Era produktu dobiegła końca. Same produkty już nie wystarczają: obecnie konsumenci wymagają wartości dodanej od kupowanych towarów. Chcą produktów lepszych, tańszych i bardziej zindywidualizowanych – chcą pozytywnych doświadczeń.

Doświadczenie (ang. experience) to koncepcja, która bywa na różne sposoby utożsamiana z obsługą klienta i wsparciem technicznym, użytecznością produktów, projektowaniem, marką, doświadczeniami zakupowymi i interakcjami online z klientami.

W rzeczywistości pozytywne doświadczenie to znacznie więcej niż sam produkt lub marka i znacznie więcej niż jakikolwiek pojedynczy element styku z klientem. Jednak uzyskanie każdego pozytywnego doznania wymaga efektywnego sposobu wytwarzania produktu. W wyniku presji ze strony konsumentów na coraz lepsze pozytywne doświadczenia, przed światem produkcji, przekształconym już uprzednio przez fale technologii i globalizacji, pojawił się nowy cel na wszystkich rynkach: masowe dostosowanie produktów do indywidualnych potrzeb i szybkie dostawy do konsumentów z pokolenia „na żądanie”.

Tradycyjny, bardzo rozdrobniony sposób produkcji z ubiegłych lat po prostu już się nie sprawdza. Szybkość i sprawność w produkcji przemysłowej będzie wymagała pełnej synchronizacji i integracji działań – od cyfrowego zarządzania produkcją i operacjami produkcyjnymi po planowanie i działanie łańcucha dostaw. Umożliwi to nie tylko szybszą produkcję, ale również modułową i przewidywalną analizę produkcji zwinnej (ang. agile) potrzebnej do skutecznego zaspokojenia popytu konsumentów.

Globalne ukierunkowanie na produkcję

Nowy wyłaniający się imperatyw – i wynikająca zeń szansa na połączenie tradycyjnych silosów występujących w produkcji w jeden zintegrowany pakiet – to nowy globalny cel produkcji. Jednak rozwiązaniem dylematu potrzeby jednoczesnego masowego dostosowywania się do potrzeb rynku z jednej strony i skrócenia czasu wprowadzania produktu z drugiej, jest nie tylko cyfryzacja odseparowanych dotychczas od siebie funkcji, ale również uwzględnianie nowych danych cyfrowych generowanych przez tanie obecnie bezprzewodowe czujniki i kamery instalowane na hali produkcyjnej.

Na całym świecie podejmowane są różne inicjatywy, mające doprowadzić do osiągnięcia tych celów. Amerykański przemysł nazywa tę perspektywę Przemysłowym Internetem Rzeczy. We Francji jest on nazywany Przemysłem Przyszłości. Niemcy zaś dążą do czegoś, co nazywają Przemysłem 4.0. Z kolei Chiny uruchomiły również inicjatywę „Made in China”, której celem jest dołączenie do czołówki inteligentnej produkcji. Wszyscy zatem zmierzają do tego samego celu.

Krajobraz produkcyjny przyszłości

Integracja istniejącego w branży oprogramowania i systemów produkcyjnych w celu urzeczywistnienia tej globalnej wizji wymaga czasu. Dzisiejsze wyzwania i rozwiązania zwykle mieszczą się w trzech obszarach szeroko pojmowanej produkcji. Produkcja cyfrowa zajmuje się wszystkim, co wiąże się z pomocą producentowi w zdefiniowaniu sposobu produkcji. Warstwa ta mieści się pomiędzy inżynierią a faktyczną halą produkcyjną.

Ponieważ produkt jest projektowany i konstruowany w pełni w 3D, również procesy produkcyjne mogą być modelowane wirtualnie. W tym miejscu po raz pierwszy w grę wchodzi koncepcja ciągłości cyfrowej (ang. digital continuity) czy wątku cyfrowego (ang. digital thread): wykorzystania danych projektowych 3D w całym procesie aż po wielowymiarowe modele procesu produkcji. Specjalistyczne doświadczenie realizowane w tej warstwie dotyczy ergonomii, symulacji przepływu, obróbki skrawaniem, planowania procesów, zarządzania produkcją, robotyki i nie tylko.

Zanim cokolwiek zostanie wyprodukowane, budowane są wirtualne modele produktów. Dopiero po weryfikacji owych wysoce zaawansowanych modeli zawierających ogromne ilości danych, fabryka rozpoczyna produkcję. Wyzwaniem dla producentów przyszłości jest wydłużenie cyfrowego wątku poza moment jej rozpoczęcia. Modele produktów i procesów muszą uwzględniać informacje zwrotne płynące z hali produkcyjnej, z łańcucha dostaw, sieci dystrybucji, a nawet od konsumentów. Dane takie powinny zostać ponownie wprowadzone do modeli w celu ich przetestowania i udoskonalenia. Jest to oczywiste rozszerzenie odpowiedzialności działów produkcji za ciągłe doskonalenie, które staje się obecnie możliwe dzięki wirtualnemu modelowaniu doznania.

Planowanie układu 3D linii montażowej. Źródło: Dassault Systèmes

Więcej niż wirtualny bliźniak

W dzisiejszej gospodarce, w której króluje produkcja cyfrowa, model wirtualny obejmuje procesy, informacje, łączność, cele funkcjonalne i logiczne, jak również projektowanie geometryczne. Taki kompleksowy model jest czymś znacznie bardziej wyrafinowanym niż tylko wirtualnym bliźniakiem produktu. Przemysł wytwórczy dopiero zaczyna się borykać ze znalezieniem odpowiednio wyszukanej nazwy dla tak złożonego modelu 3D.

Definicją tego, co dzieje się na co dzień podczas produkcji, byłoby pojęcie zarządzania operacjami produkcyjnymi (ang. manufacturing operations management). Proces łączy w sieci wszystkie osoby i maszyny na hali produkcyjnej, przydziela im zadania oraz zapewnia dostępność na miejscu niezbędnych części i materiałów. Przekazuje „wymagania materiałowe” do łańcucha dostaw, zaś już w najbliższej przyszłości będzie wykorzystywał sztuczną inteligencję w drobnych, lecz ważnych sprawach. Na przykład zarządzanie działalnością produkcyjną będzie uwzględniać wszystkie dane produkcyjne i wykorzystywać sztuczną inteligencję w celu skorelowania produkcji z warunkami atmosferycznymi, godzinami pracy zmian i innymi czynnikami w celu określenia momentów i sytuacji, w których może ucierpieć jakość.

Innym oczywistym polem stosowania sztucznej inteligencji w systemach zarządzania operacjami jest monitorowanie stanu technicznego maszyn w hali produkcyjnej w celu określenia, kiedy wymagają one rutynowej konserwacji profilaktycznej. Jednym z największych wyzwań stojących przed firmami o dużych potrzebach zarządzania produkcją jest eksplozja danych generowanych przez inteligentne, połączone czujnikami maszyny i procesy. Dzięki błyskawicznie powstającym połączeniom sieciowym w hali produkcyjnej, tworzonym za pośrednictwem nowych systemów, producenci na całym świecie mogą mierzyć i kontrolować swoje procesy jak nigdy dotąd. Pytanie tylko, jak ogarnąć ten wielki strumień danych?

Z pomocą przychodzą skomplikowane algorytmy, w które wyposażone jest oprogramowanie systemów produkcyjnych. Czy jednak integrują one wszystkie funkcje biorące udział w procesie produkcji? Czy pozwalają na podejmowanie ważnych decyzji, czy też powodują spowolnienie? Czy poprawiają przejrzystość, czy raczej ogromna ilość danych przesłania tematy o krytycznym znaczeniu dla firmy? Zdolność do rozumienia sensu danych jest kluczowym elementem produkcji następnej generacji w erze pozytywnego doświadczenia.

Planowanie i obsługa łańcucha dostaw umożliwia producentom podjęcie decyzji o tym, ile mocy produkcyjnych potrzebują i gdzie. Mogą oni teraz poprawić swoją widoczność w globalnym łańcuchu produkcji i dostaw oraz lepiej się z nim synchronizować, skutecznie likwidując wąskie gardła na całej długości łańcucha tworzenia wartości.

Producenci borykają się ze zmianą tradycyjnej definicji łańcucha dostaw, aby obejmowała ona teraz nie tylko materiały od dostawców, które są niezbędne do produkcji, ale również same produkty po ich wytworzeniu. Czy trafiają do magazynu? Jeśli tak, to oznacza, że są one nadal w posiadaniu firmy, zaś informacje o nich powinny trafić z powrotem do planu operacyjnego w celu jego optymalizacji. Gdy produkty znajdą się już w rękach klienta, należy także zdobyć od niego i wprowadzić do systemu odpowiednie informacje. W przypadku niektórych produktów częścią całego procesu powinny być też konserwacja lub serwis.

Koncepcja łańcucha dostaw będzie w coraz większym stopniu obejmować cały proces: od surowców aż po sposób użytkowania produktu przez klienta. Powszechnie wiadomo, i jest to dobrze udokumentowane, że praca stanowi zaledwie kilka punktów procentowych kosztów związanych z wytwarzaniem produktu przemysłowego, natomiast cała reszta to szeroko pojęty łańcuch dostaw.

Kiedy słynny amerykański rabuś Willie Sutton został zapytany, dlaczego grabił banki, odpowiedział: „bo przecież tam są pieniądze”. To samo dotyczy łańcuchów dostaw. Wysiłki podejmowane na rzecz wzrostu wydajności nie powinny (tylko) koncentrować się zatem na pracy, ale na zarządzaniu całym łańcuchem dostawców i dystrybutorów, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych, w celu osiągnięcia znacznego wzrostu rentowności przy jednoczesnej poprawie przewidywalności, zwinności i szybkości. Podobnie w modelowaniu procesów produkcyjnych i dystrybucyjnych producenci mogą synchronizować, organizować i równoważyć dostawców, jak również własne zdolności produkcyjne, potrzeby magazynowe i transportowe.

Te trzy filary oprogramowania i systemów produkcyjnych – produkcja cyfrowa, zarządzanie operacjami produkcyjnymi oraz planowanie i operacje w łańcuchu dostaw – są zazwyczaj w dzisiejszych przedsiębiorstwach połączone, ale nie są w pełni zintegrowane w jeden produkt lub system. Uczyni to dopiero następna ewolucja w przemyśle, bowiem wymaga tego gospodarka oparta na pozytywnym doświadczeniu oraz wymaganiach konsumentów. Rezultatem tej ewolucji jest jednolity, połączony widok modeli, procesów, operacji i optymalizacji planowania, który pomaga ukierunkować produkcję i znacznie skrócić czas wprowadzania produktu na rynek.

Obecnie, z powodu odseparowanych od siebie silosów, występuje zbyt wiele opóźnień w projektowaniu, rozwoju i inżynierii produktu. Musi zatem nastąpić wiele iteracji, ponieważ poszczególne silosy borykają się z wypracowaniem wspólnej wizji tego, co starają się osiągnąć. Mogą na przykład patrzeć na różne obrazy lub nie mówić tym samym językiem technicznym, a to zdecydowanie nie jest najbardziej efektywny sposób pracy. Jeśli jednak wszystkie podmioty byłyby połączone na wspólnej platformie w czasie rzeczywistym, mogłyby działać znacznie szybciej.

Federacyjne spojrzenie na biznes producenta, czyli „widok z platformy”, może natychmiast powiedzieć, czy produkt jest „available to promise”.

Spojrzenie na rozwój produktu i doznań z takiej platformy oznacza nie tylko zarządzanie i optymalizację istniejącej produkcji, ale także wgląd w łańcuch dostaw i dane produkcyjne dostawców poziomów 1, 2 i 3, a nawet dalej wstecz, aż do zakupu surowców. Oznacza to, że jeśli na przykład dostawca z poziomu 2 ucierpi z powodu zakłóceń w pracy lub nieoczekiwanego problemu jakościowego, dowiesz się o tym, zanim problem wpłynie na harmonogram twojej własnej produkcji.

Wyprzedzenie może wynosić dni lub tygodnie. Tak czy inaczej, będziesz miał czas na znalezienie innych rozwiązań. Jak mawia wielu przedstawicieli kadry kierowniczej w obliczu kryzysu, problemem nie jest samo rozwiązanie problemu – problemem jest znalezienie czasu na rozwiązanie problemu. To niefortunne, że wielu producentów w dzisiejszych czasach musi zatrzymać swoje linie produkcyjne, aby zareagować na kryzys, który można było dostrzec, patrząc na produkcję z poziomu platformy. Jeśli platforma umożliwia prognostyczny widok danych łańcucha wartości pod kątem użytkowania produktów, podobnie jak praca silników odrzutowych jest monitorowana po ich zainstalowaniu w samolotach, firmy mogą korzystać z analizy prognostycznej, aby zalecić serwisowanie silników, by nie uległy awarii.

Krótko mówiąc, jeśli wszystkie aspekty działalności są wysoce zintegrowane, wydarzenie może być postrzegane i rozwiązywane, zanim rzeczywiście nastąpi. Rezultatem netto tego wszystkiego będą: zwinna produkcja i zwinny łańcuch dostaw, krótsze serie produkcyjne i większa indywidualizacja produktów dla klientów.

Nowoczesne oprogramowanie wspierające bioniczny projekt: wewnątrz modelu wprowadzone zostały struktury kratowe, które są wzorowane na naturze. Źródło: Dassault Systèmes

Sprawna produkcja w erze pozytywnego doświadczenia

Uznając, że konsumenci domagają się bardziej zindywidualizowanych produktów, nie wystarczy już produkować produktu w konkretnych ilościach, wysyłać go do magazynu i czekać, aż detaliści i klienci zużyją zapasy. Zamiast tego konsument wchodzi do sklepu lub na stronę sklepu internetowego i mówi: „Oto, co chcę”. Ściśle spleciona platforma integrująca produkty, procesy i łańcuch dostaw, dająca „federacyjny” obraz działalności producenta, pomoże natychmiast stwierdzić, czy żądany produkt jest „available to promise”.

Producent musi być w stanie powiedzieć klientowi, czy może wyprodukować produkt i jak długo to potrwa. Modele tego produktu i modele procesów niezbędnych do jego wytworzenia pokażą bardzo szybko, czy produkt może być wykonany, gdzie powinien być wykonany, czy wszystkie surowce i komponenty są dostępne i jak długo będzie to trwało.

„Available to promise” oznacza projekcję spodziewanego popytu na produkt w górę łańcucha produkcyjnego, co można określić także jako „na zamówienie” lub „produkcja na żądanie”. Bez kompleksowego, zaawansowanego modelowania producent jest zmuszony przyjąć założenia dotyczące funkcji i możliwości produktu, czyli w sumie „zgadywać w ciemno”. W takiej sytuacji nieuniknione są błędne decyzje, których nabywcy tolerować nie będą.

Modelowanie to pozwoli oczywiście również zaoszczędzić pieniądze, ponieważ produkty o wartości milionów dolarów nie będą musiały piętrowo zalegać w magazynach. Podobnie producent nie będzie musiał wydawać kolejnych milionów dolarów na utrzymywanie zapasów surowców lub komponentów. Jaki sens bowiem ma produkowanie czegoś, a następnie czekanie, aby dowiedzieć się, czy ktoś to kupi? A tak właśnie postępuje dziś większość producentów. W nowym systemie klienci wybierają projekty z katalogu lub strony internetowej, a nawet określają preferowany rodzaj materiału. Informacje te są przekazywane wstecz, w górę zwinnego łańcucha dostaw. Na tej podstawie przydzielane są odpowiednie moce produkcyjne, zarówno na poziomie makro, jak i szczegółowo na poziomie hali produkcyjnej.

Przyszłość – produkcja addytywna

Produkcja addytywna szybko przebija się w branży, mimo startu z niskiej bazy, wyszedłszy już wyraźnie poza jedynie budowę prototypów i krótkie serie produkcyjne. Ale prawdziwym pięknem nowego rozwiązania jest to, że druk 3D pozwoli na projektowanie zupełnie nowych typów części i produktów. Projektanci będą mieli przed sobą puste deski kreślarskie, które pozwolą im zadać sobie pytanie: „Gdyby świat był miejscem idealnym, to jak wyglądałaby w nim ta część?”. Niektórzy z tych projektantów odkrywają, że kształty organiczne, zgodne z pomysłami Matki Natury, są czasem lepsze i bardziej eleganckie niż niezgrabne kształty w stylu przemysłowym, które dominowały w przeszłości.

W jednym z badań nad wyglądem kadłuba silnika odrzutowego następnej generacji projektanci zbadali, jako potencjalny model, sposób działania szkieletu łabędzia. W normalnych warunkach taki model organiczny byłby niemożliwy do wyprodukowania, ale ponieważ produkcja addytywna nie jest ograniczona tradycyjnymi technikami produkcji, taki projekt jest obecnie możliwy do realizacji przemysłowej. Projektanci będą również w stanie zaprojektować część lub całość podsystemu, który może być montowany oddzielnie, zamiast polegać na wielu różnych elementach, które muszą być złożone razem. Projektanci addytywni mogą ośmielić się podążać tam, gdzie żaden projektant CAD-CAM udać się nie może, ponieważ zakres topologii dostępnych dla projektanta 3D jest o wiele większy.

Co robić?

Rewolucja platformowa w produkcji, począwszy od łańcucha dostaw przez procesy aż po halę produkcyjną, zapowiada się na równie poważną, jeśli nie większą jak nadejście robotyki przemysłowej i automatyki. Połączmy wszystko w całość, a stanie się oczywiste, że wiele gałęzi przemysłu pracuje nad opracowaniem od nowa obecnego, dominującego od dziesięcioleci, a nawet stuleci, modelu produkcji. Nie będzie to łatwe, ale marzenie o niesamowitym wzroście elastyczności produkcji wabi nas wszystkich. Przesłanie dla przemysłu jest jasne: rozpocznijcie przygotowania już teraz, ponieważ maszyny, materiały i procesy rozwijają się szybko. Ci producenci, którzy nie zdigitalizowali jeszcze swoich procesów i nie stworzyli definicji i modeli produktów, nie będą gotowi na nadejście ery gospodarki opartej na pozytywnym doświadczeniu konsumenta, zaś wynikające stąd straty konkurencyjne mogą się okazać bardzo poważne.

Dariusz Kudzia – Country Manager w firmie Dassault Systèmes