Как Индустрия 4.0 и искусственный интеллект могут трансформировать производство?

Новые цифровые технологии позволяют модернизировать эклномику производства, повышая его эффективность и ускоряя устойчивое развитие.

За последние 50 лет во всем мире производители внедрили целый ряд программ и методик, направленных на снижение затрат, повышение качества продукции и качества обслуживания клиентов. Бережливое производство, полное техническое обслуживание (TPM), полное управление качеством (TQM), "Six Sigma" и, в некоторых случаях, полная производственная система дали хорошие результаты. Мы наблюдали, как компании, успешно использующие эти подходы, такие как Toyota, Procter & Gamble и Danaher, повышали производительность на 6% и более в год.

Эти инвестиции не устарели, но их также недостаточно. Чтобы эффективно конкурировать в будущем, необходимо переосмыслить то, что возможно сегодня.

Два важнейших события подняли планку для производителей, реализующих стратегию "завод будущего". С точки зрения возможностей, цифровые технологии и Индустрия 4.0 переопределили возможности производственных систем нового поколения. При правильном внедрении эти новые возможности могут повысить производительность более чем на 10% и создать целый ряд дополнительных преимуществ, касающихся гибкости, качества, потребления природных ресурсов, распределения капитальных вложений, экономии трудовых ресурсов и т.д.

Приведем лишь несколько цифровых возможностей: искусственный интеллект (ИИ) может, по сути, читать мысли покупателя, прогнозировать спрос и направлять продукцию по индивидуальным маршрутам в цепочке поставок (не говоря уже о создании художественных произведений), а производственные установки становятся самовосстанавливающимися и самообучающимися, освобождая людей для решения творческих задач и управления. Многочисленные преимущества цифровых технологий не остаются незамеченными ведущими компаниями. По результатам недавнего опроса 270 руководителей производственных предприятий по всему миру, респонденты, утверждающие, что цифровые технологии хорошо интегрированы в их производственные системы, в три раза чаще говорят о том, что они близки к достижению своих целей в области производственных систем, чем те, кто не имеет высокого уровня интеграции.

Однако эти возможности достижения ценности в масштабах производства дополняются и становятся еще более убедительными в связи с растущим перечнем проблем, стоящих перед производственным сектором. Главным из них является требование устойчивого развития, поскольку заказчики, сотрудники, регулирующие органы и другие заинтересованные стороны требуют заметных улучшений по целому ряду показателей декарбонизации, экологичности и смежных параметров. Кроме того, производители сталкиваются с новым конкурентным давлением и растущими ожиданиями заказчиков, которые требуют большей гибкости и адаптации, сокращения сроков выхода на рынок, повышения качества продукции и других изменений в своей деятельности.

Именно поэтому производителям крайне важно переходить на инновационные системы снабжения и производства. Этот важнейший компонент фабрики будущего объединяет традиционные подходы, о которых говорилось выше, с современными цифровыми возможностями, позволяя ускорить процесс обеспечения устойчивого развития, оптимизировать процессы и рабочие потоки, а также изменить способы вывода продукции на рынок.

Именно поэтому производителям крайне важно переходить на инновационные системы снабжения и производства. Этот важнейший компонент завода будущего объединяет традиционные подходы, о которых говорилось выше, с современными цифровыми возможностями, позволяя ускорить процесс обеспечения устойчивого развития, оптимизировать процессы и рабочие процессы, а также изменить способы вывода продукции на рынок.

Такой неинтегрированный подход имеет множество недостатков, и один из главных - упущенная возможность эффективно решать проблемы устойчивого развития. В ходе вышеупомянутого исследования мы выяснили, что многие респонденты ожидают, что через два года устойчивое развитие станет главным пунктом их повестки дня (см. рис. 1), что поставит его почти в один ряд с производительностью.

Рис. 1

Вопросы устойчивого развития становятся все более сложными и оказывают глубокое влияние на всю цепочку создания стоимости компании - от разработки и поиска поставщиков до транспортировки, использования и утилизации. Выбросы углекислого газа, дефицит воды, трудовые отношения, государственное регулирование и быстро меняющиеся ожидания потребителей - вот лишь некоторые из факторов, заставляющих уделять вопросам устойчивого развития первостепенное внимание.

Многие из этих проблем взаимосвязаны и могут быть адекватно решены только в рамках хорошо интегрированной производственной системы с использованием цифровых технологий во всем потоке создания стоимости. Наш подход предполагает, что устойчивое развитие и циркулярность должны рассматриваться как важнейшие составляющие полностью интегрированной системы поставок и производства, а не как отдельные, разовые усилия.

Интегрированная система, основанная на четкой цифровой стратегии, является ключом к воплощению заявленных компанией целей в области устойчивого развития в действия и решения, принимаемые в цехах, которые превращают эти амбиции в реальность. Она способствует расширению кругооборота продукции, что помогает оказывать положительное воздействие на окружающую среду.

Принципиально новый подход к производственной системе - сочетание стратегических принципов с методами и инструментами, воплощающими эти принципы в жизнь, - позволит решить эти проблемы и вывести компанию на лидирующие позиции. Тщательный анализ уровня зрелости позволяет определить приоритеты и внедрить эти принципы и элементы, гарантируя, что решение будет соответствовать вашим текущим и будущим возможностям и конечным целям

Чтобы сделать эти принципы осязаемыми, мы связываем их с десятками отдельных элементов, которые охватывают все ваши операции, от рабочих мест до производственных линий, и в конечном итоге выходят за пределы вашей организации.

Эти элементы делятся на две большие категории: сеть и система снабжения и производственная система. Первая включает в себя такие элементы, как соединение цепочек поставок, проектирование операций, производственный след, круговое проектирование (ключевой элемент, поскольку компании воплощают свои стратегии устойчивого развития в жизнь, интегрируя принципы устойчивости и кругооборота в эти основные системы) и т.д. Каждый из них состоит из нескольких компонентов, которые могут быть развернуты в соответствии с конкретными потребностями или амбициями.

Последний включает в себя такие модули, как интеллектуальное управление качеством, связанные линии, синхронизированные ИТ- и информационные основы нового поколения, культура, ориентированная на безопасность, самообучающаяся организация и многие другие, каждый из которых состоит из нескольких специфических возможностей и атрибутов.

Например, интеллектуальные производственные процессы включают в себя элементы, касающиеся производства (такие как сокращение отходов, стандартизация рабочих инструкций и гибкие рабочие места), интеллектуальное управление качеством и надежное состояние активов. Устойчивость и циркулярность включают такие элементы, как циркулярные потоки стоимости и циркулярный проект и культура, ориентированная на безопасность. Синхронизация потоков стоимости включает в себя такие возможности цепочки поставок, как сквозная прослеживаемость и планирование потоков, а также стратегические решения, гибкое планирование предприятия, архитектура ИТ и данных нового поколения и многое другое.

В общей сложности существует более трех десятков элементов, которые могут помочь преобразовать вашу сеть поставок и завод в систему, готовую к будущему, начиная с сегодняшнего дня.

Не все элементы в равной степени относятся к каждой компании. Главное для начала - определить, какие из основных и сопутствующих элементов наиболее актуальны для вашей отрасли и номенклатуры продукции, и разработать подходящий для вас подход к созданию предприятия будущего. Например, для многих производителей дискретной продукции важен цельный поток, но не для капиталоемких производств с непрерывным процессом, где главным приоритетом является надежное центрированное обслуживание.

Разумное начало также включает в себя оценку уже реализованных решений и их дальнейшее развитие. Большинство компаний внедрили те или иные стандарты, основанные на TPM, бережливости, "Six Sigma" или полных производственных системах, что создает основу, которая может быть усовершенствована или переработана путем внедрения новых цифровых технологий. Наше исследование показало, что такая интеграция необходима для реализации ценности в масштабах компании. Компании, эффективно интегрировавшие цифровые технологии в свои производственные системы, значительно ближе к достижению своих целей, чем те, кто этого не сделал, причем с перевесом более чем в 3 к 1.

Ориентированная на будущее сетевая, снабженческая и производственная система обеспечивает четкий путь к автономному производству, открывая эру:

Путь к этому будущему состоянию будет различаться в зависимости от компании, предприятия и даже конкретного потока добавленной стоимости на предприятии, в зависимости от уровня зрелости и краткосрочных и долгосрочных целей, которые они ставят перед собой. Уровень амбиций будет зависеть, по крайней мере частично, от тщательного анализа затрат и выгод. Компаниям, находящимся на более высоком уровне зрелости, необходимо учитывать уровень и типы требуемых технологий (от датчиков до полностью интегрированных цифровых решений), необходимую ИТ-инфраструктуру для масштабирования, а также набор навыков, которые необходимо развить (или восполнить пробелы) для эффективной работы завода будущего.

Разумеется, эти затраты и сложности необходимо будет сопоставить с ожидаемым повышением гибкости, стоимости, устойчивости, качества продукции, оперативности реагирования на запросы клиентов и многими другими потенциальными преимуществами.

Авторы: Jörg Gnamm, Thomas Frost, Frank Lesmeister, and Christian Ruehl