Průmysl 4.0: Klíčové technologie

Nové technologie podporující koncept Průmysl 4.0, mezi které patří mobilní výpočetní systémy a cloud computing, prošly v posledním desetiletí rozsáhlým vývojem a jsou nyní připraveny k použití ve výrobní sféře jako komerčně dostupné, vzájemně propojené systémy. Průmysl 4.0 je klíčem k získávání výsledků a dat v reálném čase, díky nimž se průmysl jako celek může dostat na novou úroveň.

Průmysl 4.0: Klíčové technologie


„Základním předpokladem je využití technologií, které automatizaci umožnují, popřípadě jsou připraveny k doplnění o nové komponenty pro měření, regulaci a řízení,“ podotýká Hampel z Kvadosu.

Koncept Průmyslu 4.0 však není jednoduchý. Zahrnuje mnoho technologií a používá se v různých kontextech. Existuje pět technologií, které tvoří základ digitální vrstvy Průmyslu 4.0. Každá má podobnou povahu, ale když jsou integrovány do jednoho celku, vytvářejí nové možnosti, které nikdy nebyly k dispozici:

Big data

Big data jsou obsáhlou sestavou dat z tradičních a digitálních zdrojů nacházejících se uvnitř i vně organizace, která představuje zdroj podkladů pro průběžné rozpoznávání a analýzu různých jevů. Dnes jsou data shromažďována všude, od systémů a senzorů až po mobilní zařízení. Problémem je, že průmysl jako celek se zatím stále zabývá vývojem metod pro co nejlepší interpretaci dat. Zásluhou strategie Průmysl 4.0 se může změnit způsob, jakým organizace a řešení využívaná v těchto organizacích spolupracují; jednotlivé týmy pak budou schopné rozhodovat lépe a rychleji.

Inteligentní továrna (smart factory)

Koncepce smart factory představuje bezproblémové propojení jednotlivých výrobních kroků, od plánování až po realizaci výrobních procesů. V blízké budoucnosti budou stroje a zařízení schopné zlepšit tyto procesy pomocí vlastní optimalizace; systémy se autonomně přizpůsobí aktuálnímu profilu provozu a síťovému prostředí.

Jedním z příkladů je továrna Siemens Electronic Works v Ambergu v Německu. Inteligentní stroje koordinují výrobu a celosvětovou distribuci nebo proces výroby na zakázku, která zahrnuje zhruba 1,6 miliardy komponent. Po dokončení transformace bude tato inteligentní továrna představovat první příklad realizace strategie Průmysl 4.0. Ve finále zavedou průmyslové technologie 4.0 původně modelované ve smart factory téměř všechny segmenty trhu od zdravotní péče po výrobu spotřebního zboží.

Kyberfyzické systémy

Kyberfyzický systém integruje výpočetní, síťové a fyzické procesy. Počítače a sítě monitorují a řídí fyzické procesy pomocí zpětnovazebných smyček – v závislosti na reakci fyzického systému software interpretuje akci, sleduje výsledky a podle nich upravuje proces. Můžeme si to představit jako počítače a software vložené do zařízení, kde jejich hlavním využitím není samotný výpočet, spíše jde o smyčku akcí a strojové učení.

Průmyslový internet věcí (IIoT)

Internet věcí IoT je připojení všech zařízení k internetu a zároveň jejich vzájemné propojení. Je postaven na cloud computingu a sítích datových senzorů a umožňuje mobilní, virtuální a okamžité připojení k síti. Toto propojení v průmyslovém odvětví a označované jako IIoT umožní vznik inteligentních továren, protože jejich vybavení bude efektivně využívat data k výrobě, pohybu komponent a výrobků, hlášení a učení se dříve nevídanou rychlostí.

Interoperabilita

Interoperabilita představuje v podstatě výsledek spojení výše uvedených prvků dohromady. Vytváří svazek kybernetických systémů, lidí a inteligentních továren, které spolu komunikují prostřednictvím internetu věcí. Tímto způsobem mohou výrobní partneři sdílet informace efektivně a bezchybně. Vzhledem k tomu, že žádná společnost nemůže svým partnerům předepisovat používání stejného softwaru nebo standardů pro reprezentaci informací, umožňuje interoperabilita bezchybný přenos a překlad dat.

Konzervativnější názor zastává Roman Žák z firmy Aimtec: „V dnešní době jsou stále základem pro digitalizaci dobře nasazené ERP systémy a zejména pak komplexní systémy pro provozní řízení výroby MOM (Manufacturing Operation Management), zahrnující řešení MES, WMS, QMS, MFC a další.“ Tyto systémy jsou podle Žáka dnes stále „páteří“ digitalizace a při integraci všech „cool“ technologií od robotů přes autonomní AGV (Automatic Guided Vehicle) či VNA (Very Narrow Aisle) až po LBS (Location-Based Service) nebo Machine Learning se bez nich neobejdeme.

„Co stojí za zmínku, je dlouho omílaný cloud, který teprve nyní získává svoji sílu a argumenty pro mnohem rozsáhlejší využití,“ pokračuje Žák. Těmito argumenty jsou zejména vysoká rychlost nasazení („v hodinách“) a levné hledání nových cest metodou pokus omyl.

„Pro integraci a zejména bezpečnost pak pozvolna přicházejí ke slovu řešení kategorie API management. Z „cool“ digitálních technologií bych pak vyzdvihl LBS a jeho potenciál zejména v intralogistice. Umožní totiž eliminovat lidský faktor při řízení procesů a sběru dat, tato data navíc budou předpokladem pro vyšší míru nasazení Machine Learningu,“ dodává Žák.

„Nemyslím si, že některé technologie jsou důležitější,“ dodává Štverka z Atosu. Průmysl 4.0 je podle něj výsledkem rozvoje v mnoha oblastech – v rychlejších a komplexnějších komunikacích a práci s daty, nových výrobních technologiích a materiálech, autonomní robotice a dalších.
„Nová verze průmyslu tkví pro mě spíš v tom, že se začaly prolínat dříve oddělené domény. Viz například klasické administrativní ICT systémy s výrobními ICT ve firmách. A nemůžeme pominout ani metodiku organizace a řízení lidské práce, kde se objevují revoluční metodické koncepty, jako je třeba Holacracy.“

Od 3D tisku až po výrobu samořiditelných aut jsou technologie tvořící součásti konceptu Průmysl 4.0 hnací silou výrobního odvětví díky novým prostředkům pro zefektivnění, zpřesnění a vyšší spolehlivost výroby. Dosavadní úroveň inteligence je přitom jen počátkem toho, co přijde v následujících letech.


Úvodní foto: © pixel_dreams - Fotolia.com




Komentáře