Proč digitální továrny představují budoucnost výroby Zjistěte, jak upravovat produkty na míru, rychleji je uvádět na trh a nastavit efektivnější procesy

Obsah

Úvod Co je digitální továrna? Pět přínosů digitalizace

Třífázový přístup Pohled do budoucna Shrnutí

Proč digitální továrny představují budoucnost výroby 2

Optimalizace továrny Navýšení výrobní kapacity Vyšší agilita Dosažení udržitelných cílů Rychlejší uvádění výrobků na trh

03 05 07

15 19 24

08 10 11 13 14

Úvod Výrobní průmysl se v posledních letech zásadně proměnil: procesy nově svěřujeme technologiím, chytrým strojům a umělé inteligenci (AI). Změny ale zřídkakdy probíhají synchronizovaně – a výsledkem jsou izolované iniciativy, které se míjejí s hlavním smyslem digitalizace. Když se přitom data z jednotlivých programů, procesů a od jednotlivých osob propojí, vznikne digitální továrna.

Digitální továrna neslouží jen k reprezentaci fyzického výrobního procesu, naopak: tento koncept bere v potaz i samotnou továrnu. Cílem digitální továrny je optimalizovat jak výrobní procesy, tak prostředí, v němž probíhají.

Skrze propojení dat digitální továrna umožňuje koordinovat jednotlivá oddělení, přispívá k vyšší agilitě v měnícím se světě a přináší společnostem konkurenční výhodu. Jde zkrátka o vrchol digitální transformace ve výrobním průmyslu.

Zavedení digitální kultury a přístupu zaměřeného na data01 Zrychlení digitální transformace v celé společnosti02

První kroky na cestě k digitální továrně působí jako jednoduché koncepty. Tak jako většina výrobních procesů jsou ale v praxi poměrně složité. Patří sem:

Investice do cloudových platforem s cílem vytvořit společné datové prostředí03

04 Využití automatizace a digitálních procesů pro vyšší produktivitu práce při menším počtu zaměstnanců

3Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Wilo potenciál transparentních dat vytěžuje naplno a v rámci celé společnosti. Naši inženýři dostupná data čím dál kreativněji využívají k rychlejšímu uvádění produktů na trh, zefektivňování výroby a zlepšování v mnoha dalších oblastech.“

4

Dr. Mustafa Mahmud Al-Haj, Senior Vice President Group Operations, Wilo SE

Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Co je digitální továrna? Pojem digitální továrna označuje sdílený virtuální model klíčových charakteristik továrny (např. její geometrie, chování a fungování), který na jednom místě zobrazuje všechny digitální sítě ze závodu i jeho provozu. Digitální reprezentace shromažďuje data o budově, systémech, zařízeních i procesech. Vlastník se tak může informovaně rozhodovat, jak provoz navrhnout, postavit a spravovat, jak ho rekonfigurovat a jak maximalizovat efektivitu a produktivitu všech zařízení.

Digitální továrna na životní cyklus továrny aplikuje stejné principy, které se využívají při optimalizaci životního cyklu vývoje produktu – ať už jde o myšlenkové vedení, systémy, teorie či metody. Nadto firmám umožňuje simulovat hypotetické scénáře a nacházet příležitosti k lepšímu fungování výrobního prostředí.

5Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Digitální továrny firmám pomáhají:

Vyrábět lepší produkty Oslovovat větší počet zákazníků01 02 Zvyšovat provozní efektivnost a udržitelnost

Více inovovat03 04 Rychleji uvádět výrobky na trh Sbírat využitelná data05 06

Digitální továrna představuje intuitivní ekosystém, který stojí na datech a dále ho obohacuje lidská vynalézavost. Pomáhá vám se přizpůsobit nestabilním podmínkám a lépe obstát v krizi.

6Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Pět přínosů digitalizace

7

Lídři výrobního průmyslu při pohledu do budoucna cítí optimismus, odolnost a jistotu. Ať už jste se do digitální transformace vrhli naplno, nebo teprve stojíte na začátku, jedno je jisté: potřebujete být agilnější a přizpůsobivější.

Digitalizace vám umožní shromažďovat data o fungování celého podniku. S jejich pomocí můžete oživit výrobní provoz a vytvářet příležitosti k růstu, např. skrze:

optimalizaci továrny

navýšení výrobní kapacity

vyšší agilitu

dosahování udržitelných cílů

rychlejší uvádění výrobků na trh

Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Optimalizace továrny S výrobou se pojí sedm oblastí, v nichž často dochází k plýtvání:

Digitální továrna odstraňuje nadbytečné činnosti, konsoliduje pracovní postupy a automatizuje procesy, čímž podporuje štíhlý provoz. Tím snižuje náklady a zvyšuje množství času, který mohou zaměstnanci věnovat činnostem s přidanou hodnotou.

Ideální digitální továrna integruje všechny a všechno – od výrobní haly, přes budovu a infrastrukturu, až po dodavatele i odběratele – a funguje v ní propojený tok dat. Vy díky tomu můžete automatizovat, předvídat další dění, a dokonce vytvářet jistou inteligenci, která maximalizuje efektivitu celého provozu.

Digitální továrna vlastníkům umožnuje simulovat alternativní scénáře a hledat efektivnější cesty k dosažení vytyčených cílů.

doprava zásoby

pohyb čekání

nadměrná výroba nadměrné zpracování

vady

8Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

V automobilce Porsche mají inovace dlouhou tradici. Její první komerčně dostupný špičkový sportovní model, totiž Porsche 356, vyjel na silnice 8. června 1948. Od doby, kdy se prvních 52 aut montovalo ručně v rakouské garáži, automobilka urazila značný kus cesty. Dnes v jedné z nejnovějších továren společnosti Porsche funguje dopravní systém jménem Flex-Line: modernizovaná montážní linka využívající autonomní vozidla, která převážejí auta z jednoho pracoviště na druhé a umožňují každou objednávku upravit podle přání zákazníka.

Společnost vytvořila integrovaný digitální model pro plánování a v něm si uhlíkově neutrální továrnu podrobně rozvrhla. Následně návrh iterovala tak dlouho, dokud nesplnil požadované specifikace, například na nosnost podlah (3 000 kg/m2). K modelu měli přístup i dodavatelé a mohli zařízení nakonfigurovat přímo do dostupného prostoru, aby spolu jednotlivé výrobní linky nekolidovaly. Dnes stuttgartská továrna běží na plné obrátky a virtuální model slouží jako vodítko při zlepšování provozu. Výsledkem je digitální továrna, která je zelenější, chytřejší a štíhlejší – koncept, který společnost pojmenovala „výroba Porsche 4.0“.

9Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Navýšení výrobní kapacity Výrobní průmysl zaznamenává prudký nárůst poptávky a nedávno dosáhl nejvyšší aktivity za posledních 37 let. Výrobci jsou dokonce na nejlepší cestě k tomu, aby překonali úroveň výroby před pandemií. Vývojem ale neprochází jen poptávka – mění se i přání spotřebitelů. Naprostou nutností se stala schopnost masové kustomizace; zákazníci si totiž rádi připlatí za produkty, které si mohou přizpůsobit k obrazu svému.

Digitální továrna vám pomůže se na rostoucí poptávku po produktech upravených na míru připravit – např. skrze výrobu malých sérií nebo rozšíření stávajícího sortimentu o nové prvky. Dejme tomu, že si od vás první zákazník objedná milion standardních per, druhý si přeje 1 000 per z titanu a třetí bude chtít 10 000 per v zelené barvě. Díky digitalizaci můžete pro každou zakázku navolit jiné parametry pro design i výrobu a přitom zachovat výrobní kapacitu, nebo ji dokonce navýšit. Získáte tak silnou konkurenční výhodu.

10Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Vyšší agilita

Stabilitu nám nic nezaručí – a uplynulé roky nám to názorně předvedly. Výrobní prostředí se sice neustále zlepšuje, firmy ale potřebují být co nejagilnější a připravit se na jakýkoliv další zvrat, který by mohl převrátit ekonomiku i svět vzhůru nohama.

Digitální továrna vám umožní vyrábět flexibilně. S chytrými stroji jste vynalézavější: rychle najdete alternativní řešení, změníte kurz, provedete potřebné úpravy, nebo se přizpůsobíte novému scénáři. Chybí vám kvůli potížím s dodavatelským řetězcem potřebná součástka? Vyrobíte si ji interně, nebo se spojíte s jiným výrobcem. Takový flexibilní model vám umožní hledat nové zdroje příjmů, minimalizovat problémy a ve větší míře inovovat.

11Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Francouzská společnost Brioche Pasquier prošla za dobu své existence obdivuhodným vývojem: z malé rodinné pekárny se vypracovala na mezinárodního výrobce francouzských specialit, například proslulých briošek. Jejich výrobu škáluje a decentralizuje – a aby zajistila stejnou kvalitu ve všech 18 závodech v různých zemích, továrny zdigitalizovala.

Evropské závody jsou propojené pomocí cloudu a slouží jako základ pro navrhování nových továren. Data z každé lokality se shromažďují v digitálním 3D modelu v programu Autodesk Navisworks a sdílí se s celou firmou, aby z nich mohli čerpat i inženýři odjinud. Tento přístup zajišťuje konzistentnost a propojuje firmu od A do Z: od fyzické výroby až po obchodní oddělení.

12Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Dosahování udržitelných cílů Společnosti sice produkují zboží, které zákazníci chtějí a potřebují, celý proces má ale dopady na životní prostředí. Podle Světového ekonomického fóra výrobní průmysl jako celek generuje 20 % globálních emisí a může za 54 % celosvětové spotřeby energie.

U továrny řízené daty se na základě shromážděných poznatků můžete přiblížit ke splnění udržitelných cílů, které vám ukládají oborové normy, vlády, nebo si je definujete sami. Někteří vaši konkurenti dokonce přidávají pozice zaměřené na udržitelnost přímo do vrcholového managementu. Rolí takového člověka je sledovat výkonnostní metriky, prosazovat ekologickou politiku a zajišťovat soulad s příslušnými předpisy.

Digitální továrna podporuje udržitelnější provoz skrze technologie:

Digitální dvojčata v reálném čase generují data, na jejichž základě mohou vlastníci činit udržitelnější rozhodnutí.

Generativní design umožňuje při navrhování i výstavbě digitální továrny a okolní infrastruktury hledat ekologické varianty (např. suroviny).

Pro společnosti usilující o nulovou spotřebu energie je digitální továrna kýženým krokem kupředu. Udržitelnost se řadí mezi klíčové faktory podněcující digitální transformaci – podle studie PwC Digital Factory Transformation Survey z roku 2022 její význam v této oblasti vzrostl v průměru o 150 %.

Automatizované systémy a AI sledují spotřebu energie (např. tepla) v závislosti na chování lidí v prostoru.

13Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Rychlejší uvádění výrobků na trh Výrobci se často zaměřují jen na životní cyklus produktu a zapomínají na životní cyklus továrny. Pro maximální produktivitu je přitom třeba optimalizovat prostředí, v němž výroba probíhá – a právě to je smyslem digitalizace. V digitální továrně se díky automatizaci a propojenému ekosystému informace přesouvají rychleji než v továrně tradiční.

Data se dají využít k rychlejšímu vývoji, iterování a pohotovému rozhodování. Světové ekonomické fórum např. zjistilo, že výrobci, kteří nejvíce pokročili s digitalizací (sdružuje je konsorcium Global Lighthouse Network), zrychlili uvádění výrobků na trh až o 89 %.

14Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Třífázový přístup

Návrh

Ať už budujete nový provoz, nebo přestavujete ten stávající, k vytvoření digitální továrny potřebujete projít třemi fázemi:

01 Výstavba02 Provoz03

15Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Návrh

Návrh digitální továrny začíná logistikou a rozvržením provozu. Nejprve si rozložte pracovní postupy na dílčí kroky – zvažte umístění stanic i zařízení a zamyslete se nad konfigurací, která maximalizuje produktivitu. Pokud už digitální transformací procházíte, máte možná k dispozici rozsáhlou knihovnu prvků, které lze v továrně použít.

Simulace pohybu osob, strojů a materiálu vám pomůže najít nejefektivnější prostorové rozložení. Eliminujete tak problematická úzká místa a zrychlíte uvádění výrobků na trh. V této fázi se do digitální koordinace továrny přidávají i dodavatelé.

Zároveň je na čase, aby se zapojili všichni aktéři a navrhli svou vlastní oblast – všichni při tom vycházejí ze stejného plánu. Lze oslovit např. ergonomy, kteří vyhodnotí jednotlivá pracovní místa, nebo specialisty na vzduchotechniku, kteří zmapují proudění vzduchu v objektu.

Továrny jsou obrovské budovy plné velkých strojů a pohyblivých součástí. Digitální navrhování umožňuje včas odhalit potenciální potíže s montáží, což minimalizuje problémy při stavbě a provozu a zrychluje spuštění továrny.

16Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Výstavba

Následuje samotná stavba digitální továrny. Celý proces se organizuje digitálně: technologie jako BIM (informační modelování staveb) pomáhají zkoordinovat jednotlivé týmy (architekty, projektanty a zhotovitele) a snižují riziko nedodržení rozpočtu či harmonogramu. Zapojením cloudové platformy pro stavebnictví získáte společné datové rozhraní a centrální zdroj dat pro všechny zapojené subjekty.

Továrně lze také vdechnout život virtuální realitou – aktéři si prostor lépe představí a snáze provedou případné revize. Předem také odhalíte kolize a budete mít jistotu, že usilujete o nejlepší možný výsledek.

Celou výstavbu lze podrobně rozdělit do fází a tím ji lépe zorganizovat a zefektivnit. S BIM nástroji zkoordinujete logistiku, pomocí vizualizací nasimulujete rozvržení továrny a opakovaně otestujete jak pracovní postupy, tak pohyb v prostoru. Po montáži veškerého zařízení se propojí a spustí jednotlivá pracoviště, a pak už stačí jen navyšovat výrobu do požadovaného objemu. Digitální továrna zároveň začne generovat zpětnou vazbu, kterou lze využívat k dalším rozhodnutím.

17Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Provoz

Vaše digitální továrna je v chodu a doslova překypuje daty, která volně proudí mezi jednotlivci, programy i procesy. Nad fyzickým objektem bdí digitální dvojče, které propojuje veškeré informace a umožňuje jednotlivým programům a sítím navzájem komunikovat. Díky virtuální reprezentaci máte přehled o celém provozu a dopadech každičkého rozhodnutí.

Na základě dat můžete provoz během životního cyklu nepřetržitě optimalizovat, a dokonce ho upravovat pro konkrétní výrobní série. Když například zjistíte, že pro vybranou zakázku potřebujete vyrobit o 10 % více produktů, ale počítali jste jen s 5% nadprodukcí, můžete za pomoci virtuálního modelu reorganizovat výrobní linku a vyráběný objem upravit.

Provoz tvoří přibližně 80–90 % nákladů na budovu – a digitální továrna je navržená tak, aby poskytovala rozsáhlý vhled do dat a tím náklady snižovala. Automatizace a strojové učení například upozorní na problém ještě předtím, než se zařízení porouchá, a usnadňují tak prediktivní údržbu. Tím se předchází nečekaným odstávkám (které výrobce stojí 50 miliard dolarů ročně) a výroba se nemusí přerušovat.

18Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Pohled do budoucna Společnost PwC v nedávné zprávě o digitálních továrnách mj. porovnávala společnosti, které do transformace továren investují přes 3 % svých čistých ročních příjmů, se subjekty, jež investují méně než 2 %. První zmíněné přitom mají 2,5krát vyšší pravděpodobnost, že dosáhnou vysoké návratnosti. Jak by mohla budoucnost plná digitálních továren vypadat? Pojďme do ní společně nahlédnout.

Větší zaměření na člověka

Koncept digitální továrny dnes stojí na technologiích, strojích, nástrojích a robotech. V jádru jde ale o to, co vše výše uvedené poskytuje: data. Budoucnost digitálních továren spočívá v agregaci dat z různých zdrojů a pátrání po tom, co nám společně odhalují. Propojená data nevedou jen k chytré výrobě; přispějí k výrobě inteligentní. Na základě informací z chytré továrny můžete přijmout konkrétní opatření s cílem závod optimalizovat a dosáhnout kýžené kvality. Při inteligentní výrobě se továrna zvládne na základě dat i sama rozhodovat – stroje např. rozpoznají, že je něco špatně, a situaci zkorigují.

19Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Transparentnější výroba

Kde se budou všechna data nacházet? Na cloudových platformách, kde lze provoz továrny sledovat v přímém přenosu a z libovolného úhlu. Tyto platformy zbourají hradby mezi izolovanými odděleními a svým přínosem přesáhnou zdi digitální továrny. Skrze digitální dvojčata, vyhodnocování dat pomocí AI a další technologie podpoří fungování celé vaší společnosti.

Platformy pro navrhování a výrobu, jako Autodesk Fusion, vám skrze jednotný datový model poskytnou centrální zdroj projektových dat pro celou organizaci a dodavatelský řetězec. Každý bude mít přístup k totožným datům, což vás zbaví repetitivních úkolů a procesů, podpoří produktivitu a v reálném čase poskytne klíčové informace o produktovém vývoji i obchodní činnosti.

Navíc do společného datového prostředí můžete přizvat dodavatele, zhotovitele a další aktéry. I oni mohou souběžně pracovat se stejnými daty, což vytváří dokonalé podmínky pro spolupráci. Výrobní podniky se čím dál častěji řídí spíše daty než výrobou – proto tyto platformy musí být postavené na důvěryhodném základě a nabízet bezpečné, spolehlivé, odolné a škálovatelné řešení.

20Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Odolnější dodavatelský řetězec

Podle americké Národní asociace výrobců je i nadále hlavní příčinou problémů s dodavatelskými řetězci nepropojenost dat. Pouhých 21 % malých výrobců má za to, že je jejich dodavatelská síť přehledná. Jak tento problém řeší digitální továrna? Umožňuje malým podnikům spolupracovat.

V budoucnu digitální továrny podpoří fungování sítí sloužících ke kooperaci – tak aby společnosti mohly sdílet vybavení i zdroje a posilovat odolnost jednotlivých firem i celého odvětví.

Distribuovaná výroba decentralizuje materiály i výrobu a umožní menším společnostem těžit z výhod digitální konektivity. V celosvětovém měřítku se 98 % výrobních společností řadí mezi malé a střední podniky. Těm často chybí kapitál, aby mohly do průmyslu 4.0 investovat v takové rychlosti a šíři jako jejich větší konkurenti. Skrze distribuovanou výrobu se mohou virtuálně spojit a vystupovat jako velká organizace, která má sílu srovnatelnou s obrovským podnikem.

21Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Vykrytí nedostatku talentů Digitální továrny promění nejen výrobní procesy, ale i povahu pracovních míst – a to je skvělá zpráva.

V příštích třech až pěti letech budou mnozí výrobci kvůli odchodům do důchodu čelit vyšší než 10% fluktuaci zaměstnanců.

Současným tempem bude ve výrobě do roku 2030 neobsazených 2,1 milionu pracovních míst, což celé odvětví vyjde na 1 bilion dolarů.

Podle 70 % společností, s nimiž jsme v kontaktu, AI podnítí zásadní nebo převratné změny v oblasti vývoje, výroby a nákupu, aby se tato mezera zaplnila.

10%

Co situaci způsobilo? Do oboru nenastupuje dost pracovníků, aby se vykompenzovalo množství zaměstnanců dosahujících důchodového věku. Automatizované pracovní postupy v digitálních továrnách výrobcům pomohou nedostatek pracovních sil překonat a umožní firmám odbavovat více úkolů, a to rychleji a s menším počtem vysoce kvalifikovaných talentů.

1 biliondolarů 70%

22Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Rychlejší posun k udržitelnosti

V roce 2019 jsme se výrobců dotazovali na jejich udržitelné cíle – a 52 % respondentů tehdy uvedlo, že se k nim zavázali veřejně. O dva roky později se toto číslo vyhouplo na 75 %. Podle společnosti PwC význam udržitelnosti jako klíčového stimulu pro digitální transformaci meziročně vzrostl o 150 %. U některých firem ale může existovat značná propast mezi vytyčeným cílem a schopností dosáhnout reálných výsledků.

Udržitelná výroba vás k cíli může přiblížit, a to skrze systémovou revizi průmyslových procesů, která odhalí a sníží množství energie, materiálů, času i úsilí vynaložených na výrobu a dopravu produktů.

Celý proces začíná analýzou dat o dodavatelském řetězci, výkonnosti továren, nemovitostech, dopravě a logistice. Efektivitu výroby můžete navýšit promptním zavedením hlubší automatizace a robotizace. Polovina elektrické energie v USA pohání elektromotory nezbytné pro chod průmyslových procesů; využití obnovitelné energie ve výrobních závodech proto může výrazně snížit emise.

Udržitelnost není populární jen mezi ekologickými aktivisty. Svým záběrem – čistšími výrobky s nižší uhlíkovou stopou, které navíc bývají levnější – oslovuje široké spektrum osob: od spotřebitelů, přes bankéře, až po regulační orgány. Tento trend navíc bude nadále zrychlovat.

23Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

Budoucnost je blíž, než si myslíte Přechod na digitální továrnu lze stejně jako mnoho jiných transformací provádět postupně, a přesto i v krátkodobém horizontu pociťovat jeho efekt. Rozhodnete-li se proměnit zavedené procesy, výhody přístupu zaměřeného na data při navrhování, výstavbě i provozu výrobního závodu okusíte záhy a snadno změnu přijmete za svou. Přínosy optimalizované výroby, vyšší výrobní kapacity, agility, udržitelnosti, schopnosti kustomizace a rychlejšího uvádění výrobků na trh se budou vzájemně násobit.

Kdykoliv budete mít přístup k potřebným datům a osoby s rozhodovací pravomocí se budou moci informovaněji rozhodovat a včas předcházet potížím. Výroba bude připravená na nepředvídatelné události a vaše firma zvládne předstihnout – a vyšachovat – konkurenci.

Celý obor se i nadále posouvá k plné digitalizaci továren. Kroky, které učiníte dnes – ať už jde o zaujmutí nového přístupu, zavedení technologií nebo navázání spolupráce s partnery – budou mít v příštích několika letech ohromné dopady.

Společnost Autodesk nabízí ucelené portfolio integrovaných technologií pro digitální továrny: nástroje pro rozvrhování a projektování továren, simulace, správu dat a procesů, digitální dvojčata apod. Umí vám proto poskytnout klíčové informace k navrhování, výstavbě a provozu lepších závodů, k jejich rychlejší rekonfiguraci a k maximalizaci efektivity a produktivity všech zařízení během celého životního cyklu továrny. To vše proto, abyste mohli čelit současným výzvám a byli připraveni na budoucnost.

Prohlédněte si řešení společnosti Autodesk pro digitální továrny

24Proč digitální továrny představují budoucnost výroby

https://boards.autodesk.com/digitalni-tovarna-detaily

Autodesk a logo Autodesk jsou registrované ochranné známky nebo ochranné známky společnosti Autodesk, Inc., a/nebo jejích poboček ve Spojených státech a/nebo dalších zemích. Všechny ostatní názvy značek, produktů nebo ochranných známek náleží příslušným držitelům. Společnost Autodesk si vyhrazuje právo kdykoli bez upozornění pozměnit nabídku, specifikace a ceny svých produktů a služeb a nezodpovídá za typografické nebo grafické chyby, které se mohou v tomto dokumentu vyskytnout. © 2024 Autodesk, Inc. Všechna práva vyhrazena.