Βήμα-βήμα προς το συνδεδεμένο εργοστάσιο

CIP – Εγγύηση ποιότητας, υγιεινής και ασφάλειας
06/05/2020

Σε όλο τον κόσμο, και σχεδόν σε κάθε τομέα, οι παραγωγικές εγκαταστάσεις υφίστανται ένα σημαντικό μετασχηματισμό. Η ψηφιοποίηση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο επεξεργαζόμαστε υλικά και πρώτες ύλες, και κατασκευάζουμε τα προϊόντα. Τα «δεδομένα» γίνονται το κλειδί που ανοίγει μια πόρτα νέων τεχνολογικών δυνατοτήτων και μπορούν να αναμορφώσουν τελείως την παραγωγική διαδικασία. Αυτή είναι και η «νέα βιομηχανική επανάσταση», ή αλλιώς Industry 4.0.

Κάποιοι κλάδοι έχουν ήδη προχωρήσει σημαντικά στην υιοθέτηση των νέων τεχνολογιών υλοποιώντας σημαντικές επενδύσεις. Ο ρυθμός διείσδυσης αυξάνεται συνεχώς αλλά προφανώς διαφέρει από κλάδο σε κλάδο και φυσικά από χώρα σε χώρα. Ο κλάδος των Τροφίμων & Ποτών μόλις πρόσφατα άρχισε να παρουσιάζει αύξηση επενδύσεων εστιασμένων προς την κατεύθυνση της δημιουργίας του «έξυπνου εργοστασίου».

Τι είναι το έξυπνο εργοστάσιο

Το έξυπνο εργοστάσιο, στην ολοκληρωμένη του μορφή, αντιπροσωπεύει ένα άλμα προς τα εμπρός σε σχέση με την παραδοσιακή αυτοματοποίηση, προς ένα πλήρως συνδεδεμένο και ευέλικτο σύστημα το οποίο μπορεί να χρησιμοποιήσει μια συνεχή ροή δεδομένων από συνδεδεμένες λειτουργίες και συστήματα παραγωγής, για να μάθει, να προσαρμοστεί, και να εκτελέσει αυτόνομα ολόκληρες παραγωγικές διαδικασίες.

Νέες τεχνολογίες μεταξύ των οποίων η τεχνητή νοημοσύνη, το machine learning και το cloud computing, αποτελούν την κινητήρια δύναμη της επονομαζόμενης «νέας βιομηχανικής επανάστασης»


Ανατομία ενός έξυπνου εργοστασίου

Τι πρέπει να περιμένουμε από ένα έξυπνο εργοστάσιο

Γιατί όμως να πεισθεί ένας επιχειρηματίας να επενδύσει στο Industry 4.0, ειδικά αν έχει μια παραγωγική μονάδα η οποία λειτουργεί χωρίς ιδιαίτερα προβλήματα; Από πού θα προκύψει μια ικανοποιητική απόδοση (ROI) της επένδυσής του; Έχουμε ξεχωρίσει τα σημαντικότερα σημεία που θα δικαιολογήσουν την απόφαση της επένδυσης.

Μεγιστοποίηση της απόδοσης του εξοπλισμού

Κάθε τμήμα ενός έξυπνου εργοστασίου δημιουργεί δέσμες δεδομένων, τα οποία μέσω συνεχούς ανάλυσης, αποκαλύπτουν ζητήματα επιδόσεων του εξοπλισμού και δίνεται έτσι η δυνατότητα στο management για άμεσες και στοχευμένες αποφάσεις, ακόμη και σε πραγματικό χρόνο. Αυτό μεταφράζεται σε χαμηλότερο χρόνο διακοπής των γραμμών με αντίστοιχα καλύτερη εκμετάλλευση της δυναμικότητας της γραμμής παραγωγής.

Βελτίωση διαδικασιών και μείωση κόστους

Οι βελτιστοποιημένες διαδικασίες παραδοσιακά οδηγούν σε μείωση κόστους με πιο προβλέψιμες απαιτήσεις αποθεμάτων και πιο αποτελεσματικές αποφάσεις προσλήψεων και στελέχωσης.

Χαμηλότερο και προβλέψιμο κόστος συντήρησης

Με την συνεχή ανάλυση ενός μεγάλου όγκου δεδομένων από την λειτουργία του εξοπλισμού, είναι δυνατό να εντοπισθούν και να αναδειχθούν τα σημεία τα οποία χρήζουν προσοχής. Έτσι η συντήρηση γίνεται στοχευμένα και πριν παρουσιασθεί βλάβη, με αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση του χρόνου και κόστους διακοπής λειτουργίας λόγω βλαβών και το χαμηλότερο κόστος καθώς αποφεύγονται οι μεγάλες (και ακριβές) βλάβες.

Σταθερή ποιότητα προϊόντων - έγκαιρη εξεύρεση και αντιμετώπιση προβλημάτων

Το εργοστάσιο της νέας εποχής μπορεί να προβλέψει και να αναγνωρίσει έγκαιρα τάσεις για παραγωγή ελλαττωματικών προϊόντων και τις αιτίες πίσω από αυτά. Το αποτέλεσμα είναι να αποφεύγονται παρτίδες ελλαττωματικών προϊόντων και το κόστος ανάκλησής τους, ενώ δεν πρέπει να παραβλέπουμε και τον αντίκτυπο που έχει μια τέτοια ανάκληση στην εικόνα της εταιρίας.

Αυξημένη ασφάλεια στον χώρο παραγωγής

Το έξυπνο εργοστάσιο οδηγεί και σε μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα καθώς κάνει πολύ καλύτερη χρήση των πόρων (ενέργεια, νερό) και καλύτερη ασφάλεια, καθώς η μεγαλύτερη αυτονομία διαδικασιών σημαίνει λιγότερες πιθανότητες για ανθρώπινο σφάλμα, συμπεριλαμβανομένων βιομηχανικών ατυχημάτων.

Τα δομικά στοιχεία του “Industry 4.0”

Παρότι κάθε παραγωγική μονάδα είναι μοναδική, με τις δικές της ιδιαιτερότητες και ανάγκες, τα συστατικά για την μετάβαση αυτής της μονάδας στην εποχή του Industry 4.0 είναι λίγο πολύ κοινά σε όλους τους κλάδους.

Τεχνολογική υποδομή εργοστασίου

Για να λειτουργήσει ένα έξυπνο εργοστάσιο, o εξοπλισμός της μονάδας (αντλίες, βαλβίδες κ.λπ.) πρέπει να είναι σε θέση να επικοινωνούν αφενός μεταξύ τους και αφετέρου με ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου. Ο έλεγχος αφορά στον αυτοματισμό της μονάδας, ο οποίος είναι και αναγκαία συνθήκη για να προχωρήσει η μετάβαση σε ένα έξυπνο εργοστάσιο, όπως επίσης και σε συστήματα MES (Manufacturing Execution Systems).

Αισθητήρες

Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, τα «δεδομένα» είναι το κλειδί που ανοίγει την πόρτα του Industry 4.0. Η συνεχής «παραγωγή» δεδομένων διασφαλίζεται από την εκτεταμένη χρήση πλήθους αισθητήρων, στρατηγικά τοποθετημένων στην γραμμή παραγωγής (αλλά και στα τμήματα logistics).

Η τεχνολογία των αισθητήρων έχει αναπτυχθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια και σήμερα οι κατασκευαστές προσφέρουν μια μεγάλη ποικιλία αισθητήρων χαμηλού κόστους που μπορούν να μετρήσουν όλες τις σημαντικές παραμέτρους.

Πρωτόκολλα επικοινωνίας

Ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες της μετάβασης σε ένα συνδεδεμένο, έξυπνο εργοστάσιο, είναι η επιλογή του πρωτοκόλλου επικοινωνίας που θα χρησιμοποιηθεί. Η απόφαση για το σωστό πρωτόκολλο από νωρίς είναι κρίσιμη για την οικοδόμηση ενός επιτυχούς συνδεδεμένου προϊόντος.

Δυνατότητα ανάλυσης μεγάλου όγκου δεδομένων

Το cloud αντιπροσωπεύει το κέντρο δεδομένων του έξυπνου εργοστασίου. Εδώ, οι πληροφορίες που συλλέγονται από τους αισθητήρες αποθηκεύονται, επεξεργάζονται και αναλύονται. Το cloud χρησιμοποιείται επίσης για edge computing προκειμένου να επιτευχθεί ελαχιστοποίηση της εξάρτησης από κεντρικούς κόμβους επεξεργασίας.

Τα δεδομένα που συλλέγονται, αναλύονται με την χρήση στατιστικών αλγορίθμων και με την χρήση τεχνικών “machine learning”, δίνοντας έτσι την δυνατότητα για άμεσες παρεμβάσεις προκειμένου να βελτιωθεί σημαντικά η απόδοση του εξοπλισμού.

Ανθρώπινο δυναμικό

Το εργοστάσιο της νέας εποχής προσφέρει ολοκληρωμένο έλεγχο με την μικρότερη δυνατή ανθρώπινη παρέμβαση. Αυτό βέβαια δεν σημαίνει ότι ο ανθρώπινος παράγοντας δεν παίζει έναν πολύ σημαντικό ρόλο. Η επιτυχημένη μετάβαση σε ένα έξυπνο εργοστάσιο θα απαιτήσει

  • Εργατικό δυναμικό που κατανοεί και αποδέχεται τον μεγαλύτερο αντίκτυπο των ρόλων του,
  • Καινοτόμες προσεγγίσεις στην προσέλκυση ταλαντούχων στελεχών
  • Έμφαση σε πολυσύνθετους ρόλους.

Μετάβαση προς το έξυπνο εργοστάσιο

Η στρατηγική και οι δυνατότητες κάθε εταιρίας, καθορίζουν τις πραγματικές ανάγκες που πρέπει να αντιμετωπισθούν καθώς και τους ρεαλιστικούς στόχους που πρέπει να τεθούν σε μια μετάβαση προς ένα έξυπνο εργοστάσιο.

Η πρώτη φάση λοιπόν απαιτεί μια λεπτομερή ανάλυση και ενδοσκόπηση, προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι δυνατότητες και οι στόχοι, όπως αποτυπώνεται και παρακάτω. Αφού αναγνωρισθούν οι στόχοι και οι δυνατότητες, στην συνέχεια θα πρέπει να αποφασισθεί και η στρατηγική υλοποίησης.

Βήματα σχεδιασμού

Αφού ολοκληρωθεί η ανάλυση των στόχων και των δυνατοτήτων η τμηματική υλοποίηση ξεκινά από ένα σημείο της γραμμής παραγωγής με στόχο την μεγιστοποίηση της απόδοσής του.

Για παράδειγμα, σε μια Βιομηχανία Τροφίμων & Ποτών, ένα ιδανικό σημείο εκκίνησης θα ήταν η διαδικασία του CIP (Cleaning In Place). Αποτελεί ένα πολύ νευραλγικό σημείο της παραγωγής, τόσο από άποψη ασφάλειας όσο και από την άποψη της χρήσης παραγωγικών πόρων , αλλά ταυτόχρονα είναι και μία διαδικασία «αυτόνομη» και για αυτό είναι ιδανική για να ξεκινήσουμε την μετάβαση. Στην συνέχεια και αφού αντλήσουμε την απαραίτητη εμπειρία και τα κατάλληλα συμπεράσματα, μπορούμε να συνεχίσουμε βελτιώνοντας την απόδοση μιας ολόκληρης γραμμής παραγωγής, η μιας ολοκληρωμένης διαδικασίας (π.χ. επεξεργασία γάλακτος).

Η φυσική συνέχεια είναι η διασύνδεση όλου του εργοστασίου, ενώ στο τέλος της προσπάθειας, και για περιπτώσεις περισσότερων παραγωγικών μονάδων, συζητάμε για την διασύνδεση όλων των μονάδων και την κεντρική διαχείριση με σημαντικά αποτελέσματα στην παραγωγικότητα, στην ασφάλεια και στην κερδοφορία.

Αντί επιλόγου

Η μετάβαση σε ένα σύγχρονο, έξυπνο, συνδεδεμένο εργοστάσιο δεν είναι ούτε εύκολη ούτε γρήγορη. Παρόλα αυτά, με τον κατάλληλο σχεδιασμό μπορεί να εξελιχθεί πολύ ομαλά και χωρίς να εκτροχιάσει τον προϋπολογισμό των επενδύσεων κεφαλαίου.