ייעול עבודת התחזוקה ושילוב אלגוריתמים בחברת קטרפילר
מקרה בוחן

ייעול עבודת התחזוקה ושילוב אלגוריתמים בחברת קטרפילר

יצרנית הציוד המכני ההנדסי פרסה רשת חיישנים ומסדי נתונים בצי הכלים שלה לחיווי ולזיהוי תקלות לפני השבתת הכלים.

המערכת · AI Board
6 דק׳ קריאה
ארגון
קטרפילר
תחום
ייצור ציוד מכני הנדסי, כלים כבדים, ענפי בנייה וכרייה, מנועים ומערכות עבודה לשוק התשתיות ולסביבות ימיות.
מדינה
ארצות הברית
גודל
תאגיד בינלאומי גדול הנסחר בבורסת ניו יורק בעל מחזור הכנסות בסך מיליארדי דולרים.
תקופה
אמצע שנות האלפיים והלאה אל שנות העשרים הנוכחיות
טכנולוגיה
מערכות טלמטריה וחיישנים מובנים (Product Link, VIMS), פלטפורמות להזרמת מידע לענן (VisionLink), מודיעין נתונים לאיתור תקלות בעזרת למידת מכונה (Cat Asset Intelligence), אינטגרציה עם תוכנות נהול שוטף, ובינה מלאכותית בקצה הכוללת עוזרות קוליות בתאי מפעיל.
האזינו למאמר
מהירות:

הבעיה

זמני המתנה ועיכובים בשטח, כשלים טכניים והפעלה חסרת יעילות הובילו לעלויות תחזוקה כבדות. זמני ההשבתה נגזרו מטיפולים בעלי לוחות זמנים עיוורים, במקום להישען על מצב המכונות עצמן בפועל.

מה קרה בפועל

קטרפילר התמודדה במשך שנים עם אתגרים הנוגעים לזמן השבתה לא מתוכנן ושימוש לא יעיל בציוד. מכונות החברה ושיירות הציוד סבלו מתקלות פתאומיות שהובילו לזמני המתנה ארוכים ויקרים. התחזוקה בוצעה לרוב לפי לוחות זמנים קבועים מראש, ללא קשר למצבה בפועל של המכונה. תפיסה זו גרמה לא פעם להחלפה מיותרת של חלקים תקינים לחלוטין ולרכש של ציוד חלופי. במקביל, רכיבים פגומים שלא אותרו מבעוד מועד יצרו כשלים חמורים, שניפחו את הוצאות התיקון לסכומי עתק לאחר שהמערכת כבר קרסה.

כדי לפתור זאת, קטרפילר הרחיבה את השימוש במערכות טלמטריה ובחיישנים מובנים. החברה החלה לאסוף נתוני הפעלה כגון שעות עבודה, טמפרטורת נוזלים ולחצים מציוד בנייה וכרייה, ומכלי שיט, כמעט בזמן אמת. נתונים אלה שודרו מן המכונות אל שרתי ענן ייעודיים. הפלטפורמה ריכזה את המידע וסיפקה לסוכנים וללקוחות החברה תמונת מצב אמינה בלוח בקרה אחד ששיקף את מצב הציוד בכל רגע נתון.

תשתית זו סללה את הדרך לפיתוח פתרונות ניתוח מתקדמים ושיפור צורת העבודה בשטח. החברה בנתה מערכת המבוססת על יותר מ-40 מיליון שעות ניטור מכונות, שבחנה ברציפות נתוני חיישנים לאיתור ירידה בביצועים וחריגות ברכיבים קריטיים כגון מנועים ומערכות מיזוג אוויר. היכולת לאתר חריגות תורגמה להמלצות מעשיות שהנחו את הצוותים האם וכיצד להתערב, ואפשרו פעולת תחזוקה מונעת הרבה לפני שהתרחשה השבתה יקרה בשטח.

ההמלצות האלגוריתמיות הפכו לבעלות ערך עסקי של ממש כשהן חוברו ישירות למערכות ניהול התחזוקה של הלקוחות. בכל פעם שהתוכנה זיהתה צורך בטיפול, היא הפיקה הזמנת עבודה קבועה והפנתה אותה לביצוע במועד הנוח הבא, או באופן מיידי כאשר התגלה סיכון גבוה. הפקת הפעולות האוטומטית הסירה מהעובדים את נטל הבקרה והרישום האדמיניסטרטיבי. מהלך זה מנע טעויות אנוש וסיפק תגובה מיידית ויעילה לטיפול בתקלות.

מרכיבי הפרויקט נבדקו היטב במספר מקומות התנסות בשטח. לדוגמה, נתוני הטלמטריה במחצבה הראו כי צי המשאיות רשם נתוני סרק וזמן המתנה ארוכים וללא תמורה למגרסה המרכזית. צוות התפעול הבין שהמסלולים ואופן הפריקה יוצרים בעיה, והחליט לשנות את סדרי הפריקה ולסלול סביבת המתנה קרובה. הניתוח המבוסס הוריד את שיעור זמן הבטלה מיותר מ-50 אחוזים לסביבות ה-20 אחוזים והגביר את פריקת החומר במגרסה ב-1,600 טונות ליום נתון.

הניתוח האלגוריתמי יושם בהצלחה ניכרת גם בתחומים ימיים והציג החזר השקעה מהיר. הצוות בחן באופן רציף נתונים מלמעלה מ-500 יחידות של מערכות מיזוג אוויר בכלי שיט, והצליח להתאים את עוצמות הקירור באופן מדויק שעזר בהפחתת צריכת החשמל. חיסכון זה התבטא במניעת הוצאה שנתית של עד כחצי מיליון דולרים מאונייה אחת. ניבוי התקלות מנע גם היסדקויות מכלולים מכניים, כל חיווי כזה חסך לחברות כ-450 אלף דולרים לעומת מצב שבו החלק היה קורס ללא אזהרה מוקדמת.

מנגד, הצלחות הפרויקט תלויות בסופו של דבר באמון האנושי במערכת. באחד המקרים הבולטים של חברת ההובלה הימית, המערכת זיהתה בעיה ממשמשת ובאה במשאבות הדלק המרכזיות, והתרעה מדויקת הופצה למסכים. ואולם, צוותי ההפעלה באונייה התעלמו במפגיע מהאזהרה והחליטו להמשיך להפעילה באופן רציף ושגרתי. הבחירה המוטעית הובילה להתבקעות הרכיב ויצרה הפסד מיידי ועלות תיקונים שעמדו על 53 אלף דולרים שיכלו להיחסך אם האזהרה לא הייתה זוכה להתעלמות.

אירוע זה חידד את הצורך בשילוב כלי העבודה כמה שיותר קרוב למפעיל הפיזי. קטרפילר הטמיעה מערכת סייען קולי מבוסס בינה מלאכותית בתוך תאי הנהיגה. העוזר הקולי מספק מידע כגון קריאת מונים, המלצות הפעלה בזמן אמת ותדרוכי בטיחות, וזאת ללא צורך בהדפסת דפים ובמעבר על מסכים סבוכים. השקעה זו מקרבת את הבינה המלאכותית לחזית העבודה ומסייעת בידי עובדים חדשים או פחות מנוסים להתמודד עם הנחיות פלטפורמת התחזוקה באופן ישיר ונוח מבלי לפגום בריכוז בזמן העבודה.

המהלך שבוצע

  • הגברת הרכבת ציוד לחיישנים מתקדמים הפועלים בחלקי העבודה ושידור כמות רציפה של שעות והתראות קודים אל מסד המידע.
  • בניית מערכות שליטה בענן ללקוחות קצה ותצוגת דיווחים יומיים מדויקים בלוח ממשק השולט על פעילות הכלי הזמין להן ברשת הממוחשבת.
  • פיתוח יכולות בינה מלאכותית ולמידת מכונה המבוססות על מודלי עבר, והגשת המלצות לתיקון ולסיוע. המערכת מאתרת בעיות מיד בתחילתן ומזהירה מוקדם ככל הניתן, בטרם יתרחש כשל מכני ברכב או באונייה.

מדדים לפני ואחרי

מדדלפניאחרישינוימקור
זמן ההמתנה והסרק של משאיות במחצבה והגדלת כמות החומר בתפוקהזמני המתנה בטלים למשאיות שעמדו על שיעור של יותר מ-50 אחוזים.שיעור זמן ההמתנה עמד לבסוף על סביבות 20 אחוזים בלבד מזמן העבודה היומי, ונרשמה עלייה של כ-1,600 טונות בתפוקה.ירידה של כ-30 נקודות אחוז בזמן ההמתנה וגידול כמותי של 1,600 טונות חומר ביום.קטרפילר
חיסכון אפשרי של הקטנת נזק בשל התעלמות מתקלה קיימת של משאבה או דלקים בסירות ימיותהצוות בחר שלא להגיב ובעיית הדלק התפרצה ונטרלה כלי מסחרי בהשבתה ללא קבלת שירות בזמן הנכון.חברת הניתוח העריכה כי טיפול מוקדם בבעיה היה חוסך עלויות ונזקים בגובה 53 אלף דולרים.חיסכון פוטנציאלי במקרים של מניעת פגיעה ברכיבים יקרים, בזכות תחילת הטיפול לפני קריסתם.המכון המלכותי האוסטרלי של אדריכלי הספינות
רווח מנע באמצעות מערכות הקירור באונייה ושימוש באלגוריתמי החשמלהפעלת מיזוג האוויר גררה עלויות כבדות לפני מעקב והתערבות כלי הבינה המלאכותית.חיסכון מוכח ללקוח לאחר שצמצם תשלומי יתר על מיזוג אוויר בים, לצד מניעת עלויות תקלות בסך 450 אלף דולרים בעקבות חיזוי קריסות באונייה יחידה.מניעת הוצאה לאנרגית חשמל בגובה 500 אלף דולרים, יחד עם 450 אלף דולרים שיכלו להיות תשלום מיותר לכל חילוף יחיד במאוורר קורס.המכון המלכותי האוסטרלי של אדריכלי הספינות

מה הצליח

  • תחזוקת השבר המתוזמנת הוחלפה בגישה פרואקטיבית. המערכת החדשה, המבוססת על נתוני הרכיבים בזמן אמת, אפשרה החלפת חלקים מוקדמת ומנעה טיפולים יקרים בתנאי שטח וים תובעניים.
  • ייעול צי כלי ההובלה הכבדים הפחית את זמני ההמתנה השליליים והגדיל את התפוקה עבור המגרסות ב-1,600 טונות של חומר מדי יום. המהלך ייעל את המסלולים במחצבות גם ללא טכנאי צמוד בשטח.
  • הטמעת המערכת שמייצרת פקודות עבודה ממוחשבות בצורה אוטומטית צמצמה משמעותית טעויות טכניות. היא חסכה מנהגי המשאיות ומרבי החובל ביורוקרטיה מסורבלת ויצרה שפה אחידה וברורה בין השטח למטה הארגון לטיפול מיידי בתקלות.

מה לא עבד

  • צוות בכלי שיט התעלם במודע מדרישת ההתרעה האלגוריתמית אודות בעיית המשאבות, דבר שהמחיש פער ארגוני ולגלוג לשיטת הניבוי שגזר הוצאה של למעלה מחמישים אלף דולר שלמים בקופה.
  • פרויקט לחיזוי תקלות שבו המסכים פועלים במנותק מביצוע הפעולות בשטח לא יביא להתייעלות כלכלית. כדי להפיק התייעלות מרבית, יש להטמיע את הפתרון כחלק מסביבת עבודה פתוחה המחייבת את כלל עובדי התחזוקה וההנהלה.

לקחים להנהלה

  • תחזוקה חזויה מצריכה רשת טלמטריה יציבה הכוללת חיישנים משדרים במכונות עצמן. בהיעדר שידור מוצלח, הנתונים והמודלים אינם אמינים ואינם מאפשרים יכולת חיזוי.
  • ערך הניתוח מתעצם שבעתיים עת חיבורו לשכל פשוט וניסיון הפיזי ובידי עובדים אשר מצליחים לחבר בין מסך האלגוריתמים לפני הקרקע לשם מניפולציות של ארגון מסלול וכלי שיפור מהנדסי המחשבה שיכולים לחקור כל תצפית אל פתרון יעיל וחסר מתחרים בקו הנסיעה בפועל בשטח.
  • המערכת קצרה שבחים ופעולות אך ורק בגלל אינטגרציה עמוקה שאיפשרה פקודת תיקון וסגירת רישום באופן מהיר וללא שיבוש בהזנחת מוסדות חיצוניים אשר יוצרים משוואת אחריות לרופף עמל ובמקרה של תוכנת העזרה זו השראה לעורר כח מפעיל בזמן הנכון ובכבוד הלקוח.
פרספקטיבה עסקית

ייצור נתונים מדויקים במערכות הדיגיטל איננו מבטיח כשלעצמו חיסכון הוצאות, אם בארגון לא קיימת מדיניות פעולה והטמעה נכונה. תכנונים טכנולוגיים רבים פועלים במנותק מסביבות העבודה הקיימות בשדות הביצוע, והמידע החשוב שהם מספקים נקבר במשרדי בקרה נטולי כל סמכות לפעולה. ההנהלה תידרש בהכרח לשתול מנגנון הפעלה שיוצר עבודה מחייבת ברגע שהתוכנה מפיקה התרעות תחזוקה. רק צעד זה יוכל להעניק צמיחה ולהפחית שעות בירוקרטיה אדמיניסטרטיבית הנלוות להחלפות וברורים שלאחר המשבר הפתאומי.

פרספקטיבה אקדמית

העברת האחריות לאלגוריתמים עשויה להתנגש עם הגאווה המקצועית ותחושת האותנטיות של אנשי השטח. נהגי משאיות או רבי חובל עלולים לחשוש שהמחשב מפקיע מהם את זכות ההחלטה והופך להיות הממונה שבודק אותם בכל זמן נתון. הטמעה לא תקשורתית עלולה להיתקל בחסם של אנשי מקצוע וותיקים הבוחרים במכוון להתעלם מהאיתותים. יש לספק הסברים ברורים שלפיהם התוכנות והדיגיטל נוצרו לשמש כסייעני עבודה המגבירים את רמות הבטיחות להצלחת כל המעורבים.

מה זה אומר לארגון ישראלי

ארגונים תעשייתיים וחברות בנייה בישראל מתמודדים עם מחסור עז בכוח אדם ועם סיכון מתמיד של עיכובי עבודה בפרויקטים. כלי בקרה וחיזוי ממוחשב שמייעלים משאיות נחוצים פה עד מאוד לנוכח זמני הלחץ בעת מלחמות, שבתות וחגים. למרות זאת, יש להבהיר שטכנולוגיה קולית נצרכת להתאמה רב-לשונית בסיסית מפני שקהילת פועלי השטח המקומית מורכבת מזהויות שונות שחייבות להבין פקודות בשפה נגישה להן באופן רצוף.

ההיבט האנושי והאתי

קבלת החלטות הנודדת ממנהלי השטח ומאנשי התפעול המנוסים לעבר אלגוריתמים מעוררת חשש תמידי בעתיד מקצועם של העובדים הפיזיים. פועלים עשויים לפרש מעורבות שכזו כניסיון ריגול ממוחשב מטעם המעסיק ולראות בהתערבות עדות לחוסר הערכה ולדחיקתם אל מחוץ למשרתם הנוחה. במקום שבו לא מטמיעים באופן שקוף וכן את סיבת המדידות מראש, ומבלי לטפח סביבה המחלקת סמכויות הוגנות עם העובדים השונים, מערכי התפעול עלולים להירתע כליל מכל סוג של התחדשות ממוחשבת מחשש כי הם עלולים לאבד את כבודם בקרב חבריהם לשטח.

מה לא ידוע

  • תקציבי הפיתוח למערכות הדיגיטל מול המוצרים הכבדים אינם מצוינים במסמכי הפרויקט. הנתונים אינם מציגים אומדן רווח נקי לעומת ההוצאה לשותפים טכנולוגיים כמו מיקרוסופט שסיפקו את המערכת, ולא קיימת חלוקה מפורטת להוצאות אלה וכן לחברות הנוספות המעורבות בפרויקט.
  • האם ההתרעות המרובות היו לעיתים שגויות והובילו את העובדים לבצע טיפולי שווא בעקבות הנחיות המחשב? הוכחות לכך חסרות במאגר הנתונים הפומבי שצורף למקרה.
מקורות