Branża tworzyw sztucznych stoi w obliczu poważnych zakłóceń ekonomicznych i prawnych. Rosnąca presja konkurencyjna, bardziej rygorystyczne przepisy środowiskowe i coraz ściślejsze wymagania dotyczące obiegu zamkniętego zwiększają presję na wdrażanie innowacyjnych rozwiązań. Postępująca cyfryzacja przemysłu oferuje możliwość zwiększenia wydajności i wzmocnienia zrównoważonego charakteru procesów produkcyjnych.
Zautomatyzowane procesy, systemy kontroli oparte na danych i inteligentna łączność już dziś ułatwiają w wielu firmach dostosowanie się do bardziej rygorystycznych wymagań. W Niemczech „Indeks Cyfryzacji 2024” Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Ochrony Klimatu (BMWK) wskazuje na rosnący poziom digitalizacji; w ostatnich pięciu latach poziom cyfryzacji niemieckiej gospodarki wzrósł o ok. 14%. Skok ten nastąpił szczególnie szybko w kategorii „Procesy”, która obejmuje zarówno cyfrową dojrzałość wewnątrzfirmowego workflow, jak i połączenia z partnerami zewnętrznymi.
Sztuczna inteligencja (AI) jest uważana za kamień milowy w tym zakresie. Według badania firmy Bitkom 78% ankietowanych firm przemysłowych postrzega ją jako decydującą dla ich konkurencyjności, podczas gdy ponad połowa wstrzymuje się z jej implementacją, by sprawdzić, jak skorzystają na niej inni. Jednocześnie 48% badanych nie ma niezbędnych umiejętności w zakresie AI, a 91% domaga się zmniejszenia przeszkód regulacyjnych, które ich zdaniem blokują innowacje w tym zakresie. Podane dane sugerują, że istnieje powszechna zgoda co do znaczenia cyfryzacji, ale wiele firm waha się przed jej wdrożeniem w praktyce.
Kluczowe technologie cyfrowe: łączność i IoT
Podstawę nowych technologii stanowią cyfrowe sterowanie i łączność między maszynami. Automatyzacja procesów konstrukcyjnych w przypadku maszyn do obróbki tworzyw sztucznych trwa już od ponad 40 lat. Teraz prawie wszyscy idą o krok dalej i stawiają na cyfryzację – mówi Ulrich Reifenhäuser, przewodniczący Rady Programowej targów K w Düsseldorfie. Systemy cyberfizyczne (cyber-physical systems, CPS) oraz internet rzeczy (IoT) umożliwiają płynne przechwytywanie i ocenę danych produkcyjnych w czasie rzeczywistym. Czujniki mogą monitorować temperaturę, natężenie przepływu lub ciśnienie w formie, a następnie przesyłają te wartości do aplikacji w chmurze. Ważnym standardem komunikacji między urządzeniami przemysłowymi jest OPC Unified Architecture, który umożliwia bezpieczną wymianę danych między producentami.
Rosnąca ilość danych zachęca do stawiania pytań o ich wykorzystanie. Według stowarzyszeń przemysłowych tzw. unijna ustawa o danych (Data Act) stworzyła jasność w tej kwestii. Zobowiązuje ona producentów maszyn do dostarczania ich użytkownikom danych generowanych podczas pracy w prosty i zrozumiały sposób, nadający się do odczytu maszynowego. Jednocześnie na pierwszy plan wysuwa się konserwacja predykcyjna, ponieważ analizy w czasie rzeczywistym mogą wcześnie wykrywać odchylenia od normy i ograniczać nieplanowane przestoje.
Sztuczna inteligencja i automatyzacja
Sztuczna inteligencja nadaje nową dynamikę procesom cyfrowym, ponieważ samouczące się algorytmy są w stanie analizować duże ilości danych i elastycznie optymalizować procesy. Sztuczna inteligencja i cyfryzacja zmieniają zasady gry w gospodarce o obiegu zamkniętym tworzyw sztucznych. W pełni zautomatyzowane procesy produkcyjne, cyfrowe paszporty produktów i symulacje zapewniają optymalizację przepływów pracy i pomagają oszczędzać zasoby w całym łańcuchu wartości – mówi w wywiadzie branżowym dr Alexander Kronimus, zastępca dyrektora zarządzającego Plastics Europe Deutschland.
Ponadto uczenie maszynowe przyspiesza cykle rozwoju i usprawnia kontrolę procesu. Cyfrowe bliźniaki idą nawet o krok dalej: odwzorowują w środowisku wirtualnym rzeczywiste linie produkcyjne i dostarczają zorganizowane dane na temat pełnego wykorzystania maszyn. Dodatkowo oferują możliwość zapisywania tych danych i informacji o maszynach w ustrukturyzowanym i czytelnym dla maszyn formacie przez cały cykl życia. Mówi się, że cyfrowe bliźniaki są również zgodne z wymogami Cyfrowego Paszportu Produktu (DPP), który został wprowadzony wraz z unijnym rozporządzeniem w sprawie ekoprojektu dla zrównoważonych produktów (ESPR), obowiązującym od lipca 2024 r. Te wirtualne bliźniaki rzeczywistych zakładów produkcyjnych przyspieszają cykle rozwoju i ułatwiają opracowywanie strategii konserwacji sprzętu.
Optyczna kontrola jakości i sortowanie wspomagane sztuczną inteligencją
W dziedzinie zapewniania jakości wsparciem procesów produkcyjnych są systemy kamer i technologie przetwarzania obrazu oparte na sztucznej inteligencji. Wykrywają one odchylenia kształtu, wady powierzchni lub zanieczyszczenia materiałowe podczas produkcji i zapewniają utrzymanie stałego poziomu jakości. Technologie te umożliwiają wczesne wykrywanie wad, zmniejszając tym samym liczbę odrzutów i zapewniając bardziej efektywne wykorzystanie zasobów.
W związku z zaostrzaniem przepisów środowiskowych i rosnącymi oczekiwaniami klientów na pierwszy plan wysuwa się również przydatność tworzyw sztucznych do potrzeb obiegu zamkniętego. Systemy sortowania wspomagane sztuczną inteligencją, wyposażone w czujniki bliskiej podczerwieni (NIR), identyfikują różne rodzaje tworzyw sztucznych, oddzielają wysokiej jakości recyklaty od zanieczyszczeń i poprawiają jakość odzysku. Zwiększa to wskaźniki ponownego wykorzystania i przyczynia się do utrzymania zgodności z wymogami regulacyjnymi.
Co istotne, systemy cyfrowe są ściśle powiązane z cyfrowym paszportem produktu (DPP), który zawiera kompleksowe informacje na temat wykorzystywanych surowców, procesów produkcyjnych i ścieżek recyklingu. Technologie te wspierają firmy w tworzeniu zamkniętych cykli materiałowych, zmniejszaniu obciążeń środowiskowych i przestrzeganiu wymogów ESPR.
Wyzwania i niedobór wykwalifikowanej siły roboczej
Pomimo realizacji licznych projektów wzorcowych (tzw. light house projects), postęp w wielu firmach, zwłaszcza z sektora MŚP, jest niewielki. Wiele małych i średnich przedsiębiorstw nie zainwestowało w wystarczającym stopniu w cyfryzację, ponieważ wiąże się to ze znacznymi kosztami i zależy od konkretnych umiejętności – informuje Mauritius Schmitz z Instytutu Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (IKV) w rozmowie z Branżowym Stowarzyszeniem Opakowań z Tworzyw Sztucznych (IK). Kolejną przeszkodą jest brak wykwalifikowanego personelu. Ci, którzy chcą wprowadzić automatyzację, sztuczną inteligencję i technologie IoT, potrzebują specjalistów z obszaru analizy danych i bezpieczeństwa IT. Ten niedobór pracowników i umiejętności może spowolnić wdrożenia, nawet jeśli rozwiązania techniczne już istnieją. Jednym z rozwiązań mogą być Gogle AR (Augmented Reality), które wyświetlają instrukcje konserwacji lub treści szkoleniowe bezpośrednio w polu widzenia personelu. Przyspiesza to procesy konserwacji i wdrażania bez potrzeby obecności ekspertów z firm zewnętrznych na miejscu w zakładzie.
Podsumowanie i perspektywy
Cyfryzacja okazuje się katalizatorem dla bardziej zrównoważonego i wydajnego przemysłu tworzyw sztucznych. Połączone systemy produkcyjne umożliwiają optymalizację w czasie rzeczywistym, zmniejszając tym samym liczbę odrzutów i pewniej chroniąc przed wahaniami rynkowymi. Jednocześnie pomagają w tworzeniu nowych modeli biznesowych, np. w postaci platform cyfrowych i usług serwisowych. Kluczową rolę odgrywa jednak finansowanie. Według Leibniz Centre for European Economic Research (ZEW) branża tworzyw sztucznych inwestuje 2,2 mld euro w innowacje, co stanowi zaledwie 1,65% wydatków ponoszonych na innowacyjność przez cały przemysł przetwórczy. Jednocześnie ZEW wskazuje, że 63% firm z tego sektora aktywnie działa w zakresie innowacji produktowych lub procesowych, co przekracza średnią 57% w branży przetwórczej. Dane te wskazują, że istnieje wola wprowadzania innowacji, ale do konsekwentnego wdrażania projektów cyfryzacji potrzebne są zasoby finansowe i ludzkie.
Opracowano na podstawie materiałów organizatorów targów K 2025
Tłumaczenie: TK
