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数字化常见的“绊脚石”和为工业运营带来的七大好处

发布时间:2022-09-18 08:36:17 作者:火狐体育在线链接 来源:火狐体育在线投注

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  即使在新冠疫情等破坏性全球事件中,实施智能的数字化解决方案也可以帮助处境艰难的制造企业实现更具弹性和可持续性并由数据驱动的高效运营。

  不可否认,COVID-19 疫情暴露了食品系统的脆弱性和不均衡性。如今,食品生产者在努力满足快速变化的需求时,他们的基本劳动力面临着越来越大的压力,人们越来越意识到需要进行变革,以确保更灵活、更高效的 生产过程来满足快速变化的消费者需求。

  Tetra Pak 食品安全和质量总监 Alex Bromage 表示 :“虽然制造过程一如既往地出色,但现在需要加强,甚至重建消费者对食品质量和安全的信任。数字化解决方案可以通过支持向更具弹性、更具可持续性、数据驱动以及透明的食品系统过渡来实现这一目标。”

  Bromage 相信一旦在设施中部署实施智能和主动的数字化解决方案,就可以帮助运营活动,即使是在当前新冠疫情等破坏性全球事件中也是如此。“在疫情期间,数字化技术可以为服务工程师提供远程支持,使我们能够通过语音、视频甚至直接连接到包装设备电子控制系统,以数字化方式与客户联系,保持质量并严格控制食品安全。”

  GE Digital 产品管理副总裁 Matthew Wells 指出,预防新冠疫情传播的卫生防疫措施进一 步增加了食品生产过程的复杂性。包括预测分析和机器学习在内的数字化解决方案,在对行动及其后果进行建模方面发挥着关键作用,尤其是在情况多变的外部环境条件下。

  预测分析可以优化生产正常运行时间、减少浪费并加快学习过程,不管是从一个工厂到另一个工厂,还是从一条生产线到另一条生产线。现在,制造商需要将重点放在优化生产和包装敏捷性上,不仅是为了应对眼前的情况,还是为未来的需求变化做好准备。这包括通过快速生产线转换解决方案,缩短生产线转换时间, 以及更轻松地将数据传递到运行人员手中,以 实现快速决策。

  很多食品和饮料制造商在信息收集和提供报告时仍然基于纸张,因此存在太多人为错误的空间。“无论多么有经验的人,他们都不可避免地会犯错误。” Wells 指出,在 24/7 全天候运营中,多个不同班次的多名员工,操作生产过程中的各种不同设备,会加剧发生错误的可能性。

  管理来自不同设备和多个供应商的数据, 是另一个挑战。Wells 认为,在从基于纸张的方案向数字化解决方案转变时,应选择可以直接或通过相关标准与各种工业设备和协议接口的制造和供应链解决方案。关键一步是对制造业务进行数字化转型,以创造一个无纸化环境。

  Stratus Technologies 公司数字化业务发展主管 Greg Hookings 表示,新冠疫情会增加食品和饮料生产过程对数字化的需求。“即使是在新冠疫情之前,这也很重要,因为该行业受到严格监管,食品和饮料制造商一直在努力满足所需的合规标准。在新冠疫情之后,合规问题可能会变得更严格。任何卫生问题都可能对品牌的声誉造成巨大的损 害,至于新冠疫情,如果不满足卫生标准,可能会导致进一步传播, 这绝对是大家不想看到的。”

  以卫生防疫为例,Hookings 提到危害分析。以前,都是手动收集每个批次的样品并将其发送到实验室进行分析,现在,由于工厂车间具有计算能力,因此可以轻松实现自动化,并可以将数据立即呈现给集中质量系统。

  在食品加工行业中更广泛的采用数字化技术,障碍之一是它过于关注投资回报(ROI)。Hookings表示, “如果没有一个可衡量的数字来回答诸如‘IIoT 的投资回报率是多少?’ 之类的问题,数字化项目可能会迅速从优先事项列表中消失。”

  食品和饮料制造商应该问自己 一些更可量化的问题,这可能包括:食品和饮料工厂持续运营的投资回报率是多少?实时质量分析的投资回报率是多少?避免召回的投资回报率是多少?通过加速推进数字化转型,食品生产企业有可能避免对品牌的灾难性损害。

  Festo 公司食品和饮料行业经理 Andy MacPherson 认为 :新冠疫情对食品和饮料行业的影响已经促使该行业进行重新评估,许多人意 识到需要拥抱数字化以最大限度地提高现有设备的效率。

  事实上,一些较大的食品生产商已经成立了专门的工程团队 100% 专注于数字化升级和工业 4.0,他们正在已有和新的生产线上实施许多数字化项目。“在英国,我们看到生产过程中机器人的应用也有所增加。” MacPherson 说。

  当然,连接到现有老旧设备和工厂的数据架构可能是一个挑战, 因为现场设备使用不同协议,将它 们连接在一起提取数据并解释信息可能很困难。在某些情况下,由于现有 IT 安全措施,可能无法获取无线数据。MacPherson 建议,从数字化项目开始时,就让 IT 以及生产和工程人员参与进来,将有助于克服这些挑战。

  Aveva 运营执行业务主管 Keith Chambers 指出,在做出关键决策时,数据是唯一的真实来源,而数字化是实现这一目标的有效途径。

  在充满各种不确定性的时代, 弹性生产依赖于适应性。例如,以较小数量的 SKU 提供更高的产量。生产过程的效率和改进可能意味着利润和亏损之间的差异,必须通过实时数据加以识别和实施。

  如果叠加劳动力短缺,改变生产过程带来的阵痛可能会更严重。“由于延迟太不规则或太小,如果没 有来自 IIoT 传感器的数据,工程师就无法进行跟踪,这可能会导致错过发货或生产线的中断。”Chambers 说。现在,每班所需的运营人员更少。因此,当他们遇到问题时,能提供帮助的同事也就更少。数字化技术可以通过数字化协作和指导帮助填 补这一空白。

  对于许多寻求数字化转型的食品制造商来说,糟糕的数据管理是一个常见的绊脚石。“由于需要记录的变量很多,而且数据量庞大, 企业往往难以从中提取真正的价值。”Chambers 说道。拥有合适的管理流程,对于确保在进行任何分析之前整理、清理和组织数据至关重要。

  很多人简单的认为,数字化转型就是实施新技术。以这种方式实施,并不能带来很多收益。企业需 要采取战略性和整体性方法进行数字化转型。Chambers 说,“需要从根本上调整您的企业,使其变得更敏捷和更具弹性,以便更好的满足客户需求。当解决方案覆盖整个企业、打破生产孤岛时,数字化所能带来的收益远远大于各部分之和。”

  一种常见的误解是,实施数字化就是要求公司立即淘汰老旧系统,并用数字化过程取而代之。Chambers 认为,数字化实施应该是一个渐进和迭代的过程。例如, 他建议企业首先在工厂中创建一项资产的数字化双胞胎。一旦证明其有价值,该技术就可以应用于其它 资产,进一步创建相互连接的资产网络,从而形成智能工厂的基础。

  拥有老旧系统的企业将从数字化转型中获得最大收益。人工智能驱动的预测性维护,可以帮助在展 开维护工作之前发现问题,减少计划外停机时间,最大限度地降低成本并提高生产力。

  根据西门子数字化工业集团英国食品和饮料行业负责人 Keith Thornhill 的说法,实施工业物联网 (IIoT) 和数字化项目的一个真正障碍是公司的愿景。“这是导致大多数公司退缩的关键因素,为满足零售业消费者的需求,需要哪些东西,对此有一个中、长期的看法至关重要。”

  愿景应该以未来的不同需求为导向,旨在实现实时的过程和数据分析。这些功能可以让公司获得实际改进并提高业务效率所需的洞察力。

  “过时不应该成为问题,”Thornhill 说,“它可以通过采用合适的技术来缓解。作为技术供应商,我们可以一端连接 1970 年代的技术,在另一端连接未来的技术,并且可以从不同的老旧控制系统中收集数据,并以某种标准化格式将它们整合在一起。我们可以考察老化生产线,找出特定机器中最薄弱的环节。并且因为现在拥有实时数据,我们可以应用根本原因分析并独立处理每个条件—— 无论是贴标机还是灌装机。我们都可以分析老旧工厂的各个方面,并根据准确的投资回报率计算提供解决方案。”

  艾默生数字化转型销售经理 Gary Ingram 认为,新冠疫情对经济和运营的影响,应该成为运营变革的推动力。这些变化包括实施更先进的技术,例如非接触式操作以及虚拟和增强现实技术, 从而可以以更高的敏捷性和弹性实现生产目标。

  部署 IIoT 和数字化项目的最大挑战是对改变的抗拒。Ingram 强调,“数字化技术赋能员工,但企业必须对工作实践进行变革以最大限度地提高投资回报率,因此必须解决变革阻力。精益制造、六西 格玛和价值流图等流程的应用,有助于消除或最小化低价值的工作, 并改变工作流程以专注于增值活动。但组织需要让其团队成为解决方案的一部分,动员利益相关者, 确定变革阻力的来源,并实施战略方案来克服这种阻力。

  对应用和项目实施缺乏明确的投资回报率,是另一个主要障碍。艾默生最近的一项调查显示,超过 70% 的公司没有明确的数据分析愿景和成功路线图。了解需要解决的问题至关重要,仅仅对数据进行分 析以寻找洞察力是行不通的。

  许多制造商发现,IIoT 和其它支持 技术的实施过于复杂、昂贵且耗时。食品和饮料生产商的员工都在运营,而不是改变,他们很难知道哪种解决方案(如果有的话)最适合他们的特定工厂。然而,“现实情况是,可以采取一些切实可行、易于实施的步骤来实现数字化转型。”Ingram 指出,数字化转型不是全有或者全无。“一旦您确定了生产目标、 设计了系统并评估了投资回报目标,下 一步就是在几台机器上开始一个小型试点项目。我们建议从小规模开始,并在适当时扩大规模。”

  毫无疑问,食品和饮料生产过程需要数字化和自动化,以提供满足零售业和消费者快速变化的需求所需的敏捷性。因此,要求所有人都参与进来, 确保公司的成功,从工厂车间的工程师到管理层都需要了解数字化的收益, 并持续推进。正如我们谈到的那样, 以一种受控的方式逐步推进,使工程 师能够证明收益和投资回报。

  数字化解决方案可以帮助工业运营向更具弹性、 更具可持续性、数据驱动和透明的生产系统过渡。这些收益包括 :

  数字化技术帮助服务工程师提 供远程支持,通过语音、视频和直接连接到控制系统 的方式,与客户进行远程连接,在疫情期间保持质量 并严格控制安全和网络安全。

  实施包括预测 分析和机器学习在内的数字化技术,有助于对行为和行 为后果建模,在环境不稳定时尤其重要。

  疫情加剧了企业运 营部门人手短缺的现状,而数字化技术的实施可以通 过数字化协作和指导来解决这个问题空白。

  通过统一实时数据,更容易进行根本原因分析并独立 处理每个工况,以根据准确的投资回报计算提供解决 方案。

  例如通过更智能 的机器人、增强现实和非接触式操作,以提高灵活性、 敏捷性和吸引下一代人才的能力。

  ■ 新冠疫情增加了食品生产的复杂性;数字化、预测分析、机器学习可以提供帮助。

  本文来自于控制工程中文版(CONTROL ENGINEERING China)221年9月刊《应用案例》栏目:数字化升级对食品制造过程日益重要