Smart Factory. Jak będzie wyglądać fabryka przyszłości?

Współczesny świat przemysłu opanowała czwarta rewolucja przemysłowa, której jednym z integralnych elementów będą inteligentne fabryki. Smart Factory, podobnie jak cała koncepcja Przemysłu 4.0, opiera się na zaawansowanych technologiach produkcyjnych i cyberfizycznych systemach, dzięki którym rola człowieka w fabryce przyszłości będzie ograniczana stopniowo do absolutnego minimum.

Spis treści

1. Czym jest fabryka przyszłości?
2. Smart Factory, czyli inteligentna produkcja napędzana danymi
3. Czy człowiek będzie potrzebny w fabryce przyszłości?

Czym jest fabryka przyszłości?

Automatyzacja i robotyzacja produkcji jest już dziś standardem w nowoczesnych zakładach produkcyjnych, jednak koncepcja Smart Factory idzie o krok dalej. Inteligentne fabryki przyszłości bazują na cyfrowo-fizycznych sieciach, w ramach których zintegrowane ze sobą zaawansowane maszyny i urządzenia oraz nowoczesne systemy produkcyjne umożliwiają ciągłe gromadzenie i analizowanie danych, na podstawie których można na bieżąco nie tylko monitorować, ale także optymalizować poszczególne procesy. Fabryki przyszłości dążą też do ograniczenia roli człowieka, co oznacza, że będą musiały autonomicznie się organizować i zarządzać każdym procesem, w tym kontaktami z partnerami i siecią dostawców, dystrybutorów i serwisów.

Koncepcja Smart Factory może okazać się kluczowa w szybko zmieniającym się świecie, w którym klienci oczekują coraz bardziej zróżnicowanego asortymentu i to w krótkim czasie. Dlatego też nowoczesny zakład produkcyjny musi być w stanie szybko i elastycznie reagować na zmieniający się dynamicznie popyt rynkowy, optymalnie zarządzać procesami produkcyjnymi i pomocniczymi, ograniczać przestoje i koszty działalności, co pozwoli zwiększyć wydajność całego przedsiębiorstwa.  Jest wiele korzyści, jakie niesie za sobą automatyzacja procesów firm produkcyjnych.

Przeczytaj także:

• Wirtualna i rozszerzona rzeczywistość. Czym się różnią i do czego są wykorzystywane?
• System detekcji i rozpoznawania twarzy. Jak działają biometryczne systemy kontroli dostępu?

Smart Factory, czyli inteligentna produkcja napędzana danymi

Jedną z cech nowoczesnych maszyn i urządzeń produkcyjnych jest gromadzenie coraz większej ilości danych. Zamontowane na nich czujniki rejestrują poszczególne etapy procesu produkcyjnego i udostępniają je następnie do centralnej jednostki sterującej, gdzie poddawane są analizie w czasie rzeczywistym. Dzięki takiej analizie możliwe jest wykrycie potencjalnych zagrożeń procesu i zaalarmowanie użytkownika. W przypadku np. źle działającego podzespołu maszyny jego naprawa lub wymiana na nowy może zapobiec większej awarii i kosztownemu przestojowi.

Analiza dużych zbiorów danych (tzw. big data) jest także podstawą predykcyjnego utrzymania ruchu. Wykorzystując zaawansowane modele matematyczne i porównując zgromadzone dane z danymi historycznymi, można z dużym prawdopodobieństwem określić przyszłe stany maszyn i urządzeń oraz ich wydajność operacyjną. Dzięki uzyskanym wynikom operator maszyny dokładnie wie, w którym momencie powinien np. wymienić lub uzupełnić płyny eksploatacyjne, wymienić narzędzia, dokonać odpowiedniej regulacji czy przeprowadzić inne czynności serwisowe.

Zgromadzone dane mogą także posłużyć do przeprowadzenia samokorekty ustawień maszyny czy całego procesu, co pozwoli zoptymalizować uzyskane efekty. Analiza tych danych pozwoli wreszcie na ocenę efektywności działalności całego zakładu produkcyjnego, wyeliminowanie wąskich gardeł bądź tych elementów, które odpowiadają za niższą wydajność.

Czy człowiek będzie potrzebny w fabryce przyszłości?

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych, w tym również logistycznych, powoli staje się normą, jeśli chodzi o współczesne fabryki. Odpowiednio zaprogramowane linie produkcyjne, roboty przemysłowe czy nawet mniejsze coboty wykonują poszczególne czynności bez udziału człowieka, który coraz częściej jest odpowiedzialny wyłącznie za ich zaprogramowanie i zdalne kontrolowanie. Pierwotnym celem wdrażania robotów było odciążenie człowieka od wykonywania ciężkich i powtarzalnych czynności. Dziś jednak roboty są w stanie realizować coraz bardziej skomplikowane i wymagające dużej precyzji procesy. Zaletą robotów jest bowiem wysoka dokładność i powtarzalność wykonywanych działań.

Robotyzacja w fabrykach przyszłości obejmie również obszar transportu (od dostawy materiałów do produkcji po odbiór gotowych produktów). Autonomiczne roboty mobilne (AMR) są w stanie poruszać się w pełni samodzielnie (bez fizycznego nadzoru operatora) po optymalnie wytyczonej trasie. Równie ważną ich cechą jest jednak umiejętność zmiany trasy przejazdu, jeśli na drodze pojawi się niespodziewanie przeszkoda.

Czy w fabrykach przyszłości roboty w pełni zastąpią ludzi i będą w stanie samemu się programować i nadzorować, a w razie potrzeby przeprowadzić czynności serwisowe lub naprawę? W dającej się przewidzieć przyszłości raczej jest to mało realne. Nawet w inteligentnej i w pełni zautomatyzowanej fabryce człowiek będzie odpowiedzialny za planowanie, organizowanie, koordynację i kontrolę wszystkich procesów, a więc te czynności, które wymagają bardziej kreatywnego i krytycznego myślenia oraz przewidywania.

Wraz z dalszym dynamicznym rozwojem inteligentnych technologii możliwy jest jednak i taki scenariusz, w którym za sterowanie i zarządzanie Smart Factory odpowiadać będą wyłącznie systemy produkcyjne wykorzystujące algorytmy sztucznej inteligencji. Rola człowieka w takiej fabryce zostanie niemal całkowicie zmarginalizowana – poza instalacją systemu i uruchomieniem produkcji będzie on odpowiadał co najwyżej za wykonanie niewielkiego odsetka czynności.

Smart Factory to oczywiście pewna koncepcja, w ramach której zakład produkcyjny o rozbudowanej i wielopłaszczyznowej strukturze ma w pełni autonomicznie i w optymalny sposób dostosowywać się do bieżących potrzeb zmieniającego się rynku i zapewniać najwyższą możliwą efektywność działania. I choć do scenariusza, w którym fabryki będą funkcjonowały całkowicie bez człowieka, wciąż wiele brakuje, to jednak wytyczony kierunek wydaje się słuszny i nieodwracalny. Wizję tę realizuje już coraz większa grupa przedsiębiorstw, które dzięki zaawansowanym i inteligentnym technologiom są w stanie osiągać cele, wcześniej niemożliwe bądź nieopłacalne do realizacji.

• Przeczytaj również: Co to jest sztuczna inteligencja i jakie daje możliwości w logistyce magazynowej?

Wojciech Traczyk