6 digitálních trendů ve výrobě a kyber-automatizaci pro rok 2022

Jak čipová krize, zpožděné dodávky materiálů, lockdowny a chronický nedostatek kvalifikovaných zaměstnanců formují současné trendy ve výrobě a průmyslu?

Rok 2021 se zapsal do dějin jako další turbulentní a disruptivní období. Výkyvy a nestálost výrazně ovlivňovaly právě výrobní podniky, strojírenství a průmysl. Rok 2022 měl být dobou rehabilitace po intenzivních a vyčerpávajících dvou kovidových letech.

Nicméně i nový rok se změnil na další zápas o udržitelnost provozních procesů. Čipová krize, opožděné dodávky materiálů, lockdowny a chybějící personál komplikují provozům funkční a efektivní řízení výroby.

Jakákoliv očekávání pozitivních změn na rok 2022 se rozplynula dne 24. února, kdy kovidovou realitu nahradila realita válečná. Narušení geopolitické situace, stoupající ceny energií a rostoucí inflace se přidávají do již tak dosti intenzivní palety výzev s jakými se podniky musí vyrovnávat.

V éře nikdy nekončících krizí, výpadků a obstrukcí ztrácejí etablované procesy a standardizované postupy nejen výkonnost, ale i relevanci. Globální pandemie se stala katalyzátorem digitalizace desetiletí. Zatímco přicházející a přetrvávající krize urychlují transformační procesy podniku. Kromě výkonnosti a efektivity se mezi klíčové vlastnosti procesů dostaly také pružnost, odolnost a udržitelnost.

Jak se výrobní podniky mohou připravit na bezchybný provoz v době permanentní nejistoty?

Kromě měnících se preferencí spotřebitelů či sezónních trendů ovlivňuje výrobní procesy čím dál tím více nepředvídatelných faktorů a okolností. Na ty musí podniky navíc reagovat v relativně krátké době. Výroba a průmysl se podobně jako ostatní odvětví musela naučit fungovat v době nejistoty a prudkých změn. Nicméně, na rozdíl od jiných odvětví, výrobní a průmyslové procesy nelze měnit ze dne na den, aby se adekvátně přizpůsobovaly neustále se měnícím podmínkám na trhu.

Právě digitální technologie pomáhají zmírňovat a minimalizovat negativní dopady i škody v dobách nejistoty. Při správném nastavení provozního modelu, dokáží navíc tyto technologie předcházet i významnějším negativním vlivům. A to především díky správné strategii udržitelnosti. Následující technologické trendy naznačují, jak se bude odvíjet blízká budoucnost výrobních podniků, průmyslu a jejich provozní procesy vzhledem k neustále se měnícím normám a požadavkům.

Daty řízený procesní management

„60% povolání by mohlo automatizovat až 30% svých pracovních úkolů“ (zdroj: McKinsey)

Přesná a aktuální data jsou v současnosti nezbytná nejen pro správné plánování, ale především pro bezvadné a včasné řízení výrobních a zásobovacích procesů. Dvojnásob to platí pro kritické a krizové momenty, kdy je nutné v relativně krátkých intervalech přicházet s:

• alternativními řešeními,
• pohotovostními plány,
• nebo záložními scénáři.

Permanentní monitoring a relevantní reporty jsou nezbytné pro správné rozvrhování a včasnou synchronizaci procesů ve výrobě. A to zejména během turbulentních období a neustále se měnících podmínek v domácím i mezinárodním prostředí.

Zrychlující se informační toky v podniku i mimo něj, také vyžadují zrychlená kvalifikovaná rozhodování. I proto je nutná datová viditelnost hlavních podnikových procesů, která již v současné fázi digitální transformace představuje nezbytný standard.

Dostupnost senzorů a IoT řešení pro sběr různých dat radikálně rozšířila současné možnosti jejich využití. Obě technologie jsou obvykle součástí moderních MES systémů nebo automatizačních MOM řešení. MES/MOM systémy umožňují významně zkvalitňovat business intelligence (BI) podniku a jeho základních procesů.

Vzhledem k množství rozhodnutí, která je nutné v průběhu výrobní změny nebo dodržení denního plánu provést, se začíná také většina rutinního rozhodování automatizovat inteligentními řešeními. Jelikož rozšiřování optimalizace podnikových procesů již nyní vyžaduje dynamické řízení v reálném čase, předmětem automatizace se stávají nejen rutinní, ale už i sofistikovanější rozhodovací procesy.

Tento přístup proniká postupně do dalších podnikových procesů, následkem čehož se dostává do popředí koncept daty řízeného procesního managementu („data-driven process management“). Ten se stává významnou strategií primárně při budování dlouhodobé udržitelnosti a flexibilnosti výrobních procesů. A zároveň i přechodným řešením pro škálování automatizace procesů navazujících na výrobní a montážní postupy. Daty řízené výrobní procesy přinášejí benefity i v případech částečné automatizace.

Daty řizéné výrobní procesy přinášejí benefity i v případech částečné automatizace. Kromě viditeľnosti probíhajících procesů jsou správná a přesná data klíčové pro zeštíhlení (lean) výroby. Datová transparentnost umožňuje identifikovat:

• procesy vhodné na zeštíhlení,
• úzke místa v produkci,
• nebo pracovní postupy s minimální nebo žádnou přidanou hodnotou.

V obou případech dochází ke snižování nákladů na provoz a minimalizaci neplánovaných výdajů v případě odstavení zařízení nebo poklesech kvality.

Správně vyhodnocená data se mohou použít i pro daty orientovanou strategii procesní optimalizace. Díky podrobnému přehledu fungování výrobních procesů, může podnik rychle a přesně odhalovat reálné kapacity svých výrobních zařízení nebo momentální omezení podnikových technologií a jiných zdrojů.

V podnicích plánujících implementovat pokročilá automatizační řešení se tyto údaje navíc mohou využívat i v případě nasazování strojového učení. Zároveň poslouží i pro neuronové sítě nebo jiné typy AI nástrojů při dalších automatizačních strategiích, které lze dále rozvíjet napříč podnikem nebo jeho dodavatelským řetězcem.

Udržitelnost dodavatelského řetězce

„69% podniků zažilo potíže při rychlém škálování výroby a 68% mělo problémy s rekonfiguraci výrobních linek“ (Zdroj: Capgemini)

I když už pandemie nezpůsobuje natolik radikální výpadky dodávek v dodavatelském řetězci jako zpočátku:

• chybějící materiál,
• úzká hrdla v globálních dopravních uzlech,
• nedostatek zaměstnanců a stávky,
• jakož i klimatické změny

budou mít nadále signifikantní vliv na mezinárodní zásobování. Proto se výrobní podniky musí připravit i na krizové scénáře. Zejména na meškající materiál pro diskrétní výrobu v tom lepším případě nebo v horším případě na dlhodobou nedostupnost komponentů.

Podniky se na destabilizaci zásobování kromě pohotovostního plánu mohou připravit i skladovou rezervou klíčových materiálů. Prostojům kvůli zpožděnému materiálu mohou zároveň předcházet diverzifikací dodavatelů a vytvořením seznamu alternativních (záložních) subdodavatelů a negociací dodatečných služeb pro případ potřeby.

Transparentnost v zásobovacích procesech, dokáže zmírňovat negativní dopady výpadků ve výrobě a jejím plánování. Zamezit poklesu hladiny zásob pod kritické množství, lze automatizovaným řízením vnitropodnikového toku materiálu a prediktivním rozvrhováním zásob materiálů, polotovarů nebo komponentů.

Podniky přistupují ke strategické koordinaci a integraci výroby se zásobováním v rámci vlastních projektů digitální transformace a zeštíhlování výrobních procesů. Propojení vnitropodnikové logistiky (řízení skladů, zásob a intralogistiky či výrobní logistiky) přímo s výrobními pracovišti vede k rozšíření flexibility provozu a zkracování reakčních časů na nečekané situace. V případě oznámení opožděných součástek, může podnik upravit výrobní plán. A to především tak, aby nedošlo k nadměrným prostojům nebo neefektivnímu vytěžování podnikových kapacit.

Agilním výrobním managementem lze docílit i nepřetržitosti provozu vynecháním montáže chybějícího komponentu, který se namontuje dodatečně po obnovení dodávek. Rovněž je možné upřednostnit výrobu produktů, kterých se chybějící komponent netýká, a výrobní plán upravit upřednostňováním výrobků skládajících se z komponentů, jenž jsou dostupné.

V těchto případech pomáhají MES systémy, které urychlují nebo automaticky řídí změnu výrobních plánů, jakož i následné rozvrhování pracovních zadání s ohledem na aktuálně dostupné materiály a komponenty. Navíc tyto systémy dokáží operativně koordinovat jednotlivé výrobní postupy podle ohlášených časových oken příchozích dodávek materiálů.

Transformace Just-in-Time

„Výpadky v dodavatelském řetězci stojí průměrnou společnost 45% ročního zisku v průběhu deseti let“ (zdroj: McKinsey)

Pandemie a její následky prověřily také meze Just-in-Time (JiT) zásobování. Přílišné spoléhání na JiT dodávky a nízké skladové zásoby držené v místě výroby odkryly úskalí JiT logistiky. Výpadky dodávek materiálů se podepsaly nejen pod neplánované prostoje výroby, ale také pod zvýšení provozních nákladů. A to zejména při změnách výrobních plánů a zpomalování výrobních taktů, které vedly ke zpožděným dodacím lhůtám.

Pandemie nastartovala i přehodnocování efektivity zásobovacích metod a zároveň spustila v podnicích iniciativy zaměřené na posílení dodavatelských řetězců.

Zvýšenou potřebu změny nastavení výrobní logistiky a podnikového zásobování vyvolávají zejména:

• rostoucí nároky na pružnost výroby,
• optimalizace výrobních časů,
• ale i narůstající variabilita produktů.

Moderní WMS systémy již v současnosti zabezpečují dynamické řízení zásob a meziskladů, jakož i dispečink komponentů pro výrobu či pro montážní linky.

I když metoda JiT nebude v blízké budoucnosti tak brzy kompletně vyměněna, výrobní podniky budou pokračovat v adaptaci dynamických zásobovacích modelů. Jedním z adeptů s velkým potenciálem nahradit časem JiT je právě model FMS - flexibilního výrobního systému (Flexible Manufacturing System).

FMS představuje výrobní koncept navržený pro přizpůsobení se častým změnám, plánovaným i neplánovaným například při:

• narůstající různorodosti výrobků,
• stále častější personalizaci zboží podle zákaznických zadání,
• nebo při volatilních výrobních objemech.

FMS propojuje podniková data a výrobní (a přepravní) zařízení způsobem, který umožňuje automatizaci hlavních výrobních procesů a zásobování. Samostatná část FMS systému je dedikována pro řízení materiálového toku a automatizaci skladování a přepravy komponentů.

Rostoucí požadavky na flexibilnější vnitropodnikové zásobování vedou k častějšímu propojování logistických a výrobních řešení jako například systémů MESa WMS. Pokročilé MES systémy disponují řídícími moduly zásobování (řízení objednávek, zásob a skladů), které jsou integrovány do výrobních procesů. Modulárnost systémů MES navíc umožňuje i integraci s logistickými řešeními, která nemusí být jejich běžnou součástí, jako například dynamický Milk Run.

D2C strategie ve výrobě

„55% spotřebitelů upřednostňuje nakupovat přímo od značek jako kupovat jejich produkty od maloobchodních prodejců“ (zdroj: Invesp)

Vzhledem k měnícím se nárokům trhu a potřebám spotřebitelů, logistika se ve výrobních provozech a průmyslových podnicích stává rok od roku žhavějším tématem.

• Zvyšování produktivity,
• rostoucí variabilnost výrobků a jejich personalizace,
• jakož i diverzifikace produktového portfolia

se již neobejdou bez flexibilní logistiky.

Flexibilní logistika by měla na jedné straně včas a správně naplňovat požadavky výroby a na straně druhé respektovat i odlišné preference zákazníků týkajících se dodacích lhůt a způsobů dodání. I proto se výrobní procesy ubírají směrem ke stále intenzivnějšímu propojení s řízením materiálového toku a jejich vzájemné automatizované koordinaci v klíčových procesech.

Zvýšit efektivitu zásobování mohou podniky jeho zeštíhlením, jakož i posílením jeho odolnosti vůči výpadkům. Kromě toho mohou přistupovat i k postupnému nasazování agilních výrobních konceptů. Ale také i propojením vnitropodnikové logistiky s produkcí integrací pokročilých WES a MES systémů.

Mezi další následky pandemie patří i otevření diskuse ohledně rozšíření distribuční logistiky v průmyslu. A nezůstalo jen při diskutování. Několik podniků se během prvních vln pandemie rozhodlo zastřešit dodávání zboží vlastnoručně přímo zákazníkům.

Standardní model B2B, kdy výrobce dodává své produkty distributorovi či prodejci se tak rozšířil o další prodejno-distribuční kanál. Samotný výrobní podnik tak může mít přímý kontakt s koncovými uživateli svých produktů prostřednictvím přímého dodání – D2C (direct-to-consumer). Rozšiřování dodacích možností výrobcům přitom navazuje na trend diverzifikace odběratelské sítě.

Dalším z důvodů, proč se výrobní podniky začínají intenzivněji zabývat D2C logistikou je přechod na hybridní obchodně-distribuční modely. Ty právě souvisí s vytvořením přímého kontaktu mezi výrobci a jejich zákazníky. V ideálním případě mají z takového nastavení užitek obě strany.

U D2C může výrobce své produkty prodávat prostřednictvím vlastní e-commerce platformy nebo přes smluvní maloobchodní prodejce. V případě smíšeného obchodně-distribučního modelu se může prodej realizovat i přes online tržiště, kamenné nebo pop-up obchody, nebo formou dropshippingu (fulfillmentová metoda, kdy prodejce nedrží zboží ve vlastním skladu, ale dodává jej zákazníkům přímo od výrobce).

Pokud podnik plánuje přidat D2C kanál do svého distribučního portfolia, měl by již disponovat pokročilou formou řízení materiálového toku. A to i včetně řízení skladu hotových výrobků a expedice objednávek. 

Důvod, proč se o D2C strategie začínají stále častěji zajímat i výrobní a průmyslové firmy souvisí i s momentálně dominantním dodavatelským trendem – omnikanálovou logistikou.

Zatímco doposud byla omnikálová logistika primárně doménou elektronického obchodu a implementují ji především e-shopy, měnícím se návykům zákazníků a obchodním konvencím se budou muset přizpůsobit i výrobní podniky. Omnikanálový prodej je odpovědí na to, jak efektivně obsluhovat různorodé zákaznické segmenty s odlišnými preferencemi na formu a místo nákupu i způsoby dodání zboží.

Hybridní výrobní provozy

„7 z 10 pracovníků věří, že nasazení automatizace v jejich podniku vytvoří pro ně lepší příležitosti v podobě výše kvalifikované práce“  (zdroj: McKinsey)

Hybridní práce se během pandemie nevyhnula ani výrobním a průmyslovým provozům. I část technického personálu pracovala dočasně z domova na „home office“. To znamená, že zaměstnanci využívali vzdálený přístup pro výkon práce jako například plánování a řízení pracovních postupů. Práce přes vzdálený přístup se častokrát týkala i správy výrobních zařízení a technologií včetně jejich údržby.

Takové, původně nouzové řešení, se postupně začne stávat novou normou. Také výrobní a montážní postupy jsou součástí iniciativ a nových řešení digitální transformace. Přechod na tento typ řešení navíc začíná vyžadovat i momentální situace na pracovním trhu.

Již téměř chronický nedostatek kvalifikované pracovní síly ve strojírenství a elektrotechnice, nutí zaměstnavatele řešit otázku udržitelnosti provozu. Nejčastěji škálováním automatizace a vyhledáváním řešení rozšířené inteligence.

Situace je ještě vážnější i vzhledem k očekávané generační změně zaměstnanců. Velkou výzvou je udržení generace mileniálů v průmyslu či přitažení pracovníků z nejmladší generace (tzv. generace Z) do tohoto odvětví.

Kromě toho je cílem podniků identifikovat způsoby, jak zlepšovat výkonnost výrobních procesů a zvyšovat úroveň kvality produktů a služeb. S tím souvisí i zavádění řešení, která pomáhají zaměstnancům vykonávat své pracovní činnosti efektivněji a s vyšší přidanou hodnotou. Práce s digitálními technologiemi se proto stává běžnou součástí ve výrobních a montážních provozech.

Míra spolupráce zaměstnanců s inteligentními řešeními jako strojové učení nebo jiné AI nástroje, bude dále narůstat. Tento transformační proces mění běžná pracoviště na pracoviště hybridní, kde na pracovních zadáních spolupracují lidští pracovníci s nástroji umělé inteligence a robotů.

Inovativní digitální řešení však mají i vedlejší efekt. Zvyšují atraktivitu zaměstnavatele, čímž přispívají k předcházení fluktuaci zaměstnanců. Inovativní technologie nasazované do výrobních procesů mají navíc potenciál přilákat i nové zaměstnance.

Kromě implementace nástrojů digitálních technologií, budou muset podniky investovat také do rozšiřování vzdělání svých zaměstnanců pro práci s novými nástroji. Zaměstnavatelé budou muset dále motivovat své zaměstnance k rozvíjení digitálních dovedností.

Díky dovednostem budou moci efektivně zacházet s možnostmi, jaké digitální technologie do výroby přinášejí. A zároveň budou také moct přicházet s vlastními inovačními náměty a projekty. Vzdělávání a užší propojení zaměstnanců s technologiemi, by mělo být součástí podnikových strategií, jak čelit výzvám, kdy poptávka po produktech stoupá, ale nedostatek pracovní síly se neustále prohlubuje.

Temné továrny

„Pouze 35% manuální práce budou díky pokročilé automatizaci do roku 2030 zabírat rutinní úkony“ (zdroj: World Economic Forum)

Temné („dark“) továrny není název nejnovějšího románu Stephena Kinga ani další mysteriózní seriál na streamovací platformě. Termín „dark“ továrna vznikl následkem rozšiřujícího se:

• škálování automatizace,
• nasazování dalších inteligentních řešení,
• ale i práce v podniku prováděné přes vzdálený přístup a ne nutně v místě výkonu výrobních zadání.

Tento koncept odkazuje k plně automatizovanému podniku, kde se nesvítí, jelikož tam nejsou žádný lidský pracovníci.

Momentálně představuje „dark“ továrna teoretický model autonomního a samoregulovaného provozu bez lidského zásahu. Anebo jen s velmi nízkou intervencí ze strany personálu kupříkladu v případě výkonu údržbářských prací. „Dark factory“ představuje další evoluční stupeň inteligentního podniku „smart factory“.

V tomto případě se při úplné automatizaci využívají průmyslové roboty, AGV, AMR, technologie digitálních dvojčat a další automatizační nástroje a vybavení.

Kromě standardních přínosů automatizace jako je:

• zvýšení výkonnosti, kvality,
• efektivního využívání podnikových zdrojů,
• či nepřetržitého provozu

se mezi výhody tohoto konceptu řadí optimalizace spotřeby energií, materiálu a s tím souvisící snižování uhlíkové stopy.

Kompletní projekt „dark factory“ by byl v současnosti finančně neefektivní vzhledem k objemu požadované investice. To však neznamená, že dílčí „dark factory“ řešení jsou stejně nerentabilní. Právě naopak, tzv. ostrovní „dark factory“ řešení se budou stále častěji nasazovat, a ne nutně jen z důvodu nedostatku pracovních sil v průmyslu.

Pro některé typy výrobních postupů jsou právě tato řešení vhodnější než jejich konvenční řízení. Do skupiny nejvhodnějších adeptů pro „dark factory“ řešení se zařazují především

• výroba polovodičů,
• farmaceutická výroba,
• chemický průmysl,
• a montáž elektroniky.

Několik podniků ze jmenovaných odvětví již tento koncept začalo částečně využívat.