Pięć narzędzi cyfrowych, które pozwolą stworzyć gospodarkę o obiegu zamkniętym w produkcji

Realizowany od 2023 roku unijny projekt ALICIA, zamierza stworzyć gospodarkę o obiegu zamkniętym w odniesieniu do sprzętu produkcyjnego. Planuje ograniczyć zjawisko zbyt wczesnego wycofywania maszyn i ich części z eksploatacji. Projekt ten zakłada, że wraz z opracowaniem pięciu cyfrowych narzędzi dojdzie do ekonomicznego powiązania zakładów przemysłowych i rynku maszyn używanych. To finalnie pozwolić ma na ponowne wykorzystanie aktywów nawet w 100%.

Duża część maszyn wykorzystywanych w produkcji – takich jak ramiona robotów czy przenośniki taśmowe – nie osiąga swej maksymalnej żywotności. Maszyny te zostają przedwcześnie wycofane z eksploatacji. Przykładowo, szacuje się, że w przemyśle motoryzacyjnym nawet 70% środków produkcji jest zbyt wcześnie wycofywanych z eksploatacji. Złomowanych lub, w najlepszym wypadku, sprzedawanych na części zamienne. To nie tylko nieekonomiczne, lecz także nieekologiczne. I jest to kwestią wymagającą rozwiązania w ramach Europejskiego Zielonego Ładu, którego celem jest osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 roku.

Stworzenie gospodarki o obiegu zamkniętym w odniesieniu do środków produkcji, czyli tzw. Circular Manufacturing Ecosystem (CME), pozwoliłoby na zaoszczędzenie pieniędzy i zasobów. Jednak do tej pory nie zapewniono dobrze funkcjonującego powiązania zakładów przemysłowych między sobą oraz powiązania zakładów z rynkiem maszyn używanych. A to jest warunkiem sprawnego handlu maszynami i częściami przez sprzedających i kupujących.

Gospodarka o obiegu zamkniętym w obszarze linii produkcyjnych

Ma się to zmienić wraz z realizacją unijnego projektu ALICIA. Oznacza on assembly lines in circulation, czyli linie montażowe w obiegu. I tak, 12 partnerów z obszaru badań i przemysłu, w ciągu 3 lat zamierza opracować inteligentne, cyfrowe narzędzia służące do zrównoważonego wykorzystania zasobów produkcyjnych. Za koordynację tego projektu odpowiada Uniwersytet Techniczny w Monachium (TUM).

Za sprawą innowacyjnych narzędzi cyfrowych, projekt ma stworzyć skuteczne powiązania ekonomiczne między podmiotami z obszaru przemysłu a rynkiem maszyn używanych. To strategiczne połączenie umożliwia bowiem ponowne wykorzystanie aktywów w 100%. Tym samym realizuje ideę zrównoważonego rozwoju i optymalizuje zarządzanie zasobami. Cyfrowe narzędzia mają stworzyć nowy rodzaj gospodarki o obiegu zamkniętym – CME.

Założenia projektu ALICIA

Projekt ALICIA zakłada, że w perspektywie od pięciu do dziesięciu lat zasoby produkcyjne – takie jak kompletne linie technologiczne, pojedyncze maszyny i części zamienne – będą odsprzedawane pomiędzy zakładami produkcyjnymi na terenie Europy i ponownie wykorzystywane, aż do osiągnięcia ich maksymalnej żywotności. Celem internetowej platformy ALICIA jest zebranie w jednym miejscu podmiotów sprzedających środki produkcji oraz podmioty zainteresowane ich zakupem.

Ponadto system ma objąć usługodawców, takich jak na przykład małe i średnie przedsiębiorstwa, które zajmują się regeneracją czy recyklingiem i mogą oferować swoje usługi właścicielom fabryk. Platforma ma być wspierana przez wiele innowacyjnych cyfrowych narzędzi. Ich zadaniem będzie uprościć proces identyfikacji i wyboru odpowiednich używanych systemów montażowych na potrzeby nowych linii produkcyjnych. A także umożliwić integrację tych używanych systemów z nowoczesnymi instalacjami montażowymi.

Pięć cyfrowych narzędzi domykających CME

Załóżmy, że właściciel fabryki czy kierownik zakładu stwierdza, iż potrzebuje nowej instalacji produkcyjnej. Dzięki ontologii nadającej się do odczytu maszynowego można cyfrowo odwzorować wymogi co do systemu z drugiej ręki. Poza czynnikami odnoszącymi się do technologii produkcji uwzględniane są również aspekty społeczne, ekonomiczne i środowiskowe. W końcu jeśli pracownicy nie będą w stanie pracować z zakupioną maszyną lub jeśli jej pozostały okres eksploatacji będzie zbyt krótki, zakup używanego sprzętu nie będzie miał większego sensu. Poprzez podejście skoncentrowane na ludziach, projekt ma na celu umożliwienie przekwalifikowania i dalszego szkolenia pracowników. Ponadto ontologia nadająca się do odczytu maszynowego ma sprawić, że kobiety będą miały równe szanse uczestnictwa w modelu gospodarki o obiegu zamkniętym, a tym samym czerpania z niego korzyści.

Online marketplace ma połączyć podmioty z branży handlu maszynami używanymi. Obejmuje to nie tylko kupujących i sprzedających oraz dealerów maszyn używanych. Także dostawców usług z obszaru regeneracji i recyklingu. Platforma Marketplace jest wykorzystywana w CME w celu znalezienia idealnej maszyny dla klienta, a także do tego, aby zaoferować wycofywane systemy innym fabrykom. Już działająca platforma online, Market 4.0, w ramach projektu zostanie rozszerzona m.in. o realne dane przemysłowego domu aukcyjnego maszyn używanych Surplex. Będzie on odgrywał rolę centralnego podmiotu i pośrednika w obrocie już posiadanym, używanym sprzętem produkcyjnym. Ponadto zapewni know-how na potrzeby podobnej platformy do sprzedaży maszyn używanych, włącznie z wewnętrznymi strukturami danych oraz procesami.

Kolejne narzędzie cyfrowe to silnik AI Matchmaking Engine. Przeprowadza on porównanie wymogów klienta z ofertą dostępnych wewnętrznych maszyn produkcyjnych, innych używanych systemów i maszyn oraz potencjalnych nowych maszyn. W celu wypełnienia luk w projekcie linii montażowej, których nie da się pokryć z wykorzystaniem tylko maszyn używanych. A wszystko to w oparciu o ontologię możliwą do odczytu maszynowego. W ten sposób system wybiera najlepsze połączenie zasobów z myślą o stworzeniu potrzebnej linii montażowej.

Aby przekonać właściciela fabryki o słuszności zakupu, generowany jest Digital Shadow (DS). To cyfrowy cień wybranego dla niego systemu produkcyjnego. DS to model przyszłej linii zbudowanej z systemów używanych. Projekt ALICIA zamierza przesunąć granice aktualnego rozwoju techniki za sprawą opracowania „półautomatycznego” modelu DS. Połączy on dane o dostępnych zasobach produkcyjnych, automatycznie przekazywane z Marketplace, z ręcznie wprowadzanymi danymi modelu CAD. To cyfrowe odwzorowanie potencjalnej linii produkcyjnej z drugiej ręki symuluje wydajność produkcji poprzez połączenie danych z poszczególnych maszyn. Po skonstruowaniu prawdziwej linii produkcyjnej z drugiej ręki Digital Shadow przekształca się w Digital Twin (DT). DT jest w czasie rzeczywistym zasilany danymi produkcyjnymi pochodzącymi z czujników maszyn oraz innych źródeł. DT jest więc wirtualnym odwzorowaniem realnego systemu, np. linii produkcyjnej.

Aby zapewnić płynną instalację i natychmiastowy rozruch linii z drugiej ręki, wykorzystywane jest oprogramowanie pośredniczące Plug & Produce Middleware. Koncepcje typu Plug and Produce bazują na założeniu, że każde urządzenie jest wyposażone w powłokę administracyjną (z ang. administration shell). Zawiera ona wszystkie dane maszyn, takie jak ich właściwości, parametry i interfejsy. W ramach Przemysłu 4.0 wszystkie komponenty produkcji muszą mieć zapewnioną możliwość płynnej, niezakłóconej komunikacji. Jej podstawą jest automatycznie odczytywana dokumentacja znajdująca się w powłoce administracyjnej. Z uwagi na fakt, że zakład produkcyjny składa się teraz z połączenia nowych i używanych maszyn różnych producentów, Plug & Produce Middleware zapewnić ma maksymalną interoperacyjność.

Warto również dodać, że w celu ochrony danych użytkowników projekt ALICIA będzie oferować rozwiązania w chmurze, jak i na miejscu, co zapewni użytkownikom pełną kontrolę nad sposobem wykorzystania ich danych. W razie potrzeby rozwiązania można zainstalować i obsługiwać lokalnie.

Co ALICIA oznacza dla przemysłu w Europie?

Podmioty zajmujące się produkcją będą mogły zakupić używaną linię produkcyjną nawet o 40% szybciej i co najmniej o połowę taniej niż w przypadku nowych systemów. Z uwagi na maksymalne wykorzystanie okresu żywotności maszyny, zużycie materiałów i energii powinno zmniejszyć się o nawet 80% w porównaniu do nowych maszyn. A zasoby powinno udać się wykorzystać ponownie w 100%.

Unijny projekt ALICIA ma więc napędzać zrównoważoną produkcję, wykorzystując cyfrowe innowacje, by stworzyć bardziej wydajne i ekologiczne podejście do wykorzystania zasobów produkcyjnych. Dzięki niemu, w przyszłości, podstawy gospodarki o obiegu zamkniętym będą napędzać rozwój przemysłu przetwórczego w kierunku pełniejszej realizacji zasad zrównoważonego rozwoju oraz efektywnego zarządzania zasobami. Tym samym projekt pozytywnie wpłynie na odporność UE na zakłócenia w globalnych łańcuchach dostaw.

Projekt finansowany jest przez Unię Europejską kwotą niemal 5,86 mln EUR w ramach projektu o numerze 101091577, będącego częścią programu Horyzont. Realizacja projektu oficjalnie rozpoczęła się w styczniu 2023 roku i potrwa trzy lata. Do dwunastu partnerów projektowych należą instytucje z Niemiec, Włoch, Austrii, Francji, Grecji, Hiszpanii, Holandii i Luksemburga.