Další průmyslová revoluce - Průmysl 4.0

Inteligentní továrny, které díky nové generaci bezdrátově navzájem komunikujících automatizovaných řídicích systémů samy kontrolují všechny součásti výrobního procesu, zásadně změní způsob výroby. První průmyslová revoluce začala v 18. století, když byla zkrocena energie páry a výroba byla poprvé zmechanizována. Druhá revoluce nastala s nasazením technologií masové výroby na začátku 20. století. Třetí (v období po níž nyní žijeme) přišla před několika desetiletími s elektronickými systémy a počítačovými technologiemi, které pomohly automatizovat výrobní linky. Co přijde nyní?

Podle některých expertů, například ve velkých automatizačních firmách jako je Siemens nebo Bosch, vznikne brzy nový způsob výroby, někdy nazývaný také jako Průmysl 4.0. Jeho základ budou tvořit kyberfyzikální systémy složené ze softwaru, senzorů, procesorů a komunikačních technologií. Například Brian Holiday, ředitel Siemens Industry Automation, říká: „Tyto systémy v sobě sloučí výpočetní techniku a fyzickou interakci se skutečným světem. To znamená, že inteligence průmyslových zařízeních používaných v továrnách výrazně vzroste.“ Řada prvků, které jednou budou tvořit základ Průmyslu 4.0 se objevilo v posledních deseti až patnácti letech. Tyto technologie budou vloženy do dnes existujících materiálů, komponent a zařízení, aby mohly navzájem v reálném čase komunikovat a vyměňovat si data a instrukce, což ve svém důsledku umožní plně automatizovanou výrobu.

„Téměř všechna zařízení v daném průmyslovém prostředí budou schopna mezi sebou bezdrátově komunikovat,“ říká Holliday. „Nepůjde o obdobu internetu věcí, jak mu rozumíme dnes ve spotřebitelském sektoru, ale o inteligentní svět průmyslových zařízení, která budou navzájem komunikovat způsobem, který půjde daleko za úroveň toho co je k dispozici dnes.“

Až do teď prakticky neexistoval způsob, jak funkčně propojit jednotlivé systémy (například linky) ve výrobním řetězci. Podle doktora Wernera Struthe, který je členem představenstva skupiny Bosch a dohlíží mimo jiné na vývoj výrobních systémů, nyní technologie pro síťovou výměnu dat jako například minitranspodéry RFID nabízejí možnost shromažďovat více dat a s jejich využitím sledovat celé výrobní jednotky, po celou jejich cestu od výrobce až po zákazníka.
Jinými slovy: každý výrobek v sobě ponese digitální informaci, která je do něj vložena a kterou může sdílet se stroji prostřednictvím radiových signálů, zatímco se pohybuje po výrobní lince. Bosch již začal testovat použitelnost RFID technologie v továrně v německém Homburgu, kde společnost vyrábí dieselová čerpadla.
„Celý logistický proces uvnitř výrobního podniku je zde řízen s využitím RFID čipů,“ říká Struth. „Ty jsou i v přepravkách, které putují za zákazníkem, takže můžeme sledovat přesný obsah balení. Jakmile zákazník balení vyprázdní, dostaneme elektronickou zprávu, která nám sděluje, že máme vyrobit další dodávku.“

„Pro výrobce je jednodušší vyrábět kustomizované výrobky tehdy, má-li každý výrobek svůj vlastní digitální štítek,“ říká Holliday a dodává, že v poslední době došlo ke zvýšení očekávání zákazníků například v automotive sektoru pokud jde o individuální přizpůsobení vozidel. „To vytváří nové nároky na výrobní prostředí, což znamená, že nyní se snažíme vytvářet továrny, které nejen že by vyráběly masově, ale navíc také kustomizovaně. Proto se začíná hovořit o kustomizované masové výrobě.“



Tato myšlenka se dobře doplňuje s možnostmi, které vytváří pro kustomizovanou výrobu 3D tisk. Pokud někdo řekl, že 3D tisk sám o sobě způsobí průmyslovou revoluci, koncept Průmyslu 4.0 jde ještě dále. „Máte-li inteligetní trovárnu, která se překonala diskontinuitu mezi jednotlivými sadami dat v ERP (Enterprise Resource Planning), a objednávky materiálu zahrnuje přímo do objednávek zboží, perspektiva produkce kustomizovaných výrobků v masovém měřítku dostává zcela jiné dimenze“, říká Holiday.

Pojem Průmysl 4.0 byl poprvé použit skupinou vědců a manažerů z průmyslu, kteří radili německé vládě jak vytvořit technologickou strategii. Německá vláda vynaložila 200 milionů EUR, aby pomohla průmyslovým asociacím, výzkumným institucím a společnostem vytvořit implementační strategii pro Průmysl 4.0. Německá národní akademie věd předpokládá, že tato nová průmyslová revoluce může vést až ke 30 procentnímu zvýšení produktivity v průmyslu. „V tomto okamžiku není nikdo schopen takovéto tvrzení dokázat nebo vyvrátit“, říká Struth. „Oněch 30 procent slouží spíše jako jakýsi symbol pro to, že je zde prostor pro výrazné zvýšení produktivity. Přesná míra dosažené efektivity se bude lišit podle toho, jaké přesně budou aplikace nasazeny. Zvýšit efektivitu komplexní velkosériové produkce o 30 procent je nepochybně výzva, ale malosériová výroba může mít z tohoto konceptu výhody ještě větší.“

Německo není jedinou zemí, která s napětím očekává příští generaci řízení výrobních procesů. V dubnu 2013 britský ministr vědy David Willetts hovořil o robotických a autonomních systémech jako o jedné z osmi velkých technologií, o nichž vláda věří, že v nich Británie vynikne a poskytne jim dostatečnou podporu. Na podporu vývoje navrhnul vyčlenit 600 milionů liber.
 

Robert Harrison – specialista na automatizační systémy u Warwick Manufacturing Group (WMG) říká, že zásadní témata, která budou Průmysl 4.0 utvářet, se již nyní objevují ve výzkumných a vývojových provozech ve Velké Británii. Například WMG vytváří 3D vizualizace zařízení pro linku na výrobu motorů pro Ford dávno před jejich fyzickým sestrojením v továrně v Dagenhamu ve východním Londýně. Harrison dodává: „Myslím, že nástup Průmyslu 4.0 ve velké Británii pomůže spojit řadu doposud oddělených odvětví pod jednotnou hlavičku integračních systémů a spoluurčí budoucí potřeby průmyslu.“

Příchod nové průmyslové revoluce přináší řadu výzev. Průmysl 4.0 vyžaduje určitý stupeň otevřenosti od všech hráčů na trhu, především jde o standardizaci pokud jde o možnosti výměny dat. Je zde také poptávka po řešeních, která by mohla být integrována do již existujících výrobních struktur, nějakou efektivní a elegantní cestou. Rozvoj Průmyslu 4.0 potrvá přinejmenším 20 let, uvádí Holliday. Není to něco, co by mělo nastat během dvou nebo pěti let. Ale to, co se odehrává nyní je snaha vytvořit platformy, protokoly a spojení mezi chytrými zařízeními, která umožní vznik digitálně utvářených prostředí továren, tak jako je tomu již dnes v Homburgu.

Článek v původní podobě naleznete na theengineer.co.uk
Obrázek: tiskové materiály Siemens