Czym jest Przemysł 4.0?

Postępująca cyfryzacja, coraz doskonalsza automatyzacja procesów produkcyjnych i internet rzeczy sprawiają, że zakłady przemieniają się w inteligentne fabryki. Działające w nich cyfrowe sieci urządzeń umożliwiają prowadzenie automatycznej, samozarządzającej się produkcji. Główna idea Przemysłu 4.0 (Industrie 4.0) brzmi: ludzie, maszyny, wyposażenie, procesy logistyczne i produkcyjne komunikują się i współpracują ze sobą. I to na każdym etapie powstania produktu. Tak gęsta sieć kontaktów przekłada się na elastyczniejsze zarządzanie produkcją, eliminację pracowniczych błędów, skuteczniejszą kontrolę jakości, mniejsze marnotrawstwo materiałów i komponentów, a także większa indywidualizacja produkcji, dopasowana do indywidualnych oczekiwań klientów.

Obecnej, czwartej już w historii ludzkości, rewolucji przemysłowej nie byłoby bez RFID.

Czym jest RFID?

Bardziej rozeznani w bezprzewodowych technologiach mogą zdziwić się, że RFID, czyli technologia powstała podczas II wojny światowej, jest niezbędna dla przemysłowego przewrotu XXI wieku. RFID wciąż odsłania swoje nowe możliwości oraz zastosowania, zyskując uznanie w takich obszarach jak handel, kontrola dostępu czy logistyka. Zastosowanie RFID w Przemyśle 4.0 jest logiczną kontynuacją tego trendu. Właściwości tej technologii doskonale nadają się do automatyzacji produkcji i inteligentnego zarządzania procesami zachodzącymi w fabryce.

Kluczową właściwością RFID jest bezbłędna, błyskawiczna i zbiorcza identyfikacja znaczników (tagów) z dużej odległości. W ciągu 1 sekundy RFID odczyta z odległości do 12 metrów nawet 300 przedmiotów, palet czy pudeł z dokładnością sięgająca 99,7%. To rozwiązanie przyda się do inwentaryzacji czy systemów lokalizacji w czasie rzeczywistym.

Tagi RFID – występujące w dowolnym kształcie i rozmiarze (np. jako tag-smycz, naklejki czy karty identyfikacyjne) – mogą pomieścić znacznie więcej informacji niż kody kreskowe. Te informacje mogą być następnie modyfikowane, usuwane lub uzupełniane o nowe dane. Tagi są więc wielokrotnego użytku, w przeciwieństwie do kodów kreskowych. Znaczniki RFID słyną też ze swojej wytrzymałości: nie ścierają się, nie odklejają się, nie zużywają się. Nie uszkodzi ich nawet medyczna sterylizacja. Będą więc funkcjonowały w każdych, nawet najcięższych warunkach.

Technologia RFID jest technologią elastyczną. Dlatego z powodzeniem da się ją zastosować na różnych etapach produkcji w każdej fabryce. Niezależnie od rozmiaru zakładu czy charakteru działalności.

Przyjęcie towaru

Dzięki oznakowaniu tagami RFID pojedynczych produktów, jak i palety czy pudeł, przyjęcie towaru staje się w pełni automatyczne. Towar musi jedynie przejechać przez portal RFID, by dostawa została błyskawicznie zeskanowana, porównana z formularzem zamówienia oraz wprowadzona do systemu. Eliminuje się zaangażowanie pracownika, który nie musi już ręcznie zajmować się każdym pudłem bądź paletą. Łatwo wychwytywane są też wszelkie niezgodności dostawy z zamówieniem, co ma kluczowe znaczenie dla wszystkich dalszych procesów produkcji.

Inwentaryzacja

Dokładność inwentaryzacji często pozostaje daleka od tego oczekiwanego. Dzięki RFID dokonuje się jego automatyzacja: inteligentne regały (z antenami i czytnikami RFID) 24/7 monitorują liczbę wszystkich oznakowanych produktów. Informacje w systemie nt. stanów magazynowych są zawsze aktualne. Łatwo zaplanować precyzyjne dostawy konkretnych produktów. Inwentaryzację mogą przeprowadzać także pracownicy, korzystając z mobilnych czytników RFID. Dzięki temu, że technologia ta potrafi rozpoznawać przedmioty zbiorczo i w krótkim czasie, sama inwentaryzacja skraca się do maksymalnie kilku minut. A jej dokładność będzie bliska 100%.

Lokalizacja produktów

Od chwili znalezienia się produktu na terenie zakładu, możliwe jest precyzyjne śledzenie go oraz lokalizowanie w dowolnym momencie. Łatwo zorientować się, na jakim etapie produkcji właśnie się znajduje, jak długo pozostaje na linii montażowej i czy nie dzieje się z nim coś niepokojącego. RFID zapewnia pracownikom fabryki dwa rodzaje widzialności:

• suppliers traceability (tzw. widzialność wsteczn – dostarczająca wiedzę nt. produktów trafiających na halę produkcyjną;
• process traceability (tzw. widzialność wewnętrza) – informująca, co powstaje w fabryce, z czego jest to wykonywane.

RFID jest też na tyle rozbudowaną technologią, że pozwala na śledzenie, który z pracowników jako ostatni miał kontakt z danym przedmiotem, kiedy i dokąd go przeniósł. W tagach przydzielanych pracownikom można określić, czy mają oni uprawnienia do interakcji z konkretnym sprzętem: czy mogą je przenosić, wynosić lub użytkować. Łatwo też zdefiniować, które przedmioty w ogóle nie mogą opuszczać danego sektora, pomieszczenia lub terenu: taka próba ich przeniesienia wywoła alarm.

Kontrola jakości

Wykorzystanie RFID do tego procesu ilustruje kluczowy aspekt Przemysłu 4.0, czyli komunikację między urządzeniami. Otóż, w wypadku zidentyfikowania nieprawidłowości w trakcie produkcji (np. na linię montażową trafia niewłaściwy model), czytnik RFID przerywa proces. Ta technologia może także sterować kontrolą jakości: decyduje np. o czasie trwania systemów clean-in place w zależności od tego, jaka partia produktów znajduje się na taśmie. RFID wykorzystywane jest również do kontroli już gotowych fabrykatów: jeśli z linii zjedzie wadliwy produkt, nie spełniający określonych i zdefiniowanych norm, poinformuje o tym, umożliwiając albo usunięcie defektu, albo usunięcie produktu w ogóle.

Indywidualizacja produkcji

To dzięki RFID możliwa staje się indywidualizacja produkcji, będąca odpowiedzią na wymogi klientów. Łatwo wyobrazić sobie sytuacje, gdy producent samochodów musi w jednej partii dostarczyć kilkadziesiąt egzemplarzy samochodów, różniących się między sobą takimi szczegółami jak felgi, kolor zderzaków czy elementy wyposażenia wnętrza. Z RFID proces indywidualizacji staje się automatyczny, a ryzyko pomyłki i montażu niewłaściwej części spada niemal do zera. Oznakowanie produktów tagami sprawia, że są one rozpoznawane i bezbłędnie przyporządkowywane do poszczególnych modeli - zgodnie z zamówieniem klienta. Czytniki RFID same decydują, który komponent zastosować i zamontować.

Kompletacja i załadunek wysyłki

Gdy fabrykaty są już przygotowane, pozostaje zająć się ich wysyłką. By uniknąć pomyłek i kosztów przymusowych zwrotów oraz ponownych wysyłek, warto ponownie skorzystać z portalu RFID. W kilka sekund sprawdzi on zgodność zawartości pudeł czy palet z formularzem wysyłki. Jeśli wysyłka będzie niekompletna lub znajdą się w niej niewłaściwe produkty, pracownicy zostaną o takim fakcie natychmiast powiadomieni.

Kontrola pracowników

Także pracownicy mogą nosić tagi – np. w postaci tagów-smyczy. Dzięki tym spersonalizowanym znacznikom możliwe staje się mierzenie wydajności członków załogi: o której rozpoczynają i kończą swoją zmianę, jak wiele czasu spędzają w wyznaczonych strefach, a ile na przerwie, ile czasu potrzebują na realizację wyznaczonych im zadań etc.

Ewakuacja załogi

RFID usprawnia płynność przepływu informacji nt. bieżącego przebiegu ewakuacji. W chwili jej rozpoczęcia koordynator otrzymuje natychmiast precyzyjną informację, ilu pracowników znajduje się na zagrożonym terenie. W czasie rzeczywistym na jego aplikację trafiają również dane, kto z nich zameldował się już w punkcie zbiórki. Skutecznie minimalizowane jest ryzyko, że ktokolwiek zostanie pominięty przy ewakuacji i pozostawiony bez pomocy. Koordynator ewakuacji jest też w stanie udzielić wyczerpującej informacji o przebiegu akcji służbom ratowniczym, przybywającym na teren zakładu.

Fabryczne rewolucje

Przemysł 4.0 jest faktem, a nie ideą czy postulatem. Najlepiej widać to w Niemczech, gdzie najpierw do industrialnego przewrotu. W Saksonii w fabryce Fraunhofer IWU Chemnitz maszyny są monitorowane i kontrolowane przez komputery, a pozyskiwane w trakcie obserwacji dane trafiają do chmury. Dane te są następnie agregowane i analizowane po to, by komputery mogły poprawić wydajność maszyn. Siemens w swojej berlińskiej fabryce, dzięki przeprojektowaniu jej zgodnie z zasadami Industrie 4.0, znacząco zredukował czas przepływu komponentów do produkcji gazowych turbin. Niedaleko Bremy, w zakładzie WS Kuntstoff-Service GmbH maksymalnie usprawniono przepływ danych między poszczególnymi etapami produkcji tak, by działające tam urządzenia mogły precyzyjnie informować pracowników o przebiegu każdego z procesów.

To tylko mikroskopijny odsetek fabryk, które poddały się już czwartej rewolucji przemysłowej. Liczba zakładów działających w oparciu o nowe standardy będzie się zwiększać. Stworzony przez PriceWaterhouseCooper raport „Industry 4.0: Building Your Digital Enterprise” (PwC, 2016) informuje, że wysoki poziom automatyzacji charakteryzuje już 33% światowych przedsiębiorstw. Ten odsetek ma się zwiększyć w ciągu najbliższych 5 lat i sięgnąć aż 72%. Nic dziwnego, skoro właściciele firm deklarują, że na Przemysł 4.0 zamierzają co roku, do 2020 roku, wydawać niebagatelne 907 miliardów dolarów. Obecnie najczęściej zautomatyzowane procesy to te z obszaru rozwoju produktu oraz inżynierii, a także w pionowej integracji łańcucha wartości.

W Polsce zmiany zachodzą wyraźnie wolniej – co nie oznacza, że nie ma ich wcale. Według autorów „Badania stopnia automatyzacji firm w Polsce” (ASTOR, 2016), 15% polskich firm jest w pełni zautomatyzowanych, a kolejne 76% może wykazać się częściową automatyzacją. Warto zadbać, by dołączyć do grona liderów, wyznaczających rynkowe trendy. Zwłaszcza że z RFID dołączenie do przemysłowej rewolucji jest całkiem proste. A akurat w Polsce dostępność zaawansowanych, by nie powiedzieć: innowacyjnych, produktów RFID jest bardzo dobra.

Autorka tekstu: dr inż. Karolina Kozłowska, prezes Smart Technology Group, specjalistka zajmująca się technologią RFID od 9 lat.