Wdrożenia IoT

Korzyści płynące z wdrożenia IoT

Wdrożenie IoT umożliwia organizacjom zwiększenie wydajności operacyjnej, bezpieczeństwa w miejscu pracy, ale także obniżenie kosztów. Takie rozwiązania zastosowane w firmie produkcyjnej przyczyniają się do zwiększenia efektywności produkcji, uwolnienia pełnego potencjału linii oraz mogą być kolejnym etapem wdrażania strategii Lean Manufacturing.

Mówiąc o Lean Manufacturing, nie sposób nie wspomnieć o Kaizen, czyli koncepcji ciągłego doskonalenia. Jeśli się nad tym zastanowić to właśnie IoT jest ciągłym dążeniem do usprawnień oraz optymalizacji procesów. Wdrożenie Lean Manufacturing wiąże się z optymalizacją na podstawie ludzkich doświadczeń oraz ręcznie zebranych danych. W wyniku tego, ogromne ilości danych o przebiegu procesu produkcyjnego nie są zbierane i analizowane. Można powiedzieć, że brak tych danych prowadzi do powstawania marnotrawstw, o których nawet nie wiemy, a przecież Lean Manufacturing to proces dążący do ich minimalizacji oraz eliminacji niepotrzebnych operacji. Wprowadzenie czujników oraz sensorów na wybranych etapach produkcji pozwala zgromadzić brakujące dane i wynieść wdrażanie koncepcji eliminacji marnotrawstw na nowy poziom. Digitalizacja obejmująca maszyny, kontrolująca ich prace pozwala wprowadzić analizy oraz wspomóc podejmowanie decyzji na każdym szczeblu organizacyjnym w przedsiębiorstwie.

Przekształcanie danych w użyteczną informacje, a następnie ich analiza oraz pomoc w podejmowaniu decyzji to właśnie Buisness Inteligence. Integracja danych live pochodzących z produkcji, danych historycznych oraz informacji z innych działów przedsiębiorstwa pozwala usprawnić oraz stworzyć system działający jako jeden sprawny współpracujący organizm.

Przykład architektury Azure IoT w międzynarodowej firmie z branży tworzyw sztucznych

Obszary, w których można wdrożyć rozwiązania IoT są bardzo szerokie. Ciekawym przykładem jest wdrożenie czujników do inteligentnego monitorowania linii produkcyjnej, składającej się z wtryskarek wytwarzających wyroby z tworzyw sztucznych.

W analizowanym przez nas przypadku zastosowany został typ produkcji seryjnej oraz niepotokowa forma organizacji produkcji. Oznacza to, że cały proces technologiczny wykonywany jest na jednej maszynie – wtryskarce, a wyroby produkowane są w partiach (zleceniach). Najważniejszymi parametrami w przypadku takiej organizacji produkcji jest ilość wyprodukowanych wyrobów, z którego możemy uzyskać wskaźnik – % wykonania partii wyrobów. W przypadku wtryskarek najważniejszym w kontekście monitorowania produkcji jest czas cyklu, czyli czas potrzebny na przejście jednego pełnego cyklu, wyprodukowania jednego wyrobu – od zamknięcia formy, wtryśnięcia tworzywa, do otwarcia formy.

Wdrożenie architektury IoT zaczęto od zamontowania czujnika (wyłącznika krańcowego) na formie wtryskowej, który odpowiada za liczenie cykli otwarcia i zamknięcia formy. Dzięki tym danym, można przedstawić, ile razy zamknęła się forma, czyli ile wyprodukowano wyrobów oraz obliczyć czas między zamknięciami – czas cyklu. Dodatkowo zainstalowano inteligentną wagę w pojemniku na tworzywo sztuczne, która wysyła dane telemetryczne o dostępnej ilości materiału. Znajomość masy gotowej wypraski pozwala obliczyć wskaźnik pokazujący na jaką ilość wyrobów oraz na ile czasu pozostało materiału.

W przedstawionej formie produkcji jeden operator bardzo często obsługuje kilka lub nawet kilkanaście maszyn. Znacznym usprawnieniem jego pracy jest wysłanie mu odpowiednich alertów na podstawie uzyskiwanych danych. Dane wysyłane przez czujniki zostały zintegrowane w chmurze Azure. Dzięki zastosowaniu Stream Analytics i AI możliwe jest wykrywanie anomalii w czasach cyklu, np. jednorazowy skok w czasie cyklu lub bardzo krótki czas cyklu. IoT Hub natomiast wykorzystywany jest do monitorowania wysyłanych danych i kontroli działania czujników. Notification Hub wykorzystany jest do stworzenia systemu alertów. W przypadku wystąpienia anomalii system wysyła powiadomienie do operatora z informacją, że proces jest niestabilny i należy sprawdzić co się dzieje.

Kolejnym alertem jest informowanie operatora o stanie tworzywa w pojemniku i wysyłanie powiadomienia, kiedy jego ilość osiągnie krytyczny poziom i należy go dosypać. Inny system informowania automatycznie wysyła e-maila z protokołem zakończenia produkcji partii wyrobów (dane uzyskiwane z czujnika liczącego liczbę cykli). Taka wiadomość jest kierowana bezpośrednio do magazynu (Informacja, że możliwy jest już transport partii), koordynatora produkcji (możliwość sprawdzenia czy plan produkcji przebiega prawidłowo) oraz do zespołu odpowiedzialnego za przezbrajanie maszyn (przygotowanie się do zmiany formy dla nowego zlecenia).

Oczywiście możliwy jest dalszy rozwój takiego rozwiązania IoT. Rozbudowę można zacząć od implementacji większej ilości czujników, ale w tym przypadku ciekawym rozwiązaniem jest integracja całego systemu z raportowaniem Power BI, Power Apps oraz BI Kioskiem. Zbierane dane są przedstawione na raporcie Power BI. Operator lub kierownik produkcji ma dostęp do informacji z każdej wtryskarki. Na ekranie kiosku można wybierać interesującą nas maszynę lub zlecenie produkcyjne i uzyskać informacje o jego realizacji lub o stanie maszyny na wyciągnięcie ręki. Raport Power BI przedstawia wizualizacje live, historyczne dane o anomaliach, informacje czy w trakcie trwania zlecenia zabrakło tworzywo lub wystąpił przestój. Dalszym procesem integracji jest wdrożenie Power App, w której kierownik produkcji może wprowadzać informacje o kolejnym zleceniu oraz przypisywać do niego konkretną maszynę.