Przemysł 4.0. Jak skutecznie przeprowadzić digitalizację zakładu przy pomocy RAMI 4.0 i HMI?

Transformacja cyfrowa nie polega na instalacji tylko jednego urządzenia czy wprowadzeniu konkretnego procesu. To wieloaspektowa reorganizacja całej firmy: stosowanych technologii, procesów czy modeli biznesowych. Coraz częściej zdają sobie z tego sprawę również firmy działające w sektorze produkcyjnym. Do końca 2027 roku wartość globalnego rynku rozwiązań z zakresu Przemysłu 4.0 ma wynieść 240,55 mld USD, przy założeniu rokrocznego tempa rozwoju na poziomie ponad 16%.

Nowoczesne podejście do architektury systemu

Założenia Przemysłu 4.0 w dużej mierze sprowadzają się do intensyfikacji przetwarzania i analizy danych, w efekcie odciążając pracowników od wykonywania powtarzalnych lub niebezpiecznych zadań i powierzając je maszynom. Dzięki temu zatrudnieni mogą skupić się na ważniejszych, kreatywniejszych czynnościach, które pomogą rozwinąć zakład produkcyjny. Jednak, aby było to możliwe, konieczne jest najpierw odpowiednie przygotowanie firmy i dokonanie odpowiednich wdrożeń. Jak ustalić, które czynności są najważniejsze i co powinno zostać wykonane w pierwszej kolejności, a co można odłożyć na dalsze etapy?

Z pomocą przychodzi tutaj RAMI 4.0 (Reference Architectural Model for Industrie 4.0) – model referencyjny architektury przemysłu czwartej generacji, który pomaga w określeniu i szczegółowym opisaniu pożądanej architektury systemu produkcyjnego. Służy on do usprawnienia komunikacji między interesariuszami i klasyfikowania zastosowań poszczególnych technologii, a w efekcie – sprawniejszej transformacji cyfrowej całego zakładu.

Dzięki osiom cyklu życia i tworzenia wartości (ujęcie biznesowe), hierarchii (przepływ surowców i materiałów składających się na poszczególne produkty) oraz architektury warstw, łatwo można zwizualizować i określić docelowy, pożądany kształt procesów. Usprawnia to proces decyzyjny, zarazem niwelując typowe wyzwania związane z różnymi wizjami, standardami komunikacyjnymi czy semantyką. Zaakceptowaną formę modelu można sprawnie rozparcelować – rozbijając złożone procesy na prostsze w zarządzaniu zadania z jasno określonymi i zrozumiałymi celami. Całość przebiega z zachowaniem ochrony danych i bezpieczeństwa informatycznego.

System ERP zasilany z panelu HMI

Następnym krokiem jest wdrożenie systemu ERP na podstawie tego modelu referencyjnego oraz zainicjowanie procesu akwizycji danych produkcyjnych, które go zasilają poprzez implementację panelu operatorskiego HMI. To interfejs pośredniczący między maszyną lub procesem a operatorem, taki jak panel dotykowy komputera pokładowego w samochodzie czy terminal płatniczy w sklepie. Dzięki instalacji panelu HMI można uzyskać dostęp do szeregu funkcjonalności, takich jak logowanie, integracja z systemem zewnętrznym typu ERP, wizualizacja danych na bieżąco czy ustawienie powiadomień o sytuacjach wymagających reakcji. Zaletą panelu HMI jest relatywnie niski koszt, co obniża próg finansowy konieczny do zainicjowania transformacji cyfrowej – również w małych i średnich zakładach przemysłowych, które często dostrzegają konieczność digitalizacji, ale nie zawsze dysponują odpowiednimi  budżetami.

Zanim jednak dojdzie do takiego wdrożenia, przeprowadza się analizę aktualnej sytuacji ekonomicznej i technologicznej przedsiębiorstwa eksploatującego system ERP – m.in. procesów związanych z obsługą finansów, magazynowania, logistyką, ale także stanu infrastruktury IT i kompetencji cyfrowych bezpośrednich użytkowników. Analiza przedwdrożeniowa obejmuje również sprawdzenie ograniczeń i wymagań użytkowników w przedsiębiorstwie w takich obszarach jak: strategia innowacyjności, limit środków finansowych, kadry czy stopień przygotowania do digitalizacji. To przykładowe obszary, jednak szczegółowy przebieg tego etapu zależy w dużej mierze od danej firmy i jej potrzeb technologicznych.

Wsparcie po uruchomieniu nowego systemu

Po realizacji analizy przedwdrożeniowej, następnymi etapami implementacji są: faza przygotowawcza i kilkudniowy sprint mierzalny w czasie oraz zakresie. Efektem jest uruchomienie panelu operatorskiego na funkcjonującej linii technologicznej. To jednak nie koniec wsparcia S&T – klient może liczyć również na asystę powdrożeniową, która w pierwszych godzinach stabilizacji systemu redukuje liczbę ewentualnych błędów i wspiera załogę w samodzielnej pracy w nowym trybie. To szczególnie istotne w firmach, gdzie pracownicy są mniej skłonni do akceptacji nowych technologii informatycznych.

Wdrożony panel HMI został wykorzystany do poprawienia jakości danych przesyłanych do systemu ERP. Dotychczas przekazywano do niego dane w formie papierowej, na podstawie ręcznie sporządzanych dokumentów dostarczanych do biura, z których następnie przepisywano informacje do systemu. Generowało to szereg wyzwań, takich jak brak bieżącego wglądu w funkcjonowanie firmy,  opóźnienia w dostarczaniu danych, nikła możliwość kontroli czy analizy ich prawidłowości, nie wspominając już o wysokim procencie możliwych błędów odczytu, które trudno było zweryfikować. Dodatkowo, każdorazowe zabrudzenie czy zalanie przekazywanych dokumentów istotnie wpływało na możliwość ich dalszego przetwarzania.

Zaawansowane raportowanie procesów produkcyjnych

Proces raportowania produkcji za pośrednictwem panelu operatorskiego HMI umożliwił digitalizację procedury, redukując w ten sposób czasochłonność całego procesu i zwiększając jej odporność na błędy ludzkie. Teraz dane do systemu ERP są wprowadzane na linii produkcyjnej za pomocą skanera kodów kresowych, który umożliwia zeskanowanie kodu zlecenia i określenie  liczby wykonanych produktów oraz odnotowanie ewentualnych dodatkowych informacji. W efekcie firma dysponuje informacjami o zużyciu surowców, liczbie gotowych wyrobów oraz stratach na bieżąco, tuż po zakończeniu operacji.

Na podstawie tych danych generowane są automatyczne raporty, które decydenci mogą otrzymać w formie elektronicznej za pośrednictwem systemu ERP. Wdrożenie w pełni cyfrowego przepływu danych od źródła (Single Source of Truth) do miejsca ich gromadzenia w bazie, umożliwiło także sprawniejsze dostosowanie się do wymogów Krajowej Administracji Skarbowej, która prowadzi rygorystyczny nadzór nad produktami akcyzowymi i wymaga prowadzenia ich obligatoryjnej ewidencji oraz identyfikowalności.

Zaprojektowane i uruchomione środowisko operacyjne zrealizowano w granicach budżetu finansowego wdrożenia i w terminach zgodnych z harmonogramem. Rozmowy z przedstawicielami kadry zarządzającej przedsiębiorstwa potwierdziły, że decyzja o realizacji implementacji szybko się opłaciła – zwrot z inwestycji (ROI) istotnie przewyższył koszty. W efekcie, dzięki skutecznej transformacji cyfrowej, firma może lepiej konkurować na zmieniającym się rynku.

Więcej szczegółów na temat przeprowadzonego wdrożenia, razem z omówieniem technicznych aspektów wszystkich procesów, można znaleźć w artykule naukowym pt. „RAMI 4.0 w transformacji cyfrowej przedsiębiorstwa – studium przypadku”, opracowanym przez naszego pracownika – Adama Ostrowskiego, konsultanta wdrożeniowego BI i ERP.