Строительство и эксплуатация завода будущего компании Eaton

Индустрия 4.0, включая решения, которые собирают данные, изучают и предоставляют действенные идеи для оптимизации энергопотребления и непрерывности, уже становится новой нормой современного производства. Ежедневные операции, техническое обслуживание, оборудования и модели прибыльности меняются. При этом растут и энергетические нормы. Однако человеческий капитал будет еще долгое время находится в большом почете.

Несмотря на то, что Индустрия 4.0 связана зачастую с новыми трудностями, производство всё еще окупается за счет впечатляющих результатов, полученных благодаря нововведениям. Инновационные компании, строящие заводы завтрашнего дня, не только отмечают повышение производительности труда и рентабельности инвестиций, но и признают, что технологии являются катализатором роста.

Чтобы модернизировать производство и стимулировать рост, предприятия всех размеров должны преодолевать проблемы с ресурсами и укреплять конкурентные преимущества за счет улучшения управления материалами и передовых производственных процессов. Процессы и машины должны непрерывно улучшаться. Отрасли должны защищать новые платформы с помощью кибербезопасности в продуктах, которые они устанавливают. Работодатели должны обучать работников с помощью прогрессивных инициатив цифрового обучения. В современном цифровом мире данные являются ключом к достижению целей.

Использование входных данных для увеличения результатов

Оптимизация времени безотказной работы и производительности, а также снижение затрат на техническое обслуживание определяют производительность завода будущего. Сбор, хранение, визуализация и анализ данных обеспечивают прозрачность энергопотребления, производительности и доступности. Поскольку производители нацелены на рост в будущем, извлечение правильной информации из данных является ключом к улучшению операций и созданию долгосрочного развития. Возможности подключения обеспечивают возможности «Фабрики будущего», которые включают подключения к машинам, датчикам, интеллектуальным продуктам, партнерским приложениям и другим источникам данных. Новые системы с цифровым подключением позволяют собирать и использовать данные способами, которые ранее были недостижимы. И именно такие системы стимулируют инновации в Индустрии 4.0.

Цифровизация, вдохновленная Индустрией 4.0, переопределяет то, как продукты планируются, создаются, используются и обслуживаются. Чем раньше фабрики оцифруют операции, тем быстрее они окупятся; производители, инвестирующие в Индустрию 4.0, получили на 20,4 % больше доходов, чем нецифровые конкуренты, за период в четыре года.

Обеспечение устойчивого развития за счет лучшего управления материалами

На производство приходится в целом 54 % потребления энергоресурсов и 20 % глобальных выбросов CO2 по всему миру. Промышленные объекты находятся под повышенным давлением со стороны регулирующих органов и потребителей, требующих сокращения выбросов углерода. Технологии Индустрии 4.0 играют огромную роль в снижении энергопотребления и выбросов. К примеру, более легкие материалы требуют меньше энергии для транспортировки. Это означает, что для движения транспортных средств требуется меньше ископаемого топлива, что существенно снижает расход топлива и выбросы CO2.

Технологии аддитивного производства и облегчения веса помогают производителям активно воздействовать на окружающую среду, создавая новые возможности для сочетания новых материалов, конструкций и технологических инноваций быстрее, чем при традиционном производстве. Аддитивное производство позволяет инженерам быстро и с минимальными затратами создавать новые итерации конструкции — даже создавая новую парадигму «производство-проектирование». Вместо традиционных методов производства, основанных на субтрактивном производстве или формовании, новые аддитивные технологии включают 3D-печать как для металлических, так и для неметаллических приложений. Эти технологии позволяют производителям удовлетворять растущий спрос на сложные компоненты и приспособления, одновременно повышая скорость выхода на рынок и продвигая устойчивые методы производства.

Компания Eaton уже долгое время изучает передовые решения в области полимерных материалов, композитов и конструкций для повышения эффективности, долговечности и возможности вторичной переработки продуктов. Благодаря резкому увеличению количества подключенных устройств и датчиков, а также данных и идей, которые создают лучшие инженеры компании, происходит эффективное использование сырья и ресурсов, обеспечивается надежный доступ к энергии и создаются более безопасные условия для жизни и работы.

Процесс аддитивного производства может уменьшить количество отходов и брака за счет использования исключительно материала, необходимого для конечной продукции. При этом команды на производстве активно сокращают собственные затраты.

Сокращаются также и выбросы углекислого газа, поскольку оптимизируется использование энергии, сырья и природных ресурсов. По мере добавления каждого 3D-слоя при аддитивном производстве, оценивается и обеспечивается и высокое качество благодаря анализу данных в реальном времени. При обнаружении некачественной продукции, можно изменить входные данные или замедлить печать, сократив при этом отходы и затраты на материалы, и все это благодаря непрерывному сбору и анализу данных.

Разработчики вдохновляют таким образом и другие компании на передовое мышление, гарантируя своим инженерам прямой доступ к новым технологиям и автономию для экспериментов и роста. Благодаря обширным исследованиям мы углубляем наше понимание воздействия аддитивного производства на окружающую среду. Центры передового опыта Eaton в Саутфилде, штат Мичиган (США), и в Пуне, Индия, удовлетворяют растущий спрос на сложные высокопроизводительные компоненты, инструменты и приспособления, одновременно повышая скорость выхода на рынок и продвигая устойчивое производство, способствуя удовлетворению потребностей заказчиков. На сегодняшний день компания уже поделилась целями устойчивого развития до 2030 года:

Максимизация кибербезопасности от планирования до реализации

Тридцать пять процентов производителей не могут полностью инвестировать в технологии Индустрии 4.0 из-за соображений кибербезопасности3. Это означает, что внедрение безопасных и защищенных решений имеет первостепенное значение. По мере того, как все больше производителей и отраслей создают и развертывают интеллектуальные устройства Интернета вещей (IoT) и облачные сервисы, защита активов становится все более важной и все более сложной в управлении.

Поскольку правительства медленно регулируют стандарты адекватных мер кибербезопасности, производители должны выявлять и устранять риски. Вот почему многие OEM-производители теперь работают с поставщиками, которые могут доказать, что их продукция соответствует или превосходит рекомендации, изложенные OEM-производителем.

В Eaton кибербезопасность начинается с процедур разработки продуктов, которые гарантируют, что подключенные IoT-продукты «безопасны по дизайну» и имеют встроенную логику. При этом безопасный жизненный цикл разработки обеспечивает интеграцию безопасности на каждом этапе создания продукта и устанавливает строгие протоколы для людей, процессов и технологий. От концепции до установки и постоянной поддержки инженеры Eaton создают кибербезопасные устройства посредством обучения, моделирования угроз, анализа требований и проверки.

Преимуществом здесь является и то, что можно использовать новинки в новых и устаревших системах. В то время как другие поставщики создают разовые решения, предлагая только датчики или облачные продукты, Eaton предлагает комплексное решение — от датчика до контроллера и от шлюза до облака. Это позволяет работать с новыми машинами и модернизировать устаревшие системы с помощью современных технологий без ущерба для системы или безопасности данных. Использование данных и прозрачность имеют решающее значение для улучшения бизнес-процессов. Аналитики Eaton собирают данные со всех машин и делятся ими между облачными сервисами, чтобы клиенты могли собирать больше информации и видеть более понятные параметры процесса на одной панели.

При этом используются сквозные протоколы, которые охватывают технические стандарты, инструменты и процессы для защиты данных, критически важных для успеха Индустрии 4.0. Наши специализированные лаборатории и подход «безопасность по дизайну» гарантируют, что клиенты будут устанавливать устройства, соответствующие самым строгим отраслевым требованиям кибербезопасности, прежде чем они станут частью критически важных систем. Производители и предприятия могут быть уверены, что они внедряют интеллектуальные и безопасные устройства и услуги IIoT.

Лаборатории андеррайтеров (UL)

Партнерство с Underwriters Laboratories Inc.  (международная организация по сертификации безопасности, штат Иллинойс, (США)) определяет измеримые критерии кибербезопасности для сетевых устройств и систем управления питанием. Под контролем UL проверяются продукты на соответствие ключевым аспектам протоколов кибербезопасности UL 2900-1 и UL 2900-2-2 для промышленных систем управления в первой в своем роде лаборатории Eaton, одобренной UL.

Международная электротехническая комиссия

Программа кибербезопасности Eaton недавно расширилась и теперь включает сертификацию по стандарту IEC 62443-4-2, а также UL 2900-1 для гигабитной сетевой карты Eaton и платы промышленного шлюза. Таким образом, Eaton стала первой компанией в своей отрасли, получившей двойную сертификацию продукции в рамках IEC и UL.

Повышение производительности за счет образования и обучения

Сегодня 52 % производителей не имеют квалифицированных рабочих для поддержки и развития цифровизации, а 50 % вовсе не имеют формальных планов развития навыков для существующих сотрудников. Кроме того, обучение может отставать в быстро меняющейся производственной среде; несостыковки в расписании, нехватка квалифицированных преподавателей и расходы на поездки между объектами часто мешают гибким программам обучения.

Пандемия увеличила потребность в надежном дистанционном обучении. Хотя предприятия по всему миру по-прежнему вынуждены находиться в нестабильном положении по численности персонала с учетом всплесков вирусных вспышек, обучение персонала не может быть просто так приостановлено. В новой «дистанционной экономике» индивидуальный подход к обучению для переквалификации и повышения квалификации теперь имеет решающее значение.

В Eaton рассматривается дополненная реальность (AR) — использование наложенного контента, смоделированного в цифровом виде, на реальную рабочую среду для создания составного представления объектов — как технологию, которая меняет то, как компании обучают и наращивают производство, а также то, как учатся сотрудники. Такие функции, как встроенное видео и пошаговые голографические инструкции, создают включенный формат обучения от эксперта по электронике. Это может значительно сократить сроки обучения и снизить риски для здоровья инструкторов и стажеров.

Цифровые двойники

AR поддерживает использование цифровых двойников в цикле разработки в Eaton. Данные, которые генерируются с помощью цифровых двойников и виртуальных копий физических активов, помогают информировать о новых продуктах до того, как они станут частью значительных капиталовложений.

Моделирование цифровых двойников позволяет компании использовать инструменты и процессы дополненной реальности, используемые для улучшения продуктов и дизайна продуктов. При этом выявляются пробелы во времени или процедурах, такие как дефекты продукта и сбои в процессе, после чего инженеры и разработчики немедленно вносят необходимые коррективы. Преобразование и анализ данных позволяет снизить общую стоимость капиталовложения, повысить эффективность и максимально увеличить время безотказной работы.

Удаленная поддержка

Удаленная помощь обеспечивает иммерсивное пространство для совместной работы в реальном времени, где люди могут взаимодействовать из любой точки мира. Группа транспортных средств Eaton использует такие инструменты как HoloLens 2 и Remote Assist от Microsoft, чтобы объединить сотрудников, клиентов и поставщиков по всему миру. В программе один пользователь носит HoloLens 2, что позволяет работать без помощи рук и просматривать точки зрения других пользователей, подключенных через Microsoft Teams. Затем другие пользователи могут взаимодействовать, обмениваясь документами, инструкциями или даже делая пространственные аннотации в поле зрения пользователей HoloLens.

Результаты программы замечательны. Правильно решая проблемы с первого раза, дополненная реальность устраняет необходимость физически объединять сотрудников, резко сокращая расходы на поездки, потери производительности из-за поездок и меньше выбросов углекислого газа, не теряя при этом преимуществ личного взаимодействия.

Обучение и инструктаж по работе

Цифровое обучение подходит практически для любого процесса или задачи. Будь то адаптация сотрудников, сборка продуктов, техническое обслуживание, проверка безопасности или обеспечение качества, Eaton использует 3D-модели и видеоролики, чтобы наладить работу сотрудников так же быстро, как и личное обучение.

Совсем недавно прошло пилотное использование AR нашем центре загрузки в Онтарио, Канада. Завод производит более 30 уникальных единиц продукции на быстроразвивающейся многостанционной линии. При постоянной текучести кадров опытные сотрудники вынуждены обучать новых сотрудников, что уводит их с конвейера и отрицательно сказывается на производительности. Интуитивно понятные графические наложения и подробные инструкции программы дополненной реальности сокращают время обучения и преодолевают языковые барьеры, связанные с английским и французским языками, чтобы работники могли быстрее приступить к работе. Благодаря отсутствию необходимости в личном обучении наблюдается резкое увеличение скорости достижения компетентности, более высокий уровень сохранения знаний и меньшее количество ошибок на конвейере.

Люди — это самая значительная инвестиция компании, и благодаря AR производители могут быстро и безопасно адаптировать и обучать сотрудников, чтобы они быстрее поступали на работу в заводские цеха с меньшим количеством ошибок на линии. Это приводит к повышению производительности и более быстрой окупаемости инвестиций в человеческий капитал.

Начните думать о завтрашнем дне сегодня

Путь фабрики будущего Eaton только начинается. Уже выделены несколько отправных точек и продолжается использование новой экосистемы технологий Индустрии 4.0 для изучения новых возможностей, включая общую эффективность оборудования (OEE), цифровые рабочие инструкции, профилактическое обслуживание, прослеживаемость, коботы и автоматизированные управляемые транспортные средства.

Чтобы оставаться конкурентоспособными, производители всех размеров должны погрузиться в революцию в Индустрии 4.0, чтобы использовать данные для извлечения информации, которая прогнозирует потребности, повышает эффективность и дает обоснованные решения. Для некоторых путь вперед может потребовать полной замены существующих систем. Другим могут потребоваться лишь незначительные обновления инфраструктуры и подключения. Какими бы ни были потребности производителя, сейчас самое время использовать огромное количество доступных цифровых данных, создавать более масштабные идеи и превращать эти идеи в практичные, реальные продукты, которые помогают обеспечить долгосрочный рост и ценность.