Как Industry 4.0 революционизирует производство

2023 Автор: Susan Creighton | [email protected]. Последнее изменение: 2023-08-25 03:48

Индустрия 4.0 может показаться игрой магната в стиле SimCity, но это действительно самый большой сдвиг в мировом производстве со времен автоматизации. Индустрия 4.0, ориентированная на передовую робототехнику и автоматизацию, новые способы взаимодействия человек-машина, обширные массивы данных и расширенные возможности подключения, готова модернизировать производство и повысить конкурентоспособность западных промышленных предприятий.

В сочетании с появляющимся Интернетом вещей (IoT) Industry 4.0 предлагает производителям возможность собирать, анализировать и обрабатывать огромные запасы данных, как никогда раньше, а затем приводить эти действия в движение с помощью высокоэффективной автоматизированной робототехники. Результат? Более качественный продукт при меньших эксплуатационных расходах.

Индустрия 4.0, также называемая производством 4.0, является объединением ИТ и производственных операций - развитием цифровых технологий в обрабатывающей промышленности. Марк Холлеран, бывший генеральный директор Xplore Technologies, говорит, что это представляет собой «целостный переход от централизованного к децентрализованному производству», который требует адаптации процессов, таланта, структуры бизнеса и технологий.

«Технологии, включая передовую робототехнику и искусственный интеллект, сложные датчики, облачные вычисления, IoT, сбор данных и аналитику, а также цифровое производство … все это объединяет в себе начало этой следующей промышленной революции», - сказал Холлеран Business News Daily.

Вот посмотрите на некоторые основные компоненты, прокладывающие путь для производства 4.0 и их работу. Вместе они создают высокотехнологичную экосистему интеллектуальных устройств, которые обеспечивают оптимизированное и эффективное рабочее место.

Интернет вещей

По мере роста числа интеллектуальных устройств и объема данных, собираемых, анализируемых и хранимых, связь и связь будут становиться все более важными. Как внутри предприятия, так и сторонним партнерам компаниям необходимо, чтобы их данные были доступны для совместного использования и были совместимы, чтобы обеспечить более высокий уровень работы.

Деклан Кейр-Сакс, директор Deskera, сказал, что IoT - это мост, который позволяет детализированным представлениям, предоставляемым высокотехнологичными решениями, объединиться в целостную картину уровня предприятия для современных производителей.

«Производство IoT позволяет виртуально отслеживать основные средства, процессы, ресурсы и продукты», - сказал Кейр-Сакс. «Это дает предприятиям полную видимость, что оптимизирует бизнес-процессы и оптимизирует спрос и предложение».

При правильном внедрении лица, принимающие решения, будут оснащены более совершенной информацией, автоматизированными процессами и способностью вмешиваться на прогностической или превентивной основе, чтобы избежать простоев или любых других проблем, которые могут привести к снижению производительности.

Искусственный интеллект и машинное обучение

Информация, предоставляемая датчиками и системами IoT, слишком обширна, чтобы ее можно было разумно проанализировать. Алгоритмы ИИ и машинного обучения могут контекстуализировать данные и отмечать аномалии или давать рекомендации.

«[ИИ и машинное обучение] могут помочь обнаружить сигналы раннего предупреждения об активах [становящихся] нездоровыми», - сказал Дерик Хосе, соучредитель и главный специалист по данным в Flutura Decision Sciences and Analytics. «Например, аномалии температуры оборотов верхнего привода могут быть признаком надвигающейся поломки».

Кроме того, по словам Хосе, ИИ служит для повышения эффективности всей работы. Быстро возвращая прогнозы о влиянии незначительных изменений, лица, принимающие решения, могут понять последствия, прежде чем они реализуют что-то новое.

AI особенно полезен, когда дело доходит до переваривания огромных потоков информации, собираемой датчиками и устройствами с поддержкой IoT. Эти огромные потоки данных были бы практически невозможны для оператора-человека, чтобы контекстуализировать, поэтому, позволяя компьютерам делать это, фактически делает полученные данные ценными.

Смешанная реальность

Смешанная реальность также является основным компонентом Индустрии 4.0. Крупные компании уже выпускают устройства смешанной реальности, такие как шлемы и очки, для сотрудников в надежде на то, что расширенная коммуникация и визуализация контекстуализированных данных повысят производительность и интеллектуальное принятие решений.

«Смешанная реальность меняет ситуацию в производстве», - сказал Тим Линч, генеральный директор Psychsoftpc. «Для ремонтников это позволяет им« видеть внутри »машину, которая нуждается в ремонте, или« видеть сквозь стены »кабелей и труб сзади, чтобы точно знать, где сверлить или резать».

Соедините эти возможности с интеллектуальным обслуживанием, включенным IoT и AI, и вы получите рецепт успеха в сфере высоких технологий. Например, если данные свидетельствуют о том, что машина перегревается, а алгоритмы машинного обучения указывают, что она является достаточно аномальной, чтобы гарантировать диспетчерское обслуживание, рабочие могут использовать смешанную реальность, чтобы определить, начинает ли машина перегреваться и какие компоненты подвержены влиянию.

Чтобы сделать еще один шаг вперед, представьте, что специалист по техническому обслуживанию, диагностирующий неисправную машину, распознает проблему, но не имеет опыта для ее устранения. Устройства смешанной реальности могут связать человека с соответствующей квалификацией с человеком на месте, который затем может показать им шаг за шагом, с помощью цифровых наложений, как выполнить ремонт.

В целях обучения смешанная реальность создает среду, в которой сотрудники могут испытывать виртуальные ситуации, имеющие отношение к их работе, не рискуя фактическим оборудованием или простоем производства.

«Во время обучения работники могут практиковаться в виртуальных продуктах, чтобы получить опыт, который перенесется в реальный мир», - сказал Линч. «Их можно ставить в смоделированные ситуации, с которыми они могут столкнуться при выполнении своей работы, и научиться обращаться с ними виртуально, прежде чем подвергать их воздействию на работе».

3D печать

3D-принтеры существуют с 1983 года, хотя зачастую находились только в руках крупных компаний. Тогда термин был «быстрое прототипирование», и они, безусловно, продолжают делать это сегодня. Но это уже не просто прототипы; 3D-принтеры также используются в небольших объемах производства, возможно, для тестирования продукции или для демонстрации образцов на выставках.

«Когда небольшие компании разрабатывают новые продукты и нуждаются в изготовлении 50 деталей для испытаний или просто для того, чтобы выставить их на выставку, оснастка для традиционного производства может быть очень дорогой», - говорит Дуг Коллинз, владелец Avid 3D Printing. «У них может не хватить капитала, чтобы заняться [традиционным производством]. 3D-принтеры позволяют производить небольшие объемы без таких больших инвестиций, чтобы они могли сэкономить этот капитал для других важных вещей, таких как маркетинг».

По мере того как технология продолжает совершенствоваться, все чаще встречаются детали с 3D-печатью в более крупных проектах. Одним из примеров является топливная форсунка GE Aviation с 3D-печатью, которая является частью двигателя самолета CFM LEAP. Распечатывая определенные компоненты, производители могут сэкономить время и деньги, чтобы создать тот же конечный продукт.

С такими огромными перспективами и передовыми технологиями, Industry 4.0 требует крупных предварительных инвестиций. Например, согласно опросу, проведенному в 2017 году среди 1000 малых и средних канадских производителей, усыновители цифровых технологий инвестировали в среднем 250 000 долл. США. Для более крупных предприятий стоимость неизбежно будет выше. Но ожидаемая отдача - подключенные интеллектуальные устройства и автоматизированный производственный процесс - обещают значительный возврат инвестиций.

«Эти программные системы делают больше, чем просто торгуют данными», - сказал Шриватс Рамасвами, технический директор 42Q. «Они устраняют большую часть человеческого вмешательства, связанного с управлением ими. Это следующее поколение автоматизации - с использованием больших данных, аналитики и искусственного интеллекта - является одним из наиболее важных факторов, стоящих за цифровым производством и промышленностью 4.0».

Рамасвами добавил, что преимущества, которые производители могут извлечь из внедрения этих технологий, включают:

Повышение конкурентоспособности. Аутсорсинг в регионах с низкой заработной платой ранее был обязательным условием для производителей, желающих оставаться конкурентоспособными. Тем не менее, инвестиции в технологии в настоящее время позволяют более богатым странам вновь конкурировать. В результате, по словам Рамасвами, производители теперь могут выбирать местоположения, основываясь на «технических возможностях и близости к потребительскому спросу, а не на решениях, обусловленных главным образом заработной платой».
Увеличение производительности. Алгоритмы автоматизации, аналитики и машинного обучения вынесли большую часть пошаговой работы из рук операторов. Это означает более быструю и эффективную круглосуточную работу, когда операторы-люди в основном контролируют и обслуживают системы.
Увеличение выручки и прибыльности. Industry 4.0 не только создает более эффективный и высококачественный производственный процесс, но и обеспечивает такие вещи, как прогнозное и профилактическое обслуживание и модернизация, что приводит к сокращению времени простоя и снижению капитальных затрат с течением времени.
Оптимизация производственного процесса. Благодаря расширению возможностей подключения, совместному использованию данных и улучшению аналитики становится возможным более тесное сотрудничество по всей цепочке поставок, что может привести к повышению эффективности, оптимизации и инновациям в долгосрочной перспективе в обрабатывающей промышленности.

«Межмашинные коммуникации и интегрированные системы будут способствовать расширению сотрудничества между производителями, поставщиками и другими заинтересованными сторонами по всей цепочке создания стоимости», - сказал Рамасвами.

Безупречный учет и отслеживание. Огромный сбор и анализ данных также означает лучшие возможности архивирования и поиска записей. Это влечет за собой последствия от соответствия государственному регулированию удовлетворенности клиентов

«В отличие от традиционных отношений, когда обратная связь по продуктам и услугам требует времени, автоматическая замкнутая петля обратной связи является неотъемлемым компонентом Industry 4.0», - сказал Рамасвами. «Непрерывное ведение записей, обеспечиваемое цифровыми системами, ускорит отслеживаемость, одновременно ограничивая обязательства, расходы по гарантии и отзыв».

Несмотря на эти преимущества, сдвиг все еще находится на ранней стадии. Согласно исследованию Capgemini, только 6 процентов производителей считаются «цифровыми мастерами», которые достигли продвинутой стадии в оцифровке производственного процесса.

Тем не менее, движение реально; По оценкам Capgemini, 76 процентов производителей уже имеют умную фабричную инициативу в работе или в настоящее время находятся на стадии разработки. Ясно, что Industry 4.0 и передовые цифровые технологии скоро станут нормой для производства во всем мире. Те, кто усыновляют рано, имеют больше шансов занять выгодное положение в будущем.