Nová infraštruktúra inteligentného priemyslu: Smart Industry a ERP

Adopcia a adaptácia nových technológií sa postupne stávajú súčasťou podnikových stratégií, čo následne vedie k nutnosti reštrukturalizácie etablovanej hierarchie informačných systémov. V ére kyber-priemyslu a autonomizačných tendencií podnikov sa preto prehodnocuje aj postavenie ERP systémov, ktoré sa musia integrovať do novej infraštruktúry digitálneho a inteligentného priemyslu.

S nástupom technológií Industry 4.0 a digitálnej transformácie výrobného a logistického prostredia dochádza aj k zmene spôsobu riadenia procesov. Podniky sú pod tlakom trhu a odberateľov produkovať a dodávať čo najrýchlejšie a čo najviac customizované tovary a služby. Zároveň sa usilujú aj o neustále zlepšovanie svojich procesov, optimalizáciu prevádzkových nákladov a trvalo udržateľný rozvoj.

Adopcia a adaptácia nových technológií sa postupne stávajú súčasťou podnikových stratégií, čo vedie k nutnosti reštrukturalizácie etablovanej hierarchie informačných systémov. V ére kyber-priemyslu a autonomizačných tendencií podnikov sa preto prehodnocuje aj postavenie ERP systémov, ktoré sa musia integrovať do novej infraštruktúry inteligentného priemyslu.

Disrupcia

Digitalizácia a narastajúce rozširovanie nových technológií v priemyselnom prostredí má za následok narušenie súčasných podnikových modelov. Je to disruptívna (rozvratná) zmena v tom, ako fungujú jednotlivé obchodné spoločnosti aj celé zásobovacie reťazce, ako sa správajú zákazníci a odberatelia, ako fungujú a čo umožňujú softvérové aplikácie a taktiež čo môžu zákazníci očakávať a kedy.

Automatizácia digitálnymi technológiami, čiže kyber-automatizácia, stiera hranice medzi výrobnými (OT) a informačnými (IT) technológiami, a vytvára potrebu nových obchodných konceptov a prehodnotenia stávajúcich podnikových procesov. To znamená, že sa všetky tieto koncepty, procesy a IT zariadenia a systémy, ktoré dnes spoločnosti využívajú, stanú zastaranými a prežitými. Podniky sa preto musia pripraviť na zasadnú transformáciu.

Katalyzátory

Kľúčovou technológiou pre súčasný prevrat v riadení zásobovacieho reťazca a priemyselných procesov, ako aj v samotných obchodných modeloch, predstavuje internet. Vďaka tomu, že bol vytvorený ako otvorená platforma, ktorá sa navyše ľahko rozširovala, je dnes internet v podstate všadeprítomný. A stal sa katalyzátorom pre vznik ďalších technológií ako je Internet vecí (IoT) a Internet služieb (IoS), či internetové služby (cloud computing).

Sme svedkami nástupu tzv. API ekonomiky, kde produkty, ktoré sme predtým nakupovali sa menia na služby, ktoré si prenajímame (koncept EaaS – Everything as a Service / všetko ako služba). Táto zmena v spotrebiteľskom správaní má signifikantný dopad nielen na predajné kanály, ale aj na celý priemyselný a  logistický sektor.

Výzvy

V prvom rade sa na podniky vyvíja neustály tlak zo strany odberateľov a zákazníkov na rýchle dodávanie personalizovaných produktov. So zvyšujúcou sa rýchlosťou materiálového toku sa nutne musí zvyšovať aj rýchlosť informačného toku.

Narastajúca dostupnosť rôznorodých senzorov zase zapríčiňuje exponenciálny nárast podnikových dát.Jednotlivé aktivity a procesy od spracovania objednávok a plánovanie výroby až po riadenie rozsiahleho dodávateľsko-odberateľského reťazca prebiehajú v reálnom čase.

Z tohto dôvodu sa musí včasná cirkulácia dát, ako aj ich správna distribúcia, odohrávať v čo najkratších intervaloch. Práve inteligentné riadenie procesov, a v konečnom dôsledku aj miera pridanej hodnoty, ktorú podnik dokáže generovať, závisí na presnej a včasnej distribúcii a spracovaní relevantných dát.

V rámci komplexnej štruktúry priemyselného podniku a jeho rozmanitých procesov častokrát vzniká rovnako komplexný digitálny ekosystém. Ten býva tvorený množstvom prevažne licenčných aplikácií, proprietárnych riešení a excelovských tabuliek.

Systémy v rámci podnikových štruktúr sú ale stále zoradené do niekoľkých biznisovo vymedzených vrstiev. Aby sa mohla zvyšovať rýchlosť prenášaných informácií, dátové toky medzi týmito jednotlivými vrstvami sa dynamizujú. To so sebou prináša niekoľko problémov, ako je častá strata dát, ich nekompatibilita pri upgrade niektorého zo systémov alebo nekonzistencia dát v rôznych databázach.

Transformácia

Budúcnosť agilnej, efektívnej a kvalitnej výroby je rozhodne úzko previazaná s nastupujúcimi technológiami. Aby podniky dokázali správne vyťažiť prínosy a výhody, ktoré tieto technológie ponúkajú, predovšetkým zvýšenie produktivity, kvality, produktovej variability a rýchlosti dodávok súčasne s optimalizáciou prevádzkových nákladov, musí nutne dôjsť k zmene perspektívy vývoja a štruktúry informačných systémov. Zásadným spôsobom to ovplyvní aj postavenie a architektúru ERP systémov. Na základe trendov vývoja v oblasti informačných technológií existuje niekoľko východiskových princípov.

 Tradičná hiearchia podnikových systémov

Decentralizácia

Súčasná systémová hierarchia predstavuje centristickú štruktúru, ktorej vrchol tvorí administratívna vrstva ERP systémov (vrátane ďalších súvisiacich systémov ako SCM alebo CRM). Spodnú automatizačnú vrstvu tvorí súbor systémov úzko previazaných s prevádzkovými technológiami ako sú PLC, CNC, SCADA a podobné systémy. Medzi týmito vrstvami sa nachádzajú MES/MOM systémy, ktoré riadia jednotlivé procesy.

Autonómne a v podstate izolované postavenie jednotlivých vrstiev neumožňuje dostatočne rýchle toky výrobných a zdrojových dát s minimálnou dobou odozvy. Takáto tradičná štruktúra so súčasnou pozíciou ERP systémov nachádzajúcich sa nad automatizačnou ako aj riadiacou vrstvou, sa stáva príťažou a bráni agilnému vývoju nevyhnutných infraštruktúr.

Riadenie dátového toku sa musí zmeniť aj vzhľadom na modifikáciu modelu týkajúceho sa vzniku digitalizovaného a prepojeného podniku (továrne). Preto sa v súčasnosti revidujú tradičné modely dátového manažmentu, aby viac vyhovovali náročným požiadavkám interoperabilných systémov a ich integrovateľnosti. 

ERP systémy sú taktiež súčasťou transformačných procesov, ktoré dekomponujú tradičnú centristickú hierarchiu do podoby decentralizovanej architektúry. Vďaka tomu sa dáta dostávajú bližšie k miestam s prebiehajúcimi relevantnými rozhodovacími procesmi.

Decentralizácia znamená, že jednotlivé systémové zložky sa rozhodujú samé za účelom dosiahnutia spoločného cieľa, čím zároveň dochádza k zvýšeniu autonómnosti. Hnacím motorom tejto transformácie sú riadiace Smart Industry systémy, ktoré sú vytvárané na princípoch moderných MOM (Manufacturing Operations Management) systémov.

Ich základom je informačná infraštruktúra, ktorá umožňuje vytvárať kyberneticko-fyzikálne výrobné systémy. Takýto systém už vo svojej podstate nie je centralizovaný, pretože je skonštruovaný ako navzájom prepojené mikro-aplikácie (inteligentné informačné agenty), ktoré zastupujú fyzické objekty. Tradičná hierarchia je tým pádom nahradená sieťou čiastkových logických služieb.

Vzhľadom k tejto necentristickej štruktúre a zabezpečeniu autonómnosti v jednotlivých rozhodovacích procesoch sa musia aj ERP systémy dekomponovať na jednotlivé služby. V nových štruktúrach nadobúdajú dáta pridanú hodnotu, ktorá sa valorizuje práve v jednotlivých rozhodovacích procesoch, nakoľko umožňujú inteligentné a agilné riadenie výroby a logistiky v reálnom čase.

Prestavanie dátovej infraštruktúry z jedného centrálneho skladišťa (dátové silá) do heterogénnej siete umožní taktiež priblíženie administratívnej a riadiacej vrstvy, čo povedie k prestúpeniu ERP systému so Smart Industry systémom.

                    Decentralizácia podnikovej infraštruktúry (zdroj: Deloitte)

Vertikálna integrácia

Digitalizácia umožnila bezšvové prepojenie jednotlivých vrstiev, čo znamená, že akékoľvek výrobné alebo logistické zariadenie môže mať k dispozícii správne a včasné informácie ohľadom materiálových, strojových a ľudských zdrojov. Prepojenie naprieč automatizačnej (PLC), riadiacej (Smart Industry systém) a administratívnej vrstvy (ERP) je podstatou vertikálnej integrácie.

V praxi tak vďaka virtualizácii vzniká priama dátová linka medzi výrobným pracoviskom a manažmentom podniku (tzv. shop floor to top floor model), čo má za následok flexibilné plánovanie výroby, transparentnosť v procesoch, detailnú traceabilitu každého výrobku (digitálny rodný list) alebo sledovanie indikátorov OEE (Overall Equipment Effectiveness) a OLE (Overall Labor Effectiveness) v reálnom čase.

Vertikálna integrácia sa stáva prostredníkom pre orchestráciu každodenných obchodných procesov, ktoré takmer vždy vyžadujú zapojenie viac informačných vrstiev a prevádzkových zložiek. Obchodné procesy pre kvalitu, údržbu, logistiku, návrh produktov, predaj alebo prevádzku majú dopad na všetky vnútropodnikové zložky a ich koordinácia je teda kľúčová pre efektívnu realizáciu každého obchodného procesu.

Vertikálna integrácia podnikových systémov (ERP-MES/MOM/PLC) (zdroj: Deloitte)

Horizontálna integrácia

Výrobné linky, prepravné zariadenia a sklady ako aj materiál sú riadené Smart Industry systémom prostredníctvom Internetu vecí (IoS) a Internetu služieb (IoS). Rovnakým princípom ako internet zabezpečuje interkonektivitu vecí, zabezpečuje aj prepojenie služieb, teda činností, ktoré sa majú v rámci priemyselných a logistických procesov odohrať v rámci podniku alebo mimo neho.

To v praxi znamená, že za účelom zavedenia agilného vnútropodnikového zásobovania dochádza k synchronizácii procesov intralogistiky a skladového managementu (WMS/WES) s výrobou. Naprieč podnikom tak dochádza k horizontálnej integrácii.

Jednotlivé zložky v procese – výrobné a prepravné zariadenia a nástroje, sklad, materiál – disponujú súborom dát a teda aj relevantnými informáciami, čo znamená, že sa v reálnom čase môžu rozhodovať na základe rôznych podnetov z prostredia.

Aby dochádzalo k včasnému presunu požadovaného materiálu zo skladu na výrobné linky a pracoviská a aby sa tak dialo podľa výrobných plánov, je potrebné implementovať niekoľko mikro-aplikácií prepojených v Internete služieb (IoS).

To zároveň prispieva k zaisteniu prevencie, aby neplánované udalosti neparalyzovali materiálový tok. Vzájomné spojenie Internetu vecí (IoT) a Internetu služieb (IoS) tvorí samotnú podstatu architektúry Smart Industry systémov.

Horizontálna integrácia inteligentného priemyslu (zdroj: Deloitte)

Nová paradigma

Vzhľadom k tomu, že každý produkt vo vízii Industry 4.0 môže byť jedinečný, bude veľmi náročné a neefektívne optimalizovať výrobné prevádzky tradičným spôsobom. Riadenie toku informácií medzi koncovými bodmi uľahčuje zdieľanie informácií s dodávateľmi a distribútormi.

To zároveň prispieva k prevádzkovej efektivite pomocou prístupu ako je optimalizácia zásobovacieho reťazca v reálnom čase a predikcia dopytu na základe dát. Responzívnejšia synchronizácia medzi ponukou a dopytom následne vedie k zníženiu nákladov na zásoby a zvýšeniu kvality poskytovaných služieb.

Nová paradigma prepojeného, digitálneho a inteligentného podniku a zásobovacieho reťazca je vybudovaná na vertikálnej a horizontálnej integrácii. Rozvrátenie centristických  štruktúr ERP systémov a riadení dátového manažmentu sa organicky viažu na nový model decentralizovaného (distribuovaného) riadenia, na ktorom sú vybudované súčasné Smart Industry systémy.

Komplementárne prepojenie siete Internetu vecí (IoT) a Internetu služieb (IoS) tak predznamenáva nezvratné prestupovanie (integráciu) vrstiev ERP so Smart Industry systémami.

Článok bol pôvodne publikovaný v časopise IT Systems 03/2019.

MOHLO BY VÁS TIEŽ ZAUJÍMAŤ