Нет никаких сомнений в том, что умные фабрики лежат в основе производства будущего. Но что такое умная фабрика, какие технологии заставляют ее работать и что делает ее «умной»?
Короче говоря, умные фабрики — это производственные предприятия, которые в значительной степени полагаются на цифровые технологии для повышения эффективности и производительности. Это означает включение 3D-принтеров, коботов, 5G, искусственного интеллекта, поисковой выдачи, облачных вычислений, граничных вычислений и многого другого в производственный процесс.
С таким количеством передовых технологий умные фабрики могут работать с такой скоростью, точностью и гибкостью, с которыми традиционные фабрики просто не могут сравниться. И поскольку мир все больше полагается на цифровые производственные процессы, умные фабрики будут становиться все более распространенными и важными.
Когда дело доходит до создания умной фабрики, однозначно не существует «серебряной пули». Скорее, это множество новых технологий, которые объединяются, чтобы вывести производство в новую эру. Здесь мы выделяем некоторые из ключевых технологий, которые будут неотъемлемой частью достижения этого видения.
Взгляд на отдельные технологии, используемые в Smart Factory
3D-печать
Умный завод был бы неполным без нескольких 3D-принтеров. Эти универсальные машины могут создавать детали и изделия с нуля, используя в качестве ориентира цифровые чертежи. А поскольку они могут производить товары по запросу, они идеально подходят для прототипирования, мелкосерийного производства или даже индивидуальных заказов.
3D-печать, или аддитивное производство, если дать технологии соответствующее название, создает совершенно новый мир для инженеров-конструкторов. Идеально подходит для быстрого создания функциональных прототипов и деталей конечного использования с высокой детализацией, технология открыла двери для сложных геометрических форм, которые невозможны с помощью любых других средств. Далеко не универсальная технология, существует множество процессов, методов и материалов, используемых в 3D-печати, включая стереолитографию, селективное лазерное спекание, многоструйную сварку, полиструйную печать, моделирование методом наплавления (FDM), вакуумное литье и прямое литье. лазерное спекание металлов, которое можно использовать для быстрого изготовления деталей из различных пластмасс и металлов.
3D-печать может помочь заново изобрести производство и будущее дизайна. В современном мире клиенты требуют гораздо более высокого уровня персонализации и настройки продуктов, и поэтому 3D-печать может стать отличительной чертой того, как производители планируют свои стратегии цепочки поставок. Зачем хранить полную сборку деталей в больших количествах, если у вас есть возможность быстро напечатать именно ту деталь, которая требуется по запросу, что снизит потребность в запасных частях?
Коботы
Коллаборативные роботы, или коботы, являются еще одним ключевым компонентом умных фабрик. Эти физически универсальные машины предназначены для совместной работы с людьми, что делает их идеальными для таких задач, как упаковка и сборка. А благодаря удобному интерфейсу коботов можно легко обучить выполнять новые задачи по мере необходимости.
Работая как параллельный поток автоматизации, коботы переживают быстрый рост, особенно в секторе малого и среднего бизнеса, который имеет самые большие возможности для трансформации.
В отличие от традиционной робототехники, коботы могут быть развернуты в течение нескольких недель и, следовательно, могут быстро сэкономить деньги. Другие преимущества коботов для производителей заключаются в том, что их легко настроить и запрограммировать, а также они достаточно гибкие, чтобы их можно было перемещать по фабрике.
У коботов есть потенциал взять на себя 3D-работу — грязную, опасную и скучную — многие из которых до сих пор выполняются людьми. Работая с коботами, сотрудники могут затем сосредоточить свое время на более полезных ролях и сократить свое время, затрачиваемое на рутинные роли, улучшая общее самочувствие. Это включает в себя избавление от ночных смен, которые, как известно, отрицательно сказываются на здоровье рабочих.
5G
5G — это беспроводная технология следующего поколения, которая совершит революцию в производстве. Это связано с тем, что умные фабрики в значительной степени зависят от данных, а 5G обеспечит высокоскоростные соединения с малой задержкой, необходимые для быстрой и эффективной передачи больших объемов данных.
5G может предоставить средства для решения самых серьезных проблем производственного сектора, от привлечения будущих специалистов до увеличения времени безотказной работы и ускорения разработки продуктов. Предлагая почти безграничные возможности, мобильная связь следующего поколения может революционизировать каждую фазу производственной операции, и с таким количеством перспективных приложений производство является одним из секторов, которые, как ожидается, получат наибольшую выгоду от появления 5G.
5G примерно в десять раз быстрее, чем 4G, а пиковые скорости могут достигать более 1 Гбит/с (гигабит в секунду). И, в отличие от предыдущих поколений, 5G — это не просто модернизированная сеть связи. Она была создана с нуля, чтобы улучшить взаимодействие с пользователем, расширить возможности новых моделей развертывания и предоставить новые услуги.
Искусственный интеллект
Искусственный интеллект (ИИ) — еще одна область, в которой умные фабрики лидируют. ИИ можно использовать для таких задач, как профилактическое обслуживание, контроль качества и обработка материалов. И по мере того, как технология ИИ продолжает развиваться, умные фабрики будут становиться все более эффективными и действенными.
ИИ увидит комбинацию данных, собранных с датчиков, машин и людей, а затем применит их к алгоритмам, разработанным для оптимизации операций или обеспечения производства без отключения света. Хотя мы еще далеки от реализации этого сценария, существует множество других вариантов использования, когда производители быстро внедряют ИИ по всей цепочке создания стоимости в отрасли. Существуют варианты использования, связанные с безопасностью на рабочем месте, управлением машинами/зданиями, машинным зрением и кибербезопасностью.
Сочетание AI/ML с другими технологиями, такими как датчики, машины и человеческий фактор, значительно улучшит операции и, вероятно, приведет к новым формам инноваций и производительности в отрасли.
Умные заводские цеха часто оснащены системами SERP, что означает «самовосстановление и защита от ошибок». Эти системы используют датчики для обнаружения ошибок в режиме реального времени, а затем предпринимают корректирующие действия, чтобы предотвратить их повторение. Это помогает сократить количество отходов, повысить качество и обеспечить бесперебойную работу производственных линий.
Планирование ресурсов предприятия (ERP)
ERP может изменить правила игры в таком секторе, как производство, где эффективность имеет первостепенное значение. Действия ERP — это централизованный метод управления всеми аспектами операций и процессов предприятия, который обеспечивает беспрецедентную прозрачность, координацию и управление разрозненными процессами, составляющими производственный бизнес, что в конечном итоге приводит к повышению операционной эффективности.
Учитывая многочисленные процессы, которые должны выполняться каждый день только для того, чтобы предприятие работало, ERP и производство являются естественными соседями. ERP может не только помочь в управлении запасами, цепочками поставок, обслуживании и обеспечении качества, но и позволяет этим процессам взаимодействовать друг с другом.
Облачные вычисления
Облачные вычисления необходимы для умных заводов. Это связано с тем, что облачные системы обеспечивают масштабируемость и гибкость, необходимые умным фабрикам для обеспечения гибкости. Кроме того, они могут помочь сократить расходы за счет устранения необходимости в аппаратном и программном обеспечении на месте.
Предоставляя вычислительные услуги, такие как серверы, хранилища, базы данных, сети, программное обеспечение, аналитика и аналитика, через Интернет (или облако), производители могут добиться более быстрого внедрения инноваций, гибких ресурсов и экономии за счет масштаба. Облачные сервисы обычно работают по модели оплаты по мере использования, помогая компаниям снижать эксплуатационные расходы, более эффективно управлять инфраструктурой и масштабировать по мере изменения потребностей бизнеса.
Помимо стоимости и скорости, другие преимущества облачных сервисов включают в себя возможность доставки нужного количества ИТ-ресурсов, когда они необходимы, и из нужного географического местоположения; устранение необходимости в сложной локальной инфраструктуре, такой как «стойка и штабелирование», настройка оборудования, установка исправлений программного обеспечения и другие трудоемкие задачи по управлению ИТ; и, конечно же, повышенная надежность и безопасность. Кроме того, многие службы облачных вычислений работают во всемирной сети защищенных центров обработки данных, которые регулярно обновляются до новейшего поколения быстрого и эффективного вычислительного оборудования.
Пограничные вычисления
Граничные вычисления — еще одна важная часть умной фабрики. Системы граничных вычислений предназначены для локальной обработки данных, а не для отправки их в облако, что приближает корпоративные приложения к источникам данных, таким как устройства IoT или локальные пограничные серверы. Это помогает улучшить время отклика и уменьшить задержку, что имеет решающее значение для производственных приложений. Эта близость к данным в их источнике может обеспечить значительные преимущества для бизнеса, такие как более быстрое понимание, сокращение времени отклика и более высокая доступность полосы пропускания.
По сути, данные обрабатываются и анализируются ближе к моменту их создания. Пограничные вычисления могут помочь раскрыть потенциал огромных объемов данных, создаваемых все более мощными подключенными устройствами. Эти расширенные возможности аналитики в периферийных устройствах могут стимулировать инновации для повышения качества и повышения ценности, а также обеспечивать глубокое понимание и прогнозный анализ почти в реальном времени.
Цифровые двойники
Цифровой двойник — это, по сути, вспомогательная система для производственных объектов, которая использует интегрированные имитационные модели для быстрого поиска решений при возникновении проблем.
Эти симуляции дают операторам возможность заглянуть в суть физических активов, чтобы определить идеальные операционные рабочие процессы, опираясь на текущие потоки данных, чтобы быстро найти четкие варианты, которые помогут системным операторам принять решение; без затрат времени и средств, которые потребовались бы для проверки теорий в реальном мире.
Эти очень сложные виртуальные модели действуют как точная копия (или близнец) физической «вещи». Подключенные датчики на физическом активе собирают данные, которые можно сопоставить с виртуальной моделью. Операторы, смотрящие на цифрового двойника, могут видеть важную информацию о том, как физическая вещь работает в реальном мире.
Цифровые двойники — жизненно важные инструменты, помогающие инженерам и операторам понять не только то, как работают продукты, но и то, как они будут работать в будущем. Анализ данных от подключенных датчиков в сочетании с другими источниками информации позволяет делать точные прогнозы.
Вывод:
Как видите, для того, чтобы запустить умную фабрику, нужно многое. Но с помощью этих передовых технологий умные фабрики могут работать с такой скоростью, точностью и гибкостью, с которыми традиционные фабрики просто не могут сравниться. И поскольку мир все больше полагается на цифровые производственные процессы, умные фабрики будут становиться все более распространенными и важными.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com