowych parametrów procesu, które stanowią punkt odniesienia. Na tej podstawie możliwe jest przewidywanie ryzyka odchyleń jakościowych jeszcze przed ich wystąpieniem.

Rys 1. Cyfrowa Fabryka to system przenikających się i nawzajem się uzupełniających warstw

Zobaczmy przykłady trzech firm, które skutecznie budują swoje Cyfrowe Fabryki. Każda opiera się na innych celach i skupia się na innych priorytetach, ale wszystkie postępują z dbałością o stabilne podstawy warunkujące dalszy rozwój.

Bahlsen Polska, producent znanych i cenionych przez konsumentów słodkich wypieków, od początku miał świadomość, że wdrażanie technologii bez spójnego planu prowadzi do rozdrobnionych, punktowych rozwiązań, które nie wspierają długofalowych celów biznesowych. A cel był jasny – nieustanne dążenie do doskonałości. Budowę Cyfrowej Fabryki oparto na Mapie Drogowej Cyfrowej Transformacji, wypracowanej wspólnie z partnerem. Mapa powstała na podstawie analizy dojrzałości cyfrowej metodą ADMA oraz cyklu warsztatów wraz z audytem przeprowadzonym w Gemba. Pozwoliło to zidentyfikować najważniejsze inicjatywy w obszarach technologii, procesów i ludzi oraz uporządkować je nie tylko w logicznej, ale także biznesowo uzasadnionej kolejności.

Pierwsze wdrożenia, realizowane w formie pilotaży (jak wdrożenie platformy systemowej AVEVA), szybko potwierdziły trafność przyjętego kierunku. Mapa pomogła wyeliminować chaos, rozsądnie wykorzystać zasoby, ograniczyć zbędne koszty i przede wszystkim skupić się na działaniach przynoszących wymierną wartość.

Co istotne, Bahlsen Polska traktuje mapę jako żywy dokument:

– Z mapą drogową pracujemy bardzo aktywnie. Mamy wypracowane rutyny, w ramach których aktualizujemy dokument. Staramy się go dostosowywać do zmieniających się okoliczności, tak żeby zawsze była aktualna i odpowiadała bieżącym potrzebom – mówi Maciej Szczurak, digital manager w Bahlsen Polska.

Wyzwaniem dla VIGO Photonics SA, producenta zaawansowanych rozwiązań fotonicznych, była potrzeba dynamicznego rozwoju i zwiększenia mocy produkcyjnych. Firma od początku miała świadomość, że zanim zainwestuje w konkretne rozwiązania, musi się dobrze do tego przygotować. Budowę Cyfrowej Fabryki rozpoczęto od podstaw – audytu i analizy procesów. Pozwoliło to określić szczegółowe i jasne cele, zakres zmian i sposób integracji rozwiązań, a jednocześnie ograniczyć ryzyko chaosu, zbędnych kosztów i nietrafionych decyzji. Na bazie solidnie zebranej wiedzy zapadła decyzja o wdrożeniu systemu MES do nadzoru i realizacji produkcji. Istotne było to, że system zbudowany na bazie AVEVA MES nie został „doklejony” do istniejących procesów, lecz świadomie dostosowany pod specyficzne potrzeby firmy. Jak podkreśla Marcin Ratajczyk, dyrektor produkcji w VIGO Photonics SA:

– Wdrażanie systemu MES zaczęliśmy od zaplanowania modułów, które będziemy wykorzystywali, ustalenia, na jakich etapach produkcji, od opracowania ekranów, całego interfejsu użytkownika, i podpięcia pod system naszych procesów. Automatyzacja oraz zwiększona kontrola nad przebiegiem procesu produkcyjnego, którą udało się osiągnąć dzięki MES, przyczyniły się do rozwoju firmy, umożliwiając produkcję na znacznie większą skalę niż wcześniej.

Cyfrowa Fabryka firmy DOVISTA w miejscowości Wędkowy nie powstała w ramach jednego projektu. Była budowana konsekwentnie przez lata, w odpowiedzi na rzeczywiste potrzeby biznesowe i produkcyjne.

Punktem wyjścia była rosnąca złożoność procesów i potrzeba integracji wielu rozproszonych systemów. Transformację rozpoczęto od niewielkich wdrożeń, które szybko dawały wymierną wartość. Piotr Bielkiewicz, senior IT manager w DOVISTA, zauważa: – Cyfryzacja ma rozwiązywać konkretne problemy. – I takim podejściem firma kieruje się do dziś: – Staramy się jak najszybciej doprowadzić nasze rozwiązania do rzeczywistej użyteczności, początkowo na małą skalę, aby następnie wyciągnąć wnioski i potem ulepszać.

Fundamentem Cyfrowej Fabryki stał się system AVEVA MES, wokół którego dobudowano kolejne rozwiązania. DOVISTA korzysta ze sprawdzonych rozwiązań rynkowych, ale duże znaczenie mają również ich rozszerzenia i autorskie moduły opracowane wspólnie z partnerem, tak by rzeczywiście wspierały specyfikę ich procesów. Integrację całości zapewnia szyna danych AVEVA Enterprise Integration, dzięki której nowe rozwiązania można dołączać bez burzenia istniejącej architektury. Budowa Cyfrowej Fabryki za każdym razem przebiega inaczej. Poszczególne przedsiębiorstwa mają swoją specyfikę – różne są potrzeby, zasoby, możliwości, punkt startowy. Jest jednak wspólny mianownik, który powinien być uniwersalny dla wszystkich: dążenie do spójnej całości. Takiej, w której planowanie, realizacja i analityka są ze sobą zintegrowane, a poszczególne narzędzia nie funkcjonują w oderwaniu od siebie.

Cyfrowa Fabryka nie powstaje w jednym kroku ani nawet w jednym projekcie. Jeśli jednak od początku jest pomyślana jako długoterminowa strategia, a nie zbiór punktowych inicjatyw, każdy kolejny etap – nowy system, nowa linia, nowa warstwa analityki – staje się prostszy, tańszy i bardziej przewidywalny. Tak konsekwentnie budowana rama sprawia, że cyfryzacja realnie wspiera produktywność i efektywność przez długie lata, a nie kończy się na etapie „drogiej zabawki”.

Zaciekawił Cię artykuł? Obejrzyj opisane case stuy:

Obejrzyj Case Study Dovista

Obejrzyj Case Study Vigo

Obejrzyj Case Study Bahlsen