Digitálne ostrovy vo firmách – digitálna transformácia
Každá firma pre svoju potrebu riadenia využíva rôzne softvérové riešenia. Tie najmenšie používajú najrozšírenejší nástroj na riadenie a reportovanie – MS Excel. Firmy, ktoré však narástli, museli implementovať systémy, v ktorých spracovávajú ponuky, riadia výrobu, spravujú dáta o výrobkoch, tvoria technológiu, riešia ekonomiku a podobne. Tieto softvéry (SW) sa najčastejšie zavádzajú vo firme postupne (vždy keď nastane potreba, kúpi sa softvér). Vo firmách tak vznikajú softvérové ostrovy.
Obr 1: Digitálne ostrovy
Pohľad do podnikov v takýchto prípadoch odhalí skutočnosť, že každé oddelenie má svoj softvér, ktorý sa však neprepája s iným softvérmi, ani s tými vo vedľajšej kancelárii. Na takýto model sa viažu aj typické problémy: prepisovanie dát, chybovosť dát, nedôvera v správnosť dát, duplikovanie činností a pod. Pracovníci majú často otvorené viaceré SW, dáta sa prepisujú a sťahujú do MS Excelu, kde tvoria finálne tabuľky pre riadenie výroby a ľudí, tvoria forecast, či reportujú stav výroby. Keďže SW nie sú prepojené, dáta sa na úrovni SW nemôžu prenášať či kombinovať. Do tejto situácie nemôžeme nezarátať fakt, že rôzni pracovníci na rôznych pracovných pozíciách vo firme potrebujú rôzne dáta, aby mohli efektívne pracovať. Vo väčšine firiem pod tlakom spomenutých okolností padne otázka:
A koľko by sme ušetrili, ak by sme sa prepojili naše softvéry?
Otázka je však zle položená! Alebo lepšie povedané, situáciu vystihuje iná, ďaleko relevantnejšia:
Koľko aktuálne každý deň prerábame tým, že nemáme prepojené systémy?
Zo skúseností môžeme povedať, že okrem iných negatívnych dopadov, v takýchto prípadoch firma prerába 10-30% času riadiacich pracovníkov. Zásadným problémom je tiež, že pri tomto prístupe vo firmách nevzniká know-how zamestnancov a netvorí sa know-how firmy. Výsledkom sú finančné straty, budovanie nezdravého systému ťažko zastupiteľných ľudí, či chýbajúci prenos ich znalostí na ďalších pracovníkov.
V prvom rade je v prípade potreby budovania digitálne prepojeného a funkčného systému riadenia podniku dôležité uvedomiť si, že kľúče k úspechu digitálnej transformácie držia v rukách manažmenty firiem. Preto zásadným krokom manažmentu by malo byť otvorenie diskusie s pracovníkmi o tom, ako sa im pracuje so SW. Aké problémy a nedostatky pociťujú. Ako by si predstavovali svoju prácu s dátami. Skúste zistiť odhad straty času pracovníkov, keď niečo hľadajú vo viacerých SW, kombinujú či prepisujú. V tejto fáze je potrebné odosobniť sa od negatívnych postrehov a pristupovať k nim analyticky, bez emócií.
Po vyhodnotení odpovedí by mal vzniknúť plán postupu digitálnej transformácie. V niektorých prípadoch to môžu byť malé zlepšenia, ktoré podporia spokojnosť zamestnancov, a ich efektivita vzrastie. Inokedy to môže vyústiť k záverom, že je potrebné vymeniť alebo implementovať nový systém, ktorý už má integrované prepojenia na rôzne ďalšie systémy.
Digitálnou transformáciou bude musieť prejsť v nasledujúcich rokoch každá firma, ktorá bude chcieť rásť a udržať sa na trhu. Veľké spoločnosti už začali na svojich plánoch pracovať, a z ich skúseností vyplýva, že vytvoriť kvalitný plán digitálnej transformácie trvá približne 3 roky. Konkurenčná výhoda tých, čo už začali implementovať svoje plány, sa prejavuje v rôznych oblastiach podnikania:
- Znížením nákladov na výrobu
- Zlepšením efektivity práce
- Pružnejším reagovaním na vzniknuté výzvy
- Spokojnejšími zamestnancami a pod.
Cesta k odomknutiu benefitov digitalizácie vo výrobe
S nástupom éry Industry 4.0 sa začalo intenzívnejšie hovoriť o digitalizácii, zbere dát, prepájaní systémov, digitálnych dvojčatách, horizontálnej a vertikálnej integrácii a podobne. Realita slovenských malých a stredných podnikov je, že mnohokrát nevedia ako tému digitalizácie uchopiť. Občas nevidia zmysel, inokedy je to pretlak informácií čo by mali robiť, ale často je to aj zlá skúsenosť z prvých nezvládnutých projektov.
Ak chce mať firma benefity z digitalizácie výroby, musí prejsť viacerými etapami. Ako vidíte nižšie na obr. 2, začína sa to zberom dát.
Obr. 2: Cesta k odomknutiu hodnoty dát
Krok 1 – Manažment, ktorý riadi projekt, sa musí rozhodnúť aké dáta sa budú zbierať. Existujú dva základne prístupy. Prvý, zbierať všetky dáta z procesu a teraz využívať len tie, ktoré potrebujem pre konkrétny vytýčený cieľ projektu. Zvyšné dáta budú možno v budúcnosti cenné pre AI a iné analytické systémy. Druhý prístup je zbierať len to, čo naozaj teraz potrebujem na dosiahnutie cieľov v projekte.
Oba prístupy majú svoje opodstatnenie. Odporúčame zvážiť tieto tri kritériá pri rozhodovaní sa pre prvý prístup zberu dát z výroby:
- ako dlho predpokladám, že budem výrobok vyrábať (budú moje dáta relevantné o 5 a viac rokov?)
- budem zariadenia, z ktorých chcem zbierať dáta, používať aj o 5 a viac rokov?
- cena ukladania dát, ktoré aktuálne nevyužijem
Krok 2 – Druhým krokom na ceste k benefitom digitalizácie je správne nastaviť spracovávanie dát. Manažment musí rozhodnúť, kde budú dáta ukladané a spracovávané. Opäť existujú dva základné prístupy. Vlastná IT infraštruktúra alebo cloudové riešenie. Najčastejšie sa firmy rozhodujú podľa nasledujúcich kritérií:
- máme vlastnú IT štruktúru, ktorú viem použiť (server, miesto v DB (databáze), výkon, …)
- cena cloud riešenia verzus cena budovania IT štruktúry (cena za prenos dát, cena za priestor, cena za vytvorenie aplikácií nad dátami vs. vlastný virtuálny server, rozšírenie prístupov do DB)
- dostupnosť kvalitného internetového pripojenia
- budem zbierané dáta kombinovať s dátami v iných systémoch, ktoré nie sú na cloude
- IT politika v oblasti bezpečnosti
Ak chce firma maximalizovať benefity zo zberu dát je potrebné, aby ďalším krokom bolo vytvorenie informácií, ktoré budú personalizované, jednoznačne a vo forme akú koncový užívateľ potrebuje. Vytvorené informácie, ktoré vznikajú kombináciou zo zbieraných dát a informácií zo systémov, môžu byť používané na viacero účelov. Pohľady do minulosti, aby sme zistili čo sa stalo. Pohlaď na online stav, aby sme vedeli reagovať na vzniknutú situáciu a pohľad do budúcnosti. Napríklad pre lepšiu tvorbu TPV (technická príprava výroby) či výrobného plánu.
Informácie sa mnohokrát stávajú cieľovým stavom projektov. Tá naozaj najťažšia časť však firmu, ktorá začala zbierať dáta, a vytvorila z nich použiteľné informácie, len čaká. Na základe informácií musia manažéri získať znalosti, prečo sa veci dejú a ako sa dejú. Prečo sa výroba chová inak ako si mysleli, zistiť kde sú rezervy a pod.
Na obr. 3 je znázornená postupnosť krokov ako firma postupuje v hierarchii získavania vedomostí.
Obr. 3: Cesta digitalizácie (zdroj Aachen University)
Krok 3 – Pod týmto krokom si môžete predstaviť vizualizáciu na dielni, ktorá signalizuje zákazky v omeškaní, prípadne upozorňuje na zariadenia, ktoré sú v poruche. Vizualizácie správne zvolených informácií často prinášajú 5-10% navýšenie produktivity na základe psychologického dopadu na pracovníkov.
Krok 4 – Tento krok predstavuje múdrosť, ktorú firma dosiahne, keď analyzuje informácie. Napríklad častým javom je, že výroba reportuje „nevyrobili sme požadované množstvo, lebo zariadenie malo tento týždeň 9x poruchu, čo bolo celkovo 6,5 hodiny“. Táto informácia však nehovorí prečo sa stalo, že ste nevyrobili požadované množstvo. Ak sa firma nachádza v tomto kroku digitalizácie zistila by, že na stroji neprebehol už 2x plánovaný servis, a zariadenie vykazovalo nekvalitu už pred 3 týždňami. Zodpovední sa tomu nevenovali, lebo…
Krok 5 – Krok, ktorý firmu posúva do stavu, kedy systém predikuje možné scenáre. Ak zoberieme predchádzajúci príklad. Systémy kontrolujúce stav stroja, evidenciu údržby, kvalitu výrobkov, vyhodnotia a upozornia, že stroj bude problémový, a hlásia to kompetentným pracovníkom. Iný príklad tejto etapy môže byť operatívne plánovanie. Systém na základe informácií o pracovníkoch, dostupnosti zariadení, výrobnom pláne, rozpracovanosti a iných dátach, vykoná desiatky simulácií možných scenárov. Výsledkom je odporúčanie pre majstra (plánovača), čo by bolo v danom momente najoptimálnejšie urobiť. Rozhodnutie zostáva na človeku.
Krok 6 – Reprezentuje systémy, ktoré na základe dát môžu rozhodovať samy tak, aby sa výroba čo najlepšie adaptovala na vzniknutú situáciu. Rozhodnutie robí systém.
Benefity z digitalizácie môže firma nájsť vo všetkých spomínaných krokoch (3-6). Samotný zber dát z výroby a logistiky, a tvorba informácií nepostačí na to, aby firma dosiahla plný potenciál benefitov z digitalizácie pokiaľ neprídu konkrétne rozhodnutia.
Zvýšenie využitia zariadení vo výrobe
Na to, aby firmy zvýšili využívanie svojich zariadení vo výrobe, je potrebné poznať reálny stav ich vyťaženia. Ak zariadenia nie sú monitorované automatickým zberom dát, stáva sa, že sa manažment rozhoduje na základe odpisov práce pracovníkov, alebo manuálnych záznamov práce stroja. Prax ukazuje, že tieto odpisy sú mnohokrát skreslené, chybné či neúplné. Možnosťou, ako dostať lepší pohľad na aktuálny stav, je implementovať automatický zber dát zo zariadení. Tým sa dáta zjednotia, a pripravia na porovnávanie a vyhodnocovanie.
Automatický zber dát je možné implementovať na viacerých úrovniach.
- Ak stroje nemajú žiadne riadene (PC, PLC), je možné dáta o zariadení zbierať pomocou sledovania odberu elektrického prúdu. Stavy zariadenia, ktoré je možné detegovať sú individuálne. Najčastejšie sú to stavy: vypnutý, pohotovostný režim a pracuje. Občas je možné detegovať aj stav poruchy.
- Druhou kategóriou sú zariadenie, ktoré majú riadenie, ale z rôznych príčin nie je možné ich pripojenie na firemnú sieť. V takom prípade je možné použiť technológiu zberu dát s názvom IoT (Internet of things). Je to bezdrôtové riešenie, ktoré dokáže rôzne stavy zo stroja prenášať po IoT sieti (napríklad LoRaWAN). Do zariadenia sa pripojí zariadenie (IoT HUB / chester – obrázok 4), ktoré je galvanicky oddelené od signálov zariadenia, a slúži na prenos dát.
Obr. 4: Inštalácia IoT HUB do rozvádzača stroja
Na výber sú dve možnosti prenosu dát:
- cloudové riešenie alebo vytvorenie lokálnej IoT sieti (dáta neopúšťajú podnik)
- zbierať dáta zo zariadenia po kábli pomocou sieťovej komunikácie. Takýto zber dát ponúka prenos technologických dát (zaťaženie osí, teploty, rýchlosti posunu, …), stavov zariadenia (porucha na čerpadle, chýba chladivo, čakám na vyloženie, …) až po informácie o produkte (čo sa vyrába, aký je spustený program, číslo operácie, …)
Samotné dáta na zvýšenie využívania zariadení nepostačia, je potrebné ich transformovať na informácie. Pre okamžité rozhodovanie dáta transformujeme na online informácie vo forme dispečingu a vizualizácií. Tieto informácie pomáhajú riešiť problémy keď nastanú. Samotná vizualizácia správnych informácií vo výrobe prináša 5% až 10% zvýšenie produktivity aj bez zásahu riadiacich pracovníkov.
Obr. 5: Online vizualizácia
Pre analýzy a hľadanie príležitostí ako zlepšiť proces výroby (využitie zariadenia, pracovníkov, plánovanie) sa využívajú nástroje, ktoré pracujú s uloženými informáciami z rôznych zdrojov a kombinujú ich medzi sebou. Na základe synergie dát možno odhaliť pokles produktivity v čase, problémy s odpisom práce ľudí a prácou strojov (obr. 7), spúšťanie strojov naprázdno (obr.6), a pod. Detailným pohľadom (obr. 8) na využívanie zariadení vieme identifikovať rezervy v prípravnom čase, logistike či plánovaní práce. Párovaním dát zo zariadenia a samotnej výroby zákazky je možné znížiť riziko, že podnik vyrába produkty pod úrovňou zisku.
Obr. 6: Identifikácia behu programu „NAPRÁZDNO“
Obr.7: Mesačné porovnanie odpisov pracovníkov a automatického zberu dát pomocou IoT technológie
Obr.8: Detailný pohľad v čase na využitie zariadenia
Kvalitné dáta z výrobného procesu môžu poslúžiť aj pre expertné systémy ako AI, strojové učenie alebo digitálne dvojča. Takéto systémy dokážu kombinovať dáta lepšie a rýchlejšie ako človek. Ak sú správne použité a začlenené do procesu spoločnosti, pracovníci (užívatelia) nemusia vedieť, že ich usmerňuje (riadi) takýto systém. Zvýšenie výkonu sa v takom prípade odzrkadľuje v lepšom plánovaní zdrojov.
Ako príklad si predstavte zákazkovú výrobu, kde majster dielne každé ráno rieši kto bude pracovať na akej zákazke. Do procesu jeho rozhodovania vstupujú faktory ako: ktorí pracovníci dnes prišli do práce, skúsenosti pracovníkov a ich oprávnenia, výrobný plán na niekoľko dní dopredu, aké rozmery bude mať výrobok, rozmery pracovísk, rozpracovanosť z predchádzajúceho dňa… Všetky vymenované faktory musí majster zvážiť a prideliť prácu. Jeho rozhodnutie je výsledkom jeho skúsenosti a schopnosti zvážiť dopady svojich rozhodnutí. Expertné systémy mu môžu byť nápomocné práve v tom, že mu odporučia scenár, pri ktorom sú zohľadnené všetky parametre tak, aby bol dosiahnutý čo najlepší výsledok. Majster tak získava oporu vo výkonnom systéme, ktorý kombinuje a vyhodnocuje všetky vstupy rýchlo a presne.
Na obr. 9 je znázornená schéma začlenenia digitálneho dvojčaťa do procesu návrhu plánu pre majstra. Firma aplikáciou expertných systémov získava aj uzamknutie časti vedomostí svojich pracovníkov do SW riešenia, čím tak minimalizuje riziko “nenahraditeľnosti“ pracovníkov.
Obr. 9 : Schéma začlenenia digitálneho dvojčaťa do procesu rozhodovania majstra
Na záver je nutné dodať, že zber dát zo zariadení, analýza, kombinácia informácií nezvýši využívanie zariadení, ak na konci nepríde akcia zo strany manažmentu (zmena procesu, investícia do upínacích prípravkov, zmena plánovania, úprava logistiky a podobne).
