تحول دیجیتال کارخانه سیمان قرن بیست و یکم: سبزتر و متصل‌تر

16 سپتامبر 2020

هرگز زمان مهم‌تری نسبت به این زمان برای ایجاد انعطاف‌پذیری در هسته زنجیره ارزش سیمان وجود نداشته است. صنعت سیمان تحت تأثیر بیماری همه گیر کوید ۱۹ قرار دارد، انتظار می‌رود تقاضای جهانی برای سیمان در سال 2020 بین 7 تا 8 درصد کاهش یابد. هرچند که این کاهش‌ها به طور یکنواخت در مناطق مختلف توزیع نشده است. در پاسخ، بازیکنان سیمان در سراسر جهان تولید خود را کاهش داده و یا حتی کارخانه‌ها را به طور کامل تعطیل کرده‌اند. درحالی که کارخانه تنها یکی از اجزای زنجیره ارزش سیمان است، نقش آن در هدایت تحول و ایجاد شرکت‌های سیمان برای موفقیت در آینده بسیار مهم است.

مسیر پیشرفت صنعت روشن است: باید از دیجیتالی شدن و پایداری استقبال کنید.

قرار دادن این دو روند در هسته اصلی برنامه ریزی برای آینده به بازیکنان سیمان کمک می‌کند تا در صنایع سنگین دیگر باقی بمانند و به دستاوردهای قابل توجهی از نظر بهره‌وری برسند. در صنعتی که به دست آوردن درآمد از دست رفته سال‌ها به طول می‌انجامد، ضروری است که هم اکنون شروع به کار کنیم تا هم از اثر COVID-19 رهایی یابیم و هم بازیکنان سیمان را در برابر اختلالات بعدی مقاوم‌تر کنیم.

در واقع، کارخانه سیمان آینده به طرز کاملاً متفاوتی از کارخانه‌های امروزی کار خواهد کرد. در این مقاله، ما چشم انداز خود را برای یک کارخانه انعطاف پذیر، چابک، سبز و کارآمد و همچنین با تأثیرات تجاری و ملاحظات استراتژیک که رهبران ارشد باید هنگام تعیین مسیر پیشرفت صنعت در نظر بگیرند، توصیف می‌کنیم.

چشم انداز ما: کارخانه سیمان پیشرو در سال 2030

کارخانه سیمان در آینده از طریق بهره‌وری بیشتر انرژی، عملکرد و توان عملیاتی، هزینه‌های عملیاتی بسیار کمتر و ارزش دارایی بالاتری را به دست می آورد. تعمیر و نگهداری هدفمند و موثرتر، طول عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد. اثرات زیست محیطی هر کارخانه با اطمینان از مجوز فعالیت در مکان‌ها و حوزه‌های خاص، به حداقل می‌رسد. این کارخانه با تنظیمات پویا تولید و تدارکات مبتنی به داده‌های مشتری در زمان واقعی، تقاضای مشتری را برآورده می‌کند. کارمندان با انگیزه و درگیر روی فعالیت‌های ارزش افزوده تمرکز می‌کنند و همه کارهای غیر ارزش افزوده خودکار هستند. اطلاعات زمان واقعی برای تصمیم گیری بهتر از راه دور در همه سطوح برای مدیران در دسترس است.

این آینده دور نیست. تجزیه و تحلیل ما نشان می‌دهد که دنبال کردن اهرم‌های دیجیتالی‌سازی و پایداری، کلیدی در افزایش قابل توجه بهره‌وری و کارایی یک کارخانه سیمان معمولی هستند (شکل 1). نتیجه یک سود حاشیه‌ای 4 تا 9 دلار به ازای هر تن سیمان است، که می‌تواند یک کارخانه سنتی را به یک چهارم بالای منحنی هزینه برای کارخانه‌ای با فناوری‌های مشابه منتقل کند.

هزینه سرمایه مورد نیاز برای انجام این انتقال براساس اهرم اعمال شده متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، اجرای آزمایشی پیشرفته تجزیه و تحلیل Adaptive-additive algorithm یا AA برای فرآیند پخت نیاز به دو تا سه ماه کار تخصصی برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های تاریخی و همچنین مدل‌سازی و آموزش سیستم دارد. در همین حال، سرمایه گذاری در استفاده از سوخت جایگزین برای راه اندازی و بهره برداری به 20 میلیون دلار و حداکثر یک سال زمان نیاز دارد. راه حل‌های ابتکاری بیشتر به هزینه و وقت بیشتری نیاز دارند. فراتر از این، برخی از این سرمایه گذاری‌ها ممکن است توسط الزامات خارج از تعالی عملیاتی معمول یا الزامات انطباقی که صنعت به آن‌ها عادت کرده است، انجام شود.

برخلاف بسیاری از صنایع دیگر، سیمان هنوز سفر جامع تحول دیجیتال خود را آغاز نکرده است. از 54 کارخانه تولیدی که به عنوان فانوس دریایی تعیین شده‌اند – رهبرانی که از فناوری‌های چهارم انقلاب صنعتی (صنعت 4.0) استفاده می‌کنند – هیچ یک از آن‌ها کارخانه سیمان نیست. با این حال، مقررات سختگیرانه، کاهش تقاضا و تغییرات در اکوسیستم ساخت و ساز گسترده‌تر، فوریتی را ایجاد می‌کند که این صنعت برای ادامه رقابت باید از فناوری‌های تحول دیجیتال پیگیری کند.

محبوب‌ترین بینش‌ها

 در کارخانه سیمان آینده، ارزش – نه لزوماً حجم – کانون اصلی است. تصمیم گیری در زمان واقعی و مبتنی بر واقعیت یک امر عادی است و تنظیمات مداوم تنوع اکوسیستم را در نظر می‌گیرد. سبد محصولات پنج تا ده برابر افزایش می‌یابد، و عملیات با محدودیت‌ها و فرصت‌های پویا، با پارامترهای تولید در زمان واقعی تطبیق می‌یابد. دوقلوهای دیجیتال تأثیر کلی تغییرپذیری خارجی را در عملیات از فرآیندهای پیچیده مانند پخت تا فعالیت‌های ساختارمندتر مانند نگهداری را شبیه سازی و بهینه می‌کنند.

تعداد کمتری از کارگران ملزم به حضور مستمر در محل هستند و داشبوردهای تعاملی آنلاین به مدیران امکان می‌دهد از راه دور همکاری کرده، مشکلات را برطرف کنند و به سرعت با بقیه اعضای تیم تصمیمات آگاهانه بگیرند. مهندسین تعمیر و نگهداری از نقص تجهیزات یا فرصت‌های تعمیر و نگهداری بلافاصله مطلع می‌شوند و گام به گام دستورالعمل‌هایی را برای تعمیر با کمک واقعیت افزوده دریافت می‌کنند.

یک پایگاه فناوری قوی، یک زنجیره ارزش سیمان کاملاً یکپارچه را تسهیل می‌کند، از جمله در عملکردهای مختلف. الگوریتم‌های AA باعث بهبود عملکرد، توان عملیاتی، کیفیت، بازده انرژی و نسبت سیمان به کلینکر می‌شوند. ردیابی خودکار از بین رفتن کلیت کارایی تجهیزات OEE و استراتژی‌های دارایی متناسب با نرم افزارهای فعال‌شده AA برای بهبود قابلیت اطمینان و طول عمر تجهیزات ایجاد می‌نمایند (شکل 2).

یک صنعت سیمان خنثی از کربن: پیشگام پاسخ به تغییرات آب و هوایی

تولید سیمان در سال 2017 عامل 7 درصد از انتشار CO2 در جهان بود. افزایش فشار برای استانداردهای دقیق‌تر آلایندگی و كربن‌زدایی از جامعه و دولت‌ها تأثیر عمده‌ای در صنعت خواهد داشت. این امر می‌تواند کل زنجیره ارزش را مختل کند، زیرا تولیدکنندگان سیمان برای دستیابی به خنثی‌شدن کربن نیاز به بازنگری در محصولات، سهامداری و مشارکت‌های خود دارند.

طبق تجزیه و تحلیل‌های ما، کارخانه سیمان در آینده می‌تواند تا سال 2050 میزان تولید گازهای گلخانه‌ای را تا 75 درصد در مقایسه با 2017 کاهش دهد. حدود 20 درصد از پیشرفت‌های عملیاتی مانند اقدامات بهره‌وری انرژی و جایگزینی کلینکر حاصل می‌شود. درصد اضافی از طریق سوخت‌های جایگزین تأمین می‌شود. با این حال، در دسترس بودن سوخت‌های جایگزین در مناطق مختلف متفاوت است و به تلاش‌های کربن زدایی سایر بخش‌ها مانند فولاد و انرژی بستگی دارد. همین امر در مورد جایگزین‌های کلینکر، مانند پوزولان‌های طبیعی یا محصولات جانبی صنعتی صدق می‌کند.

بنابراین یک کارخانه سبزتر و کارآمدتر با پیشرفت‌های نوآورانه مانند مقیاس‌گذاری فن آوری‌های جذب کربن، استفاده و ذخیره‌سازی CCUS بیشتر امکان پذیر می‌شود. از نظر مقیاس پذیری، CCUS احتمالاً پیشرفته‌ترین گزینه است. با استفاده از این فن‌آوری، دستگاه‌های تولید سیمان می‌توانند CO2 ساطع شده را جذب کرده و یا می‌توانند بتن ترمیم‌شده با کربن را دنبال کنند (یکی از معدود گزینه‌های استفاده در حال حاضر موجود که CO2 در محصول نهایی قفل می‌شود) یا کربن را در مواد قبلی مانند نفت و گاز ذخیره کنند. سایر ایده‌های آسمان آبی، از جمله الکترولیز و استفاده از باکتری‌هایی که کربنات کلسیم تولید می‌کنند، برای مقیاس‌گذاری به سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی نیاز دارند، به طوری که اولین محرک‌ها برتری‌های قابل توجهی نسبت به سایر موارد دارند. این مهم است که کارخانه به کل زنجیره ارزش تولید سیمان متصل باشد، بنابراین سهم آن، فرصت را بهینه می‌کند و همچنین اجازه می‌دهد انتشار گازهای گلخانه‌ای به موثرترین شکل گرفته شود. اطمینان از قابل ردیابی انتشار، حسابداری و حسابرسی از انتها به انتها و دید کامل از زنجیره ارزش، راه را برای رسیدن به این نقطه مطلوب هموار می‌کند.

وقوع آن: به هم ریختن مدل موجود

امروزه، بیشتر کارخانه‌ها با زیرساخت‌های فناوری دستی یا منسوخ، به روشی غیرعادی و سنتی کار می‌کنند و آن‌ها برای به دست آوردن و حفظ کارگران ماهر در نقش‌های مهم تلاش می‌کنند. سابقه ادغام و گسترش ظرفیت منجر به سرمایه‌گذاری‌های قدیمی شده است که توانایی و تمایل به ایجاد تغییرات شدید را مختل می‌کند. علاوه بر این، در حالی که صنعت سیمان طی دو دهه گذشته پیشرفت‌های اساسی در زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و فناوری عملیاتی داشته است، بازدهی کمتر از انتظار بوده است. کارآیی سیستم‌های جدید برنامه‌ریزی منابع سازمانی، ابزارهای بهینه‌سازی فرآیند و حتی تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده به دلیل چالش‌های مدیریت تغییر و تفاوت‌های فرهنگی بین نمای کارخانه‌ها عقب مانده است.

برای درک شکاف‌ها و فرصت‌های موجود در هر زیر بخش بازار، بازیکنان سیمان باید با انجام ارزیابی اولیه از کارخانه‌هایشان و کل زنجیره ارزش آن‌ها شروع کنند. با انجام این کار نه تنها کمی سازی واقعی و آرزوهای پایداری تعریف می‌شود بلکه بحث در مورد یک استراتژی جامع که در یک نقشه راه دقیق برای هر کارخانه تدوین شود، تسهیل می‌شود. بازیکنان سیمان یا می‌توانند اهداف از بالا به پایین برای هر کارخانه یا اهداف از پایین به بالا بسته به موارد استفاده خاص برای هر کارخانه تعریف کنند. در هر صورت، آن‌ها می‌توانند همزمان از طریق ارتباطات تخصصی و آکادمیک اختصاصی قابلیت‌های دیجیتالی را ایجاد کنند. سپس آن‌ها باید خود را به چالش بکشند تا روی فعالیت‌هایی تمرکز کنند که بیشترین سود را برای کسب و کار و مشتریانشان به همراه داشته باشد.

همچنین هر کارخانه باید یک مدل عملیاتی چابک ایجاد کند که شامل تنظیماتی در ساختار سازمانی، توانایی‌ها، زیرساخت‌ها، فرآیندها و مشارکت‌ها باشد. رهبران محلی باید برای هدایت راه دستیابی به این اهداف، ایجاد القای شفافیت، مشتری مداری و احساس مالکیت در تیم‌های محلی، توانمند شوند. کارخانه‌ها همچنین باید از مراکز هزینه خالص دور شوند و بر ابتکاراتی تمرکز کنند که هنگام اجرای عملیات روزمره به روشی ناب ارزش بالایی تولید می‌کنند. یک ستون فقرات سازمانی پایدار تضمین می‌کند که یک سازمان دارای یک هدف مشترک، استانداردها، سیستم عامل‌ها، فرهنگ و مجموعه‌ای از ارزش‌ها است – امکان اشتراک و باز کردن دانش ساده را داشته باشند.

هیچ رویکرد واحدی برای موفقیت وجود ندارد و هر کارخانه بسته به زمینه، اهداف، تمایل به تمرکز، قابلیت‌های موجود در خانه و موارد دیگر باید مسیر خود را انتخاب کند. مهم‌ترین سوالاتی که بازیکنان سیمان باید قبل از شروع این سفر به آن‌ها پاسخ دهند، تولید ارزش است.

به طور خاص‌تر: چه موارد استفاده‌ای، بیش‌ترین سود را ایجاد می‌کند؟ بهتر است اوج کارایی داشته باشیم یا حداکثر توان مصرفی را داشته باشیم؟ آیا یک فرآیند تولید کاملاً یکپارچه که دارای تولید مبتنی بر مواد اولیه باشد، می‌تواند حاشیه بالاتری ایجاد کند؟

بحران COVID-19 شرکت‌های سیمانی را مجبور کرده است که زودتر از دیرشدن، سفرهای تحول دیجیتالی خود را شروع کنند. کارخانه‌هایی که چشم انداز دیجیتالی و پایداری از آینده را تحقق می‌بخشند، به احتمال زیاد مزیت رقابتی درازمدت در بهره‌وری، بهره‌وری عملیاتی و انعطاف‌پذیری را تضمین می‌کنند که بیش از هرگونه سرمایه گذاری انجام شده در ابتدا است.

کارآیی و پایداری بیشتر فقط یکی از جنبه‌های این چشم انداز برای آینده است. در دهه آینده، شرکت‌ها باید در کل زنجیره ارزش برای تولید سیمان به روشی که هم از نظر اقتصادی و هم از نظر زیست محیطی امکان پذیر باشد، اقدام کنند.

درباره نویسنده (ها)

Eleftherios Charalambous شریک دفتر مک کینزی در آتن، توماس سیگلر متخصص دانش در دفتر فرانکفورت، رامز حدادین مشاور دفتر دبی، سباستین Reiter یک شریک وابسته در دفتر مونیخ است و پاتریک Schulze نیز شریک دفتر دفتر برلین.