Понятие «цифровое производство» используется более 10 лет. Но за это время значение этого термина претерпело существенные изменения.
Сначала под ним понимали предприятие, активно применяющее автоматизированные системы на этапах производства и его подготовки.
Акцент делался на ПО, ускоряющее и упрощающее разработку, настройку, эксплуатацию прикладных программ для управления отдельными станками. А также отвечающих за конвейерную сборку и другие производственные процессы.
Сейчас термин понимают более широко: цифровое производство предполагает не только использование технологий для увеличения производительности работы станка конвейерной линии. Помимо этого, речь идёт о создании для изделия либо процесса, или даже всего предприятия, цифрового «двойника».
Например: прежде чем начать превращение железной заготовки в металлоизделие, в виртуальном мире создаётся её копия, которая проходит все этапы производства. При этом удаётся увидеть все сложности, издержки, с которыми придётся столкнуться, не затратив пока ни одного рубля реальных денег. Таким же образом «рисуются» модели конвейерной сборки или предприятия в целом, например завода, выпускающего 50 видов продукции.
Цифровые производственные модели («цифровые двойники») являются многоуровневыми макетами как технологических и производственных процессов, так и отдельных технологических операций, оперируют огромным количеством производственных объектов (оборудование, рабочие места сотрудников, сервисные службы и т. д). Функционирование таких моделей требует учёта и анализа огромного количества разнородных данных. Это одна из причин, почему цифровое производство в современном значении этого слова потребовало значительного развития технологий, прежде чем стать возможным.
Преимущества цифрового производства
Применение этой концепции помогает получить выгоды:
- Рост производительности за счёт эффективного использования каждой единицы оборудования, ресурсов.
- Снижение процента брака.
- Уменьшение издержек.
При проектировании изделия удаётся повысить точность всех производственных процессов, а это обеспечивает точное соответствие ожидания и результата.
Если речь идёт о создании «с нуля» завода или месторождения, то цифровое моделирование позволяет снизить итоговые издержки на десятки процентов или даже в разы. Ведь прежде чем установить новое оборудование или попробовать новые материалы, есть возможность провести эксперимент с «цифровыми двойниками». Причём этот эксперимент не будет ничего стоить, в то время как проведение реальных экспериментов часто затратно. Это может даже останавливать руководство от экспериментов как таковых, хотя результаты некоторых из них могли бы дать компании новые преимущества.
Какие технологии использует цифровое производство
Главная из них – это цифровое моделирование, причём неважно, говорим мы о создании отдельной детали или строительстве всего завода. Точная математическая модель предваряет любые реальные процессы и даёт возможность вычислить как издержки, так и эффективность запланированных изменений.
В промышленности востребовано трёхмерное моделирование. Кроме высокой точности, оно полезно тем, что помогает экономить на создании моделей. С помощью компьютерной графики предприятия постепенно уходят от долгих предварительных согласований, толстых документов с детальными описаниями будущего изделия.
Управление жизненным циклом изделия – ещё одна технология, внедрение которой набирает обороты. Исходный посыл: жизненный цикл начинается с моделирования и заканчивается утилизацией. Постоянное наблюдение за состоянием изделия (например, элементом станка) на всех стадиях его «жизни» – ключ к тому, чтобы вовремя проводить ремонт или замену износившихся частей. А значит, станок будет в итоге работать бесперебойно, а если это часть конвейера – то не тормозить своими выходами из строя работу всей линии.
Этот пример хорошо раскрывает одну из важных элементов концепции цифрового производства. Постоянное наблюдение за состоянием, условно говоря, одного крепежа или прокладки позволяет предотвратить поломки производственных линий, протекания агрессивных жидкостей и крупные убытки, принесённые такими форс-мажорами.
Технология «интернета вещей» подразумевает, что каждое устройство самостоятельно подключается к интернету и передаёт туда данные. А также загружает информацию, которая туда поступила от других устройств. Такая технология сейчас внедряется даже в быту, например в системах «Умный дом». Но главные её пользователи – это промышленные предприятия, с их многочисленными датчиками и контроллерами.
Суть этой технологии – в постепенном снижении роли человека-оператора. Если при избыточном давлении в котле 1 контроллер А автоматически прекращает нагнетание туда пара, а контроллер Б переводит мощности на запасной котёл 2, это намного лучше, чем если всё это должен сделать сотрудник, сидящий за пультом. Ведь последний может не успеть отреагировать, и предприятие опять получит остановку производственной линии и ущерб.
Есть десятки других технологий, которые можно реализовать в рамках этой концепции. Но суть у них одна: сбор и обработка множества данных от многих систем; моделирование; автоматизация (уменьшение роли человека).
Сложности организации цифрового производства
Одна из самых больших сложностей – это правильное понимание концепции. Компания может внедрить интернет вещей, 3D-моделирование нескольких производственных линий. Но она всё ещё не будет полноценным цифровым предприятием, если эти технологии внедрены «отрывочно», разобщены между собой, если отсутствует «ядро», которое организовывает функциональные, логические и информационные связи между всеми технологиями: моделированием, интернетом вещей, роботами RPA, обработкой больших данных.
Ещё одна сложность: часто возникает разрыв между экспериментальным использованием технологии, например интернета вещей, и её полномасштабным внедрением. Даже если технология хорошо показала себя в одном цеху или на одной линии производства, не всегда масштабирование происходит быстро. Причиной этому могут быть и большие расходы, и низкая мотивация руководства/непонимание им необходимости масштабирования, и (что чаще) нежелание расставаться с прежними принципами работы.
В итоге темпы внедрения новых технологий и самой концепции цифрового производства оказываются ниже, чем могли бы.
Казалось бы – ничего страшного, «всё равно мы со временем к этому придём». Но в эпоху цифровой трансформации важно не упустить конкурентных преимуществ, не отстать в развитии. Поэтому стоит уделять внимание тому, чтобы такая концепция внедрялась на предприятии, даже если это требует вложений, или необходимость перемен вызывает сопротивление.
Опыт показывает: новая концепция в итоге сильно снижает расходы. А дискомфорт от перемен, если всё сделать правильно, будет компенсирован повышением позиций компании на рынке.
Цифровое производство: с чего начать?
Если начинать с внедрения отдельных технологий, то можно в итоге так и не стать таким производством. Лучше двигаться не центростремительно (сначала внедрить десяток технологий, а потом думать, как же их объединить) а центробежно. То есть, начать с цифрового «ядра», а затем уже добавлять новые и новые технологии на периферии, управляемые из «центра».
Таким «ядром» для производственного предприятия, как и для любой другой компании, может стать IT-платформа на основе системы BPM (управления бизнес-процессами). К ней уже «подкручиваются» другие системы, например MES (Manufacturing Execution System, система контроля производства) и ERP (система учёта ресурсов предприятия).
Зачастую за основу берётся именно система BPM. Системы такого класса помогают не концентрироваться на второстепенных вещах (договоры, документы, деньги, продукция, работа цехов), а начинать с главного: создание ценности для клиента, сквозное прохождение бизнес-процессов через все производственные цеха, бухгалтерию, отделы продаж, закупок, логистики. Не говоря уже о том, что лишь при таком подходе удаётся успешно выстроить управление жизненным циклом изделия, который тоже мыслится как бизнес-процесс, и также настроить управление промышленностью для возможности контроля всех этапов производства.
Роль “ядра” информационной системы для управления цифровым производством хорошо играют low-code BPM-платформы, такие как Comindware Business Application Platform.
