Как умные фабрики меняют облик производства

Никто уже не сомневается, что на промышленном производстве прямо сейчас происходят значительные изменения. Технологические достижения в области автоматизации, мощности компьютеров и коммуникаций (так называемая четвертая индустриальная революция) сделала умное производство и фабрики реальностью.

Вкратце, умные фабрики используют прогрессивные технологии для оптимизации планирования, производства, транспорта и процессов управления. Последние отчеты показывают, что 76% американских производителей либо планируют, либо уже внедряют некоторые элементы умного производства в свою деятельность. Не смотря на это, менее чем 15% из них довольны тем, как это внедрение происходит.

В данной статье мы рассмотрим, как умные фабрики меняют промышленность, каковы за и против внедрения новых технологий, и что ожидается в будущем.

Умные производства: интеллектуальные, гибкие и взаимосвязанные

В последние 40-50 лет промышленность становится все более автоматизированной. Современные фабрики полагаются на робототехнику и автоматизацию процессов, но умные фабрики идут еще дальше, внедряя системы, управляемые данными и искусственный интеллект, а также тесно связывая рабочие процессы между собой. Итак, что же происходит на умной фабрике?

Давайте посмотрим, как можно применять умные технологии на фабрике, которая изготавливает специализированную продукцию по индивидуальным заказам. Покупатель размещает заказ на несколько сотен единиц продукции через интернет. Данные поступают в программу обработки заказов (ERP-систему). Данные автоматически отправляются в цех, где их используют для подготовки станков и, если это необходимо, для заказа материалов у поставщиков.

Создается конструкция изделия - в CAD-системе или автоматически, с использованием технологий генеративного дизайна. Чертежи изделия автоматически преобразуются в машинные коды для станков.

Умное оборудование обеспечивает, что все необходимое для сборки отправляется в нужное место в нужное время. Для этого используются электронные идентификаторы материалов и деталей. Когда все это прибывает в цех, роботы, или совместно роботы и операторы (коботы) начинают процесс сборки. В некоторых случаях используются аддитивные процессы (как 3D-печать) - чаще всего для малых партий по индивидуальному запросу.

Сенсоры промышленного интернета вещей (IIoT), встроенные в оборудование, постоянно отслеживают и фиксируют данные производственных процессов и работу оборудования. Полностью автоматические или полуавтоматические системы искусственного интеллекта изменяют рабочие параметры или процессы, оптимизируя их для достижения необходимой скорости и уровня качества. Если клиент меняет требования или хочет что-нибудь добавить во время производства, это можно сделать быстро, без переделывания.

Качество готовой продукции автоматически проверяется перед отгрузкой с помощью сенсоров (измерительных приборов) и искусственного интеллекта. Отслеживающие устройства постоянно информируют клиента о состоянии прохождения заказа.

Преимущества умного производства

Методы умного производства имеют множество преимуществ. Среди них - экономия в долгосрочной перспективе, повышение эффективности и производительности. Считается, что фабрики, использующие умные технологии, уже к 2022 году станут в семь раз более производительными. На умном производстве происходит непрерывная оптимизация производительности. Если что-нибудь замедляет производство, это покажут отчеты данных, и системы искусственного интеллекта будут искать решения для этой проблемы. С такими быстро адаптирующимися системами приходит большая гибкость работы. Одна из причин, почему повышается эффективность - сокращаются простои производства. Современное оборудование часто оснащено сенсорами и возможностями диагностики, которые оповещают о возникающих проблемах.

Технологии прогнозирования с элементами искусственного интеллекта могут сообщать о потенциальных проблемах еще до их возникновения и предпринимать действия для их устранения, сохраняя производительность и избегая расходов. В хорошо продуманной умной фабрике все идет гладко и используется как автоматизация, так и человеческий труд.

Недостатки умного производства

Самый очевидный недостаток умных технологий - их изначально высокая цена внедрения. Дорогостоящие технологии отпугивают представителей малого и среднего бизнеса, так как они могут планировать только на короткое время или просто не иметь необходимых средств для инвестиций. Экономия в долговременной перспективе все равно перевесит расходы, необходимые вначале, поэтому бизнесам следует планировать будущее даже тогда, когда они не собираются сразу вводить умные решения.

Другой недостаток - технологическая сложность систем. Если их установка хорошо продумана заранее, это не является проблемой. Тем не менее, системы, которые недостаточно четко разработаны или не совсем подходят для производственных операций, могут причинить бизнесу убытки.

Куда идут умные фабрики?

Никто не может точно сказать, как фабрики будут выглядеть через десять или двадцать лет. Могут появиться новые технологии, материалы и концепции и полностью изменить направление производства. Однако, то, как ситуация выглядит сейчас, показывает, что это будет взаимосвязанная и гибкая производственная среда.

Используя адаптирующиеся системы и оборудование, компании смогут предлагать более широкий спектр продукции и больше возможностей для ее специализации. Возможно, через несколько лет стоимость технологий снизится и малые бизнесы тоже смогут присоединиться. Мы уже видели подобные свидетельства, некоторые разработчики технологических решений уже предлагают доступные по цене продукты, делающие САМ и генеративный дизайн доступными производителю.