Vstupte do nového industriálního věku

Přímo před námi se právě teď odehrávají scény jako vystřižené ze science-fiction. Vznikají inteligentní továrny s automatizovanými procesy a roboty, kteří mezi sebou dokážou nejen komunikovat, ale také vzájemně se od sebe učit. Co se naučíme my od nich a jak se připravíme na druhý věk strojů?

Industrial robots

Bezpochyby jste se již setkali s pojmy jako 3D tisk, autonomní auta, genomika, internet věcí (IoT), nanomateriály, mobilní internet a robotika. Tyto a další technologické trendy mají přímý vliv na automatizaci znalostní práce a rozvoj inteligentních podniků, proměňují více či méně jednotlivé průmyslové sektory. Otevírají nám dveře do budoucnosti, přinášejí změny, nové výzvy a pojmy jako 4. průmyslová revoluce nebo  druhý věk strojů (podle stejnojmenné knihy Erika Brynjolfssona a Andrewa McAfeeho).

4. průmyslová revoluce představuje kompletní digitalizaci tradičního průmyslu. Odklon od tradičních produkčních struktur zaměřených na centralizované řízení, rozhodovací mechanizmy a pevně dané hranice, směrem k decentralizovaným, autonomním a robotickým systémům založených na znalostech a senzorech. Prvky nového dodavatelského řetězce jsou propojeny prostřednictvím internetu věcí, a to od vývoje výrobku až po jeho distribuci. V centru inteligentního podniku budoucnosti stojí kontrolní systém, soustředěn nejen na významně vyšší produktivitu, ale také na vyšší úspory energií a efektivnější využívání zdrojů. Tlak na trvalou udržitelnost a efektivitu je o to větší, o co kratší jsou a rychlejší životní cykly inovací. Nové uspořádání výroby tak významně ovlivňuje a mění nejen řízení výroby, přístup k organizaci logistiky a distribuci, rovněž práci s lidskými zdroji a jejich alokaci.

Narodni inciativa Prumysl 4.0Téma 4. průmyslové revoluce je aktuální a strategicky důležité. Představuje čím dále významnější předmět úvah na vládní i akademické půdě a v podnikatelské sféře. 15. září 2015 zveřejnilo Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR Národní iniciativu Průmysl 4.0 jako nejvýznamnější inovační výzvu nové fáze průmyslové revoluce. Den poté se na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně uskutečnila konference ČNOPK Fórum Průmysl 4.0. Na ní přední české a německé technologické firmy představily příklady z praxe, jako například komplexní výrobní systémy pro inteligentní podniky (Bosch Rexroth), fungování aditivní výroby (Siemens) a  továrnu budoucnosti (Fraunhofer IWU).

Druhý věk strojů

Masivní změny, které díky digitálním inovacím nyní podstupuje ekonomika  a fungování světa, jak jsme ho doposud znali, objasňuje také světový bestseller Druhý věk strojů, který letos (pouhý rok po vydání anglického originálu) vyšel v českém překladu v brněnském nakladatelství Jan Melvil Publishing. Autoři knihy, profesoři Erik Brynjolfsson a Andrew McAfee z Centra pro digitální byznys proslulé bostonské MIT, čtenářům nabízejí čtivý a informačně vyčerpávající, nyní již i za hranicemi Spojených států velice diskutovaný výhled do budoucnosti. Druhý věk strojů charakterizují tři základní vlastnosti – exponenciálnost, digitálnost a kombinatoričnost. Pouze jejich pochopení nám umožní příčiny a možné důsledky změn, technologického pokroku, který se nyní odehrává přímo před našimi očima, jehož jsme součástí.

Životní cykly inovací se stále zrychlují a zkracují – stačí se podívat na iPhone nebo na iPad, jež za pár let své existence významně změnili mobilní komunikaci a chování uživatelů moderních technologií. Kromě takzvaných rekombinantních inovací (vytvořených kombinací věcí, které již existují) neutichá snaha nalézt průlomové inovace, podobně jako kdysi parního stroje nebo elektřiny, které budou mít delší poločas rozpadu a ovlivní všechny oblasti lidského života, v budoucnu stále více prožívaného a řízeného prostřednictvím strojů.

Exponenciální zlepšení v oblastech jako umělá inteligence, robotika, sítě, analytika a digitalizace zároveň stále více přetvářejí ekonomiku a společnost. Mnohé změny, na které ve své knize Brynjolfsson a McAfee poukazují, jsou pozitivní, neboť lidem přinášejí větší komfort a blahobyt. Jiné naopak představují vážná rizika pro stabilitu společnosti (jedná se především o zánik bezpočtu profesí a prohlubování sociální nerovnosti) a jádro velkých ekonomických paradoxů dnešní doby (i když se technologie vyvíjejí rychle, organizace a dovednosti postupují pomaleji). Autoři knihy přesvědčivě argumentují, co mohou udělat státy, aby zachovaly svým občanům zaměstnání, a jak by se na éru umělé inteligence měli adaptovat jednotlivci.

Vítejte v digitálním podniku

V inteligentním podniku budoucnosti bude běžet výroba a logistika sama od sebe. Fyzickou práci člověka nahradí čím dále tím více stroje, které budu obsahovat vše, co je nevyhnutné – data k vytváření produktů a jejich výrobě, materiál a servis. Informace k výkonu práce nebudou dostávat pouze od lidí, ale také od jiných strojů a obráběných předmětů. Nic nebude ponecháno náhodě, všichni aktéři výrobního procesu budou vzájemně digitálně propojení a monitorováni, v případě poruchy budou automaticky informovány další stroje a flexibilně upraven proces výroby. To vše v zájmu zvýšení produktivity, širšího spektra produktů a kratších výrobních procesů.

Do popředí se tak stále více dostává pojem vzájemné interakce strojů (nejen v podniku, ale také mezi všemi možnými zařízeními a systémy), takzvaná Machine-to-Machine (M2M) komunikace. V této souvislosti lze uvažovat o kompletní správě různých zařízení na základě SIM karet, senzorů a GPS, které budou vzájemně komunikovat prostřednictvím digitálních technologií. Díky internetu, senzorům a zabudovaným systémům vzniknou nové možnosti kombinace duševní, fyzické a mechanické práce, dojde k integraci informačních technologií, zaměřených na automatizaci byznys a kancelářských procesů, a operačních technologií soustředěných na automatizaci průmyslových procesů a podnikovou automatizaci. Účelné propojení informačních a operačních technologií přinese nejen snížení nákladů na základě prediktivní údržby, ale i další zrychlení a zdokonalení strojů.

S inteligentním podnikem budoucnosti se mohli setkat návštěvníci hannoverského veletrhu již v srpnu minulého roku, kde SAP společně s partnery předvedl konkrétní příklady a výhody jeho fungování. První příklad Open Integrated Factory ukázal propojení výroby a IT, kdy předměty na téměř devítimetrové výrobní lince informovaly stroje, jak mají být obráběny. Společně montovány přitom byly dva zcela odlišné produkty (dálkové ovládání a elektronické součásti chytrého měřiče), finální produkty přitom existují až v šestnácti různých variantách. Obráběné předměty věděly, čím jsou, dokázaly se dopravit na správné místo a prostřednictvím RFID technologie komunikovat s výrobním zařízením, nesly v sobě také informace o průběhu svého zpracování. Montážní linka Open Integrated Factory přitom sestávala z několika dílů: instalační stanice, skladu součástek, sušící komory, vrtače, montážního robota, bezdrátové kamery, prostoru pro dohotovení a balení. Až na posledně dva moduly pracovaly všechny stanice automaticky.

SAP Open Integrated Factory I4.0

Zmíněný příklad Open Integrated Factory je spojením nejmodernější výrobní techniky se správu zadání a  ovládáním výrobního systému řízených prostřednictvím cloudu. Pro správu zadání bylo použité řešení SAP Enterprise Resource Planning (ERP), pro ovládání výrobního systému a integraci ERP SAP Manufacturing Execution (ME) a SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII), pro připojení a komunikaci s řídicím systémem SAP Plant Connectivity (SAP PCo) a jako komunikační protokol OPC-UA. Výsledkem je naprosto jednotná vertikální integrace všech systémů, bez využití dalších počítačů, a zabezpečení kompletně plynulého informačního toku – počínaje zadáním pokynu v ERP systému až po předání parametrů řídicímu systému. Navíc díky softwarové integraci může výrobní podnik zpracovávat v reálném čase nespočet dat, průběžně z nich vytvářet zprávy o stavu výroby a spotřeby energie. Tím je umožněna efektivní práce se zdroji, které mohou být přerozděleny podle potřeby a finanční náročnosti. Výrobní proces lze přitom flexibilně a okamžitě přizpůsobit konkrétní, individuální a na konfiguraci náročné zakázce.

Na tomto místě je důležité zmínit také takzvaný inteligentní servis – prediktivní obsluhu a údržbu strojů. Stroje, výrobní zařízení a další aktiva jsou technickými pracovníkyv podnicích standardně obsluhovány v pravidelných intervalech nebo v případě poruchy. Pokud se porucha nebo celkové selhání stroje objeví neplánovaně, výsledkem jsou vysoké náklady na opravu a zpožděná produkce. Zde může být software napojený na hardware využitý pro včasnou diagnostiku chyb ve výrobě a jejich předcházení, informování o údržbě a opravách.

Na maximální výkon

Jako vzorový příklad inteligentního podniku může pro české firmy sloužit německá společnost Siemens Elektronikwerk Amberg (EWA) se sídlem ve Forthu. Od svého založení v roce 1989 zde Siemens vyrábí modulární programovatelné automaty (PLC, PAC) značky SIMATIC – malé průmyslové počítače používané pro automatizaci procesů v reálném čase. Tyto představují především zvýšení výkonu strojů nebo výrobních linek, vylepšení jejich praktické použitelnosti. Již dnes v ní vzájemně komunikují produkty a stroje, zároveň jsou zde veškeré procesy IT optimalizované a podporované. Vše s maximální německou pečlivostí a téměř nulovou chybovostí.

Produkty, které EWA vyrábí, jsou na 99,99885 % kvalitní. Pouze minimum z chyb je odhaleno prostřednictvím různých kontrolních stanic. Podobně dokonalý výkon je ve zbývajícím světě patrně nedosažitelný. Ročně opustí továrnu ve Forthu dvanáct milionů produktů, čili každou sekundu jeden produkt. Každý den se přitom vytvoří 50 milionů procesních informací, díky kterým lze detailně sledovat životní cyklus každého produktu. Výroba probíhá především automatizovaně – 75 % ovládají stroje a počítače, zbylých 25 % je v lidských rukou, převážně na výrobní lince, kam zaměstnanec položí holou desku, která dál prostřednictvím pásu putuje k tiskárně se šablonou a k dalším stanicím, aby nakonec vznikl finální produkt pouze pod kontrolou strojů.

Simatic produkuje Simatic

Pokud byste si mysleli, že k 25 % lidské práce patří i řízení výroby, jste na omylu. SIMATIC PLC ovládají také výrobu dalších SIMATIC produktů, od začátku až po dodání. To, co pro někoho může znít jako science-fiction, je zde realitou. A tato navíc zaznamenává celosvětový úspěch. Za vše mluví 60 tisíc spokojených klientů z celého světa, z toho 20 % z Číny, zbytek primárně z Německa, Spojených států a Itálie. Bylo by ovšem krátkozraké připisovat zásluhu za nadstandardní výkon pouze strojům. Naopak, úspěch EWA je postaven především na kvalitních lidech, které tato firma zaměstnává. Inovace zde nejsou pouze frází pro marketingovou kampaň, uskutečňují se zde reálně díky podnětům z řad zaměstnanců a představují menší polovinu (40 %) ročního nárostu produktivity, kteří jsou za ně i náležité odměňování. Zbylou část tvoří nákup nových montážních linek nebo inovace logistického zařízení.

Podobných příkladů, jako je EWA, ovšem můžeme najít v Evropě několik. Letos v dubnu představila švýcarská firma ABB v Hannoveru svého průmyslového robota YuMi, výsledek několikaletého výzkumu a vývoje. YuMi, který dokáže spolupracovat s člověkem (YuMi znamená „You and Me”, tedy „ty a já“ – spolupráce pro vytváření nekonečných možností) a je určen pro montáž drobných součástek. Tvoří ho dvě flexibilní paže, systém podávání součástek, kamerový systém umísťování součástek a robotické řízení na špičkové úrovni. Podobných příkladů, kdy se spolupráce lidí a robotů stává realitou, bude v budoucnu jenom přibývat.

YuMiVyrobeno v Evropě

Výroba je jedním z důležitých pilířů regionální ekonomiky, která nyní prochází významnými industriálními a společenskými změnami. Jedním z pozitivních důsledků probíhající průmyslové revoluce je udržení kvalitní výroby v evropském regionu a mnohdy i její návrat z Asie do Evropy. Navíc, díky inteligentním strojům a digitálním technologiím se v budoucnu budou moci i menší a lokální podniky přizpůsobit poptávce náročných zákazníků nebo expandovat na doposud neznámé trhy.

Než k tomu dojde, čeká nás ještě dlouhá cesta – počínaje digitální integrací výroby, zabezpečení širokopásmového připojení i do těch nejvzdálenějších míst, vznik struktury efektivní komunikace mezi lidmi, stroji a podniky, vytvoření digitálních trhů a ekonomiky, vůbec důvěru v její fungování, nemluvě o zabezpečení informací a dat, kybernetické bezpečnosti. Budoucnost se bude odehrávat především ve světě nul a jedniček. Záleží pouze na vás, jaké z těchto číslo si v novém industriálním věku pro svůj byznys vyberete.


Článek byl v tištěné podobě publikován v příloze Connect! pro IT profesionály časopisu Computer 9/15.

Reklamy

Zanechat Odpověď

Vyplňte detaily níže nebo klikněte na ikonu pro přihlášení:

WordPress.com Logo

Komentujete pomocí vašeho WordPress.com účtu. Odhlásit / Změnit )

Twitter picture

Komentujete pomocí vašeho Twitter účtu. Odhlásit / Změnit )

Facebook photo

Komentujete pomocí vašeho Facebook účtu. Odhlásit / Změnit )

Google+ photo

Komentujete pomocí vašeho Google+ účtu. Odhlásit / Změnit )

Připojování k %s