Industry 4.0 - realita, nebo fikce?

Iniciativu Industry 4.0 vyhlásila kancléřka Angela Merkelová již v roce 2011 a následný koncept vyšel z dokumentu, který byl představen na hannoverském průmyslovém veletrhu na jaře 2013. Od té doby je v Německu ve všech pádech skloňována Industry 4.0, jejíž podporu má mezi prioritami i německá vláda. Ta vypracovala a při příležitosti konání loňského veletrhu CeBIT představila Digitální agendu pro roky 2014 až 2017. Její součástí je mimo jiné i plán vybudovat v celém Německu širokopásmový internet. Do roku 2018 by měla být po celé zemi zaručena rychlost přenosu dat 50 MB/s. Industry 4.0 totiž nespočívá pouze v digitalizaci výroby, jak je velmi často chybně v médiích uváděno, ale v komplexní a hloubkové změně průmyslové výroby spočívající ve využití internetu věcí, služeb a lidí.

Potřeba budovat vysokorychlotní sítě je zásadní i pro Českou republiku. Bohužel však nemůžeme zahájit čerpání evropských dotačních prostředků na budování internetových sítí z programu OP PIK, pokud nebudou mezi MPO a Ministerstvem vnitra vyjasněné kompetence pro koordinaci digitální agendy.

S určitým zpožděním potřeby reflektovat současný trend přišla česká vláda. V prvním kroku zadala týmu pod vedením profesora Maříka vypracovat koncepční material popisující výzvy plynoucí z Industry 4.0 pro českou ekonomiku. Materiál měl svoji premiéru letos na podzim na brněnském strojírenském veletrhu. Na dalším materiálu, který rozpracovává vize digitální ekonomiky, se nyní pracuje.

Průmysl 4.0, nazývaný dokonce čtvrtou průmyslovou revolucí, přináší podle zainteresovaných odborníků úplné digitální propojení všech úrovní tvorby přidané hodnoty – od vývoje výrobku až po logistiku. Jedná se opravdu o tak závratný skok v komplexním přístupu, nebo spíše o mediálně nafouknutou bublinu, šikovně napasovanou na přirozený vývoj sofistikované průmyslové výroby? Na všech workshopech, seminářích a diskusních panelech věnovaných této problematice často postrádám ty nejdůležitější, kteří mají k této problematice co říci – zástupce výrobních firem (nikoliv obchodních zastoupení), kteří po dlouhá léta společně se svými zákazníky vytvářejí trendy moderní průmyslové výroby směrem k digital factory. O nich bez nich. Nesmíme však zapomínat, že alfou a omegou tohoto dění jsou kvalitně technicky vzdělaní lidé, bez nichž je každé vykreslování seberůžovější digitální budoucnosti marnou snahou.

A jak se k celé záležitosti staví společnosti působící na českém trhu? Na stránkách našeho časopisu jim dáváme prostor vyjádřit se k dané problematice v rámci realizované ankety. Na otázky nám tentokrát odpověděli zástupci firem Trumpf Praha, GF Machining Solutions, Misan, Ludačka Machine Tool a výzkumného centra Intemac Solutions. Další oslovená tuzemská zastoupení světových leaderů komodity obráběcích strojů se z různých důvodů rozhodla ankety na téma Industry 4.0 se neúčastnit.

R. Haltuf: Pro každého výrobce špičkových průmyslových zařízení je souhrn procesů Industry 4.0 ohromnou šancí posunout nabídku i s provozem souvisejících služeb na zcela novou úroveň. Při vývoji a výrobě obráběcích strojů a laserových technologií, což jsou obory společnosti Trumpf, jsme nuceni brát ohled nejen na technickou a technologickou úroveň, výrobní náklady, požadavky zákazníků apod., ale do určité míry jsme limitováni také fyzikálními zákony. Stroje nemohou být do nekonečna rychlejší, úspornější a flexibilnější, pokud se podíváme na jejich vlastní existenční podstatu. Právě proto nabízí model propojené výroby, nepřetržitého toku a vyhodnocování informací a vyššího stupně automatizace opravdu jedinečnou šanci na značné zvýšení konkurenceschopnosti, a navíc činí naši výrobu pro zákazníky ještě zajímavější.

Ing. Kopp: Jedním z aspektů Industry 4.0 je také optimalizace využití zdrojů při produkci customizovaných výrobků v malých dávkách či kusové výrobě. Možností ke zvyšování efektivity malosériové výroby je uplatnění automatizace, začleněné do komplexně integrovaného procesu a efektivně propojující jednotlivé technologické jednotky do produkčního celku. To je směr, kterým se budou ubírat výrobci strojů, aby byli schopni splnit požadavky zákazníků. Všudypřítomná komunikační zařízení poskytují již dnes obrovské možnosti, nicméně nejednotnost protokolů a zejména obrovská – a přiznejme, že oprávněná – obava z úniku dat či jiné digitální krimisituace poměrně zásadně brzdí většímu otevření komunikačních kanálů.

Ing. Svoboda: Trend zvyšování míry autonomie jednotlivých výrobních strojů na lidské obsluze je patrný již řadu let. Reflektuje jednak nové možnosti díky technickému pokroku v řídicí, automatizační i diagnostické technice, jednak zhoršující se dostupnost kvalifikovaných technických pracovníků. Rovněž systémy bezdokladové výroby pro kovoobráběcí provozy byly implementovány již před více než dvaceti lety. Osobně spatřuji hlavní význam iniciativy v souhrnnosti pojetí, kdy by měly být řešeny všechny procesy související s vývojem výrobku, jeho výrobou, prodejem, provozem a likvidací.

Ing. Ludačka: Myslíme si, že se jedná o další krok nutný v našich dějinách, s ohledem na předchozí vývoj, který začal první průmyslovou revolucí. Právě teď jsme v přechodném období od třetí průmyslové revoluce ke čtvrté. V současnosti je velmi důležité položit základní kámen pro Industry 4.0. Hlavním cílem je zjednodušit interní procesy prostřednictvím holistického propojení řetězce přidané hodnoty, kde jsou zařízení, výrobky, systémy pro ukládání dat i jiné produkční prostředky z logistiky, marketingu a servisu stále spojeny a mohou komunikovat mezi sebou. Tím vzniká mnoho synergických efektů.

Ing. Zbožínek: Výrobní stroje stejně jako ostatní produkty budou přirozeně využívat nových možností dostupných technologií. Iniciativa Industry 4.0 poměrně dobře charakterizuje potenciál klíčových technologií. Avšak vhodnou technologickou úroveň výrobních strojů budou definovat především jejich uživatelé, a to zejména podle jejich potřeb a dostupné ceny strojů.

R. Haltuf: Důležitý je úhel pohledu. Protože souhrn procesů Industry 4.0 není a nemůže být jednoznačně definován, je otázkou, jakou činnost nebo produkty můžeme k tomuto tématu přiřadit. Společnost Trumpf již nyní nabízí systémy, které díky propojení zákaznických uživatelských technologií s naší analytickou a servisní sítí umožňují neustálou technickou kontrolu výrobních strojů a laserů. Díky extrémně rozvinuté senzorice, on-line sběru dat a jejich vyhodnocování je možné předcházet nebo značně redukovat eventuální poruchy a prostoje. Dalšími produkty, které jsou v souladu s chápáním 4. průmyslové revoluce, může být vzdálená obsluha a dohled nad stroji, podpora řešení vzdáleného servisního zásahu po síti apod. Konkrétní technologie jako Wireles Operation Point, Visual Online Support nebo Condition Monitoring jsou již nyní integrovány do našich produktů. Součástí naší firmy je nově také společnost Axoom, která vyvíjí provozní systémy přeinstalovaných aplikací pro chytrou výrobu.

Ing. Kopp: Využití CAD/CAM/CAE/ERP systémů spolu se systémem sběru dat z výrobního a montážního procesu je dnes již jakousi samozřejmostí i bez ohledu na Industry 4.0. Společně s rostoucím technologickým rozsahem naší firmy je význam vzájemného propojení a sdílení dat a také standardizace komunikačních protokolů nejen potřebou, ale i nutností.

Ing. Svoboda: Díky orientaci naší firmy Misan na japonské výrobce obráběcích strojů jsme první kompletní instalaci systému řízení výroby pro českou výrobní firmu realizovali v roce 2001. Jednalo se o propojení všech obráběcích strojů (číslicově řízených i konvenčních) do sítě s možnostmi on-line aktivního monitorování jejich stavu, sledování realizace plánu výroby v reálném čase, odesílání a přijímání informací o vychystaných zakázkách pro nejbližší práci, další směnu, další den, příští týden – a to vše prostřednictvím řídicího systému stroje. Součástí dodávky byl i centrální plánovací software a kompletní správa sestav řezných nástrojů a přípravků s vazbami na zavedený účetní systém pro objednávání nástrojů, materiálu atd. Od té doby proběhlo několik dalších instalací systému řízení výroby pro naše zákazníky v různém rozsahu. Rozhodující je vždy odhodlání vedení dané výrobní firmy projít zásadními změnami v organizaci výroby.

Ing. Ludačka: Samozřejmě námi zastupované firmy již realizovaly nezbytné kroky k vytvoření základů pro Průmysl 4.0. Programování, výroba, simulace a servis jsou čtyři body Průmyslu 4.0 ve firmě WFL Millturn Technologies. Data a požadavky nástrojů a výměna nástrojů jsou jen některé z klíčových bodů, které umožňují hladké ovládání strojů Millturn. Dále dostupnost dat strojů a dat z výrobního procesu zjednoduší proces a zvýší efektivitu výroby. Průběžná a přísná kontrola nachází a opravuje rozdíly před výpadkem procesu, který by zpozdil všechny následující operace. Také v našem servisním systému je již znatelný Průmysl 4.0. Rakouské servisní oddělení garantuje zákazníkům rychlou a přesnou podporu. Pokud s tím zákazník souhlasí, náš servisní technik se může podívat pomocí vzdáleného přístupu, co se děje se strojem, a díky tomu může požadavek zákazníka efektivně vyřešit. Výsledkem je, že se sníží trvání odstávky, sníží se i náklady a vzroste spokojenost zákazníka.

Ing. Zbožínek: V současné době se ve výzkumném centru zabýváme projektovými záměry, které svým charakterem spadají do iniciativy Industry 4.0. Jedná se například o smart monitoring vlastností a stavu strojů a jeho vyhodnocení v čase.

R. Haltuf: Výše jsme uvedli, že vidíme ohromný potenciál v propojené výrobě a vyhodnocování a práci s informacemi. Nedílnou součástí musí být ovšem také zabezpečení komunikace a dat. Konečně jde o data, informace a technologie, které patří uživateli, tedy zákazníkovi. Jednou z posledních akvizic koncernu Trumpf je firma C-Labs, americká společnost, která se zabývá především bezpečným přenosem informací na internetu. Stejně tak nově vyvíjené stroje a technologie budou stále sofistikovaněji vybaveny inteligentní senzorikou a řídicími systémy tak, aby v případě neočekávané situace byla zajištěna účinná opatření a náprava, ideálně ještě dříve, než si toho uživatel všimne.

Ing. Kopp: Díky tomu, že GF Machining Solutions se zaměřuje také na dodávky komplexních multitechnologických řešení, jsou prvky digitálního propojení, dálkového sledování a řízení procesů již nyní součástí našich strojů a produkčních linek. Situace, kdy stroj nejen zahlásí stav důležitých komponent, případně potřebu některé ze spotřebních položek, ale také generuje automatickou objednávku na základě definovaných parametrů, je dalším rozšířením o funkcionality z oblasti Internet of Things. Jako součást Internet of Service implementujeme např. funkci r-Connect umožňující vzdálenou správu a řízení. Neméně důležité je také zaměření na ekologičnost a efektivitu provozu strojů s využitím řady smart modulů, které je možné u strojů využít.

Ing. Svoboda: Naším hlavním partnerem je japonský výrobce číslicově řízených obráběcích strojů – firma Okuma. Ta vyvíjí a vyrábí vlastní řídicí systém zvaný OSP. K tomu přistupuje vlastní pohonná a řídicí technika včetně servomotorů a odměřování. Řídicí systém OSP je velmi otevřený pro komunikaci přes snad všechna myslitelná rozhraní a umožňuje i na uživatelské úrovni vytvářet aplikace „šité na míru“. Je jen formalitou, zda svoje aplikace vytvoříte v prostředí Visual Basic, C++, LabView nebo jiném. Vzhledem k tomu, že se neustále rozšiřuje počet tzv. inteligentních funkcí, jsou již dnes stroje doslova prošpikovány senzory nejrůznějších veličin a lze tak snímat většinu strojních signálů potřebných pro provoz, údržbu a servis. Nedovedu si představit lepší předpoklady pro rozvoj iniciativy Industry 4.0.

Ing. Ludačka: Stroje řady Millturn společnosti WFL Millturn Technologies jsou pro Průmysl 4.0 připraveny. Všechny různé údaje o stroji, jako jsou parametry nástrojů, vlastní strojní a procesní data, mohou být poslány na vyžádání do nadřazeného systému 4.0.

Ing. Zbožínek: Obráběcí stroje již dnes mohou poskytovat velké množství dat. Jednou z podmínkek úplné digitalizace výroby bude propojení strojů s velkými podnikovými systémy, jako jsou informační a PLM systémy. Data ze strojů po jejich zpracování pak vhodně doplní výrobní proces ve fázi přípravy, plánování či vlastní výroby.

R. Haltuf: Jistě ne všichni. Ale nesmíme zapomenout, že i my jsme v začátcích. Procesy spojené s Industry 4.0 nejsou jednorázové. Jedná se o celkovou změnu filozofie v průmyslové výrobě. Dnes ještě nejsme schopni říci, kdy budou tyto procesy dovedeny k dokonalosti. Ale že na tom budeme aktivně spolupracovat s našimi zákazníky, to vám můžeme s jistotou zaručit.

Ing. Kopp: Ano. Myslím, že naprostá většina zákazníků má vizi „výroby zítřka“ a soustředí se na kvalitu, efektivitu a flexibilitu produkce. Sledování a využívání nových technologií pro zefektivnění procesů je v extrémně náročném konkurenčním prostředí jedním z důležitých předpokladů pro zajištění dlouhodobého rozvoje a prosperity.

Ing. Svoboda: Každá firma, která myslí na svůj dlouhodobý rozvoj, musí pracovat na inovacích. Většina českého průmyslu je dodavatelského charakteru. Chceme-li obstát v konkurenci přicházející mnohdy z Dálného východu, tak musíme hledat cesty, jak zvýšit produktivitu naší výroby. Iniciativa Industry 4.0 může přinést zvýšený tlak na aplikaci inovací vedoucích právě ke zvýšení produktivity. Ostatně pokud dojde v Německu ke všeobecné akceptaci výzvy, tak dříve nebo později budou i české výrobní firmy nuceny změnit styl práce. Na jejich připravenost se jich nikdo ptát nebude. Může se také stát, že subdodavatelské firmy budou pak fakticky řízeny kompletátorem.

Ing. Ludačka: Mnozí z našich zákazníků, kteří již zavedli technologické řešení Millturn do svého výrobního procesu, jsou na cestě k Industry 4.0, jako například jeden velký německý výrobce high-tech součástí pro letecký průmysl. Přestože někteří zákazníci zatím nevidí jako nutné toto zavádět, my už jsme tomu naše stroje přizpůsobili.

Ing. Zbožínek: Troufám si tvrdit, že pro zavedení takto komplexní digitální výroby bude potřeba celé jedné generace, uvědomíme-li si , že nejde pouze o zavádění moderních technologií, ale také o zcela jiné firemní procesy či vstupující sociální aspekty.

Průmysl 4.0 transformuje výrobu ze samostatných automatizovaných jednotek na plně integrovaná automatizovaná a průběžně optimalizovaná výrobní prostředí. Vzniknou nové globální sítě založené na propojení výrobních zařízení do kyberneticko-fyzikálních systémů – CPS (Cyber-Physical Systems). CPS budou základním stavebním prvkem „chytrých továren“, budou schopny autonomní výměny informací, vyvolání potřebných akcí v reakci na momentální podmínky a vzájemné nezávislé kontroly. Senzory, stroje, dílce a IT systémy budou vzájemně propojeny v  rámci hodnotového řetězce přesahujícího hranice jednotlivé firmy. Takto propojené CPS na sebe budou pomocí standardních komunikačních protokolů na bázi internetu vzájemně reagovat a analyzovat data, aby mohly předvídat případné chyby či poruchy, konfigurovat samy sebe a v reálném čase se přizpůsobovat změněným podmínkám.

Zdroj: Národní iniciativa Průmysl 4.0, MPO ČR

Roman Dvořák

roman.dvorak@mmspektrum.com

„Nová průmyslová revoluce, Průmysl 4.0. Tyto pojmy hýbou světem...“

Tak začíná úvod ministra průmyslu a obchodu Jana Mládka k  brožuře, kterou jím vedený resort k národní iniciativě Průmysl 4.0 vydal. Zájemci si ji mohou přečíst zde, po kliknutí na obálku.