Využití potenciálu propojení vaší továrny s IoT

Určení cílů digitalizace

Vidím stav všech strojů, které vlastním, po celém světě. Poprvé dokážu v jeden jediný okamžik získat tak obrovské množství dat o našem provozu a můžu si vytvářet vlastní modely, které mi umožní proniknout ještě hlouběji.

Ve výrobě dochází vlivem digitálních technologií k velkým změnám. I když možná přesně nevíte, čeho chcete dosáhnout nebo co digitalizace znamená pro vaši organizaci, je důležité stanovit si, jaké druhy obchodních cílů může digitalizace podpořit.

Digitalizace spočívá v transformaci výroby za použití nejnovějších technologií a často začíná propojením vybavení ve výrobní hale. V posledních letech došlo k výraznému poklesu ceny komponent, které umožňují propojení. V dnešní době je velmi levné integrovat do produktů spotřební materiál, jako jsou značky RFID. Snižuje se i cena snímačů, díky čemuž roste počet nových zařízení prodávaných se zabudovanými snímači, a stejně tak je možné i za nižší cenu než dříve dovybavit a připravit na IoT starší zařízení. Zároveň dnes díky technologiím, jako je cloud a pokročilá analýza, dokážeme shromažďovat a analyzovat obrovské objemy dat generovaných snímači a zařízeními.

Digitální transformace znamená ovládnout funkce, jako jsou ty následující, a získat cenné poznatky, které můžete využít k tomu, aby byla vaše výroba rychlejší, efektivnější a flexibilnější. Mezi výhody výroby s podporou digitálních technologií patří následující body:

  • Lepší viditelnost napříč výrobním provozem – přehled o provozním stavu v reálném čase pomáhá informovaněji se rozhodovat
  • Lepší využití – maximální výkon a doba provozu prostředků díky centrálnímu sledování a správě, které zvyšují přehled
  • Menší plýtvání – rychlejší odezva, aby se omezily některé druhy plýtvání nebo aby se jim zcela zabránilo, díky přehledu o klíčových metrikách výroby
  • Cílená úspora nákladů – srovnání využití prostředků a identifikace neefektivního využití za účelem zlepšování provozu
  • Vyšší kvalita – detekce a prevence potíží s kvalitou díky rychlejšímu odhalení a odstranění problémů s vybavením

Vedle pochopení různých možností je důležité stanovit si obchodní cíle, kterých chceme dosáhnout. To nám umožní získat základ pro obchodní případ a slouží to jako referenční rámec, kterým poměřujeme výslednou hodnotu. Kromě toho je důležité začít v malém a určit konkrétní místo, kde se pustit do práce.

Experimentování se zdroji daty

Tato simulace znázorňuje data z továren po celém světě v reálném čase. Je to opravdu působivý pohled.

Při experimentování s řešením, které umožňuje simulace, můžete zcela bez rizika zjistit, čeho všeho se dá digitalizací dosáhnout. Simulace nevyžadují připojení žádného skutečného vybavení a nebudou mít vliv na provoz.

I když je jasné, že digitální transformace má teoreticky velký potenciál, v praxi může být náročné ji realizovat. To proto, že cesta vpřed někdy působí nejasně. Běžně se objevují myšlenky podobné této: „Chápu obecnou hodnotu digitalizace a Průmyslu 4.0 a vím, že musím provést změny, ale není mi jasné, kde začít.“

Dobrá zpráva je, že nemusíte hned začínat s projektem, který zahrnuje úplně všechno, a nepotřebujete ani naprosto optimální východisko. Hlavní je jednoduše někde začít s cíleným počátečním projektem a postupně experimentovat a opakovat to, co se vám osvědčilo.

Simulace připojených strojů vám můžou pomoct prozkoumat dostupné možnosti v prostředí s nízkou mírou rizika. Simulace vám umožní svobodně zkoumat, jaký prospěch vám můžou digitální změny přinést, například v podobě lepšího přehledu, aniž by to nějak ovlivnilo provoz.

Procházení simulovaných rozhraní a řídicích panelů vám poskytne představu o tom, jak získat komplexní přehled o vybavení po celém světě, včetně celkového pohledu na výkon i podrobných poznatků o stavu jednotlivých strojů. Přestože propojení provozu po celém světě přijde až mnohem později, zkušenost s výsledky simulace z první ruky vám pomůže zpřesnit vaše cíle a získat lepší představu o tom, co všechno je možné.

Při výběru řešení, které vám v tomto úsilí pomůže, je důležité zvolit technologii, která umožňuje rychlé a snadné vytváření simulací i skutečných prostředků. Například řešení připojené továrny Microsoft Azure IoT nabízí rychlé vygenerování simulovaného prostředí, které můžete nasadit během pár minut.

Když lépe teoreticky pochopíte, jaké máte možnosti, další krok spočívá v experimentování, při kterém připojujete zařízení z reálného světa.

Připojení vybavení bez narušení provozu

Můžu připojit jen pár strojů a vyzkoušet si, jak to funguje, aniž by to ovlivnilo celý provoz. Můžu začít v malém.

Digitalizaci není nutné provádět najednou. Můžete připojit jen určitou sadu zařízení a všechno si vyzkoušet v menším měřítku a vlastním tempem, aniž by to narušilo celý provoz. Tím si vytvoříte základ, na kterém můžete stavět později, až budete připravení na škálování do celé organizace.

Jedna věc je vidět simulovaná data, když ale připojíte veškeré vybavení a vidíte data a poznatky o svém provozu v reálném čase, přináší to úplně nový rozměr. Se správnou technologií může být naštěstí tento přechod k připojení vašeho vybavení poměrně jednoduchý.

Technologické řešení používané pro simulaci by mělo také nabízet možnost připojení vašeho vybavení a zpracování dat, která toto vybavení generuje. Připojení vybavení může být poměrně snadné. Na základní úrovni vyžaduje tyto body:

  1. Určení komunikačního protokolu používaného vybavením
  2. Připojení vybavení k bráně, která konsoliduje data z různých strojů
  3. Připojení brány ke cloudu, aby se zajistil přehled o stavu a klíčových metrikách výkonu

Pak už můžete začít zkoumat data dodávaná z vašeho vybavení v reálném čase.

Nezapomínejte, že aby byl tento proces bezbolestný a přímočarý, potřebujete flexibilní a zabezpečené technologické řešení, které minimalizuje potenciální rizika a výpadky. Například řešení připojené továrny Microsoft Azure IoT využívá k připojení stávající software stroje – na samotný stroj se nic nového neinstaluje.

Správné řešení vám také umožní připojit vybavení i bez jeho přepnutí do stavu offline a připojování jednotlivých kusů vybavení vlastní tempem – není nutné připojovat všechno najednou. Chcete experimentovat a připojit jeden stroj teď a celou montážní linku až příští týden? Řešení by vám to mělo umožňovat. Chcete rychle připojit všechno najednou a co nejdříve získat přehled? Technologie by vás v tom neměla brzdit.

Zasazení výkonu výroby do kontextu a jeho vizualizace

Vidím stav všech strojů, které vlastním, po celém světě. Poprvé dokážu v jeden jediný okamžik získat tak obrovské množství dat o našem provozu a můžu si vytvářet vlastní modely, které mi umožní proniknout ještě hlouběji.

Připojené stroje přinášejí lepší přehled o provozním stavu, anomáliích, trendech a dalších faktorech výkonu. Tento přehled tvoří odrazový můstek pro nejrůznější vylepšení provozu.

Hodnota připojeného vybavení spočívá v generovaných datech. Po připojení strojů můžete začít využívat výhody přehledu v reálném čase o klíčových ukazatelích výkonu. Můžete rychle získat řadu poznatků, jako jsou tyto:

  1. Jaké jsou hodnoty tlaku a teploty v jednotlivých komponentách?
  2. Jaký je odběr elektřiny a jak tato hodnota v poslední době vzrostla nebo klesla?
  3. Jaký je aktuální stav vybavení? Je stroj online, nebo offline?

Tyto jednoduché, ale zásadně důležité datové body můžou znamenat velký rozdíl, můžou pomoct k lepšímu pochopení provozu, lepšímu rozhodování a lepší schopnosti odezvy. Samotná data ale nestačí. Poznatky se musejí snadno shromažďovat prostřednictvím intuitivních vizuálních řídicích panelů a musejí být okamžitě dostupné lidem, kteří s nimi můžou pracovat, třeba výrobním technikům a vedoucím závodu.

Stejně jako v předchozích fázích, i tady se vyplatí experimentovat. S robustním technologickým řešením můžete rychle určit datové body, které je potřeba shromáždit pro potřeby výpočtů ukazatelů KPI a analýzy původní příčiny. V některých případech můžete zjistit, že shromažďujete data, která nejsou potřebná nebo neposkytují přehled, a příslušným způsobem na to reagovat. Cloudová řešení umožňují snadno zpřesnit shromažďované informace. Například s řešením připojené továrny Azure IoT můžete ovládat to, jaká data se shromažďují, aniž byste museli někoho fyzicky vyslat k danému stroji.

Data z připojeného vybavení také představují základ k odhalování trendů a vzorů. Například shromažďování a analýza historických dat vám umožní vytvořit si vlastní referenční hodnoty výkonu mezi podobnými stroji a napříč závody. Díky srovnávání dat v reálném čase s referenčními hodnotami můžete neustále monitorovat, jestli určitý stroj funguje v normálním rozsahu, a odhalovat drobné anomálie, které se v průběhu času objeví.

Digitální přístup k přehledu o provozu nabízí obrovskou potenciální hodnotu. Z nedávného průzkumu magazínu Automation World vyplývá, že skoro tři čtvrtiny respondentů využívají data z výrobní haly na podnikové úrovni, jako nejčastější nástroj pro tvorbu sestav ale respondenti udávali nejrůznější tabulky.1 Řešení připojené továrny poskytuje informace o provozu automaticky a okamžitě, takže umožňuje rychlejší a lepší rozhodování na úrovni výrobního závodu i celého podniku.

Provádění provozních změn na základě dat

Můžu kdykoli naplánovat údržbu v kterékoli z mých továren. Mám jistotu, že máme po ruce správné díly a správné techniky, aby byly výpadky provozu minimální.

Připojené vybavení přináší užitek tehdy, když vede ke změnám. Umožňuje rychlé odhalování a opravu anomálií. Je možné optimalizovat plány údržby, aby měly co nejmenší dopad na provoz. Možnosti zlepšování na základě dat jsou prakticky neomezené.

Přehled, který připojením zařízení získáte, je přínosný tehdy, když tyto poznatky vedou k provozním změnám. Lepší přehled a poznatky umožňují odhalovat problémy a rychleji na ně reagovat, lépe se rozhodovat a provádět další provozní změny.

Například díky detekci anomálií prostřednictvím informací v reálném čase můžete rychleji reagovat. Představte si například stroj, který vykazuje známky blížící se poruchy, jako je třeba vyšší spotřeba elektrické energie. Díky monitorování výkonu na živém řídicím panelu se okamžitě dozvíte, když takový stav nastane, a můžete rychle vyslat servisního technika, aby problém vyřešil.

Ještě proaktivnější přístup přináší sledování a srovnávání s referenčními hodnotami. Představte si situaci, kdy roste teplota ložiska v určitém stroji. Díky referenční hodnotě poskytnuté výrobcem stroje nebo analýze dat z podobných strojů používaných k podobným účelům můžete přesně určit, kdy teplota překračuje normální rozsah, a naplánovat údržbu dříve, než dojde k poruše. Tento přístup založený na sledování a srovnávání s referenčními hodnotami můžete uplatnit na různých linkách a v různých závodech, čímž se výrazně zvýší vaše schopnost předcházet poruchám a sníží se náklady.

K dalším výhodám přehledu patří možnost odhalit prvky s mimořádně nízkým nebo vysokým výkonem a patřičně na to reagovat. Například v jednom závodě se může velmi často využívat určitý stroj, kdežto v jiném závodě je jeho využití mimořádně nízké. Možnost pohodlného srovnání výsledků přináší snazší identifikaci těchto mimořádných hodnot a umožňuje zjistit, co za nimi stojí. Můžete odhalit problémy, jako je nespouštění nebo nedostatečná údržba některých strojů, případně můžete zjistit, že rozdíly ve využití souvisejí s jednotlivými pracovníky obsluhy. Z toho vám můžou vyplynout osvědčené postupy, které budete chtít zavést v širším měřítku. Když máte možnost srovnávat výkon napříč různými stroji a po delší dobu, jsou tyto druhy odchylek mnohem viditelnější a snáze se s nimi pracuje.

Uvedli jsme tu jen pár příkladů možných provozních změn, ke kterým může vést přehled získaný propojením celé továrny. Mezi další typy změn může patřit optimalizace výrobních procesů za účelem omezení plýtvání a kritických bodů, přidání nebo výměna zařízení a úprava postupů v oblasti nasazování nebo školení personálu. Jakmile začnete automaticky shromažďovat data a získáte lepší přehled, odhalování příležitostí ke zlepšování provozu a provádění změn se dostaví jako logický další krok.

Přidávání nových scénářů a škálování

Můžu přidávat funkce tehdy, kdy jsou zapotřebí, a optimalizovat provoz kdekoli na světě. Moji technici v terénu mají k dispozici víc informací o našem provozu než kdy předtím.

Začněte u jedné montážní linky a postupujte k agregovanému přehledu o celém provozu. Vlastním tempem přidávejte nové vybavení a funkce. Využijte své řešení jako výchozí bod k postupu směrem ke scénářům, jako je prediktivní údržba.

V tuto chvíli už chápete, co je zapotřebí k připojení vybavení a jaké poznatky vám to může přinést. Dalším krokem je rozšíření vašeho projektu – například přechod od připojené montážní linky k připojení celého závodu a pak k propojení různých závodů po celém světě. Jeden konsolidovaný pohled na celý provoz vám umožňuje získat lepší a rychlejší přehled o výkonu a porovnávat výkon v rámci celé organizace. Můžete také ve spolupráci s externími smluvními výrobci připojit jejich zařízení a získat přehled nejen o vlastním provozu, ale i o provozu vašich partnerů.

Vedle škálování na širší spektrum vybavení a továren se také můžete rozhodnout, že rozšíříte schopnosti a rozsah vašeho digitalizačního úsilí. Přehled o aktuálním výkonu a historická data představují solidní základ pro další digitální změny, například programy prediktivní údržby a optimalizovaný přístup ke správě spotřeby energií.

Přirozeným dalším krokem je například prediktivní údržba. Uplatníte-li na data o výkonu prediktivní analýzu, získáte možnost nejen zjistit, kdy je naléhavě potřebná údržba, ale také přesně předvídat budoucí nároky na údržbu. To dokládá, jak může vrstvení nových funkcí zajistit zvýšení hodnoty – v tomto případě se jedná o funkce prediktivní analýzy, jako je strojové učení, k odhalování těžko postřehnutelných vzorů a změn v sadě historických údajů o výkonu.

Podobně se můžete rozhodnout integrovat údaje o výkonu do jiných podnikových aplikací, jako je systém služeb v terénu. Pokud se v tomto případě detekuje nějaká anomálie, může se automaticky aktivovat servisní výstraha a automaticky se naplánuje návštěva technika u zařízení, které má potenciální potíže.

Digitální transformace může mít řadu podob a může pro váš provoz znamenat různé věci. Během toho, co přidáváte nové scénáře a provádíte škálování, je důležité dál postupně experimentovat a přizpůsobovat systém vašim potřebám a prostředí.

Vytvoření řešení připojené továrny

Začínáme