Το μέλλον της παραγωγής: ψηφιακά δίδυμα και η βιομηχανία ως υπηρεσία
ΑΦΙΕΡΩΜΑ: Ανάπτυξη, Καινοτομία, Νέο Επιχειρείν
Του ΙΩΑΝΝΗ ΜΟΥΡΤΟΥ,
Καθηγητή Τμήματος Διοικητικής Επιστήμης και Τεχνολογίας και
Διευθυντή του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικού Επιχειρείν (ELTRUN) του ΟΠΑ
Παρότι ο δημοφιλής όρος «Βιομηχανία 4.0» πράγματι προσδιορίζει μία έντονη μετάβαση σε νέες συνθήκες παραγωγής με χρήση σύγχρονων μεθόδων πληροφορικής και αυτοματισμού, παραμένουν ασαφή τα βήματα προσαρμογής των βιομηχανικών μονάδων ώστε να υλοποιήσουν αυτή τη μετάβαση. Η συλλογή και επεξεργασία δεδομένων σε πραγματικό χρόνο είναι το προφανέστερο αρχικό βήμα, του οποίου όμως το κόστος είναι συχνά δυσθεώρητο. Το κόστος αυτό πρέπει να αποδειχτεί ότι αντισταθμίζεται με βελτιωμένες αποφάσεις παραγωγής, συντήρησης και διαχείρισης προϊόντων ή υπηρεσιών, όπως και με βελτιωμένα επιχειρηματικά μοντέλα.
Ως προς τη βέλτιστη λήψη αποφάσεων, τα λεγόμενα ψηφιακά δίδυμα (digital twins) είναι η -κατά την αντίληψή μας- πιο προηγμένη τεχνολογία, η οποία συμπληρώνει την καταγραφή και επεξεργασία δεδομένων με τεχνικές λήψης αποφάσεων όπως η προσομοίωση και η βελτιστοποίηση. Με απλά λόγια, τα ψηφιακά δίδυμα δημιουργούν ένα πιστό αντίγραφο ενός πραγματικού συστήματος (μηχανής ή γραμμής παραγωγής ή ολόκληρου εργοστασίου), το οποίο μπορεί να αναπαριστά την τρέχουσα και δυνητική συμπεριφορά του πραγματικού συστήματος, όντας «συνδεδεμένο» με αυτό.
Η βιομηχανική συνεργασία μπορεί να επιτευχθεί σε μεγάλη ή μικρή κλίμακα με τον διαμοιριασμό πόρων
Για παράδειγμα, το ψηφιακό δίδυμο μίας μηχανής μπορεί να μειώνει την κατανάλωση ενέργειας όταν βλέπει όταν μία παραγγελία δεν επείγει ή να προτείνει έγκαιρα μία προληπτική συντήρηση. Με παρόμοιο τρόπο, το ψηφιακό δίδυμο μιας γραμμής παραγωγής, ίσως σε συνεργασία με τα δίδυμα των επιμέρους μηχανών, μπορεί να αλλάζει τη σειρά με την οποία δρομολογούνται οι παραγγελίες όποτε η ομαλή λειτουργία διακόπτεται από μια βλάβη, μια καθυστέρηση στην παραλαβή υλικών ή ένα σφάλμα ποιότητας. Η πραγματικότητα στην οποία πολλαπλά ψηφιακά δίδυμα θα αλληλεπιδρούν ώστε να συν-αποφασίζουν δεν είναι διόλου μακρινή, τουλάχιστον σε επίπεδο ερευνητικών έργων και εργαστηριακών πρωτοτύπων. Έχει διατυπωθεί επίσης, κάπως τολμηρά, ότι δεν μπορεί να υπάρξει τεχνητή νοημοσύνη χωρίς τα ψηφιακά δίδυμα.
Κοιτώντας προς τα επιχειρηματικά μοντέλα τα οποία ενεργοποιούνται με χρήση ψηφιακών διδύμων, θα προτείνουμε εδώ αυτό που ονομάζεται «βιομηχανία ως υπηρεσία» (manufacturing as a service), το οποίο έχει δύο όψεις: τη στενή συνεργασία μεταξύ βιομηχανικών μονάδων με βάση την ανταλλαγή δεδομένων και τον συντονισμό των αποφάσεων και την αδιάλειπτη και εξατομικευμένη εξυπηρέτηση των αποδεκτών των προϊόντων, ενδιάμεσων ή τελικών.
Η πρώτη όψη, δηλαδή η βιομηχανική συνεργασία, μπορεί να επιτευχθεί σε μεγάλη ή μικρή κλίμακα με τον διαμοιρασμό πόρων, όπως του χρόνου βιομηχανικών διεργασιών, πρώτων υλών, δεδομένων και αλγορίθμων, προφανώς ευκολότερα όταν πρόκειται για εργοστάσια τα οποία παράγουν παρόμοια προϊόντα ή δίκτυα μικρομεσαίων παραγωγικών μονάδων. Η από κοινού βελτιστοποίηση της παραγωγής μπορεί να έχει εμφανείς οικονομίες κλίμακας και, κυρίως, να αυξήσει την ανθεκτικότητα του δικτύου παραγωγών σε αντίξοες συνθήκες. Ίσως είναι καταλληλότερη για βιομηχανίες οι οποίες εξαρτήματα ή, γενικότερα, ενδιάμεσα προϊόντα.
Η δεύτερη όψη αφορά τον εκάστοτε πελάτη. Ενώ παραδοσιακά οι κατασκευαστές πωλούν προϊόντα ως μια εφάπαξ συναλλαγή, πλέον αρχίζουν και τα προσφέρουν μέσω μιας υπηρεσίας ενοικίασης, η οποία περιλαμβάνει τη συντήρηση και πιθανά την ανακύκλωση ή επαναχρησιμοποίηση. Οι δύο όψεις συνθέτουν τον πλήρη κύκλο ζωής ενός προϊόντος, από την κατασκευή έως και την όποια κυκλική του εξέλιξη, ως μια πλέον ενιαία και ιχνηλατίσιμη (traceable) υπηρεσία.
Ως ένα γνωστό παράδειγμα θα αναφέρουμε εταιρεία κατασκευής κινητήρων, η οποία από το 2015 παρέχει τη δυνατότητα σε αεροπορικές εταιρίες, αντί της αγοράς ενός κινητήρα, την πληρωμή ανά ώρα χρήσης ανάλογα με κάποιες παραμέτρους, μετρήσιμες σε πραγματικό χρόνο από αμφότερους τους συμβαλλόμενους. Η εταιρεία βελτιστοποιεί πλέον όχι μόνο την κατασκευή αλλά τον πλήρη κύκλο ζωής – ο οποίος έχει έκτοτε διπλασιαστεί λόγω της πολύ καλύτερης συντήρησης – με αποτέλεσμα να μοιράζεται τη μείωση του κόστους με τον πελάτη.
Ξέρουμε ήδη ότι τα τυπικά εμπόδια για τον ψηφιακό μετασχηματισμό εμφανίζονται και στη «βιομηχανία ως υπηρεσία»: ελλιπώς προσδιορισμένες σχέσεις με τους πελάτες ή τους συνεργάτες κατά μήκος της αλυσίδας αξίας, ελλιπής τεχνολογική υποδομή αλλά και αναποτελεσματικές διαδικασίες (βιομηχανικές και διοικητικές). Αντίστοιχα μπορούν να προταθούν και ορισμένες ενέργειες ως προς την αντιμετώπισή τους, πέραν της υιοθέτησης κάποιων τεχνολογιών, με πρώτη τον σαφή προσδιορισμό του τι πρέπει να βελτιωθεί πέρα από την ποιότητα του προϊόντος, όπως η έγκαιρη παράδοση ή συντήρηση ή επαναχρησιμοποίηση. Κατόπιν απαιτείται η απεικόνιση σε συμβόλαια λειτουργικών σχέσεων υπηρεσίας ή συνεργασίας, όπως π.χ. ένα συμβόλαιο χρονομίσθωσης αυτοκινήτου. Στη συνέχεια θέλουμε τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών καθαυτών, π.χ. ο επόμενος στην αλυσίδα αξίας να μπορεί να δρομολογήσει τις παραδόσεις και, ταυτόχρονα, το πλάνο παραγωγής να διατηρεί το χαμηλό κόστος και την «αντοχή» του σε τυχαίες αλλαγές. Τέλος, χρειάζεται η εκπαίδευση και η συμπερίληψη του προσωπικού στις νέες τεχνολογίες και διαδικασίες.
Συνοψίζοντας, μια μετάβαση θέλει πόρους οι οποίοι δικαιολογούνται μόνο αν οι νέες τεχνολογίες και αυτοματισμοί υπηρετούν μια φρέσκια αντίληψη λήψης αποφάσεων και ένα λειτουργικό οργανωσιακό μοντέλο, κοινώς αν βελτιώνουν την καθημερινή λειτουργία των εργοστασίων. Αν θέλουμε η μετάβαση να είναι εφικτή για όλες τις βιομηχανικές μονάδες, ανεξαρτήτως μεγέθους ή θέσης στην αλυσίδα αξίας, χρειαζόμαστε πιθανότατα μοντέλα όπως η «βιομηχανία ως υπηρεσία» και λήψη αποφάσεων μέσω ψηφιακών διδύμων.
