Rockwell Automation ใช้งาน Automation Fair ในปีนี้เพื่อให้ผู้ผลิตสินค้าบรรจุภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคและเจ้าของแบรนด์ทราบว่า Digital Twins ไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือแห่งอนาคตสำหรับผู้สร้างเครื่องจักรหรือทีม R&D อีกต่อไป พวกเขากำลังกลายเป็นแกนหลักในการดำเนินการบรรจุภัณฑ์ที่โรงงานของแบรนด์ต่างๆ เร่งการแก้ปัญหา ลดเวลาหยุดทำงาน เพิ่มความแข็งแกร่งในการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ และลดความเสี่ยงโครงการทุนก่อนที่อุปกรณ์จะมาถึงพื้นโรงงาน ข้อความดังกล่าวมาจาก Dwayne Negrón ผู้จัดการด้านความสามารถด้านดิจิทัลแฝดที่ Kalypso ซึ่งเป็นธุรกิจของ Rockwell โดยตรง “ผมพัฒนามันมาประมาณหกปีแล้ว… และในเวลานั้นทีมของผมก็พัฒนาขึ้นมาประมาณร้อยปี” เขากล่าว คำสั่งของเขาไม่ใช่เรื่องเชิงทฤษฎี มีรากฐานมาจากสิ่งที่โรงงาน CPG ที่แท้จริงต้องดิ้นรนต่อสู้ทุกวัน วิธีที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจคุณค่านั้นคือการผ่านตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมสองตัวอย่าง ตัวอย่างหนึ่งมีรากฐานมาจากประสิทธิภาพของสายการผลิตบรรจุภัณฑ์ และตัวอย่างอีกตัวอย่างอยู่ในการพัฒนากระบวนการสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ ผู้ผลิตเครื่องดื่มกระป๋องรายหนึ่งซึ่งไม่สามารถระบุชื่อได้ ต้องเผชิญกับปัญหาประสิทธิภาพการทำงานที่คุ้นเคยแต่ทำให้หมดสภาพในสายการผลิต กล่องและเครื่องบรรจุถาดของบริษัทตกอยู่ในรูปแบบการสั่นอย่างต่อเนื่องซึ่งเรียกว่า “เอฟเฟกต์โยโย่” เครื่องจักรจะสตาร์ท หยุด ไฟกระชาก และหยุดทำงานอีกครั้ง พฤติกรรมที่ขาด ๆ หาย ๆ นี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อปริมาณงาน แต่บรรทัดนั้นสำคัญเกินกว่าจะหยุดเพื่อการวินิจฉัยแบบขยาย ตามคำบอกเล่าของ Negrón ลูกค้าได้ใช้เวลา “ประมาณหกเดือนในการแก้ไขปัญหาก่อนที่จะนำเราเข้าสู่โลกออนไลน์” แล้วเพื่อพยายามแก้ไขปัญหา แต่ความพยายามทุกครั้งในการตรวจสอบ ลูกค้ากลับเสี่ยงต่อการสูญเสียเวลาในการผลิตมากขึ้น วิศวกรติดอยู่ในสถานการณ์บรรจุภัณฑ์แบบคลาสสิก: พวกเขาไม่สามารถหยุดแถวให้นานพอที่จะดูว่าเกิดอะไรขึ้น และพวกเขามองไม่เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นตราบใดที่สายการผลิตยังเดินอยู่ Negrón และทีม Kalypso ได้สร้างแฝดดิจิทัลเต็มรูปแบบของสายการผลิตโดยใช้แพลตฟอร์ม Emulate3D พร้อมด้วยโมเดล 3 มิติแบบไดนามิก PLC เสมือนจริงที่รันโค้ดควบคุมสดของเครื่อง และการเข้าถึงหน้าจอ HMI เดียวกันกับที่ผู้ปฏิบัติงานใช้บนพื้น เขาเน้นย้ำว่าดิจิทัลฝาแฝดในระดับนี้ไม่ใช่แค่วิชวลไลเซอร์เท่านั้น พวกเขาทำตัวเหมือนเป็นทรัพย์สินที่แท้จริง “คุณไม่เพียงแต่มีโมเดล 3 มิติที่ทำงานอยู่เท่านั้น คุณยังใช้งานคอนโทรลเลอร์เสมือนที่ใช้โค้ดควบคุมแบบสดอีกด้วย และคุณยังสามารถเข้าถึง HMI ของคุณได้อีกด้วย” เขากล่าว ความเที่ยงตรงนี้คือสิ่งที่ทำให้การแก้ไขปัญหาทางเทคนิคขั้นสูงเป็นไปได้ในสภาพแวดล้อมจำลอง ผลลัพธ์? “เราสามารถเพิ่มความเร็วในการทดสอบได้ 10 เท่า และลดเวลาหยุดทำงานลงได้มากกว่า 52%” Negrón กล่าว และการปรับปรุงนี้ไม่ใช่ทางทฤษฎี มันถูกขับเคลื่อนโดยความสามารถในการทดลองแบบเสมือนจริง: “ท้ายที่สุดแล้ว นั่นทำให้ OEE เพิ่มขึ้น 14%” สิ่งที่ทำให้กรณีนี้น่าสนใจสำหรับผู้สนใจบรรจุภัณฑ์ในชิคาโกไม่ใช่แค่ขนาดของการปรับปรุงเท่านั้น แต่ยังเป็นกลไกที่อยู่เบื้องหลังอีกด้วย Negrón เน้นย้ำว่าฝาแฝดดิจิทัลจะปลดล็อกสิ่งที่พืชแทบไม่เคยมีอีกต่อไป นั่นก็คือเวลาในสายเสมือน ในระหว่างเซสชั่น เขาตั้งข้อสังเกตว่า CPG จำนวนมากติดอยู่กับการรอให้สายการผลิตที่มีอยู่น้อยเพียงเพื่อทำการทดสอบพื้นฐาน การทดลอง หรือรอบการแก้ไขปัญหา อย่างไรก็ตาม ด้วยแฝดดิจิทัล “ตอนนี้เราสามารถให้เวลาในสายการผลิตเสมือนได้… และเราทำการทดสอบเหล่านี้ได้ทุกเมื่อที่ต้องการโดยไม่กระทบต่อระบบทางกายภาพอีกต่อไป” ในกรณีของ CPG เครื่องดื่ม นี่หมายความว่าวิศวกรสามารถสร้างพฤติกรรมโยโย่ขึ้นมาใหม่ภายในการจำลองที่ปลอดภัย ทำ HMI ที่ประสานกันและควบคุมการปรับเปลี่ยน ทดสอบสาขาลอจิกใหม่ และสังเกตปฏิสัมพันธ์ทางกลขั้นปลายน้ำ ทั้งหมดนี้โดยไม่ต้องสัมผัสการผลิตจริง ผลลัพธ์ที่ได้คือการแก้ไขที่รวดเร็วและมั่นใจยิ่งกว่าที่โรงงานจะเคยผลิตในสายการบรรจุแบบสด Negron อธิบายว่าโรงงาน CPG แห่งอื่นกำลังต่อสู้กับการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ (NPI) อย่างรวดเร็วอย่างไม่หยุดยั้ง โดยขยายตรรกะการทำงานแบบต้นน้ำของกระบวนการ tp ออกไป กลุ่มผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตมีทั้งแบบกว้างๆ และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดความต้องการอย่างต่อเนื่องในการแนะนำสูตรอาหาร ส่วนผสม และกระบวนการแบทช์ใหม่ๆ ตามเนื้อผ้า NPI แต่ละรายการจำเป็นต้องมีการทดสอบทางกายภาพเป็นชุดที่มีนัยสำคัญในระดับนำร่อง การจัดกำหนดการทดลองใช้ชุดงานเหล่านั้นทำได้ช้า การเรียกใช้พวกมันมีราคาแพง และการทดสอบทางกายภาพทุก ๆ ชั่วโมงใช้กำลังการผลิตที่จำกัด โรงงานอาจทุ่มเทให้กับการผลิตเชิงพาณิชย์ ทีมงานของ Negrón ได้สร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบแบบแบตช์เสมือนจริงที่ช่วยให้วิศวกรสามารถทดสอบสถานการณ์การกำหนดสูตรและการประมวลผลได้นานก่อนที่ต้นแบบทางกายภาพครั้งแรกจะทำงาน “เมื่อมีผลิตภัณฑ์ใหม่เข้าสู่ขั้นตอนการสร้างต้นแบบนั้น มีการทดสอบมากมายที่ต้องทำในระดับสูตร ในระดับการผลิตจริง และอื่นๆ” เขากล่าว “ด้วย Digital Twin คุณสามารถให้โอกาสในการรันการทดสอบส่วนใหญ่เหล่านั้นแบบดิจิทัลก่อนที่จะเข้าสู่พื้นที่จริง” สำหรับบริษัทที่ถูกจำกัดด้วยความพร้อมของสายการผลิตระดับพรีเมียม สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ โครงการแฝดดิจิทัลจำนวนมากล้มเหลวเนื่องจากโมเดลมีความเป็นนามธรรมเกินไป หรือแย่กว่านั้นคือไม่มีพื้นฐานทางฟิสิกส์ ด้วย “…การรวมโมเดลกระบวนการ… แฝดดิจิทัลของคุณไม่ควรพยายามแทนที่เครื่องมือจำลองสถานการณ์ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน ควรพยายามรวมหรือรวมเข้าด้วยกัน” Negrón กล่าว ทีมงานของเขาได้รวบรวมโมเดลเชิงกลไกและข้อมูลของการรันแบทช์ที่ผ่านมา และสร้างให้เป็นการนำเสนอแบบดิจิทัลที่ทดสอบได้ของเซลล์การผลิต พวกเขาสร้าง MVP ที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานที่ท้าทายที่สุดของโรงงาน ตรวจสอบแนวทาง และปรับขนาดทั่วทั้งไซต์งานและเครือข่าย ผลลัพธ์ที่ได้น่าทึ่งมาก: ใช้เวลาในการออกสู่ตลาดสั้นลงสูงสุด 32 สัปดาห์สำหรับ NPI; กำไรที่เพิ่มขึ้นมากกว่า 24 ล้านดอลลาร์จากการดำเนินการเชิงพาณิชย์ที่รวดเร็วขึ้น การป้องกันความจุสี่ถึงห้าสัปดาห์ต่อผลิตภัณฑ์ใหม่ และการเพิ่มผลผลิตที่เร็วขึ้นซึ่งลดเวลาวงจรลงอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งสองกรณีนี้ก่อให้เกิดข้อโต้แย้งที่กว้างกว่าเกี่ยวกับตำแหน่งที่ฝาแฝดดิจิทัลจะพอดีภายในบรรจุภัณฑ์และการดำเนินงานด้าน CPG ในอดีต Digital Twins ถูกมองว่าเป็นเครื่องมือจำลองขั้นสูงหรือเครื่องช่วยในการทดสอบการใช้งานอุปกรณ์ใหม่ Negrón ยังคงถือว่าฟังก์ชันเหล่านั้นเป็นพื้นฐาน แต่ตอนนี้เขาวางกรอบฝาแฝดให้เป็นเครื่องมือการปฏิบัติงานแบบบูรณาการที่ครอบคลุมตลอดวงจรชีวิตของกระบวนการหรือสินทรัพย์บรรจุภัณฑ์ ตั้งแต่การออกแบบและการทดสอบการใช้งาน ไปจนถึงการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน และการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง ตามที่เขากล่าวไว้ Digital Twins “ไม่ควรเป็นเพียงภาพที่หรูหราหรือการสร้างภาพ 3 มิติ สิ่งเหล่านี้ควรเป็นสิ่งที่นำผลกำไรมาให้คุณซึ่งตอบแทนตัวเอง” สำหรับ CPG ที่เน้นบรรจุภัณฑ์และการประมวลผลการเน้นวงจรชีวิตนั้นมีความสำคัญเนื่องจากหัวใจในการดำเนินงานของโรงงาน – สายการบรรจุ – ไม่ค่อยคงที่เป็นเวลานาน การควบคุมการเปลี่ยนแปลง รูปแบบของผลิตภัณฑ์ การปรับเปลี่ยนกระบวนการแบบกะต่อกะ และการอัพเกรดอุปกรณ์ ทั้งหมดนี้จะเปลี่ยนวิธีการทำงานของสายการผลิตอย่างแท้จริง หากรักษาไว้ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเกิดขึ้น Digital Twin จะกลายเป็นเครื่องมือที่เกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่องสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่การตรวจสอบหน้าจอ HMI ใหม่ไปจนถึงการทดสอบกลยุทธ์การสะสมไปจนถึงการทดสอบลำดับการเปลี่ยนแปลงโดยไม่กระทบต่อเวลาทำงาน ดังที่ Negrón กล่าวไว้ ฝาแฝดที่ตระหนักรู้อย่างเต็มที่แม้กระทั่ง “เริ่มทำนายอนาคต” สำหรับเจ้าของแบรนด์ การนำเสนอคุณค่านั้นตรงไปตรงมา การแก้ไขปัญหาที่รวดเร็วยิ่งขึ้นหมายถึงการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนน้อยลง OEE ที่สูงขึ้นหมายถึงการใช้สินทรัพย์ที่ดีขึ้นและปริมาณงานที่คาดการณ์ได้มากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ค้าปลีก ระยะเวลาการว่าจ้างที่สั้นลงหมายถึงโครงการทุนจะคืนทุนเร็วขึ้น และการเร่ง NPI ส่งผลให้มีการจำหน่ายเร็วขึ้น วงจรการเรียนรู้กับผู้ค้าปลีกเร็วขึ้น และการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ที่ทำกำไรได้มากขึ้น Negrón เน้นย้ำว่าเป้าหมายของทีมของเขาคือการทำให้ Digital Twin สามารถ “คืนทุนให้ตัวเองได้ภายในหกถึงเก้าเดือน” และกรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าจะเป็นไปได้อย่างไรเมื่อแฝดถูกฝังอยู่ในการตัดสินใจทางวิศวกรรมในแต่ละวัน แทนที่จะถือเป็นโครงการเสริมขั้นสูง โดยเฉพาะสายการบรรจุหีบห่อจะได้รับประโยชน์ทันทีสูงสุด เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มักจะซับซ้อนที่สุด เป็นอัตโนมัติสูง และไวต่อการโต้ตอบที่ละเอียดอ่อนระหว่างอุปกรณ์ที่แยกจากกัน อุปกรณ์เหล่านี้จึงสร้างพฤติกรรมทางกลไกและการควบคุมที่เชื่อมโยงกันซึ่งยากต่อการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์ ฝาแฝดดิจิทัลมอบสิ่งที่พวกเขาไม่ค่อยมีให้กับวิศวกร CPG: ระบบที่ปลอดภัยและไร้แรงกดดันในการสำรวจแนวคิด ทดสอบการเปลี่ยนแปลง สร้างข้อผิดพลาดอีกครั้ง ตรวจสอบตรรกะของ OEM และฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานโดยไม่ต้องปิดการผลิต ประสบการณ์ของผู้ผลิตเครื่องดื่มรายนี้แสดงให้เห็นว่าปัญหาที่ท้าทายครึ่งปีของการแก้ไขปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงจะได้รับการแก้ไขได้ภายในไม่กี่วันเมื่อวิศวกรมีแบบจำลองเสมือนจริงที่ทำงานเหมือนกับเครื่องจักรจริง กล่าวโดยกว้างมากขึ้น ฝาแฝดดิจิทัลกำลังกลายเป็นตัวสร้างความแตกต่างในการแข่งขันสำหรับ CPG อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบรรจุภัณฑ์ ช่วยให้ทีมเปลี่ยนจากการแก้ไขปัญหาเชิงรับเป็นการทดลองเชิงรุก จากการทดสอบทางกายภาพที่มีข้อจำกัดไปเป็นการทดสอบเสมือนจริงจำนวนมาก และจากการเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางทฤษฎีไปเป็นการทดสอบที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว
แหล่งที่มาของข้อมูล
