Nová infrastruktura inteligentního průmyslu: Smart Industry a ERP

V rámci podnikových strategií se zmiňuje potřeba adopce a adaptace nových technologií, což vede k nutnosti restrukturalizace etablované hierarchie informačních systémů. V éře kyber-průmyslu a autonomizačních tendencí podniků se proto přehodnocuje také postavení ERP systémů, které se musejí integrovat do nové infrastruktury inteligentního průmyslu.

S nástupem technologií Průmyslu 4.0 a digitální transformací výrobního a logistického prostředí dochází i k změně způsobu řízení procesů. Podniky jsou pod tlakem trhu a odběratelů produkovat a dodávat co nejrychleji a co nejvíce kustomizované zboží i služby. Souběžně s tím usilují o neustálé zlepšování svých procesů, optimalizaci provozních nákladů i trvale udržitelný rozvoj.

V rámci podnikových strategií se zmiňuje potřeba adopce a adaptace nových technologií, což vede k nutnosti restrukturalizace etablované hierarchie informačních systémů. V éře kyber-průmyslu a autonomizačních tendencí podniků se proto přehodnocuje také postavení ERP systémů, které se musejí integrovat do nové infrastruktury inteligentního průmyslu.

Disrupce

Digitalizace a narůstající pronikání nových technologií do průmyslového prostředí způsobuje narušení dosavadních podnikových modelů, nejenom řídících, ale také samotných byznys modelů. Je to disruptivní změna v tom, jak fungují jednotlivé obchodní společnosti i celé dodavatelské řetězce, jak se chovají lidé, jak fungují a co umožňují softwarové aplikace, a také co mohou zákazníci očekávat a kdy.

Automatizace digitálními technologiemi, neboli kyber-automatizace, stírá hranice mezi výrobními (OT) a informačními (IT) technologiemi, a tudíž vytváří potřebu nových obchodních konceptů a přehodnocení podnikových procesů. To neznamená, že se všechny tyto koncepty, procesy, IT zařízení a systémy, které společnosti dnes používají, stanou nepoužitelnými. Společnosti se ale musí připravit na zásadní transformaci.

Katalyzátory

Klíčovou technologii pro současný převrat v řízení dodavatelského řetězce a v samotných obchodních modelech představuje internet. Díky tomu, že byl vytvořen jako hodně otevřená platforma, která se navíc snadno rozšiřovala, je dnes internet v podstatě všudypřítomný. A stal se katalyzátorem pro vznik dalších technologií, jako je internet věcí (Internet of Things – IoT), internet služeb (IoS) či internetové služby (Cloud Computing).

Jsme svědky nástupu tzv. API ekonomiky, kde produkty, které jsme dříve nakupovali, se mění na služby, jež si pronajímáme (koncept EaaS – Everything as a Service / všechno jako služba). Tato změna ve spotřebitelském chování má signifikantní dopad nejen na prodejní kanály, nýbrž také na průmyslové a logistické prostředí.

Výzvy

V první řadě se na podniky vyvíjí neustálý tlak ze strany zákazníků a odběratelů na rychlé dodávání personalizovaných produktů. Se zvyšující se rychlostí materiálového toku se proto nutně musí zvyšovat i rychlost interního informačního toku.

Narůstající dostupnost různorodých senzorů zase způsobuje exponenciální nárůst podnikových dat. Jednotlivé aktivity a procesy od zpracování objednávek a plánování výroby až po řízení rozsáhlého dodavatelsko-odběratelského řetězce probíhají v reálném čase.

Z toho důvodu se musí včasná cirkulace dat, jakož i jejich správná distribuce, odehrávat v co nejkratších lhůtách. Právě inteligentní řízení procesů a v konečném důsledku i míra přidané hodnoty, kterou podnik dokáže generovat, závisí na přesné a včasné distribuci a zpracování relevantních dat. 

V rámci komplexní struktury průmyslového podniku a jeho rozmanitých procesů mnohdy vzniká stejně komplexní digitální ekosystém. Ten bývá tvořen množstvím převázaných licenčních aplikací, proprietárních řešení a excelovských tabulek.

Systémy v rámci podnikových struktur jsou ale pořád seřazeny do několika byznysově vymezených vrstev. Aby se mohla zvyšovat rychlost přenášených informací, dynamizují se datové toky mezi těmito jednotlivými vrstvami. To s sebou přináší mnoho problémů, jako jsou časté ztráty dat, jejich nekompatibilita při upgrade některého ze systémů, či nekonzistence dat v různých databázích.

Transformace

Budoucnost agilní, efektivní a kvalitní výroby je rozhodně úzce svázána s nastupujícími technologiemi. Aby podniky dokázaly správně vytěžit benefity, jež tyto technologie nabízejí, především zvýšení produktivity, kvality, produktové variability a rychlosti dodávek, souběžně s optimalizací provozních nákladů, musí nutně dojít ke změně perspektivy vývoje a struktury informačních systémů. Zásadním způsobem to ovlivní i postavení a architekturu ERP systémů. Na základě trendů vývoje v oblasti informačních technologií se nabízí několik výchozích principů.

Tradiční hierarchie podnikových systémů

Decentralizace

Současná systémová hierarchie představuje centristickou strukturu, jejíž vrchol je tvořen administrativní vrstvou ERP systémů (včetně souvisejících systémů jako SCM nebo CRM). Spodní automatizační vrstvu tvoří soubor systémů úzce svázaných s provozními technologiemi, jako jsou PLC, CNC, SCADA a podobné systémy. Mezi těmito vrstvy je zaklíněna vrstva MES/MOM systémů, které řídí jednotlivé procesy.

Autonomní a v podstatě izolované postavení jednotlivých vrstev neumožňuje dostatečně rychlé toky výrobních a zdrojových dat s co nejnižší dobou odezvy. Takováto tradiční struktura, s dosavadní pozicí ERP systémů nacházejících se nad automatizační, jakož i řídící vrstvou se stává přítěží a brání agilnímu vývoji nevyhnutelných infrastruktur.

Vzhledem ke změně modelu na propojenou a digitalizovanou továrnu se musí změnit i řízení datového toku. Proto se revidují tradiční modely datového managementu, jež více vyhovují náročným požadavkům interoperabilních systémů a jejich integrovatelnosti.

ERP systémy jsou tudíž součástí transformačních procesů, které dekomponují tradiční centristickou hierarchii do podoby decentralizované architektury. Díky tomu se data dostávají blíže k místům s probíhajícími relevantními rozhodovacími procesy. 

Decentralizace znamená, že jednotlivé systémové složky se samy rozhodují za účelem dosažení společného cíle, čímž také dochází k zvýšení autonomie. Hnacím motorem této transformace jsou Smart Industry systémy, které jsou vytvářeny na principech moderních MOM systémů. Jejich základem je informační infrastruktura, která umožňuje vytvářet kyberneticko-fyzikální produkční systémy.

Takový systém už ve své podstatě není centralizovaný, protože je zkonstruován jako navzájem propojené mikro-aplikace, neboli také inteligentní autonomní agenty, které zastupují fyzické objekty. Tradiční informační hierarchie je tudíž nahrazena sítí dílčích logických služeb.

Vzhledem k této necentrické struktuře a zabezpečení autonomie v jednotlivých rozhodovacích procesech se musejí i ERP systémy dekomponovat na jednotlivé služby. V nových strukturách nabývají data přidanou hodnotu, jenž se valorizuje právě v jednotlivých rozhodovacích procesech, jelikož umožňují inteligentní a agilní řízení výroby a logistiky.

Přestavění datové infrastruktury z jednoho centrálního skladiště do heterogenní sítě umožní také přiblížení administrativní a řídící vrstvy, což povede k prostoupení ERP systému se Smart Industry systémem. 

Decentralizace podnikové infraštruktúry (zdroj: Deloitte)

Vertikální integrace

Digitalizace umožnila bezešvé propojení jednotlivých vrstev, což znamená, že jakékoliv výrobní nebo přepravní zařízení může mít k dispozici správné a včasné informace ohledně materiálových, strojových a lidských zdrojů. Propojení napříč automatizační (PLC), řídící (Smart Industry systém) a administrativní vrstvou (ERP) je podstatou vertikální integrace.

V praxi tak díky virtualizaci vzniká přímá datová linka mezi výrobním pracovištěm a managementem podniku (tzv. shop floor to top floor model), což umožňuje flexibilní plánování výroby, transparentnost v procesech, detailní traceabilitu každého produktu (digitální rodní list), nebo sledování indikátorů OEE (Overall Equipment Effectiveness) a OLE (Overall Labor Effectiveness).

Vertikální integrace je prostředníkem pro orchestraci každodenních obchodních procesů, které téměř vždy vyžadují zapojení více informačních vrstev a provozních složek. Obchodní procesy pro kvalitu, údržbu, logistiku, návrh produktů, prodej nebo provoz mají dopad na všechny součásti uvnitř podniku, a jejich koordinace je tedy klíčová pro efektivní provedení každého obchodního procesu.

 Vertikální integrace podnikových systémů (ERP-MES/MOM/PLC) (zdroj: Deloitte)

horizotnální integrace

Výrobní linky, přepravní zařízení a sklady, jakož i materiál jsou řízeny Smart Industry systémem prostřednictvím Internetu věcí. Stejným principem, jak internet zabezpečuje interkonektivitu věcí, zabezpečuje i propojení služeb, tedy činností, které se mají v rámci průmyslových a logistických procesů odehrát v rámci podniku nebo mimo něj.

To v praxi znamená, že za účelem zavedení agilního vnitropodnikového zásobování dochází k synchronizaci procesů intralogistiky a skladového managementu s výrobou. Napříč podnikem tak dochází k horizontální integraci.

Jednotlivé složky v procesu – výrobní a přepravní zařízení, sklad, materiál – disponují sadou dat, a tedy i relevantními informacemi, což znamená, že se v reálném čase můžou rozhodovat na základě různých podnětů z prostředí.

Aby docházelo k včasnému přesunu požadovaného materiálu ze skladu na výrobní linky a pracoviště a aby se tak dělo podle výrobních plánů, je zapotřebí implementovat řadu mikro-aplikací propojených v Internetu služeb. To také přispívá k zajištění, aby neplánované události neparalyzovaly materiálový tok. Vzájemné spojení Internetu věcí a Internetu služeb tvoří samou podstatu architektury Smart Industry systémů.

Kromě vnitropodnikové horizontální integrace dochází i k širší expanzi digitálního podnikového ekosystému mimo interní systémy s propojením po linii od klíčových dodavatelů až po zákazníky. Automatizovaný tok dat po dodavatelské linii tudíž umožňuje vznik inteligentního dodavatelského řetězce.

Horizontální integrace inteligentního průmyslu (zdroj: Deloitte)

Nové paradigma

Vzhledem k tomu, že každý produkt ve vizi Průmyslu 4.0 může být jedinečný, bude velmi obtížné optimalizovat výrobní provoz tradičním způsobem. Řízení toku informací mezi koncovými body usnadňuje sdílení informací s dodavateli a distributory.

To zároveň přispívá provozní efektivitě pomocí přístupů, jako je optimalizace dodavatelského řetězce v reálném čase a predikce poptávky na základě dat. Lepší soulad mezi nabídkou a poptávkou posléze vede k snížení nákladů na zásoby a zvýšení služeb.

Nové paradigma propojené, digitální a inteligentní továrny (dodavatelského řetězce) je postaveno na vertikální a horizontální integraci. Rozrušování centristických struktur ERP systému a řízení datového managementu se organicky váže na nový model decentralizovaného řízení, na kterém jsou postavené současné Smart Industry systémy.

Komplementární propojení sítě Internetu věcí a Internetu služeb tak předznamenává neodvratné prostupování vrstev ERP se Smart Industry systémem.

Článek byl původně publikován v časopise IT Systems 03/2019.

MOHLO BY VÁS TAKÉ ZAJÍMAT