Ο δρόμος προς το αυτόνομο εργοστάσιο

Τα τελευταία χρόνια, ο όρος «αυτόνομο εργοστάσιο» ξεκίνησε να γίνεται πιο δημοφιλής στο πλαίσιο του Industry 4.0. Παρακάτω θα δούμε αναλυτικά τι ακριβώς σημαίνει αυτό και πως μπορεί μια εταιρεία που διαθέτει παραγωγικές εγκαταστάσεις σε διάφορα σημεία του κόσμου να κινηθεί προς τις αυτόνομες υποδομές.

Προτού αναλύσουμε το αυτόνομο εργοστάσιο, αξίζει να αποσαφηνίσουμε τη διαφορά μεταξύ αυτοματισμού και αυτονομίας. Ο όρος «αυτοματισμός» αναφέρεται σε ένα σύνολο σχετιζόμενων λειτουργιών που εκτελούνται αυτόματα από τα μηχανήματα. Ο αυτοματισμός βασίζεται στην παραδοχή ότι ο χειριστής εκτελεί τις όποιες απαιτήσεις πριν ή μετά την αυτοματοποιημένη σειρά, προκειμένου να ολοκληρωθεί μια εργασία. Ο όρος «αυτονομία», από την άλλη, αναφέρεται σε μια κατάσταση όπου τα μηχανήματα εκτελούν τις εργασίες που τους έχουν ανατεθεί υπό προκαθορισμένες συνθήκες, χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση ή καθοδήγηση.

Κατ’επέκταση, με τον όρο αυτόνομο εργοστάσιο εννοούμε μια εγκατάσταση η οποία είναι σε θέση να μαθαίνει από τη διαδικασία της παραγωγής, να λαμβάνει αποφάσεις από μόνη της και να προσαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο στις αλλαγές που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της παραγωγής, εφαρμόζοντας κάθε φορά τα κατάλληλα μέτρα.
Το όραμα του αυτόνομου εργοστασίου οδηγεί στην παραγωγή ιδιαίτερα εξατομικευμένων προϊόντων, σε διαρκώς μεταβαλλόμενες αλλά σχετικά μικρές παρτίδες, με αδιάλειπτη λειτουργία, ημέρα και νύχτα, και σημαντικά χαμηλότερο κόστος μονάδας. Πρόκειται για την πλήρη αξιοποίηση όλων των δυνατοτήτων που προσφέρει το Industry 4.0 στις υφιστάμενες παραγωγικές εγκαταστάσεις.

Ωστόσο, ο δρόμος προς το αυτόνομο εργοστάσιο είναι ιδιαίτερα σύνθετος και απαιτεί προσεχτικό σχεδιασμό.  Κομμάτι της αυτόνομης λειτουργίας αποτελεί η δυνατότητα λήψης αποφάσεων με στόχο την αποφυγή απωλειών, χωρίς την ανάγκη ανθρώπινης παρέμβασης. Μια εγκατάσταση που λειτουργεί πραγματικά αυτόνομα αυτό-προσαρμόζεται και αυτό-βελτιώνεται προκειμένου να διατηρεί τους επιθυμητούς δείκτες απόδοσης και να διασφαλίζει ότι δεν αποφεύγονται οι απώλειες, οι καθυστερήσεις και οι διακοπές στην παραγωγή. Μια τέτοια εγκατάσταση βρίσκεται σε διαρκή επικοινωνία με τα μηχανήματα στην παραγωγή και τα υλικά που διακινούνται στο χώρο, και καταγράφει συνεχώς διάφορες παραμέτρους επεξεργασίας. Επίσης, συνδέεται και μεταφέρει πληροφορίες από και προς μια σειρά επιχειρησιακών εφαρμογών, όπως είναι τα συστήματα διαχείρισης πόρων ERP, διασφαλίζοντας έτσι τη συνέχεια στην παραγωγή.
Ένα πλήρως αυτόνομο εργοστάσιο αποτελεί το αποκορύφωμα της ψηφιοποίησης, όπου όλες οι σύγχρονες τεχνολογίες όπως η Επαυξημένη Πραγματικότητα, η Εικονική Πραγματικότητα, τα Ρομποτικά Συστήματα και η Τεχνητή Νοημοσύνη με τη Μηχανική Μάθηση εφαρμόζονται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Για έναν όμιλο επιχειρήσεων, ο στόχος του πλήρως ψηφιοποιημένου και αυτόνομου εργοστασίου σημαίνει ότι όλες οι εγκαταστάσεις του ομίλου λειτουργούν στον ίδιο βαθμό ψηφιοποίησης κι έτσι όλα τα οφέλη του Industry 4.0 αξιοποιούνται ομοιόμορφα παντού και η βελτιστοποίηση της απόδοσης επιτυγχάνεται μέσω των κοινών γνώσεων και εμπειριών.

Ψηφιακός μετασχηματισμός και Industry 4.0
Η επίτευξη αυτού του επιπέδου αυτονομίας αποτελεί σύνθετη άσκηση, που πιθανώς να οδηγήσει σε μερική ή ακόμα και σε πλήρη αποτυχία εφόσον δεν προσεγγιστεί σωστά. Και αυτό γιατί μολονότι η τεχνολογία που απαιτείται για την υποστήριξη του αυτόνομου εργοστασίου είναι ήδη διαθέσιμη σήμερα, ο τρόπος με τον οποίο αυτή θα χρησιμοποιηθεί, καθώς και οι συνεργάτες που θα επιλεγούν για να την υλοποιήσουν είναι στοιχεία κρίσιμα για την επιτυχία του εγχειρήματος.
Φυσικά, η αρχή γίνεται με τη συνειδητοποίηση από πλευράς της διοίκησης ότι μια εταιρεία θα πρέπει να περάσει από το στάδιο του ψηφιακού μετασχηματισμού. Βασική προϋπόθεση για να επιτευχθεί αυτό είναι να καταδειχθούν τα οφέλη της ψηφιοποίησης. Σε οποιονδήποτε επιχειρηματικό τομέα, για κάθε επιχείρηση, οι βασικοί στόχοι είναι η μείωση του λειτουργικού κόστους και η αύξηση της κερδοφορίας. Άλλωστε και το Industry 4.0, όπως και οι προηγούμενες βιομηχανικές επαναστάσεις, στηρίζεται και αυτή στον ίδιο στόχο: την παραγωγή προϊόντων καλύτερης ποιότητας με μικρότερο κόστος και επομένως υψηλότερο περιθώριο κέρδους.

Το γεγονός είναι ότι ακόμα κι ένα σύγχρονο εργοστάσιο, που λειτουργεί με τεχνολογία Industry 3.0 και αξιοποιεί μεθοδολογίες όπως η Six Sigma, δεν αποκλείεται να αντιμετωπίσει σημαντικές απώλειες και καθυστερήσεις σε περίπτωση έκτακτου συμβάντος ή διακοπής. Πιθανώς να υπάρξει καθυστέρηση στον εντοπισμό του συμβάντος ή καθυστέρηση στην ανάλυση των αιτίων ή των συνεπειών του. Ίσως να υπάρξουν καθυστερήσεις στη λήψη αποφάσεων για την αντιμετώπισή του, ή ακόμα και στην υλοποίηση αυτών των αποφάσεων. Ο χαμένος δε χρόνος δεν οφείλεται υποχρεωτικά στην έλλειψη δεδομένων, αλλά μάλλον στην αδυναμία κατάλληλης αξιοποίησής τους, που απαιτεί τη συλλογή και ανάλυσή τους σε πραγματικό χρόνο.

Κι εδώ είναι που το Industry 4.0 κάνει τη διαφορά. Σε ένα αυτόνομο εργοστάσιο, το ανεπιθύμητο συμβάν μπορεί να μην συμβεί καν, αφού το αυτόνομο εργοστάσιο διαθέτει τις δυνατότητες να προβλέπει τέτοια γεγονότα και να προσαρμόζει τις διαδικασίες προκειμένου να αποτρέπεται η διακοπή της παραγωγής. Αυτό, φυσικά, αποτελεί το ιδανικό σενάριο. Ωστόσο, ακόμα και στην περίπτωση που το ανεπιθύμητο συμβάν δεν είναι δυνατό να αποφευχθεί τελείως, ένα εργοστάσιο με τεχνολογίες Industry 4.0 που έχει επιτύχει έναν βαθμό αυτόνομης λειτουργίας και λογικά αξιοποιεί κάποιο σύστημα εκτέλεσης παραγωγής (MES) για το συντονισμό των λειτουργιών του, θα είναι σε θέση να εντοπίσει το πρόβλημα, να αναλύσει τα αίτιά του και να μεταφέρει τις κατάλληλες πληροφορίες στους αρμόδιους εργαζόμενους. Το σύστημα εκτέλεσης παραγωγής είναι ένα ολοκληρωμένο, δυναμικό σύστημα λογισμικού, το οποίο παρακολουθεί, καταγράφει και ελέγχει τη διαδικασία της παραγωγής, από τη φάση των πρώτων υλών έως αυτή των έτοιμων προϊόντων. Έτσι, στην περίπτωση ενός απρόβλεπτου συμβάντος το MES μπορεί να προτείνει τόσο μέτρα πρόληψης όσο και διορθωτικά μέτρα, επιτρέποντας την άμεση ανάληψη δράσης και επομένως μειώνοντας τον χαμένο χρόνο και τις συνακόλουθες απώλειες.

Ο δρόμος προς την αυτονομία
Με όλα τα παραπάνω γίνεται κατανοητή η αναγκαιότητα του ψηφιακού μετασχηματισμού. Ωστόσο, το ερώτημα παραμένει. Πώς μπορεί ένα εργοστάσιο να προσεγγίσει την αυτόνομη λειτουργία; Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, τα δεδομένα και η τεχνολογία που απαιτούνται για την ύπαρξη αυτόνομων εργοστασίων είναι ήδη διαθέσιμα σήμερα.
Από τη στιγμή λοιπόν που μια εταιρεία έχει πειστεί για την ανάγκη της ψηφιοποίησης, το πρώτο βήμα είναι να κατανοήσει πλήρως την υφιστάμενη τεχνολογική κατάσταση των εγκαταστάσεών της σε όλο το μήκος της αλυσίδας αξίας. Στην πραγματικότητα, ακόμα και οι πιο σύγχρονες εγκαταστάσεις ακόμα συλλέγουν δεδομένα με μη αυτοματοποιημένες διαδικασίες και βασίζονται σε χειριστές για την διαβίβαση αυτών των δεδομένων, είτε σε ψηφιακή είτε σε έντυπη μορφή.
Όταν η εικόνα για το τεχνολογικό επίπεδο της εγκατάστασης γίνει ξεκάθαρη, είναι δυνατό να συγκροτηθεί ένα σαφές πλαίσιο για τις αλλαγές που πρέπει να πραγματοποιηθούν και τους στόχους που πρέπει να επιτευχθούν στο άμεσο μέλλον.

Για να πραγματοποιηθεί η ανάλυση και να στηθεί αυτό το πλαίσιο, είναι βέβαιο ότι χρειάζεται η συμμετοχή του προσωπικού που εργάζεται στον χώρο της παραγωγής, σε όλες τις εγκαταστάσεις, καθώς και η συνεργασία με εξωτερικούς συμβούλους.
Όταν αποσαφηνιστεί ποια είναι η υφιστάμενη και ποια η επιθυμητή μελλοντική κατάσταση, μπορεί να ξεκινήσει η πραγματική δουλειά. Η αναγνώριση των κοινών δυνατοτήτων, τόσο ψηφιακών όσο και επιχειρησιακών, καθώς και οι περιοχές που αφήνουν περιθώρια βελτίωσης αποτελούν σίγουρα κομμάτι των αναγκαίων παραδοτέων. Όταν ολοκληρωθεί η εσωτερική ανάλυση και προσδιοριστεί η βασική γραμμή, μπορεί πλέον να διαμορφωθεί ο οδικός χάρτης που περιλαμβάνει τις μελλοντικές λειτουργίες, που όταν εφαρμοστούν θα οδηγήσουν στο επιθυμητό επίπεδο αυτοματισμού σε όλες τις εγκαταστάσεις.

Έτσι, ο δρόμος προς την επίτευξη του αυτόνομου εργοστασίου περιλαμβάνει:
α. Τον καθορισμό ενός κοινού οράματος για τη λειτουργία όλων των εγκαταστάσεων.
β. Τον προσδιορισμό των υφιστάμενων, κοινών ψηφιακών δυνατοτήτων σε όλες τις εγκαταστάσεις.
γ. Τον σχηματισμό ενός ξεκάθαρου οδικού χάρτη, που προδιαγράφει τα βήματα του μετασχηματισμού όλων των εγκαταστάσεων.
δ. Την καθιέρωση της βέλτιστης πρακτικής για την ανταλλαγή πληροφοριών και την κοινή εφαρμογή διαδικασιών, η οποία θα αναθεωρείται και θα βελτιώνεται στην πορεία.
ε. Τη χρήση των αναγκαίων εφαρμογών ΙΤ βάσει συμφωνημένων προτύπων και πρωτοκόλλων ενσωμάτωσης.
στ. Την ανάπτυξη και χρήση ενός κοινού μοντέλου υλοποίησης για την επίτευξη της επιθυμητής απόδοσης και λειτουργίας.

Εν κατακλείδι, ο στόχος όλων των παραπάνω δεν περιορίζεται στην ψηφιοποίηση της αλυσίδας αξίας και την υλοποίηση αυτόνομων εργοστασίων. Αφορά πρωτίστως τη διασφάλιση ότι όλες οι εγκαταστάσεις μιας επιχείρησης επιδιώκουν τη συνεχή βελτίωση και αύξηση της παραγωγικότητάς τους, με βάση μια κοινή φιλοσοφία και μεθοδολογία, καθώς και κοινούς στόχους. Το τελικό αποτέλεσμα θα είναι μια υποδομή τόσο ευέλικτη όσο και στιβαρή.
Το Industry 4.0 βασίζεται στη δημιουργία ενοποιημένων τεχνολογικών υποδομών, με επιχειρησιακά συστήματα παραγωγής στον πυρήνα τους, όπου οι εφαρμογές ΙΤ, όπως είναι το σύστημα εκτέλεσης παραγωγής MES, αποτελούν τη ραχοκοκαλιά για την επίτευξη του ψηφιακού μετασχηματισμού. Έτσι, η σωστή επιλογή του συστήματος MES αποτελεί κρίσιμο παράγοντα που θα καθορίσει την επιτυχία ή αποτυχία της διαδικασίας, καθώς πρόκειται ουσιαστικά για την εφαρμογή που συνδέει το επίπεδο της παραγωγής με το επίπεδο της διοίκησης, παρέχοντας στους ιθύνοντες τα δεδομένα που χρειάζονται για να βελτιστοποιούν την παραγωγική διαδικασία.

Τελικά, ο δρόμος προς το αυτόνομο εργοστάσιο ξεκινάει και τελειώνει με τον ψηφιακό μετασχηματισμό. Από τη στιγμή που θα ληφθεί η απόφαση, θα καταγραφεί η υφιστάμενη κατάσταση και θα προσδιοριστούν οι στόχοι της όλης διαδικασίας, οι τεχνολογίες της του Industry 4.0, που είναι ήδη διαθέσιμες σήμερα, μπορούν να παράσχουν τις αναγκαίες λύσεις ώστε το αυτόνομο εργοστάσιο να αποτελέσει πραγματικότητα.