Автор: Виктор Беспалов, Вице-президент, генеральный менеджер в России, странах СНГ и Турции, Siemens Digital Industries Software
Современные вызовы
Независимо от того, является ли ваша компания стартапом или хорошо зарекомендовавшей себя большой корпорацией, занимаетесь вы ли вы нанотехнологиями, комплектующими для авиационной или автомобильной техники или это комбинация вышеперечисленного, недавние рыночные условия показали, что cуществующие методы ведения бизнеса становятся все менее эффективными. Чтобы получить и сохранить преимущество, компании должны проявлять исключительную изобретательность и скорость.
Приведу два характерных примера, которые демонстрируют этот тренд. В условиях жесточайшей конкуренции компания «Электролюкс» (Electrolux) производит 60 миллионов единиц продукции мирового класса на 53 заводах по всему миру. Директор компании Бернд Эберт стимулирует усилия по ускорению инноваций продукции и повышению качества обслуживания клиентов. По его оценке, «действующее производство слишком дорогое, чтобы использовать его в качестве экспериментального поля. Мы должны обеспечивать лучшее качество с наименьшими затратами, исключая простои производства».
Вице-президент iMFLUX Дэн Лампкин сталкивается с проблемой обеспечения бесшовного производственного процесса для растущего разнообразия деталей пресс-форм. Недавние сбои, вызванные неблагоприятными региональными и глобальными событиями, ставят новые задачи и вызовы, Дэн задается следующими вопросами: «Что мы должны остановить? Куда перенести производство?». Общий ответ на эти вопросы таков: технологические инициативы и принимаемые управленческие решения должны открывать новые способы ведения бизнеса сегодня и в будущем.
Бизнес-цель цифрового предприятия
Чтобы продвигать бизнес вперёд – несмотря на изменчивые и непредсказуемые рыночные условия – необходимы цифровые инструменты. Они обеспечивают:
- Скорость вывода на рынок – ускорение выполнения задач по всем дисциплинам начиная от идеи и далее следуя к проектированию, производству и обеспечению эксплуатации;
- Снижение рисков для репутации компании – повышение качества и обратная связь в реальном времени по всей цепочке создания стоимости;
- Повышение рентабельности – полное использование виртуального пространства перед инвестированием в реальное производство;
- Лидерство в отрасли – повышение эффективности инноваций и постоянное совершенствование;
Давайте посмотрим, с какими вызовами и проблемами сталкиваются сегодня руководители предприятий. Все производители, включая компании, производящие транспортные системы, медицинские устройства, системы генерации и передачи энергии, печатные платы, продукты питания и лекарства, следуют примерно одному и тому же процессу разработки и производства продукции, который состоит из четырёх этапов:
1) Разработка изделий (продукта), включая испытания.
2) Технологическая подготовка производства, определяющая операции и производственные системы.
3) Разработка плана-графика производства и выполнение.
4) Обеспечение послепродажного обслуживания, утилизация и оценка характеристик продукта.
Многие предприятия используют обычные процессы, которые обеспечивают выполнение работы на этих четырех этапах, но не являются наиболее эффективными. Операционные проблемы, такие как разрозненные системы, лоскутная автоматизация, разобщенность информации, отсутствие сотрудничества и сложные логистические проблемы, влияют на качество, эффективность и чистую прибыль.
Руководители осознают, что они должны трансформировать свои процессы, чтобы устранить барьеры между этими этапами, упростить поток информации и улучшить сотрудничество на протяжении всего процесса. Концепция и технология цифрового предприятия обеспечивает выход на следующий уровень достижений и позволяет руководителям справляться с вызовами на всех четырех этапах и обеспечить достижение четырех основных целей руководителей компании, а именно:
- Ускорение инноваций – быстрый технический прогресс и растущий спрос на массовую кастомизацию приводят к быстрому внедрению новых продуктов и инноваций.
- Проектирование безупречного производства – при сокращении объемов и размеров партий деталей производители хотят предвидеть каждую проблему производства и решить ее еще до первого запуска.
- Обеспечение качества и эффективности – вместо того, чтобы выбирать между качеством и эффективностью (исторически повышая одно снижалось другое), производители используют цифровые технологии для достижения обеих целей.
- Организация эффективного предприятия – поддержка репутации компании, обеспечивающей оптимальную производительность на протяжении всего производственного цикла с помощью оптимизации на основе данных в масштабах всего предприятия.
Использование концепции цифрового предприятия для создания цифровых двойников изделий и технологических процессов имеет решающее значение для достижения этих целей. «Цифровые технологии «Сименс» помогают нам быстро развивать современный подвижной состав. Это позволяет быть в курсе последних событий и конкурировать с известными компаниями как внутри страны, так и за рубежом», – говорит Петр Ваулин, начальник отдела проектирования, департамента НИОКР компании «Уральские локомотивы.
Цифровой двойник в действии
Цифровой двойник – основа и главная движущая сила цифрового предприятия, поскольку в виртуальной сфере он представляет каждый аспект жизни изделия от конструкторской документации до эксплуатационных характеристик, включая процессы, используемые для производства продукта.
Комплексный цифровой двойник применяется для моделирования, прогнозирования и оптимизации изделия и производственной системы перед инвестированием в физические прототипы и активы. Он обеспечивает ценный прогноз до начала производства, а также аналитические данные, которые способствуют постоянному совершенствованию производства.
По оценке Цви Фойер, старшего вице-президента по программным решениям для цифрового производства Siemens Digital Industries Software, «Очень важно иметь точный цифровой двойник всего производственного процесса. Это не только помогает производить продукцию более высокого качества по более низкой цене, но и формирует основу для будущих производственных технологий». На следующих четырёх реальных примерах вы увидите сквозь призму руководителей компаний, как цифровой двойник помогает достичь этих ключевых целей.
Первый пример компании EDAG демонстрирует, как цифровое предприятие ускоряет инновации и обеспечивает скорость вывода на рынок. Как поставщик автомобильных комплектующих с 70 предприятиями по всей Европе, группа EDAG, базирующаяся в Висбадене, Германия, обнаружила, что не может снизить сроки выхода на рынок, даже если внедряет новые бионические конструкции и методы аддитивного производства (Additive Manufacturing). Цель EDAG – сохранить конкурентоспособность за счёт использования возможностей, предоставляемых электрификацией автомобилей.
Компания EDAG перепроектировала воздуховоды системы для аккумуляторной батареи электромобиля, чтобы повысить эффективность охлаждения; новая конструкция должна была максимизировать массовый расход и минимизировать падение давления. Себастьян Флюгель, руководитель проекта Scalebat, EDAG отмечает: «Мы продемонстрировали, что аддитивные технологии также подходят для крупносерийного производства и решения реальных задач в автомобильной промышленности».
Технология цифрового двойника позволила EDAG выполнять генеративный дизайн (порождающие проектирование, где конструктивные решения определяет математический алгоритм), моделирование технологического процесса и подготовку к 3D-печати в единой программной экосистеме. Компания добилась следующих конечных результатов:
• Сокращения времени разработки на 50%
• Увеличения массового расхода на 6,4%
• Достижения 47% снижения падения давления на выходе
Следующий пример показывает, как компании могут разрабатывать и создавать безупречное производство (производственное оборудование является самостоятельным объектом разработки) и при этом существенно снижать риски, используя его цифровой двойник, выявляя проблемы задолго до того, как они могут возникнуть.
Производители автомобилей рассчитывают на быстрое внедрение и надёжную работу своих производственных систем. Как крупнейшая и наиболее комплексная компания по производству автомобильного оборудования в Южном Китае, Guangzhou MINO Equipment Co., Ltd. (MINO) успешно выполняет эти требования за счёт сокращения сроков поставки производственной системы, отказа от испытаний на заводе и достижения предсказуемого результата, используя цифровой двойник.
MINO достигла этих целей, удалив барьеры между функциональными подразделениями и интегрировав технологии производства с системами управления на объекте. Благодаря комплексному программному обеспечению цифрового двойника MINO проектирует свои системы в 3D и виртуально проводит пуско-наладку и ввод систем в эксплуатацию задолго до начала реальной работы.
Компания добилась:
• 98% точности моделирования производственной линии
• Сокращения времени отладки на месте на 35%
• Сокращения цикла проектирования на 30%
Инженерное программное решение обеспечивает возможности проектирования, анализа, моделирования и оптимизации для заводов, производственных линий и рабочих участков.
Таким образом, цифровой двойник снижает риски и сокращает количество дорогостоящих проблем, связанных с производством, за счёт точного планирования, симуляции и проверки. Это помогает производителю быстро выявлять и решать любые проблемы, которые возникают в процессе. Благодаря связи между производством, производственными операциями и бизнес-системами цифровой двойник помогает компаниям:
• Точно и в полном объёме проверять наличие ресурсов, возможности и производственные мощности до начала фактического производства
• Выполнять виртуальные проверки, которые выявляют и облегчают решение потенциально дорогостоящих проблем.
• Заблаговременно находить инженерные решения или изменения в цепочке поставок, чтобы лучше спланировать необходимые изменения процесса.
• Использовать производственную информацию с обратной связью для виртуального анализа повторяющихся проблем.
• Выполнять корректирующие действия и анализ воздействия для безошибочного внедрения изменений в производство.
Следующий пример показывает, как цифровые технологии способствуют совершенствованию производства и обеспечивают лидерство в отрасли. В данном случае превосходство достигается за счёт полной прозрачности и контроля на протяжении всего производственного процесса. Спрос на быстрый вывод более сложных и персонализированных продуктов побудил компанию Danfoss, производителя из Нордборга, Дания, с обширным портфелем промышленных решений и компонентов, поставить новую цель: согласовать продукты с широкими возможностями настройки с увеличением объёмов выпуска и большим разнообразием – все без ущерба для эффективности и качества.
На 71 заводе по всему миру компания Danfoss управляет массовой кастомизацией и производством по замкнутому циклу своей разнообразной линейки продуктов, используя гибкость сквозной цифровой производственной архитектуры.
Такой подход обеспечивает быструю адаптацию к новым конфигурациям для большего набора продуктов. Ключом к цифровой трансформации является бесшовная интеграция с системами автоматизации в цехах и модульными системами, которые связаны с существующей унаследованной системой. Она дает следующие преимущества:
• Повышенная скорость освоения новых изделий
• Повышенное качество и прозрачность продукции
• Снижение административных усилий и затрат более чем на 90%
По отзыву Аллана Педерсена, старшего ИТ-директора Danfoss, «MES система от «Сименс» позволяет нам вносить улучшения в процессы и устранять устаревшие инструменты. Двойное преимущество помогает улучшить качество продукции и эффективность процессов, а также снизить операционный риск и подготовить почву для будущих улучшений».
Таким образом, возможности проектирования и моделирования производства помогают создать цифровой двойник с использованием данных в реальном времени для оптимизации производственных и логистических систем до и во время производства. Программное обеспечение для управления процессами и данными помогает использовать существующую информацию о конструкции и производстве для создания планов процессов, оптимизации операций, сбора данных на производстве и эффективного управления изменениями.
Наконец, в заключительном примере мы посмотрим на опыт компании Porsche AG. Компания использует электронный макет изделия своей новинки Taycan для создания первого в мире решения для цеха на базе дополненной реальности (AR).
Цель – сделать сервисное и техническое обслуживание первого полностью электрического спорткара компании еще быстрее и проще. Количество и сложность компонентов, которые все чаще бывают связаны между собой, продолжает расти с упором скорее на электронную, нежели чем на механическую часть.
Цифровизация позволяет увеличить количество функций. В конечном итоге Porsche предлагает заказчикам все больше и больше возможностей настройки и кастомизации автомобиля – так, как этого хочет пользователь.
«Наша задача – сделать так, чтобы автомобили по-прежнему можно было ремонтировать, – говорит Робин Бансе, специалист по информационным системам цехов подразделения технического послепродажного обслуживания Porsche AG. – Мы хотим внедрить решение дополненной реальности для создания своеобразного «рентгена» автомобиля, чтобы мы могли увидеть его «начинку». – Например, специалисты цеха смогут осмотреть систему зарядки, аккумулятор, электромашину и кабельные соединения внутри автомобиля». Даже цепи тока можно будет посмотреть, не вскрывая корпус. Мы создали анимацию зарядного тока. Это значит, что мы видим, как электрический ток идет по высоковольтному кабелю при зарядке».
Благодаря новому технологическому решению сервисные специалисты смогут поднести планшет к автомобилю, и он будет автоматически распознан по конфигурации. Всегда доступна 3D-анимация конкретного компонента автомобиля, включая его описание, технические характеристики и инструкции по обращению, в частности, правильный момент затяжки болтов.
Porshe использует технологии для управления цифровым двойником автомобиля, чтобы визуализировать, описать процессы технического обслуживания на основе 3D данных, не дожидаясь готовности физических прототипов. Возможности анимации отдельных процессов позволяют получить максимально наглядные и информативные руководства, а технологии AR предоставляют простую процедуру выполнения работ уже на физическом автомобиле. Благодаря технологиям визуализации 3D-анимацию можно демонстрировать в любом центре Porsche в мире как на планшетах, так и на цеховых компьютерах.
Пример Porsche наглядно показывает, как можно внедрять и эффективно использовать концепцию цифрового предприятия в задачах разработки изделия и обеспечения послепродажного обслуживания. Именно результат труда разработчиков автомобиля дал возможность использовать подход «цифровой нити» для сквозного бесшовного последующего использования данных, новый уровень технических руководств по обслуживанию и ремонту должны обеспечить экономию времени и затрат на выполнение операций, обеспечив высокий уровень качества работ.
Многие руководители сегодня возглавляют культурный сдвиг в том, как данные распределяются, передаются и используются в своих организациях. Такой подход, основанный на данных, помогает им достигать высоких показателей производства в условиях нестабильного рынка. Когда предприятие управляется данными, это позволяет компаниям лучше прогнозировать на основе фактов, а не предположений, что улучшает реакцию на тенденции производства в реальном времени. В конечном итоге они могут реализовать процессы с обратной связью, которые помогают заранее предвидеть любые проблемы, возникающие в процессе производства.
Например, интернет вещей и аналитика данных позволяют получать практическую информацию об изделии и производственных процессах, которая способствует их постоянному совершенствованию, снижению производственных затрат и повышению качества. Предприятие, управляемое данными, позволяет компаниям получать превосходство на всех этапах – от концепции изделия до производства и характеристик продукта – и обратно. Компании могут получить огромные преимущества и превратиться в цифровое предприятие, внедряя процессы, работающие на основе данных.
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, цифровизация приносит немедленную отдачу сегодня и закладывает основу для будущего успеха. Как показывают приведенные примеры, сквозные процессы, основанные на технологии комплексного цифрового двойника изделия и его производственных процессов может преобразовать ваш бизнес благодаря:
• Ускорению вывода на рынок за счёт налаженного диалога между разработчиками и производителями;
• Снижению рисков за счёт выявления потенциальных производственных проблем до их возникновения;
• Увеличению прибыли за счёт оптимизированных процессов разработки, подготовки производства;
• Укреплению лидерства в отрасли с помощью процессов, управляемых данными, которые способствуют постоянному совершенствованию и росту.
Руководители прекрасно осознают, что будущее предприятия за цифровыми технологиями, которые стали необходимым элементом бизнес-стратегии успешного производителя. Цифровые инструменты необходимы для решения сложных производственных задач и улучшения бизнеса. Программное обеспечение для цифрового предприятия создаёт преемственность между инновационным изделием и лучшими в своём классе характеристиками.
Новые комментарии: