Przyszłość produkcji w dobie Internetu rzeczy

Potencjał cyber-fizycznych systemów w zakresie udoskonalenia produktywności w procesie wytwarzania oraz w łańcuchu dostaw jest ogromny. Obecny poziom rozwoju technologicznego zapewnia już samokontrolę procesów, które mogą być poddawane działaniom korekcyjnym, tak aby zapobiec uszkodzeniom wyrobów na linii produkcyjnej, Niektórzy niemieccy liderzy przemysłu przekonują, że istnieją już technologie, które mogą prowadzić do czwartej rewolucji przemysłowej, kolejnej po epoce silników parowych, przenośników taśmowych i pierwszej fazie technologii informatycznych oraz automatyzacji.

Jakie możliwości i wyzwania stoją przed producentami – co zapewni im zwycięstwo?

Aby przedyskutować przyszłość produkcji, Markus Löffler i Andreas Tschiesner z Instytutu McKinsey zaprosili do dyskusji Siegfrieda Daisa, zastępcę prezesa zarządu niemieckiej firmy Robert Bosch GmbH oraz Heinza Derenbacha, CEO of Bosch Software Innovations GmbH.

Nowa era dla przedsiębiorstw produkcyjnych i logistyki

Markus Löffler: Internet rzeczy wywołał już czwartą rewolucję przemysłową i przyczynił się do nowej fali technologicznych zmian, która zaowocuje decentralizacją systemów kontroli produkcji. Moje pytanie brzmi: w jaki sposób wpłynie to na klasyczny proces produkcyjny i wartość łańcucha dostaw?

Siegfried Dais: Wykorzystujemy Internet rzeczy w postaci programu „Industry 4,0”, od momentu kiedy stwierdziliśmy, że odnosi się on do wytwarzania produkcyjnego – a istnieje przecież wysokie prawdopodobieństwo, że światowa produkcja stanie się coraz bardziej usieciowiona, aż do momentu, gdy kiedy wszystko zostanie połączone ze wszystkim. Logistyka może być w takiej sytuacji forpocztą tych zmian.

Andreas Tschiesner: Zgadza się, powiązania logistyki z siecią dostawców rosną nadzwyczaj szybko i stają się coraz bardziej złożone. Choć system tzw. szczupłej produkcji może oczywiście zredukować wielkość zapasów magazynowych, to mimo wszystko wytwarzanie będzie wymagało koordynacji z coraz większą liczbą dostawców – często globalnych, co wiąże się z dłuższym czasem dostaw, większą ilość stadiów wytwarzania i dużo większą ilość części do produkcji.

Siegfried Dais: Racja, jeżeli zakład wdroży system szczupłej produkcji, to wpłynie to na minimalizację poziomu zapasów magazynowych. Komponenty do produkcji, jak to zauważamy, regularnie są przewożone po świecie i często docierają do celu w ciągu dnia. Za pomocą Internetu rzeczy system szczupłej produkcji ten będzie rozciągać się poza granice poszczególnych przedsiębiorstw, aby być w relacji z wieloma innymi fabrykami, jak również regionami. Powstaje pytanie, kto to będzie koordynował? Jaka ma być struktura przedsiębiorstwa, aby cała sieć była w ciągłej gotowości do podjęcia produkcji? Myślę, że podstawowym wymogiem będzie tutaj przygotowanie przez specjalistów oraz architektów oprogramowań odpowiedniego algorytmu. Będziemy potrzebować „narzędzi do sterowania” – nowych algorytmów i aplikacji, aby połączyć miliony rzeczy i mieć pewność, że wszystko przebiega stabilnie i jest zsynchronizowane z całym strumieniem wartości.

Andreas Tschiesner: Jak ocenimy nasz logistyczny system oraz w jaki sposób zidentyfikujemy nisze? Weźmy na przykład logistykę stosowaną w morskich dostawach kontenerowych – to będzie niebywały wysiłek, aby tę właśnie logistykę wykorzystać w przyszłych systemach wytwarzania.

Siegfried Dais: Aby rzeczywiście uwzględnić różne osiągnięcia, musimy rozważyć dwie ważne kwestie: Po pierwsze, musimy rozpoznać potencjalną zmianę, jej wartość, ograniczenie kosztu, jakie możemy uzyskać dzięki wprowadzeniu tego, co jest rzeczywiście „nowe” w zakresie technologii. Weźmy na przykład cyber-fizyczne systemy, które mogą w czasie rzeczywistym powiedzieć nam, gdzie każda pojedyncza jednostka się znajduje. Logistycy często stosują to narzędzie, ale niestety bazują na starych przyzwyczajeniach – zaniedbują i nie wykorzystują w całości zaawansowanych technologii, które są przecież dostępne. Pierwszym wymogiem jest doprowadzenie do tego, aby logistycy rzeczywiście stosowali to, co jest nowe i dostępne. Po drugie, trzeba znaleźć ludzi, którzy potrafią zaprojektować sprawdzające się w praktyce algorytmy, które przyczynią się do stworzenia użytecznego systemu – takiego, który pozwoli pracownikom natychmiast rozpoznać problemy bez popadania w tarapaty z powodu sieci istniejących zależności.

Heinz Derenbach: Jednym z kluczowych elementów pozostaje zdolność do tworzenia modeli. To jest podstawowa sprawa, aby można było zapisać fizyczny świat w postaci danych i przenieść je na nośnik, który może być następnie wykorzystany przez IT. Wymaga to przygotowania matematycznych funkcji opisujących rynek. W powiązanym ze sobą świecie nie można oddzielić fizycznego świata od procesów biznesowych. Fizyczne obiekty są aktywną częścią procesów biznesowych, takich jak: dostarczanie danych, wysyłanie wyników i przetwarzanie. Pojęcia te niewątpliwie ukierunkowują nasze myślenie.

Łączenie procesów i ich podział

Markus Löffler: Większość firm myśli o fizycznych przepływach – mierząc przepływy materiałowych komponentów w łańcuchu dostaw, wydzielając z nich przepływy informacji dla procesu koordynacji i synchronizacji. Czwarta rewolucja przemysłowa przyczyni się do zatarcia granicy pomiędzy informacją a materiałami, ponieważ produkty będą powiązane z przypisanymi do nich informacjami.

Siegfried Dais: Zgadza się. Przykładowo, kawałek metalu lub jakiegoś surowca będzie mógł „mówić”: jestem blokiem, z którego wykonany zostanie produkt „X” dla klienta „Y”. W skrajnych przewidywaniach ten przedmiot będzie „wiedział”, dla kogo jest przeznaczony oraz jak i gdzie ma być dostarczony. Z chwilą kiedy materiał trafi na maszynę do obróbki technologicznej, wiadomo będzie, kiedy ma być wykonany oraz w jaki sposób trafi do klienta. Oczywiście to nie może zdarzyć się już w tej chwili, ale w tym kierunku zmierza proces produkcji.

Markus Löffler: To oznacza, że procesy inżynierii mechanicznej nie będą mogły być oddzielone od procesów IT.

Heinz Derenbach: Dokładnie tak, myślę, że kwalifikacje specjalistów niezbędne zarówno w jednym, jak też drugim przypadku mogą być ze sobą powiązane, ponieważ potrzebujemy nowych form interdyscyplinarnej współpracy. Następnym etapem będzie myślenie o wzajemnych zależnościach pomiędzy maszyną, komponentami produkcji, środowiskiem, w którym ta produkcja się odbywa, a procesami IT, które będą łączyć to wszystko w jedną całość tak, aby produkcyjny proces technologiczny zapewniał łączność z procesami obróbczymi w maszynach przy pomocy technicznych danych o komponentach. Wymaga to wysokiego poziomu standaryzacji, tak aby „maszyna” wiedziała, co jest potrzebne do wykonania określonych komponentów oraz kiedy one zostaną wykonane. Taki program IT wiążący wszystkie procesy wybiega swoim zasięgiem poza obecne systemy produkcyjne.

Markus Löffler: Jest to interesujący pogląd. Można więc oczekiwać, że przyszłość przyniesie całkowitą konsolidację urządzeń i procesów zarządzania. „Proces i urządzenie” będą nierozłączne, a fizyczne rzeczy staną się częścią procesów. Będzie to miało dla produkcji ogromne znaczenie, skoro maszyny i przepływ materiałów staną się jedną całością. Przepływ materiałów na produkcji przestanie istnieć jako niezależny, samodzielny dział i zostanie zintegrowany z odpowiednim oprogramowaniem.

Andreas Tschiesner: Tę opinię można rozwinąć jeszcze bardziej: skoro maszyny są wykorzystywane tylko do produkcji komponentów na zlecenie, to czy w związku z tym będzie jeszcze dla kogoś ważne, kto jest właścicielem tych maszyn? Innymi słowy, czy będziemy doświadczać w zakładach produkcyjnych trendu podobnego do tego, który obserwujemy w chmurze komputerowej, gdzie klient kupuje tylko wirtualną pojemność serwera?

Siegfried Dais: Bardzo możliwe, że tak będzie i to zmieni całkowicie biznes produkcyjny. Dla pewnych produktów ten trend już stał się widoczny. Ale to nie stanie się z dnia na dzień.

Markus Löffler: Z tych ogromnych zmian można wywnioskować, kto ma największe szanse, aby sprawować kontrolę nad pulą zysków. Czy będą to ci odpowiedzialni za technologię produkcji czy też właściciele aktywów?

Siegfried Dais: Chciałbym zrobić w tym miejscu krok w tył i zapytać: kto w opinii klienta jest odpowiedzialny za finalny wyrób? Projektant, producent czy osoba, która z klientem podpisuje umowę na finalny wyrób?

Andreas Tschiesner: Zgadza się. To rozumowanie ukierunkowuje nas na sprawy związane z umową na konkretny produkcyjny wyrób.

Siegfried Dais: Biura projektowe oddzieliły już projektowanie od produkcji. One tworzą projekty produktów albo rozwiązania jakichś problemów dla klientów, ale nie zajmują się stricte sferą produkcji – one bezpośrednio zabezpieczają i dostarczają specyfikacje projektowe do umowy z producentami, którzy później te projekty realizują. Ten trend oddzielił proces projektowania od procesu produkcji i będzie ciągle stosowany w innych branżach i sektorach.

Dostawy – integracja łańcucha. Co się stanie z magazynami?

Andreas Tschiesner: Myśląc o dostawach – sądzę, że integracja łańcucha dostaw będzie odgrywać decydującą rolę w nowych modelach operacyjnych firm produkcyjnych. Wiąże się to z całkowitą integracją wszystkich informacji mających znaczenie w tym łańcuchu. My jesteśmy ciągle daleko, ale będziemy fascynować się obserwując to, czy nawet duzi operatorzy logistyczni nadążą za tempem zmian technologicznych.

Siegfried Dais: Dzięki wszystkim dostępnym nowym informacjom o wzajemnych zależnościach, przepływach materiałów, cyklach produkcyjnych itd. producenci mogą obniżyć koszty magazynowania oraz wysokość wymaganego kapitału związanego z zapasami. Ale nie zapominajmy, że wymaga to olbrzymiej ilości danych, a podstawowym wstępnym warunkiem dla funkcjonowania takiego systemu jest trwałość i zdolność odtwarzania informacji. To natomiast wiąże się ze spełnianiem matematycznego rygoru. Co ciekawe, takie algorytmy matematyczne już istnieją. W ciągu minionych 50 lat matematycy rozwiązali już liczne problemy, które pozornie nie były możliwe do wyliczenia. Możliwości płynące z idei Internetu rzeczy są bezsporne, ale z drugiej strony ta idea stawie przed nami wiele wyzwań.

Na podstawie: Executives at Robert Bosch and McKinsey experts discuss the technology-driven changes that promise to trigger a new industrial revolution. June 2013 | by Markus Löffler and Andreas Tschiesner.