Optymalizacja produkcji u progu Przemysłu 5.0, czyli jak Netflix i Twitter pozwolą produkować efektywniej kosmetyki

Podobne rozwiązania coraz śmielej pukają do fabryk i na naszych oczach budują fundamenty Przemysłu 5.0, zaczynając oczywiście od przemysłu wysokotechnologicznego, którego częścią z pewnością są producenci z branży kosmetycznej czy farmaceutycznej.

Mnogość systemów typu SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition) oraz sterowników PLC (ang. Programmable Logic Controller) w jednej fabryce często może przyprawić o ból głowy. Pracownicy fi rm produkcyjnych obserwują nieustanny przyrost lampek, wyświetlaczy, czujników, skanerów, laserów, kamer i innych elementów zdradzających rosnącą rolę informatyzacji w procesie produkcyjnym. Przyczynia się to do skokowego wzrostu liczby dostępnych danych, które coraz dokładniej odzwierciedlają rzeczywiste zdarzenia zachodzące na różnych etapach produkcji. Jednak duże zbiory danych już dawno wykroczyły poza możliwość naszej percepcji, dlatego wymagają coraz bardziej pracochłonnego przetworzenia, zanim zmienią się w zrozumiałą i użyteczną informację. W wielu fabrykach, nie tylko w branży kosmetycznej, ciągle zajmuje to sporo czasu, co sprawia, że wyniki analizy pojawiają się zbyt późno, żeby mogły być w pełni wykorzystane i zwrócić odpowiednimi korzyściami poniesione nakłady. W takich warunkach systemy wykorzystujące sztuczną inteligencję do interpretacji danych i usprawnienia interakcji między maszynami a człowiekiem zyskują coraz większą popularność i mogą odegrać kluczową rolę w zmianach zachodzących na rynku, które dodatkowo zintensyfikowały się w wyniku pandemii COVID-19.

Twitter dla pracowników fabryki?

Przykład technologii wykorzystującej sztuczną inteligencję w optymalizacji procesu produkcyjnego to systemy bazujące na koncepcji Tweeting Factory. Skojarzenia z popularnym serwisem społecznościowym są w tym miejscu jak najbardziej poprawne, gdyż w tego typu systemach proste wiadomości są wysyłane bezpośrednio z urządzeń i czujników zamontowanych w newralgicznych miejscach zakładu produkcyjnego, a nawet wewnątrz Produkcja lub też z terminali umiejscowionych przy miejscach pracy człowieka – elementem takiego systemu może być też smartfon. Informacje są następnie publikowane w centralnej bazie danych i dzielone z odpowiednimi pracownikami.

Jak to działa w praktyce? Każda maszyna, a nawet pojedynczy czujnik, skaner, czytnik RFiD, jak i operatorzy maszyn oraz inni pracownicy z hali produkcyjnej dostają możliwość publikowania własnych tweetów. Same wiadomości mogą zawierać najróżniejsze informacje powiązane ze zdarzeniami, które uznamy za istotne dla kontroli procesu produkcyjnego. Przykładem takich zdarzeń mogą być: przesunięcie materiału z lokacji A do lokacji B, ukończenie przezbrojenia Produkcja, rozpoczęcie produkcji danej partii produktu, zwiększenie prędkości produkcji, zmiana temperatury otoczenia, zmiana operatora, wzrost amplitudy drgań newralgicznego elementu
tej Produkcja czy też informacji o zakończeniu produkcji danej partii wyrobu. Takie tweety są następnie obsługiwane przez oprogramowanie, które na bazie dotychczasowych doświadczeń rozsyła je dalej do odpowiednich pracowników odpowiadających za efektywność procesu produkcyjnego, kierowników produkcji, pracowników utrzymania ruchu, kontrolerów jakości i innych osób, dla których ta informacja ma wartość.

Możliwości takiego systemu nie są jeszcze w pełni odkryte, gdyż co chwile pojawiają się nowe technologie pozwalające digitalizować kolejne zdarzenia obserwowane w fabryce, a co za tym idzie pojawiają się nowe szanse na optymalizację pracy fabryki. Zasada jest prosta, im więcej tweetów tym lepiej wirtualny model fabryki odzwierciedla rzeczywiste procesy zachodzące w fabryce i tym bogatszą tworzy bazę danych, a co za tym idzie, tym większa jest możliwość szybkiego przetworzenia danych w przydatną informację.

Ale na tym nie koniec. Kolekcjonowane dane historyczne mogą stać się swoistą skarbnicą wiedzy na temat zależności zachodzących w fabryce pomiędzy podejmowanymi działaniami lub przypadkowymi zdarzeniami a efektywnością procesu produkcyjnego. Jak pokazuje praktyka, wiele z tych zależności nie jest znana nawet bardzo doświadczonym kierownikom produkcji, dlatego inwestycja w ich rozpoznanie może okazać się bardzo dochodowa. Dlatego równie intensywnie rozwijają się systemy rekomendacji, które zwiększają szansę identyfikacji zdarzeń najistotniejszych z punktu widzenia efektywności procesu produkcyjnego.

…a może Netflix?

Również w tym punkcie możemy doszukać się analogii w życiu codziennym. Tym razem z pomocą przychodzi Netflix, czyli obecnie najpopularniejszy serwis internetowy z filmami i serialami. Algorytmy Netflixa szacują, w jakim stopniu dana produkcja jest w naszym guście (w procentach). Dane te są tworzone w oparciu o m.in. historię oglądania oraz oceny, które przyznaliśmy innym pozycjom z biblioteki Netflix, a także bazują na innych użytkownikach mających podobne preferencje czy też na takich parametrach jak gatunek, aktorzy czy rok premiery. Im dłużej i więcej korzystamy z Netflixa, tym ciekawsze filmy są nam sugerowane w tym serwisie, ponieważ
algorytm lepiej „poznał” nasze preferencje. Również w fabryce przyszłości liczba danych ma wpływ na jakość rekomendacji, które trafiają do zarządzających produkcją. Lista pozytywnych skutków z wdrożenia systemów rekomendacji ciągle rośnie, co jeszcze bardziej zwiększa ich atrakcyjność.

Systemy rekomendacji, znane z koncepcji Przemysłu 5.0, często kwantyfikują efektywność produkcji za pomocą wskaźników, takich jak np. OEE (ang. Overall Equipment Effectiveness – Całkowita Efektywność Wyposażenia), a następnie w sposób ciągły szukają zależności między zdarzeniami a następującymi po nich zmianami efektywności produkcji. Pozwala to przewidywać zbliżające się zdarzenia, które wpływają na proces produkcyjny, np. awarię Produkcja w wyniku zwiększenia prędkości podawania materiału czy też zmniejszenie jakości wyrobów w wyniku zaangażowania niedoświadczonego operatora do Produkcja wykonującej kluczową dla jakości operację.

COVID-19 i jego wpływ na rynki

Polski Instytut Ekonomiczny (PIE) prognozuje, że w wyniku pandemii COVID-19 nastąpi spadek wolumenu handlu międzynarodowego na rzecz regionalizacji produkcji, co objawia się obecnie na całym świecie w reorientacji i dywersyfikacji łańcuchów dostaw. Jest to niewątpliwie szansa dla polskich producentów, którzy ze względu na położenie geograficzne i członkostwo w Unii Europejskiej mogliby najbardziej zyskać na delokalizacji produkcji z Chin i innych krajów Dalekiego Wschodu. PIE szacuje wielkość potencjalnych korzyści dla naszej gospodarki na ponad 8 mld dolarów rocznie w formie dodatkowo wytworzonej wartości dodanej.

Faktyczne wykorzystanie opisanej szansy będzie uzależnione od konkurencyjności naszej gospodarki na tle innych krajów regionu. W szczególności dotyczy to firm produkcyjnych z branż najbardziej zaangażowanych w globalne łańcuchy wartości, czyli producentów elektroniki, komputerów, wyrobów optycznych, motoryzacyjnych, farmaceutycznych i kosmetycznych. Warto podkreślić, że wymienione branże charakteryzują się wyższym od średniego w polskim przemyśle przetwórczym stopniem zużycia maszyn i urządzeń technicznych, co pozytywnie wpływa na konkurencyjność rodzimych producentów z tych sektorów nawet na wymagającym rynku unijnym, choć oczywiście jest jeszcze sporo do nadrobienia.

Gra jest warta świeczki, gdyż prognozuje się, że do 2023 r. wartość rynku kosmetycznego na świecie przekroczy 400 mld euro, a europejski przemysł kosmetyczny odgrywa wiodącą rolę w rozwoju produktów oraz jest sektorem wysoce innowacyjnym i opartym na nauce. Obecnie polski rynek kosmetyczny znajduje się na 6 miejscu w Europie pod względem przychodów, które w cenach detalicznych wynoszą ponad 4 mld euro, ale jednocześnie jest jednym z najszybciej się rozwijających, mimo bardzo wyjątkowej konkurencyjności tego sektora.

Innowacje kluczem do przyszłości całych gospodarek

W licznych analizach Eurostatu przemysł kosmetyczny w parze z przemysłem farmaceutycznym jest zaliczany do tzw. grupy sektorów wysokiej techniki, czyli sektorów, które w procesie produkcyjnym opierają się w bardzo dużym stopniu na wiedzy i najnowszych osiągnięciach technicznych. Co roku jedna czwarta wszystkich produktów kosmetycznych na rynku unijnym jest ulepszana lub całkowicie nowa. Średnio co roku prawie 10% ze wszystkich patentów zarejestrowanych w Unii Europejskiej pochodzi z branży kosmetycznej. Europejski przemysł kosmetyczny i higieny osobistej zatrudnia ok. 28,8 tys. naukowców z wielu różnych dziedzin, w tym fizyki, mikrobiologii, biologii, dermatologii, stomatologii, toksykologii, reologii, chemii analitycznej i genetyki. W Europie istnieje co najmniej 77 innowacyjnych ośrodków naukowych prowadzących badania związane z kosmetykami. Również w Polsce złożoność procesów badawczych i produkcyjnych sprawia, że branża produkcji kosmetyków jest jedną z najbardziej innowacyjnych gałęzi krajowego przemysłu.

Wysoki poziom innowacyjności przemysłu farmaceutycznego i kosmetycznego znacznie wzbogaca gospodarki, w których odgrywają one istotną rolę, co jest szczególnie widoczne w nakładach na badania i rozwój. Od wielu lat producenci z tych branż przewodzą w sektorze produkcyjnym pod względem udziału nakładów na B+R w ogóle nakładów inwestycyjnych, a także pod względem odsetka podmiotów z branży, które wprowadzają nowe lub istotnie ulepszone produkty. Co więcej, branża farmaceutyczna pokrywa największą część wydatków na działalność innowacyjną z własnych źródeł finansowania (raport PKO).

Przez innowację w farmacji zwykle rozumie się postęp technologiczny prowadzący do stworzenia nowego produktu, podniesienia skuteczności terapeutycznej znanych leków lub obniżenie kosztów wytwarzania. W mediach najczęściej słyszymy o spektakularnych innowacjach w postaci nowych leków, jednak obecnie najciekawsze zmiany zachodzą w obszarze obniżania kosztów wytwarzania, głównie dzięki rewolucji cyfrowej zmieniającej oblicza przedsiębiorstw produkcyjnych. Stosunkowo duży udział w polskiej produkcji dóbr wysokiej techniki oraz w nakładach na działania innowacyjne czynią także z przemysłu kosmetycznego jedną z ostoi innowacyjności polskiej gospodarki. Firma konsultingowa Deloitte do kluczowych trendów w tym sektorze zalicza ciągłą poprawę operacyjnej efektywności producentów, co zwiększyło zainteresowanie firm z tej branży technologiami wpisującymi się w koncepcję Przemysłu 4.0. Zainteresowanie to wzrosło jeszcze bardziej w wyniku problemów, które pojawiły się razem z pandemią COVID-19.

Fundamenty przemysłu 4.0, takie jak druk 3D w fabrykach, łączność między maszynami, mobilność pracownika, wirtualna rzeczywistość czy internet rzeczy, łączy wysoki poziom innowacyjności, które są niestety nierównomiernie i z różnym skutkiem implementowane wśród polskich producentów kosmetyków. Dzieje się tak, ponieważ wspomniane technologie często nadal działają osobno i napotykają na problemy na drodze integracji z procesem produkcyjnym, w którym ciągle dużą rolę odgrywają ludzie.

Rozwiązania informatyczne spod znaku Przemysłu 5.0 mogą wspomóc kontrolę nad pogłębieniem transformacji cyfrowej w fabryce i dostosować jej przebieg do specyfiki danego przedsiębiorstwa produkcyjnego. Pomagają odkryć bogactwo danych, które pojawiają się codziennie w przedsiębiorstwach produkcyjnych i zwiększają ich wartość. Ale co najważniejsze, usprawniają komunikację na linii człowiek–maszyna, co jest szczególnie potrzebne w wysokotechnicznych przedsiębiorstwach produkcyjnych.

Dr Maciej Zaręba
Senior consultant
DSR S.A.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 1/2021