Więcej danych – mniej odpadów

Zmieniając świat w duchu nowej, postpandemicznej normalności, branża musi szybciej wykorzystywać potencjał cyfrowej transformacji. Proces ten już się zaczął – według IBM 67% producentów przyspieszyło cyfryzację od czasu nadejścia pandemii COVID-19. Choć typową motywacją dla tych zmian jest zwiększenie wydajności działania, branża powinna dyskontować korzyści płynące z połączenia koncepcji Przemysłu 4.0 oraz celów związanych ze środowiskiem, społeczeństwem i ładem korporacyjnym (ESG), aby zwiększyć swoją wiarygodność w zakresie zrównoważonego rozwoju. Autor artykułu V R Vijay Anand, dyrektor ds. cyfrowego wspomagania obróbki w firmie Sandvik Coromant, która jest światowym liderem w dziedzinie obróbki skrawaniem metali, wyjaśnia, dlaczego dane są kluczem do ograniczenia problemu odpadów powstających w czasie produkcji.

Pomimo wzrostu znaczenia narzędzi cyfrowych, jedynie 59% producentów wymienia bardziej zrównoważony rozwój jako motywację skłaniającą ich do cyfryzacji działalności. Jednak potencjał cyfryzacji wykracza poza jej postrzegane zastosowania. Zestawienie danych uzyskanych przez Stowarzyszenie Szwedzkiego Przemysłu Budowy Maszyn (Teknikföretagen) podkreśla znaczenie narzędzi cyfrowych dla osiągnięcia celów związanych ze zrównoważonym rozwojem – wykorzystanie technologii informatycznych w innych sektorach, np. produkcji, posiada potencjał ograniczenia emisji CO₂ nawet o 20 procent.

Szersze zastosowanie narzędzi cyfrowych ma istotne znaczenie dla osiągnięcia zgodności z paryskim porozumieniem klimatycznym poprzez wydajniejsze gospodarowanie zasobami oraz – co ma kluczowe znaczenie – ograniczenie ilości odpadów. W skali globalnej ilość wytwarzanych odpadów przemysłowych jest niemal 18-krotnie większa od ilości odpadów komunalnych, zgodnie z niedawnymi danymi Banku Światowego. Każdy zakład produkcyjny wytwarza odpady, których znaczna część powstaje niepotrzebnie.

Nadmierna produkcja i powstawanie wybraków to dwa najczęściej występujące czynniki sprzyjające generowaniu odpadów. Zbyt często zakłady wykorzystują dotychczasowe technologie, które nie są wystarczająco zaawansowane w radzeniu sobie z wyzwaniami dzisiejszej produkcji. Nie oznacza to jednak, że producenci powinni zaakceptować powstawanie dużych ilości odpadów jako nieunikniony skutek produkcji. Ilość odpadów przemysłowych musi zostać zredukowana, a dane - o ile producenci będą wiedzieli jak z nich korzystać - mogą odegrać kluczową rolę w osiągnięciu tego celu..

 

 

Większa wydajność działania

Każdy zakład produkcyjny, bez względu na swój rozmiar, złożoność i wiek, wytwarza codziennie znaczną ilość danych. W inteligentnej fabryce dane te obejmują wszystko: od wydajności sprzętu, po jakość produktu i są pozyskiwane przy użyciu czujników zamontowanych na każdej obrabiarce. Działania na małą skalę, polegające na wykorzystaniu danych pojedynczych obrabiarek, to pierwszy krok na drodze ograniczania ilości odpadów.

Niewielkie zmiany wprowadzane w poszczególnych procesach dodają się do siebie i owocują ogromnym wpływem na wydajność działania. Gromadzenie danych z obrabiarek w hali produkcyjnej oraz ich analiza, daje producentom możliwość monitorowania przebiegu skrawania i działanie na podstawie tych informacji. Producenci mogą następnie wykorzystywać te dane do optymalizacji poszczególnych procesów obróbki, co ma znaczny wpływ na ogólne zużycie energii poprzez wykrywanie niewydajnych procesów, optymalizację planowania produkcji i logistyki oraz przewidywanie potrzeb konserwacyjnych w przyszłości. Dzięki zwiększeniu wydajności energetycznej kilku mniejszych procesów, dane można wykorzystywać do kontroli ogólnego zużycia energii i jego redukcji.

Brak wydajności energetycznej można diagnozować w czasie rzeczywistym, co daje producentom szansę na zidentyfikowanie potencjalnych przyczyn i rozwiązań. Przykładowo, przyglądając się danym dotyczącym zużycia energii, producenci mogą wykryć element wyposażenia, który zużywa znacznie więcej energii niż pozostałe podzespoły. Korzystając z tych informacji, producenci mogą znaleźć przyczynę zwiększonego poboru mocy i wdrożyć ulepszenia zmierzające do optymalizacji wydajności obrabiarki i ograniczenia marnotrawstwa energii.

Ciągła analiza danych w czasie rzeczywistym może też być pomocna w zoptymalizowaniu konserwacji obrabiarek. Funkcje analizy danych mogą pomóc w identyfikacji problemów jeszcze przed ich wystąpieniem. Jeśli pojawi się problem z obrabiarką lub jej wydajność ulegnie zmianie, urządzenie może zacząć wytwarzać przedmioty, które nie pełnią zakładanej funkcji i zostaną ostatecznie uznane za odpady. Dane dotyczące wydajności obrabiarki mogą pomóc w wykryciu drobnych zmian w zachowaniu maszyny natychmiast po ich wystąpieniu, aby umożliwić technikom wdrożenie konserwacji zapobiegawczej, zanim dojdzie do wytworzenia większej liczby wadliwych produktów.

Zestaw produktów CoroPlus^® w asortymencie dotyczącym obróbki stymulowanej danymi, oferowanym przez firmę Sandvik Coromant, wspiera organizacje produkcyjne w zwiększaniu wydajności, zmniejszaniu liczby odpadów i wzroście produktywności. Oprogramowanie CoroPlus® Process Control, które monitoruje obrabiarki w czasie rzeczywistym i inicjuje czynności zgodnie z zaprogramowanymi algorytmami. Jeśli wystąpią specyficzne, wstępnie określone odstępstwa, oprogramowanie automatycznie wdraża czynność naprawczą – np. zatrzymanie obrabiarki lub wymianę zużytego narzędzia skrawającego. Prowadzenie konserwacji w ten sposób zwiększa wydajność operacyjną nawet o 89% oraz zmniejsza ilość odpadów, umożliwiając producentom ocenę danych, monitorowanie wydajności obrabiarki i wykrywanie ryzyka usterek przed ich wystąpieniem.

 

 

Uwzględnienie całego cyklu życia produktu

Dane uzyskane w ramach oceny cyklu życia (LCA) również mogą pomóc w zmniejszeniu ilości odpadów. Analiza LCA polega na ocenie wpływu produktu na środowisko naturalne na każdym etapie życia produktu, z uwzględnieniem sposobu pozyskiwania surowca, z którego wykonany jest produkt, ilości potrzebnych zasobów, materiałów i energii potrzebnych do produkcji, opakowanie i dystrybucję, wpływ wykorzystania produktu oraz ilość odpadów i zanieczyszczeń wytworzonych na końcu życia produktu.

Uwzględniając każdy etap w cyklu eksploatacyjnym produktu, analiza LCA nie pomija żadnego aspektu. Po zakończeniu analizy LCA, producenci mogą wskazać istotne wady produktu z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju, ocenić pod tym kątem produkty będące nadal w fazie projektowania oraz tworzyć nowe, bardziej zrównoważone rozwiązania.

Natomiast należy uwzględnić nie tylko same produkty, lecz także ich opakowanie. Opakowania są potrzebne, ale budzą wiele wątpliwości z punktu widzenia ochrony środowiska i zasobów. Problem ten ma dziś charakter globalny. W Wielkiej Brytanii wytwarza się rocznie prawie 44 miliony ton odpadów związanych z opakowaniami w handlu i przemyśle, natomiast w Stanach Zjednoczonych 28% wszystkich stałych odpadów komunalnych ma związek z opakowaniami.

Firma Sandvik Coromant, świadoma problemu, jaki stanowią opakowania, nawet dla takich produktów, jak narzędzia skrawające, niedawno wprowadziła własną aplikację do wyboru opakowań (PSA). Aplikacja PSA wykorzystuje dane do analizy trójwymiarowego modelu CAD pakowanego produktu Sandvik Coromant, znajduje jego punkty krytyczne, po czym przy użyciu specjalnego algorytmu, generuje zalecenia pozwalające na maksymalną redukcję opakowania. To oznacza poprawę wskaźników LCA dla narzędzi Sandvik Coromant, poprzez zmniejszenie ilości odpadów generowanych w procesie dostarczania narzędzi.

 

Obiegowość dzięki przejrzystości

Dane mogą także ułatwić stworzenie zamkniętego łańcucha produkcyjnego, w którym odpady po jednym procesie są zasobem dla kolejnego procesu. Działanie w ten sposób sprzyja obiegowej gospodarce produkcyjnej, w której ponowne wykorzystanie materiału ogranicza do minimum ilość odpadów.

Korzystając z danych uzyskanych podczas analizy LCA, a także danych z obrabiarek, producenci mogą zwiększyć wydajność i obiegowość dzięki stałym ulepszeniom produktów i procesów. Wydajne wdrożenie tego rodzaju systemu produkcyjnego wymaga niezawodnej strategii postępowania z danymi. Aby stworzyć solidną architekturę danych, producenci potrzebują infrastruktury cyfrowej, za pomocą której można łatwo synchronizować operacje, potencjalnie w kilku lokalizacjach oraz namierzać okazje wykorzystania odpadów, które w przeciwnym wypadku trafiłyby do silosu. Stworzone przez firmę Sandvik Coromant oprogramowanie CoroPlus^®, obejmujące funkcje łączności obrabiarek w sieci i czujniki zintegrowane w narzędziach, umożliwia producentom cyfrowe wspomaganie obróbki, udostępniając im dane uzyskane „blisko krawędzi skrawającej”, potrzebne do wykorzystania odpadów w sposób bardziej zrównoważony.

Ilość danych może wydawać się z początku przytłaczająca – wobec takiego natłoku, użytkownik może nie wiedzieć, od czego zacząć. Natomiast po zastosowaniu prawidłowej strategii, oprogramowanie może okazać się niezwykle cennym narzędziem redukującym ilość odpadów przemysłowych poprzez wzrost wydajności, umożliwiającym konserwację predykcyjną, inspirującym tworzenie innowacyjnych produktów i optymalizującym zarządzanie zasobami różnych obrabiarek, zakładów, a nawet całych firm.

 

Źródło:  Sandvik Coromant