Пандемия короновируса, разразившаяся по всему миру в конце 2019 – начале 2020 г. г., поставила многие индустрии перед вызовами, связанными с необходимостью ответа на многие угрозы и риски, обеспечения выживаемости и устойчивости бизнеса.
Это в полной мере относится к фармацевтическим производствам, которые столкнулись с целым комплексом проблем, требующих незамедлительного решения, Выделим лишь несколько таких вызовов – минимизация рисков, связанных с возможной болезнью персонала, необходимость быстрой трансформации производства на выпуск лекарственных препараторов, требуемых в связи с эпидемиологической обстановкой, резкое повышение спроса на ряд препаратов, и резкое снижение спроса на другие, в связи с пандемией. И ряд других.
Сегодня мы видим, что часть компаний, которые смогли быстро ответить на насущные вызовы, не только смогли получить дополнительные доходы, связанные на ориентацию производства на выпуск продукции с ажиотажным спросом, но и решили важнейшую социальную задачу предоставления обществу крайне востребованных фармацевтических препаратов. Другая же часть компаний, которые не смогли справиться с быстрой трансформацией сполна испытывают воздействие кризиса.
Какие же инновационные инструменты помогают преуспевать в быстрой и эффективной трансформации и управляемом развитии фармацевтического бизнеса?
В настоящей статье мы бы хотели рассмотреть возможности Индустрии 4.0, а именно цифровизации и роботизации производства как высоко результативный ресурс управления рисками и устойчивости. Приведем пример высокотехнологичного и инновационного фармацевтического производства международной компании ChemiPharm. Компания выпускает антибактериальные и дезинфицирующие средства и препараты, жидкое мыло и пр. продукцию. За некоторое время до того, как разразилась эпидемия коронавируса, компания реализовала комплексный проект внедрения цифрового двойника и роботизации собственного производства.
На рисунке 1 представлен общий вид фабрики и ее цифрового двойника.
Рис 1. Фармацевтическая фабрика и ее цифровой двойник
Цифровой двойник фармацевтического производства — это компьютерная 3D имитационная динамическая модель протекающих в производстве процессов. Использование цифрового двойника позволяет создание (инжиниринг), модернизацию (реинжиниринг) и управление (менеджмент) фармацевтическим производством осуществлять в моделе-регулируемом (model driven) режиме, что обеспечивает возможность многокритериальной оптимизации на всём протяжении жизненного цикла производства.
В цифровом двойнике может быть оптимизирована схема размещения производства, минимизированы потребные площади и логистические потоки. Причем, в двойнике могут быть спроектированы, смоделированы и оптимизированы все производственно-технологические процессы фармацевтического производства.
Пример проектирования технологических процессов представлен на рисунке 2, а их динамического имитационного моделирования и визуализации на рисунке 3.
Рис 2. Проектирование технологических процессов в цифровом двойнике
При чем, такое организационно-технологическое проектирование может быть реализовано как для создания новой «умной фабрики», так и для реинжиниринга действующего производства. В случае реинжиниринга могут быть смоделированы и просчитаны варианты изменения производительности производства как за счет организационных изменений, так и наращивание мощностей за счет внедрения нового оборудования, например, роботизации.
Рис 3. Динамическая 3D цифровая модель производственно-технологической деятельности фармацевтической компании
Таким образом, при работающем действующем производстве появляется возможность проанализировать любые сценарии развития бизнеса и требуемых трансформаций фармацевтической фабрики – сокращение числа производственного персонала, изменение, в том числе радикальные, в балансе ассортимента производимой продукции, переналадка оборудования на выпуск новой продукции и пр. При этом, в цифровом двойнике могут быть не только спроектированы и отлажены все процессы, но и собрана вся аналитика по технико-эконмическим параметрам производства. Т. о. может быть произведено технико-экономическое обоснование и выбор лучших показателей при реализации проектов модернизации производства.
На рисунке 4 представлен пример аналитики в цифровом двойнике фармацевтической фабрики. Именно такие возможности цифровых двойников и обеспечивают возможности быстрого и эффективного управления трансформацией и устойчивости к изменениям и рискам.
Рис 4. Аналитика фармацевтической фабрики в цифровом двойнике
Важнейшим преимуществом цифровых двойников являются возможности офлайн программирования роботов, конвейеров, трансбордеров и др. автоматизированного оборудования, а также PLC контроллеров, сенсоров и др. датчиков и пр. (см. рис. 5) и затем отправления готовой и отлаженной программы непосредственно в систему управления соответствующего оборудования, посредством индустриального интернета вещей (Internet of Things – IoT). Это повышает качество программирования, ускоряет процесс, радикально сокращает время простоя оборудования в связи с переналадкой.
Рис 5. Офлайн программирование робота в цифровом двойнике
Современным транспортным средством, осуществляющим внутрипроизводственные логистические операции, являются AGV роботы. Использование таких роботов – это, кстати говоря, также и средство соблюдение социальной дистанции работающих, в условиях эпидемии, так они позволяют исключить перемещение людей от одного рабочего места к другому и, тем самым, минимизировать риск заражения сотрудников в процессе работы. Программирование AGV роботов также возможно в цифровых двойниках. Причем, интегрированное с конвейерными линиями, роботами, осуществляющими их погрузку – разгрузку и пр. оборудованием.
На рисунке 6 приводится фото, сделанное в лаборатории робототехники, где осуществлялась разработка проекта роботизации компании ChemiPharm. На фото запечатлен процесс работы над интегрированным офлайн программированием в цифровом двойнике фармацевтического производства AGV самодвижущейся роботизированной тележки, конвейерной линии, индустриального робота, а также при участии в процессе оператора.
Рис 5. Интегрированное офлайн программирование в цифровом двойнике AGV и индустриальных роботов, конвейерных линий и их взаимодействия с оператором
В заключении следует сказать, что компания ChemiPharm, по удачному стечению обстоятельств, реализовавшая проект внедрения цифрового двойника и роботизации своего производства как раз накануне развития пандемии, оказалась вооруженной к битве с эпидемией, что помогло и помогает ей гибко управлять своей производственной программой, эффективно внедрять инновации, обеспечивая добавленную ценность своему бизнесу и решая сверх важную общественную задачу обеспечения клиентов наиболее востребованной фармацевтической продукцией. Т. о. применение цифровых двойников фармацевтических фабрик и роботизация критически важных процессов – мощный инструмент повышения производительности труда и экономической эффективности бизнеса, гибкой и быстрой трансформации производства, управления рисками и обеспечения устойчивого развития.
Список источников:
1. Кораблев А.В. Ключевые функциональность и преимущества использования цифровых двойников в промышленности. опубликовано «Цифровая экономика», 2019
2. Видео история успеха проекта цифровизации и роботизации ChemiPharm — https://www.youtube.com/watch?v=tEsP6Y3lxsg&t=29s
3. Кораблев А.В. Аналитические возможности и статистический анализ операционных процессов с использованием цифровых двойников, опубликовано «Умное производство», 2019
4. Кораблев А. В. Дигитализация — лекарство от скучности российской экономики. Экономические предпосылки цифровизации, на основе анализа трендов, заданных ПМЭФ 2019, опубликовано «Цифровая экономика», 2019
5. Кораблев А. В. Цифровые двойники как средство «осушения» цифровых озёр, опубликовано, опубликовано IT-weekly, 2019.
6. Литун В. В., Визуализация: ключевой элемент для успешного взаимодействия системного интегратора и производителя, опубликовано «Умное производство», 2019
7. Боровков А. И., Цифровые двойники и цифровые тени в высокотехнологичной промышленности, опубликовано 4science, 2019.