IT.UA - home page

Smart Factory

Поняття «розумна фабрика» (Smart Factory), «розумне виробництво» (Smart Manufacturing), «фабрика майбутнього» (Factory of the Feature) з'явилися зовсім нещодавно і поки не мають строго визначених значень. Зараз вони використовуються як синоніми, хоча поняття «фабрика майбутнього» більш об'ємне і включає в себе не тільки «розумні виробництва», але також віртуальні та цифрові підприємства (див. нижче).

Національний інститут стандартів і технологій США (NIST) визначає термін Smart Manufacturing так: це «повністю інтегровані корпоративні виробничі системи, які здатні в реальному масштабі часу реагувати на мінливі умови виробництва, вимоги мереж поставок і задовольняти потреби клієнтів». У цьому визначенні головне: «в реальному масштабі часу», тобто максимально оперативно, досягаються названі цілі за рахунок інтенсивного і всеосяжного використання інформаційних технологій і кіберфізичних систем на всіх етапах виробництва продукції та її поставки.

«Розумне виробництво», поряд з Промисловим Інтернетом Речей, лежить в основі Індустрії 4.0 (Industry 4.0). Таку назву отримала програма німецького уряду з розвитку високих технологій. Характерна риса Індустрії 4.0 — повністю автоматизовані виробництва, на яких керівництво всіма процесами здійснюється в реальному масштабі часу і з урахуванням мінливих зовнішніх умов.

Оскільки поняття «розумне виробництво» досить розпливчасте (іноді під ним розуміють активну роботизацію, автоматизацію більшості виробничих і управлінських процесів і навіть просто інновації), а перехід до нього відбувається в кілька етапів, що займають не один рік, робляться спроби розділити це поняття на три. Так, Е. Філос, координатор ІКТ-проектів в сьомий рамковій програмі Європейського Союзу з науково-технічного співробітництва, розділяє фабрики майбутнього на три основних типи — цифрові (Digital), «розумні» (Smart) і віртуальні (Virtual).

Цифрові, «розумні» та віртуальні фабрики

Фабрики майбутнього (Factory of the Feature) прийнято поділяти на три основні типи — цифрові (Digital), «розумні» (Smart) і віртуальні (Virtual).

Digital Factory

Основне завдання Цифровий Фабрики — розробка моделей, що випускаються з використанням засобів цифрового проектування і моделювання. Названі засоби починають використовувати ще на стадії досліджень і розробок, а закінчують створенням «цифрового макета» (Digital Mock-Up, DMU), «цифрового двійника» (Digital Twin), дослідницького зразка, випуском дрібної серії або окремих виробів, кастомізованих під вимоги замовника.

Основні системи та технології:

• Системи CAD/CAM/CAE, що об'єднуються російськомовним терміном САПР (система автоматизованого проектування).
• PDM (Product Data Management) — система управління даними про виріб.
• PLM (Product Lifecycle Management) — прикладне програмне забезпечення дляуправління життєвим циклом продукції.
• Верстати з ЧПУ.
• 3D-принтери і інші адитивні технології.

Smart Factory

«Розумні» фабрики націлені на серійний випуск виробів, але при збереженні максимальної гнучкості виробництва. Забезпечується це завдяки високому рівню автоматизації і роботизації підприємства. Широко застосовуються автоматизовані системи управління технологічними та виробничими процесами. Технології Промислового Інтернету Речей (IIoT) забезпечують міжмашинну взаємодію обладнання. Виробничі активи підприємства, забезпеченого датчиками і засобами зв'язку, що працюють по протоколу IPv6, здатні випускати продукцію майже (або зовсім) без участі людини. Справитися з різко збільшеними потоками інформації, які надходять від датчиків і автоматизованих систем управління, дозволяють технології обробки великих даних (Big Data).

Основні системи та технології:

• АСУТП — автоматизована система управління технологічними процесами.
• APS (Advanced Planning and Scheduling) — синхронне (вдосконалене) планування виробництва.
• MES (Manufacturing Execution System) — система управління виробничими процесами.
• IIoT ((Industrial Internet of Things) — промисловий (індустріальний) інтернет речей.
• Big Data — великі дані.

 Virtual Factory

Віртуальна фабрика — це мережа цифрових і «розумних» фабрик, в яку включені також постачальники матеріалів, компонентів і послуг. Для управління глобальними ланцюгами постачання й розподіленими виробничими активами на такий фабриці використовується ряд автоматизованих систем управління підприємством. При належному ступені інтеграції вони дозволяють розробляти і використовувати віртуальну модель всіх організаційних, технологічних, логістичних та інших процесів, що проходять не тільки на підприємстві, але на рівні розподілених виробничих активів і глобальних ланцюжків постачань, аж до післяпродажного обслуговування.

Основні системи та технології:

• ERP (Enterprise Resource Planning) — планування ресурсів підприємства.
• CRM (Customer Relationship Management) — система управління взаємовідносинами з клієнтами.
• SCM (Supply Chain Management) — управління ланцюжками постачання.

Фінансові перспективи та етапи впровадження

Потенціал зростання світового ринку «фабрик майбутнього» величезний. Обсяг ринку цифрових фабрик (PLM-системи, адитивні технології, апаратне і числове програмне забезпечення, верстати тощо) досягне, за різними оцінками, 260 млрд. доларів до 2020 року і 740 млрд. доларів до 2035 року. Обсяг ринку «розумних фабрик» — відповідно 490 млрд. доларів і 1,35 трлн. доларів. За віртуальним фабрикам експерти очікують зростання в 690 млрд. доларів до 2020 року і майже 1,5 трлн. доларів через 20 років.

Можливо, вже реалізуються проекти побудови нових підприємств, максимально наближених до реалізації концепції Smart Factory і навіть Virtual Factory, проте переклад вже працюючих підприємств на нові принципи планування, виробництва, поставок і післяпродажного обслуговування продукції буде здійснюватися поступово і з максимальним використанням вже наявних виробничих активів. Послідовність переходу істотно залежить від специфіки роботи підприємства і доступності нових технологій.

У компанії IT-Enterprise виділяють наступні етапи, які потрібно пройти для того, щоб реалізувати концепцію Smart Factory і закласти основи для подальшого переходу до Virtual Factory.

• Цифровізація виробництва. Забезпечення персоналу мобільними платформами, установка на обладнання датчиків і промислових контролерів. Установка нового обладнання, яке спочатку вже оснащене цифровими інтерфейсами. Ідентифікація фізичних об'єктів підприємства.
• Забезпечення мережевої взаємодії. Завдання збору даних з датчиків в реальному масштабі часу можна вирішити за рахунок підключення всіх пристроїв і датчиків до платформи IT-Enterprise IIoT. Оперативний обмін інформацією між співробітниками забезпечує корпоративна соціальна мережа IT-Enterprise Hubber.
• Побудова цифрового двійника підприємства (Digital Twin). Рішення завдання візуалізації реального стану справ на підприємстві. Вироблення чітких правил, за якими можна виявити відхилення від норми, що відбулися при виконанні виробничих і бізнес-процесів. ERP-система IT-Enterprise дозволяє дуже детально і оперативно візуалізувати і відстежувати стан провадження у всьому холдингу, по підприємству, показники роботи підрозділів і конкретного обладнання.
• Забезпечення за допомогою мобільних платформ синхронізації даних автоматизованої системи планування та даних, отриманих від обладнання, оперативне корегування планів. Забезпечення достовірності та корисності оперативної інформації.
• Перехід до завдань планування в реальному масштабі часу на основі достовірної інформації про хід виробничих процесів.
• Забезпечення автоматичної реакції системи управління на більшість виробничих ситуацій. Тобто це рішення, яке вироблено індивідуально для конкретного обладнання, яке індивідуально налаштовується і завдяки цьому система зможе запускати автоматичні реакції на виробничі події з виробництва.

Компанія IT-Enterprise пропонує не тільки розвинену ERP-систему, але також й інші рішення, які дозволили б розпочати перехід до технологій Virtual Factory: CRM, SCM тощо.