Влияние промышленного интернета вещей (IIoT) на обрабатывающую промышленность невозможно переоценить: от интеллектуальных датчиков до интеллектуальных периферийных устройств и облачной инфраструктуры. IIoT, также известный как Индустрия 4.0, позволяет создавать более интеллектуальные, прогнозные и проактивные процессы, что приводит к повышению общей эффективности. 

Ниже мы представляем более подробный анализ интеллектуальных производственных технологий, которые кардинально меняют будущее заводов к лучшему.

Коботы

На данном этапе мы, как общество, меньше опасаемся, что роботы или автоматизация «устранят» рабочие места, поскольку осознали огромные преимущества, которые это может принести. Общепринято, что роботы, работающие бок о бок с людьми — коллаборативные роботы (коботы) — обладают огромным потенциалом для обеспечения безопасности и удовлетворенности работников. 

Перераспределение утомительных или повторяющихся задач между роботами может сместить акцент в работе на производстве с выполнения конкретных задач на принятие решений, как это было раньше. Люди смогут браться за проекты, требующие рассудительности или творческого подхода, оставляя тяжелую или менее приятную работу роботам, что повысит безопасность и снизит травматизм. 

 Кроме того, хотя эти роботы представляют собой чрезвычайно сложные машины, для того чтобы научиться перепрограммировать их для выполнения более чем одной задачи, часто не требуется степень в области компьютерных наук. Сейчас все чаще можно увидеть «универсальных» роботов с компьютерным зрением, которые могут адаптироваться к различным условиям и быстро перепрограммироваться для выполнения множества функций.

 В настоящее время многие ведущие компании автоматизируют процессы, и мы ожидаем, что в ближайшем будущем это коснется еще большего числа компаний. Tesla — пример завода, который действительно внедряет автоматизацию и оптимизирует свои процессы. Apple заключила контракт с заводом на переработку своих iPhone, где роботы фактически разбирают списанные телефоны. Они могут перерабатывать некоторые детали и извлекать из них драгоценные металлы, при этом роботы выполняют обратную сборку, обеспечивая безопасность рабочих от тяжелых металлов и монотонной работы.

В целом, это улучшает моральный дух, снижает стресс и повышает удовлетворенность работой среди сотрудников — что крайне важно в условиях острой нехватки рабочей силы: по данным Министерства труда США, количество вакансий в обрабатывающей промышленности более чем вдвое превышает прошлогодний показатель. Таким образом, работники, которым помогают роботы, находятся в большей безопасности, реже получают травмы, случаются несчастные случаи и заболевания, вызванные повторяющимися движениями.

Робототехника как услуга

Автоматизация уравнивает возможности, и быстрорастущая тенденция, стимулирующая использование роботов на небольших заводах, — это робототехника как услуга (RaaS). Фактически, согласно недавнему отчету Coherent Market Insights, объем мирового рынка RaaS в 2020 году оценивался в 12,6 млрд долларов и, как ожидается, превысит 41,3 млрд долларов к 2028 году

 Подобно модели «программное обеспечение как услуга» (SaaS), производители, использующие RaaS, получают выгоды от роботизированной автоматизации процессов, арендуя роботизированные устройства и получая доступ к облачному сервису по подписке вместо покупки оборудования. С помощью RaaS производители могут избежать дорогостоящего оборудования, управления техническим обслуживанием и других проблем, связанных с прямым владением. Производители могут просто связаться с поставщиком RaaS и запросить настройку всей системы автоматизации за небольшую часть стоимости покупки и владения собственными роботизированными устройствами.

 На данном этапе практически все можно автоматизировать, и обычно вопрос сводится к тому, будет ли стоимость автоматизации непомерно высокой (в большинстве случаев — нет). По мере дальнейшего снижения этих затрат произойдет возрождение производства в Западной Европе и Северной Америке; поэтому мы ожидаем увидеть значительное увеличение регионального производства в ближайшие пять-десять лет. Автоматизация в значительной степени уравнивает возможности: у роботизированной машины есть эксплуатационные расходы независимо от ее местоположения, но она не оплачивает труд человека за выполнение повторяющихся процессов.

 Еще одна актуальная тенденция в сфере RaaS — это «цифровой двойник», при котором завод или производственное предприятие воссоздается в виртуальной среде с использованием точных спецификаций продукции, или, в некоторых случаях, система диктует, какие продукты следует использовать. Пользователи могут моделировать производство изделия в цифровой среде и изучать способы оптимизации размещения оборудования и улучшения потока материалов.

 Цифровые двойники также могут оповещать операторов и руководителей заводов о приближении износа двигателя или о необходимости технического обслуживания. Внедрение цифровых двойников может решить многие проблемы еще до их возникновения. И на данном этапе вы можете обратиться к поставщику RaaS-услуг и сказать: «Вот что я пытаюсь сделать», — и поставщик создаст для вас цифровой двойник и поможет вам определить процессы, необходимые для достижения ваших целей.

Граничные вычисления

Фабрика будущего будет вмещать огромное количество датчиков, которые будут собирать колоссальный объем данных. Передача этих данных в облако происходит медленнее и дороже, чем их обработка ближе к источнику — на периферии сети.

 Например, система непрерывного мониторинга температуры на периферии сети может анализировать обрабатываемые данные и отправлять оповещение или уведомление при обнаружении уровня температуры, выходящего за пределы нормы. Это позволяет значительно ускорить анализ данных и, в конечном итоге, принять более оперативные меры, поскольку системе не нужно ждать отправки данных в облако.

 Новые возможности подключения, такие как сети дальнего действия LoRaWAN, позволяют значительно ускорить развитие периферийных вычислений в обрабатывающей промышленности, делая их эффективным и действенным вариантом подключения для анализа данных на заводах.

Искусственный интеллект

Теперь беспроводная связь между машинами позволяет подключаться к периферийным компьютерам для анализа производственных процессов. Благодаря машинному обучению изменения можно вносить с минимальным программированием, что позволяет заводам постоянно корректировать свои процессы и повышать эффективность.

 Применение искусственного интеллекта (ИИ) может раскрыть истинный потенциал Интернета вещей (IoT) и периферийных приложений в производстве и на производственных площадках. Благодаря аналитике в реальном времени, подключенным датчикам, прогнозируемому техническому обслуживанию, автоматизации цепочки поставок и другим усовершенствованиям процессов, обрабатывающая промышленность стремительно вступает в новую эру.

 Компания Digi-Key также использует эту технологию для оснащения себя крупнейшей в мире системой автоматизации выбора электронных компонентов, а также для ускорения уникальной скорости доставки.

Фабрика будущего Digi-Key

Новый современный распределительный центр Digi-Key, расширенный Центр распределения продукции (PDCe), является ярким примером завода будущего. Он будет полностью введен в эксплуатацию к концу 2021 года и станет одним из крупнейших распределительных центров в мире, занимая площадь в 1 миллион квадратных футов. В PDCe разместятся все операции Digi-Key по выполнению заказов, включая комплектацию, упаковку и отгрузку, а также приемка и хранение избыточных паллет.

 Технологии, внедренные на этом предприятии, позволят Digi-Key оставаться в авангарде дистрибуции на долгие годы вперед. В PDCe будет размещено 27 миль высокоскоростных автоматизированных конвейерных лент, которые позволят «мозгу» системы, системе хранения и поиска заказов (OSR), автоматически получать продукцию и подготавливать заказы к упаковке. Система OSR поддерживает выполнение заказов «товар к человеку» с помощью 1000 автоматизированных челноков, которые могут перемещаться по всей территории OSR и хранить до 2,7 миллионов уникальных единиц.

 Эта интеллектуальная автоматизированная система позволит значительно ускорить комплектацию, упаковку и отгрузку заказов, устранив отходы упаковки от заказов, отправляемых в нескольких коробках. Она также освободит работников склада от рутинной работы, позволит им взять на себя новые обязанности, повысит уровень безопасности и значительно сократит объем ручного труда.

 На предприятии будет внедрено множество других инноваций, в том числе робот-сборщик мусора, который будет опорожнять более 400 мусорных баков, расположенных по всей территории. Важно отметить, что робот и автоматизированные системы не приведут к сокращению рабочих мест, а, наоборот, предоставят нынешним сотрудникам возможности применить или расширить свои навыки в других областях работы склада.

Что дальше?

Одной из областей с большим потенциалом является перенос производственных рабочих мест, что сделает их более локальными и гибкими. В течение следующих 5-10 лет растущее число роботов и других технологий может сделать реальностью массовую персонализацию, производство единичных партий и региональное производство. Вместо производства миллиона единиц одного и того же товара, завод мог бы сосредоточиться на создании товаров, точно отвечающих потребностям клиента.

 Например, клиент может загрузить свою фотографию или 3D-модель на местную фабрику через облако, где робот сможет изготовить футболку точно по его меркам. Футболка может быть доставлена ​​клиенту всего за один-два дня, поскольку ему не нужно далеко ехать — это значительное улучшение по сравнению с существующей моделью массового производства, где заказы часто отправляются за границу, прежде чем попасть к клиенту.

 Это поможет устранить некоторые из неэффективных аспектов производства по всей цепочке поставок: нерациональное использование ресурсов, длительные маршруты доставки и возвраты, что сделает весь процесс более индивидуальным и менее ресурсоемким. Даже гигантские заводские здания могут исчезнуть в ближайшем будущем, поскольку заводы станут меньше, гибче и локализованнее, а роботы будут обучаться и адаптироваться в процессе работы.

 Наше положение на стыке робототехники и искусственного интеллекта подобно изобретению велосипеда заново. То, что произойдет в ближайшие десять лет, будет иметь огромное значение: производство в том виде, в каком мы его знаем, станет совершенно другим, во многом благодаря цифровой трансформации отрасли, которая принесет пользу всем — от сотрудников до клиентов и окружающей среды.

Автор: Робби Пол, директор по развитию бизнеса в сфере Интернета вещей компании Digi-Key Electronics

Робби Пол — директор по развитию бизнеса в сфере Интернета вещей в компании Digi-Key Electronics, которая недавно выпустила серию видеороликов под названием «Завод завтрашнего дня», которые вы можете посмотреть здесь.