Dark Factory Czy fabryki przyszłości będą ciemne?

Ciemne fabryki (inaczej lights-out factory) to zakłady, w których można by wyłączyć światło, gdyż nie będzie w nich ludzi, bo wszystkie zadania będą wykonywać za nich zaprogramowane maszyny i roboty. W tych najbardziej zaawansowanych urządzenia mogłyby działać w pełni autonomicznie. Rola człowieka w tego typu obiektach ograniczałaby się do nadzorowania przebiegu produkcji, konserwacji i reakcji na sytuacje awaryjne. Zakład z samoobsługowymi liniami produkcyjnymi pracowałby całodobowo, z przerwami wyłącznie na rutynowe przeglądy i doraźne naprawy.

Jeszcze do niedawna w pełni zautomatyzowane fabryki, w których pracę człowiek nie ingeruje poza wyjątkowymi przypadkami, uznawano za pomysł rodem z literatury fantastycznonaukowej i filmów z tego gatunku. Obecnie jednak, wraz z postępem technologicznym, ich upowszechnienie wydaje się coraz bardziej prawdopodobne.

Jakie są zalety ciemnej produkcji?

Ciemne fabryki oferują szereg korzyści w porównaniu ze standardowymi. Oczywistą jest większa wydajność produkcji. Takie obiekty mogą pracować przez całą dobę, siedem dni w tygodniu, bez podziału na zmiany i niezakłócane przez niedobory pracowników wywołane absencjami z powodu przerw w pracy, strajków, urlopów czy zwolnień.

Oprócz tego nie muszą być zlokalizowane w pobliżu zasobów siły roboczej. Dzięki temu można je budować w miejscach atrakcyjnych z innych powodów, na przykład ze względu na niższą cenę gruntu albo dostępność surowców do produkcji. Można je także zaprojektować tak, aby były mniej energochłonne, na przykład rezygnując z ogrzewania, klimatyzacji i wyłączając oświetlenie tam, gdzie jest to możliwe (maszyny wyposażone w czujniki optyczne wciąż jednak potrzebują światła).

Zmniejsza to wydatki operacyjne zakładu. Ograniczając liczebność załogi, oszczędza się na kosztach pracy. Eliminując czynnik ludzki, unika się błędów, które skutkują stratami materiałów, co również finansowo się opłaca. W efekcie obniżają się koszty produkcji.

Ciemne fabryki rozwiązują problem z niedoborami siły roboczej w związku ze starzeniem się społeczeństw i niechęcią młodszego pokolenia do pracy fizycznej. Pełna automatyzacja jest również korzystna dla pracowników w niebezpiecznych środowiskach produkcyjnych, w których mogliby być narażeni na żrące chemikalia, opary, skrajne temperatury, czynniki mechaniczne. Pracodawca z kolei może zaoszczędzić na środkach ochrony, których maszyny i roboty nie potrzebują.

Analogicznie w drugą stronę, w ciemnych fabrykach ludzie nie stanowią już zagrożenia dla jakości procesów produkcyjnych, które w standardowych zakładach mogą zanieczyścić. Skorzystać na tym mogą takie branże jak spożywcza, farmaceutyczna czy produkcji żywności.

Wyzwania

Nakłady inwestycyjne wymagane do stworzenia ciemnej fabryki są duże. Projektowanie i realizacja a później też ich obsługa i konserwacja ze względu na stopień złożoności technologii, na których się opierają, wymagają specjalistycznych umiejętności. Wciąż także nie wszystkie zadania produkcyjne można zautomatyzować, niektóre z nich wymagają przynajmniej nadzoru pracownika.

Najłatwiej jest zastąpić człowieka w wykonywaniu prostych i powtarzalnych czynności, w których każdy krok jest ściśle definiowany, zaś najtrudniej w tych wymagających elastycznego działania w zależności od wyniku oceny danej sytuacji. Ta przeszkoda wraz z rozwojem sztucznej inteligencji na pewno z czasem będzie traciła na znaczeniu.

Obecnie jednak wciąż zakłada się, że ciemne fabryki najlepiej sprawdzą się w produkcji masowej standardowych wyrobów według ustalonego harmonogramu i bez potrzeby przezbrajania linii technologicznych. Z kolei raczej nie są zalecane w przypadku krótkich serii produkcyjnych ani w produkcji skastomizowanej. Dowodzą tego przykłady z historii. Jak się bowiem okazuje, pierwsze podejścia do koncepcji ciemnych fabryk podejmowano już w zeszłym stuleciu. Przykładowo w latach 60. i 80. takie zakłady otworzyły firmy Polaroid i IBM. Były to jednak krótkotrwałe projekty, ponieważ fabryki nie były w stanie sprostać właśnie potrzebom zmiennej oferty.

Wyzwaniem jest również rozwiązywanie problemów w razie awarii bez ingerencji człowieka (czy warto inwestować w systemy redundantne, żeby zapewnić ciągłość produkcji?), jak i zapewnienie cyberbezpieczeństwa. Pod uwagę powinno się oprócz tego wziąć możliwości innych ogniw procesu produkcyjnego.

Przykładowo należy się upewnić, że w przypadku znaczącego wzrostu wydajności fabryki węzeł transportowy poradzi sobie z rozdysponowaniem większej ilości gotowych towarów, a z drugiej strony że dostawcy podzespołów niezbędnych do produkcji będą w stanie zaspokoić zwiększone zapotrzebowanie na nie.

Podsumowując, inwestycja w ciemną fabrykę ze względu na konieczne nakłady inwestycyjne musi być przede wszystkim opłacalna. Tymczasem niestety nie zawsze automatyzacja na najwyższym poziomie może się zwrócić.

Przykłady

Koncepcja dark factory nie musi być jednak od razu wdrożona w całym zakładzie. Zamiast tego warto zidentyfikować określone procesy albo obszary w danym obiekcie, w których autonomiczna produkcja będzie nie tylko możliwa do realizacji, ale i opłacalna. Stopniowo wdrażając to podejście, można rozłożyć koszty w czasie, co pozwala na ich równoważenie zyskami aż do uzyskania zwrotu z inwestycji. Możliwe jest również podejście polegające na przechodzeniu w tryb dark factory tylko podczas nocnej zmiany, do której ludziom tradycyjnie trudniej jest się przystosować.

Jak na razie przykładów kompletnych ciemnych fabryk nie ma wiele. Najbardziej znanym jest japońska fabryka firmy Fanuc, w której roboty przemysłowe montują... roboty przemysłowe. Zakład działa od 2001 roku, a udział personelu ogranicza się do konserwacji i rozwiązywania sytuacji awaryjnych. Innym przykładem niemal całkowitej dark factory w Europie jest fabryka Philipsa w Holandii, w której produkowane są elektryczne maszynki do golenia. W zakładzie tym ludzie przeprowadzają tylko końcową kontrolę jakości. Kolejne przykłady to amerykańska fabryka pił łańcuchowych Stihl czy magazyny Amazona.

 

Rys. 1. Nowe technologie w fabrykach przyszłości

Ludzie są niedoceniani

Ciemnych fabryk w przyszłości będzie na pewno przybywać. Sprzyja temu rozwój technologiczny w szczególności w dziedzinie robotyki i sztucznej inteligencji. Korzystnymi czynnikami będą także: malejące koszty robotów, rosnące koszty pracy i braki siły roboczej. Ludzie wciąż pewnie jednak będą potrzebni w takich zadaniach jak konserwacja i naprawa w razie awarii i nawet w dłuższej perspektywie pewne czynności nie będą możliwe do zautomatyzowania. Mimo to raczej już nie ma odwrotu i zakłady przyszłości będą raczej zbliżać się do modelu ciemnej fabryki, niż się od niego oddalać.

Liczyć się trzeba jednak z oporem społecznym, jak zresztą zawsze od początku historii automatyzacji produkcji. Odkąd bowiem tylko zaczęto dążyć do ograniczenia obecności człowieka w fabrykach, które najlepiej, by same jako całość funkcjonowały jak maszyna, pojawił się strach wyrażany medialnymi nagłówkami w stylu: Czy roboty zabiorą nam pracę?

Wykluczenie ludzi z procesu produkcyjnego mimo starań i technicznych możliwości wciąż jednak okazuje się trudniejsze i droższe, niż mogłoby się wydawać. Ludzie są najbardziej elastyczną maszyną i najcenniejszym zasobem zakładu, ponieważ są twórczy i potrafią improwizować. Najlepiej podsumował to Elon Musk, gdy w 2018 roku w jednym z zakładów produkujących teslę wystąpiły problemy z osiągnięciem zakładanej wydajności. Przyznał on, że było to spowodowane tym, że cele produkcyjne próbowano osiągnąć, opierając się na robotach, przez co nie zatrudniono wystarczającej liczby pracowników. Przyznając, że był to błąd, Musk napisał na Twiterze: Yes, excessive automation at Tesla was a mistake. To be precise, my mistake. Humans are underrated. Stąd też przewiduje się, że nawet w miarę upowszechniania się ciemnych fabryk ludzie nie tyle będą z nich eliminowani, co zmieniać się będzie ich rola.

Monika Jaworowska