A gyár csatlakoztatásában rejlő lehetőségek kiaknázása az IoT segítségével

A digitalizációs célkitűzések meghatározása

Világszerte az összes gép állapotát láthatom, ami a tulajdonomban van. Korábban még soha nem láttam egyszerre ilyen sok adatot a működésünkről, és a saját modelljeimet létrehozva még mélyebbre áshatok bennük.

A digitális technológiák átalakítják a gyártástechnológiát. Talán nem is tudjuk, pontosan hova akarunk eljutni, vagy mit jelent a digitalizálás a vállalatunk számára, mégis fontos leszögezni, hogy a digitalizálással milyen üzleti célok érhetők el.

A digitalizálás lényege a gyártási műveletek átalakítása a legújabb technológiák használatával – ez pedig gyakran a gyártósori berendezések csatlakoztatásával kezdődik. Az elmúlt néhány évben drasztikusan csökkent a csatlakoztatást támogató berendezések ára. Az olyan fogyóeszközök, mint az RFID-címkék, mostanra rendkívül alacsony áron mellékelhetők a termékekhez. Az érzékelők egyre megfizethetőbbek, így aztán növekszik a beépített érzékelési képességekkel rendelkező új berendezések száma, miközben a régebbi berendezések is költséghatékonyan bevonhatók utólag az IoT körébe. Ugyanakkor mostanra lehetővé vált az érzékelők és eszközök által létrehozott adatok tömeges összegyűjtése és elemzése, köszönhetően az olyan technológiáknak, mint a felhők és a fejlett elemzések.

A digitális átalakulás azt jelenti, hogy e képességek révén újfajta megállapításokhoz juthatunk hozzá, amelyeket aztán felhasználhatunk a gyártási műveletek gyorsabbá, hatékonyabbá és rugalmasabbá tételéhez. A digitális technológiájú gyártás előnyei lehetnek például:

  • Jobb átláthatóság a gyártási folyamatoknál – jobban informált döntéseket hozhatunk a működési állapot valós idejű áttekintésével
  • Megnövelt kihasználtság – maximalizálhatjuk az eszközök teljesítményét és üzemidejét a központi monitorozáshoz és felügyelethez szükséges átláthatóságnak köszönhetően
  • Kevesebb hulladék – a főbb termelési metrikákból kapott megállapításoknak köszönhetően gyorsabban beavatkozhatunk egyes hulladéktípusok termelődésének csökkentése vagy megelőzése érdekében
  • Célzott költségmegtakarítások – az erőforrás-használat és a hatékonyságbeli hiányosságok azonosításával javíthatjuk a működési hatékonyságot
  • Jobb minőség – hamarabb észrevehetjük és javíthatjuk a berendezések hibáit, ezzel megelőzve a minőséget érintő problémákat

A lehetőségek felismerése mellett fontos az üzleti célkitűzések meghatározása is. Ez segít megalapozni az üzleti terveket, és az értékek bizonyításának mércéjeként is szolgál. Emellett az is fontos, hogy először kicsiben gondolkodjunk, és legyen egy konkrét kiindulópontunk.

Kísérletezés adatforrásokkal

Ez a szimuláció a világ minden táján található gyárakból származó adatokat mutat be valós időben. Ez elismerésre méltó.

Ha egy olyan megoldással kísérletezünk, amely lehetővé teszi a szimulációk futtatását, akkor kockázatok nélkül mérhetjük fel, hogy mi minden érhető el a digitalizálással. A szimulációk nem igénylik a valós berendezések csatlakoztatását, és nem befolyásolják a működést.

Habár a digitális átalakulás elméleti szinten nyilvánvalóan óriási lehetőségeket tartogat, a gyakorlati megvalósítása azonban kihívást jelenthet. Ennek oka, hogy a helyes út általában nem egyértelmű. Az ember sokszor gondolkodhat el valami ilyesmin: „Látom a digitalizálás és az Industrie 4.0 nyújtotta előnyöket, és tudom, hogy változtatásokra van szükségem, de nem tudom, hogyan kezdjek neki.”

A jó hír, hogy a kezdeti lépésekhez nincs szükség egy mindenre kiterjedő projekthatókörre, vagy egy tökéletesen optimális kiindulási pontra. Egyszerűen az a fontos, hogy valahol elkezdjük egy koncentrált kezdeti projekttel, majd kísérletezzünk, és így haladjunk tovább.

A csatlakoztatott berendezések szimulálása segíthet mérlegelni a lehetőségeket egy alacsony kockázatú környezetben. A szimulációkkal szabadon felmérhető, hogy a digitális változások milyen előnyöket (például jobb átláthatóságot) nyújthatnak, a működés megzavarása nélkül.

A szimulált kezelőfelületekkel és irányítópultokkal kipróbálhatja, hogy a világ minden részén található berendezések hogyan tekinthetők át holisztikusan, beleértve a teljesítmény összegzett áttekintését és az egyes gépek állapotának részleteit is. Még ha a globális működés csatlakoztatása egy sokkal későbbi lépés is, de ha első kézből látjuk egy szimuláció eredményeit, az segíthet a célok finomhangolásában és a lehetőségek pontosabb felmérésében.

Amikor e törekvésekhez kiválaszt egy megoldást, fontos, hogy egy olyan technológiát válasszon, amellyel gyorsan és egyszerűen beállíthatók a szimulációk és a valós, létező eszközök is. Például a Microsoft Azure IoT csatlakoztatott gyári megoldása lehetővé teszi egy szimulált környezet gyors létrehozását, és percek alatt üzembe helyezhető.

Miután jobban átlátjuk, hogy elméletben mi lehetséges, a következő lépés az, hogy kísérletezni kezdünk valós berendezések csatlakoztatásával.

Berendezések zökkenőmentes csatlakoztatása

Megtehetjük azt, hogy először csak néhány gépet csatlakoztatunk, és megnézzük, mi és hogyan működik, miközben nem okozunk zavart a működésben. Kicsiben kezdjük.

A digitalizálást nem kell teljes egészében egyszerre elvégezni. Ha csak a berendezések egy kisebb részét csatlakoztatjuk, úgy kisebb léptékben és a saját tempónkban kísérletezhetünk, a működés megzavarása nélkül. Ezzel létrehozhatunk egy olyan alapot, amelyre később építhetünk, és amelyet az egész vállalatra kiterjeszthetünk, ha készen állunk.

Szimulált adatokat látni egy dolog, de valami egészen más az, ha a saját berendezéseimről és működésemről kapom a valós idejű adatokat és megállapításokat. Szerencsére a megfelelő technológiával az átállás és a berendezéseink csatlakoztatása elég egyszerűen kivitelezhető.

A szimulációkhoz használt technológiai megoldás annak is megteremti a módját, hogy csatlakoztassuk a saját berendezéseinket, és feldolgozzuk az azok által létrehozott adatokat. A berendezések csatlakoztatása viszonylag egyszerű, alapvetően a következő lépésekből áll:

  1. A berendezések által használt kommunikációs protokoll meghatározása
  2. A berendezések összekapcsolása egy átjáróberendezéssel, amely összesíti az egyes gépek által előállított adatokat
  3. Az átjáró csatlakoztatása a felhőhöz, ezáltal az állapot és a fő teljesítménymetrikák láthatóságának megteremtése

Innentől aztán elkezdhetjük valós időben böngészni a berendezéseinktől származó adatokat.

Érdemes megjegyezni, hogy elengedhetetlen egy biztonságos technológiai megoldás ahhoz, hogy ez a folyamat zökkenőmentes legyen, és minimális kockázatokkal és fennakadásokkal járjon. Például a Microsoft Azure IoT csatlakoztatott gyári megoldása a gépeken található meglévő szoftvereket használja a csatlakozáshoz – semmi újat nem telepít magukra a gépekre.

A megfelelő megoldás emellett lehetővé teszi a berendezések csatlakoztatását az offline állapotba helyezés nélkül, és az egyes berendezések csatlakoztatását a saját ütemezésünk szerint, vagyis nem kell mindent egyszerre csatlakoztatni. Szeretne most kísérletezni úgy, hogy csak egy gépet csatlakoztat, a teljes gyártósort pedig csak a jövő héten? A használt megoldásnak olyan rugalmasnak kell lennie, hogy ezt lehetővé tegye. Szeretne mindent gyorsan csatlakoztatni, és a lehető leghamarabb hozzájutni a megállapításokhoz? A technológiának nem szabad akadályt jelentenie.

Gyártási teljesítmény kontextualizálása és vizualizációja

Világszerte az összes gép állapotát láthatom, ami a tulajdonomban van. Korábban még soha nem láttam egyszerre ilyen sok adatot a működésünkről, és a saját modelljeimet létrehozva még mélyebbre áshatok bennük.

A csatlakoztatott berendezések részletesebb betekintést biztosítanak a műveletek állapotába, az anomáliákba, a trendekbe és az egyéb, a teljesítménnyel kapcsolatos megállapításokba. Ez a betekintés az alapja számos, a működést érintő fejlesztésnek.

A csatlakoztatott berendezések értéke az általuk létrehozott adatokban nyilvánul meg. A gépek csatlakoztatását követően meglátjuk, milyen előnyökkel jár a fő teljesítménymutatók valós idejű láthatósága. Számos megállapításhoz juthatunk hozzá rövid időn belül, például a következőkhöz:

  1. Mekkora az egyes alkatrészek nyomása és hőmérséklete?
  2. Mekkora a használt áramerősség? Ez nőtt vagy csökkent az elmúlt időszakban?
  3. Mi a berendezés aktuális állapota? Online vagy offline állapotban van?

Ezeken az egyszerű, de rendkívül fontos adatpontokon sok minden múlik, például a segítségükkel átláthatóbbá válhat a működés, jobb döntéseket hozhatunk, és jobb válaszkészséget érhetünk el. De az, hogy rendelkezünk az adatokkal, önmagában még nem elég. A megállapításoknak áttekinthetőnek kell lenniük az intuitív vizuális irányítópultokon, és elérhetőnek kell lenniük a segítségükkel döntéseket hozó személyek, például a gyártósori technikusok és az üzemvezetők számára.

Ahogy a korábbi fázisokban, itt is segít a kísérletezés. Egy robusztus technológiai megoldással gyorsan azonosíthatjuk azokat az adatpontokat, amelyeket össze kell gyűjteni a fő teljesítménymutatók kiszámításához és a kiváltó okok elemzéséhez. Bizonyos esetekben előfordulhat, hogy olyan adatokat gyűjtünk, amelyek nem szükségesek, vagy nem szolgáltatnak megállapításokat, és ennek megfelelően módosításokat kell eszközölnünk. A felhőalapú megoldásokkal egyszerű a gyűjtött információk finomhangolása. Például az Azure IoT-hez csatlakoztatott gyári megoldásokban úgy szabályozhatjuk, hogy milyen adatok legyenek összegyűjtve, hogy senkit nem kell fizikailag odaküldenünk egy géphez.

A csatlakoztatott berendezésektől gyűjtött adatok emellett alapul szolgálnak a trendek és mintázatok felismeréséhez. Például az előzményadatok összegyűjtésével és elemzésével felállíthatjuk a saját teljesítménymércéinket a hasonló berendezésekre és üzemekre vonatkozóan. A valós idejű adatok és a mérceadatok összevetésével folyamatosan monitorozható, hogy egy adott berendezés a normális keretek között üzemel-e, és beazonosíthatók az idővel felmerülő apró anomáliák.

A működési átláthatóság digitális megközelítése óriási potenciális értéket hordoz magában. Az Automation World egyik friss felmérése szerint a válaszadók közel háromnegyede használ üzemi adatokat vállalati szinten, de a leggyakoribb jelentéskészítési eszközként a táblázatok lettek megjelölve.1 Egy csatlakoztatott gyári megoldásnál a működési adatok automatikusan és azonnal elérhetővé válnak, ami jobb és gyorsabb döntéshozatalt tesz lehetővé az üzemi és a vállalati szinten egyaránt.

Üzemeltetési változtatások bevezetése az adatok alapján

Bármelyik üzememben bármikor ütemezhetek egy karbantartást. Biztos lehetek abban, hogy megvannak a megfelelő alkatrészeink és a megfelelő technikusaink az állásidő minimalizálásához.

A berendezések csatlakoztatása végső soron akkor hasznos, ha változást hoz. Az anomáliák gyorsan észlelhetők és javíthatók. A karbantartások ütemezése optimalizálható úgy, hogy az a legkisebb hatással legyen a működésre. Az adatokkal a fejlesztési lehetőségek végtelen típusa válik lehetővé.

A berendezések csatlakoztatásával létrehozott átláthatóság akkor értékes, ha az így nyert megállapításokkal fejleszthető a működés. A jobb átláthatóság és a megállapítások nyomán gyorsabban felismerhetők és megoldhatók a problémák, jobb döntések hozhatók, és egyéb, a működést érintő változások eszközölhetők.

Például az anomáliák valós idejű, megállapítások alapján történő azonosítása lehetővé teszi a gyorsabb beavatkozást. Vegyünk például egy gépet, amely egy közelgő meghibásodás jeleit, például megnövekedett áramfogyasztást mutat. Mivel a teljesítmény egy élő irányítópulton keresztül monitorozható, így azonnal láthatjuk, hogy mikor történik valami, és gyorsan a helyszínre küldhetünk egy szerelőt, aki megoldja a problémát.

Hasonlóképp monitorozhatunk teljesítménymércékkel összehasonlítva is, ami egy még inkább proaktív módszernek számít. Tegyük fel, hogy egy berendezésben növekszik a csapágyhőmérséklet. Ha beállítottunk egy mércét a berendezés forgalmazója által megadott adatok alapján, vagy a korábban hasonló célokra használt hasonló gépek adatainak elemzése alapján, akkor láthatjuk, hogy a hőmérséklet mikor haladja meg a normális tartományt, és ütemezhetünk egy karbantartást, még mielőtt meghibásodás történne. Ha ezt a mérési és monitorozási módszert több gyártósorra és telephelyre kiterjesztjük, azzal javíthatjuk a hibamegelőzési képességeinket, és drasztikusan csökkenthetjük a költségeinket.

Az átláthatóság egy másik előnye az, hogy azonosítani tudjuk az alulteljesítő és a túlteljesítő berendezéseket, és ennek megfelelően eszközölhetünk változtatásokat. Például előfordulhat, hogy egy adott helyen egy bizonyos gépet rendkívül sokat használnak, egy másik helyen levő ugyanolyat pedig feltűnően keveset. A teljesítmények egymással történő összehasonlításával könnyebben azonosíthatók az ilyen kiugró adatok, és kivizsgálhatók az okok. Felfedhetők olyan problémák, mint például ha egyes gépek nem megfelelően futnak vagy nincsenek karbantartva, vagy felismerhetők a különböző gépkezelők géphasználata között fennálló különbségek. Emellett ajánlott eljárások is felfedezhetők, amelyeket érdemes szélesebb körben is alkalmazni. Ha berendezésekre és időpontokra vetítve összehasonlítjuk a teljesítményadatokat, úgy az ilyen változások jobban átláthatóvá és könnyebben kezelhetővé válnak.

Ez csak néhány példa azokra a lehetséges működésbeli változásokra, amelyeket egy csatlakoztatott gyár átláthatósága lehetővé tesz. Egyéb változások jelentkezhetnek még a termelési folyamatok optimalizálásában a hulladéktermelés és a szűk keresztmetszetek csökkentésével, a berendezések hozzáadásában vagy cseréjében, illetve a dolgozói beosztások és képzési módszerek finomhangolásában. Miután elkezdtük az adatok automatikus gyűjtését, és szert tettünk az átláthatóságra, a magától adódó következő lépés az, hogy felismerjük az üzemeltetés fejlesztési lehetőségeit, és megtegyük a szükséges változtatásokat.

Új forgatókönyvek és léptékek bevezetése

Bármikor hozzáadhatok képességeket, ha szükségem van rájuk, és optimalizálhatom a működésemet bárhol a világon. A helyszíni technikusaim több adattal rendelkeznek a működésünket illetően, mint valaha.

A méretet megszabhatja egyetlen gyártósortól egészen a működés összesített áttekintéséig. Új berendezéseket adhat hozzá a saját tempójában. Megoldását kezdőpontként használhatja olyan kiterjesztett forgatókönyvek bevezetéséhez, mint a prediktív karbantartás.

Mostanra már tudja, mi mindenre van szükség a berendezések csatlakoztatásához, és hogy ebből milyen megállapítások nyerhetők. A következő lépés a projekt kibővítése – például egy csatlakoztatott szerelősorról egy egész üzemre, majd világszerte több üzem csatlakoztatására. A műveletek egyetlen helyen való összesített áttekintésével jobb és gyorsabb megállapításokat kaphatunk a teljesítményről, valamint összehasonlíthatjuk a szervezet különböző részlegeinek teljesítményét. Emellett külső, szerződéses gyártókkal is együttműködhet a berendezéseik csatlakoztatása ügyében, és ezáltal megállapításokhoz juthat nemcsak a saját működéséről, de a partnerekéről is.

A további berendezések és üzemek bevonásán túl bővíthető a digitalizációs törekvésekkel elért képességek köre és hatóköre is. A jelenlegi és korábbi teljesítményadatok átláthatósága erős alapot nyújthat ez egyéb digitális változásokhoz, például a prediktív karbantartási programok és egy optimalizált energiakezelési megközelítés bevezetéséhez.

Például egy logikus következő lépés a prediktív karbantartás bevezetése. A teljesítményadatok prediktív elemzése lehetővé teszi nemcsak az azonnal szükséges karbantartások felismerését, de a később szükséges karbantartások jó előre történő pontos előrejelzését is. Ez egy példa arra, hogy az újabb képességek egymásra építésével hogyan teremthet hozzáadott értéket – ebben az esetben a prediktív elemzési képességek, például gépi tanulás használatának lehetőségét, a historikus teljesítményadatokban található apró mintázatok és változások észleléséhez.

Hasonlóképpen dönthetünk úgy is, hogy integráljuk a teljesítményadatokat más üzleti alkalmazásokba, például egy helyszíni szervizelési rendszerbe. Ebben az esetben, ha a rendszer rendellenességet észlel, automatikusan aktiválódik egy szervizriasztás, és egy technikus automatikusan megbízást kap, hogy vizsgálja meg az esetlegesen problémás berendezést.

A digitális átalakulás számos különböző formát ölthet, amelyek számos különböző dolgot jelenthetnek a munkavégzés szempontjából. Ahogy újabb és újabb forgatókönyveket és léptékeket vezetünk be, a kulcs mindig a fázisokra bontott megközelítést követő, folyamatos kísérletezés, illetve a folyamatos, az igények és a környezet változásaihoz igazított finomhangolás.

Csatlakoztatottgyár-megoldás létrehozása

Az első lépések