Темные фабрики светлого будущего: как работают предприятия без людей и света

Читать по теме: Каких компетенций не хватает сотрудникам для внедрения инноваций

В последние пару лет стали популярны термины dark kitchens и dark stores. Dark kitchens — это рестораны, которые работают только на доставку, без зала для посетителей. Есть кухня, она получает заказ онлайн, а потом курьер привозит заказ. Известный пример — сервис «Кухня на районе».

Dark stores — это магазины, открытые только для курьеров, которые развозят онлайн-заказы. Такие магазины появились у «Перекрестка», другой пример — Ozon. Еще один термин из семейства dark — это dark factory («черные фабрики» или «темная фабрика»), который определяет тренды в промышленности.

Автоматизация процессов и отсутствие людей на «черных фабриках» не требует освещения — завез сырье — забрал товар. Согласно исследованию PWC, в Европе 91% крупных промышленных предприятий инвестирует в создание цифровых фабрик, при этом 90% из них полагают, что цифровизация приносит с собой больше возможностей, чем рисков. Половина руководителей планируют окупить эти инвестиции в ближайшие пять лет. Но возможно ли полностью погасить свет на фабриках будущего?

Почему именно сейчас

Партнер McKinsey Корнелиус Баур говорит о четырех факторах, которые способствуют созданию фабрики будущего. Они появились в ходе четвертой промышленной революции, ее еще называют «Индустрия 4.0». Во-первых, образовался существенный рост объема данных и увеличение промышленных мощностей. Во-вторых, рост систем бизнес-аналитики. В-третьих, появились новые формы интерфейсов между человеком и машиной (вроде AR и VR). В-четвертых, появились 3D-печать и роботы, которые позволили улучшить передачу цифровых команд в физическую реальность. К этому еще стоит добавить развитие интернета вещей (IoT), искусственного интеллекта, машинного обучения и облачных вычислений. 

Но зачем цифровизировать фабрику или завод, если и так все работает?

Переход в цифровой формат позволяет значительно сократить ключевой параметр — время выхода на рынок (time to market). Например, можно быстро спроектировать и выпустить опытные образцы на 3D-принтере и быстрее адаптировать цифровое производство под новую продукцию. Такие производства становятся более конкурентными, сокращая время от идеи до продажи. Сокращение времени выхода на рынок — уже устоявшийся тренд во многих сферах. Например, крупнейшие российские банки ставят это целью №2 (после улучшения клиентского опыта). Очевидно, что такой же тренд будет превалировать в промышленности.

Unsplash

Темнеют по частям

Путь производства к модели dark factory проходит несколько этапов — сначала становится цифровым, потом умным и потом превращается в виртуальное производство. 

Начнем объяснение с первого этапа — цифровой фабрики, которая начинается с проектирования и планирования будущего продукта, где цифровизируется самый первый этап производства. В основе цифровой фабрики лежит понятие «цифровой двойник», ее производственной системы и продукта. Это виртуальная копия объекта со всеми его процессами. Двойник позволяет вносить изменения в рабочие процессы или в продукт без необходимости делать изменения в физическом мире. Так можно планировать производство новых продуктов, тестируя идею в виртуальной среде, оценивая производительность и другие параметры. 

Создание «цифрового двойника» почти невозможно без получения данных об объектах. Для этого используются массивы датчиков и сенсоров, которые могут передавать информацию (в том числе и в режиме реального времени). Они и являются ключевым технологическим элементом цифровой фабрики. Это называется подключенное производство — когда между всеми компонентами и ресурсами фабрики обеспечивается оперативный обмен данными и сетевое взаимодействие. Еще один важный элемент в цифровом производстве — визуализация и автоматизация процессов. Он позволяет удаленно управлять всеми элементами производства, улучшает качество взаимодействия между людьми и машинами.

От проектирования к производству

При переходе из цифрового производства в умное цифровизуется не только этап проектирования, но и само производство. Умные фабрики характеризуются высоким уровнем автоматизации и роботизации — снижая человеческий фактор и связанные с ним ошибки. Повышается качество продукции, становится меньше нерационального использования ресурсов. Аналитики Deloitte утверждают, что переход к умной фабрике за три года повышает продуктивность рабочей силы на 12%, а выпуск продукции на 10%.

Цифровизация самого производства проявляется, например, в модульных активах, которые позволяют быстро изменять параметры производственных линий. С таким подходом можно быстро трансформировать производство под новый тип продукции, уменьшая вложения и сокращая время выхода на рынок. На умных фабриках активно используются гибкие методы производства — аддитивные технологии (3D-печать) расширяют возможности по кастомизации продукции и облегчают внесение изменений в изделия.

На умных фабриках большую роль играют данные. С помощью технологий big data и машинного обучения, собирая данные с оборудования, можно оптимизировать техническое обслуживание и сократить простои на производстве. Технологии big data позволяют оптимизировать производственные процессы, повышать качество продукции, снижать расходы электроэнергии и оптимизировать складские запасы.

Участие человека необходимо на начальном этапе во время запуска или в непредвиденных ситуациях. Роботизированное оборудование на таких фабриках способно самообучаться за счет алгоритмов. Надо отметить, что роботизация происходит не только в производстве, но и, например, в логистике.

Следующий этап развития — виртуальные фабрики. Это распределенная сеть цифровых и умных фабрик. Для таких предприятий характерно наличие информационных систем управления (Enterprise Application Systems, EAS) для разработки и повторного использования модели. Виртуальные фабрики позволяют налаживать глобальное производство, подключая к системе и отдельные производства, и поставщиков сырья.

Системы управления ресурсами предприятия (ERP) и производством (MES) позволяют быстро оптимизировать процессы под меняющиеся условия, а также в автоматическом режиме «клонировать» производственные линии, увеличивая объемы производства или перенося фабрику в другую локацию.

Unsplash

Полная темнота

Идея «темных фабрик» появилась не сегодня и даже не десять лет назад. Еще в 1953 году американский писатель-фантаст Филип К. Дик в своей повести «Вторая модель» (1953) создал одно из первых подробных описаний полностью автономного производства. Тогда это выглядело скорее утопией. Но сейчас очевидно, что производственная компания должна будет пройти через эти этапы цифровизации, чтобы оставаться конкурентоспособной на рынке. Роботизация и автоматизация части производств это уже случившийся факт.

Остается вопрос: можно ли сделать фабрики полностью «темными», исключить участие человека? К сожалению, как показывает опыт крупных компаний, пока нельзя. Например, компании Toyota пришлось вернуть часть персонала в автомобильные цеха с высоким уровнем автоматизации. По мнению Митсуру Каваи, ответственного в компании за этот шаг, роботы оказались далеко не во всем лучше живых людей.

Илон Маск, тоже мечтавший о темных фабриках для Tesla, был вынужден отказаться от полной роботизации сборочной линии и признать: «Людей недооценивают». Роботы не смогут заменить всех людей. Например, невыгодно заменять низкооплачиваемых сотрудников — автоматизация обойдется дороже. Также невыгодно менять профессионалов — роботы вряд ли смогут компенсировать их опыт.

Что почитать про умные фабрики 

1. Исследование Deloitte.
2. Отчет McKinsey про перепридумывание производств после Covid-19. 
3. Книга основателя и президента Всемирного экономического форума Клауса Шваба.
4. Книга Томаса Сибела «Цифровая трансформация. Как выжить и преуспеть в новую эпоху». 
   
   

Фото на обложке: Shutterstock/EvgeniiAnd