Témata
Reklama

Průmysl 4.0 a čtvrtá průmyslová revoluce

Průmysl 4.0 vychází z tzv. čtvrté průmyslové revoluce. Rozvoj průmyslu v historii významně ovlivnilo několik zásadních technických vynálezů a jejich aplikace do prostředí průmyslové výroby.

Jako první průmyslovou revoluci, která nastala na konci 18. století, označujeme využití vynálezu parního stroje a jeho zavedení do průmyslové výroby. Druhá průmyslová revoluce spadající do počátku 20. století pak připadá na využití elektrických strojů v průmyslové výrobě. Další, v pořadí třetí průmyslová revoluce, souvisí se zaváděním průmyslové automatizace a robotizace na počátku 70. let minulého století.

Koncept Průmyslu 4.0 vychází z dokumentu, který byl představen na veletrhu v Hannoveru v roce 2013. Podle této myšlenky vzniknou „chytré továrny“, které budou využívat kyberneticko-fyzikální systémy. Ty převezmou opakující se a jednoduché činnosti, které do té doby vykonávali lidé.

Reklama
Reklama
Reklama


Historie průmyslových revolucí
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Hlavní myšlenky a principy Průmyslu 4.0

Koncepce Průmyslu 4.0 je založena na úplném počítačovém propojení výrobních strojů, zpracovávaných produktů a polotovarů a dalších systémů a subsystémů průmyslového podniku. Předpokládá vytvoření inteligentní distribuované sítě různorodých entit podél celého řetězce vytvářejícího hodnotu. Tedy síť napříč výrobními, ekonomickými, obchodními, logistickými a dalšími úseky. Každá entita je reprezentována softwarovým modulem. Tyto moduly pracují relativně autonomně, navzájem spolu podle potřeby komunikují.

Principem Průmyslu 4.0 je interoperabilita, tj. schopnost kyberneticko-fyzikálního systému, lidí a všech komponent inteligentního výrobního podniku spolu komunikovat prostřednictvím internetu věcí a internetu služeb. Dalším principem je virtualizace, tj. schopnost propojování fyzických systémů s virtuálními modely a simulačními nástroji. Rozhodování a řízení probíhá paralelně a autonomně v jednotlivých subsystémech se schopností pracovat v reálném čase. Dodržení požadavku reálného času je klíčovou podmínkou pro komunikaci, rozhodování a řízení v systémech reálného světa. Systémy Průmyslu 4.0 by měly být maximálně modulární a schopny autonomní rekonfigurace na základě automatického rozpoznání a predikce situace.

Doc. Ing. Daniel Kaminský, CSc.

Technologické předpoklady realizace konceptu Průmysl 4.0

Obecným předpokladem pro realizaci řešení Průmyslu 4.0 je využití tzv. obecně využitelných technologií, které se vyznačují těmito znaky: exponenciálnost rozvoje, digitalizace informací a inovace založené na kombinacích existujících řešení. Toto vše se děje pomocí rozvoje metod kybernetiky a umělé inteligence. Dopady této informatické revoluce spočívají v exponenciálním zvyšování výkonu, jenž vede ke zlevňování zařízení. Síť zde funguje jako infosféra pro propojení s fyzikálním, respektive kyberfyzikálním prostorem. V rámci tohoto kyberprostoru můžeme hovořit o inteligentní entitě, jež je schopna interakce s okolím, analýzy získaných podnětů a komunikace s dalšími entitami.

Inteligentní entita v kyberprostoru

Kyberprostor je globální dynamickou doménou charakterizovanou kombinovaným využitím elektronů a elektromagnetického spektra. Jeho účelem je vytvářet, ukládat, modifikovat, vyměňovat, sdílet a extrahovat či eliminovat informace napříč jednotlivými fyzikálními zdroji.

Průmysl 4.0 předpokládá maximální využití internetu věcí a internetu služeb. Na internet je napojeno každé výrobní zařízení, výrobek, polotovar, veškeré transportní zařízení či oddělení podniku. Jde tedy o fyzické napojení jednotlivých komponent umožňující jejich vzájemnou přímou komunikaci a kooperaci. V případě internetu služeb je každé zařízení, výrobek či polotovar reprezentován SW entitou. Poskytuje přístup k datům v cloudech či jiných uložištích a může běžet na jakémkoli fyzickém procesoru v kyberprostoru. Tento přístup lze demonstrovat na moderní architektuře řídicích systémů v mechatronických aplikacích.

ELCOM

Doc. Ing. Daniel Kaminský, CSc.

daniel.kaminsky@elcom.cz

www.elcom.cz

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 160672
Datum: 08. 06. 2016
Rubrika: Monotematická příloha / Průmysl 4.0
Autor:
Firmy
Související články
Chytré stroje vyžadují chytrý inženýring

Nové digitální technologie a trendy, například internet věcí (IoT), Průmysl 4.0 a další, dnes předznamenávají začátek nové průmyslové revoluce. Na trhu průmyslových strojů způsobí vstup nové technologie digitalizaci výroby, počínaje výrobními linkami s chytřejšími, propojenějšími a složitějšími stroji.Tento článek vysvětluje, proč příchod tohoto a dalších trendů znamená, že průmysl výroby strojů vyžaduje nové způsoby práce s důrazem na spolupráci, univerzálnost a flexibilitu. Věk chytrých strojů vyžaduje také chytřejší způsob jejich navrhování, výroby a dodávání na trh.

Digitalizace mění svět

Jak nejlépe využít šance, které nabízí digitalizace, a jak díky ní zajistit sobě i svým zákazníkům konkurenceschopnost.

Hromadná výroba? To nestačí!

Všichni jsme svědky nesporně se zrychlujícího vývoje vědy, techniky, ale i světového obchodu. Globalizace trhu vede k poptávce po rychle pracujících výrobních linkách a strojích vykazujících výjimečné výkony. Současně se stále častěji objevuje požadavek uspokojit poptávku na malé série výrobků, které se od těch masových odlišují.

Související články
Vlastní mobilní a autonomní robot řeší dopravu materiálu

Industry 4.0 definuje nové koncepty a standardy, se kterými se budou potýkat nové chytré továrny budoucnosti. Nejčastěji se výrobci robotů setkávají s požadavky na ještě větší flexibilitu a schopnost spolupráce robota s člověkem (Human Robot Collaboration). Ta se nasazením ve skutečných aplikacích s robotem LBR iiwa, prvním sériově vyráběným robotem pro přímou spolupráci s člověkem, stala realitou. Také v České republice jsou už tyto aplikace v ostrém provozu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Industry 4.0 v roce 2016: Zaměřeno na strojírenství

Abychom správně chápali, co si vlastně máme pod pojmem Industry 4.0 představit a zda a proč je tato iniciativa tak důležitá, je třeba zamyslet se nad situací v našem průmyslu obecně. Situace je natolik složitá (a docela vážná), že je na čase začít přemýšlet, zda ten náš průmysl v moderní době vůbec nějak přežije. Co patří mezi hlavní a nejvíce aktuální problémy?

Internet věcí - zpracování, agregace a analýza dat

Internet věcí je vznikající trend, kde je velké množství vestavěných zařízení propojeno s internetem. Řešení na bázi internetu věcí pokrývají široké spektrum aplikací od životního prostředí přes domácí automatizaci až po nasazení v průmyslu. Výpočetní a vývojové prostředí Matlab a Simulink firmy MathWorks nabízí plnou podporu vývoje aplikací v této oblasti.

Firemní role v implementaci koncepce Průmyslu 4.0

Virtuální instrumentace je technologický přístup k designu automatizovaných testovacích a měřicích systémů, jenž se velmi hodí pro návrh řešení Průmyslu 4.0. Virtuální instrumentace vychází ze softwarově definovaných měřicích přístrojů maximálně využívajících komerčních komponent a technologií. Vyznačuje se vysokou mírou flexibility a snadnou integrací výsledných řešení do sítí, cloudu a big data systémů. Vybudovat výrobcům na těchto základech digitální továrnu pomáhá společnost ELCOM, a. s.

Infrastruktura 4.0 v Německu

Digitalizace a propojování výrobních procesů včetně zásadní změny a přizpůsobení organizace práce jsou velkou výzvou nejenom pro velké společnosti, ale i pro malé a střední firmy a živnostníky. Především ti se mohou potýkat s pochopením a začleněním principů čtvrté průmyslové revoluce do svých strategií rozvoje. Právě pro ně zřizuje německá vláda tzv. kompetenční centra Mittelstand 4.0, která rozšíří síť již stávajících testovacích center, kde mohou konzultovat a reálně vyzkoušet své inovační nápady v kontextu Průmyslu 4.0.

Jsou české firmy připraveny na průmyslovou revoluci? Dotazník

Česká republika patří mezi nejvíce průmyslové státy Evropy, ovšem velká část firem podle odborníků není na technologické změny a nástup čtvrté průmyslové revoluce stále ještě připravena. I proto vznikl portál a iniciativa ProPrůmysl4.cz. Projekt Elektrotechnické asociace ČR má zvýšit informovanost českých firem o možnostech autonomních digitálních technologií a pomoci při jejich nasazování. Jak jsou na to jednotlivé firmy připraveny, mohou zjistit v internetovém dotazníku.

Inteligentní továrna s prvky konceptu Průmyslu 4.0 v Mohelnici

Elektronické sledování využití strojů, plně digitalizovaná výrobní dokumentace, animovaný 3D postup montáže motoru, manipulační technika opatřená GPS moduly, inteligentní systém řízení budov. I tak v praxi vypadají chytrá řešení, která pod hlavičkou Průmyslu 4.0 využívá mohelnický závod a řadí se tím k nové generaci digitalizovaných továren. Jak inteligentní továrna Siemens vypadá, si během květnové návštěvy Olomouckého kraje prohlédl německý velvyslanec v České republice Arndt Freiherr Freytag von Loringhoven.

Systémy pro bezkontaktní měření, kontrolu kvality a robotizaci

Automatické měření, automatická kontrola kvality, on-line navigace robotů. To vše jsou klíčové vlastnosti systémů na cestě k realizaci plně digitalizované výroby a Průmyslu 4.0 v praxi. Společnost Neovision se již od svého založení na takové typy systémů soustředí a pro své zákazníky je realizuje na klíč.

Digitalizací k efektivitě

Pokud bychom hledali nejvíce skloňované téma současné doby ve vztahu k průmyslu, jednoznačně se shodneme, že je to oblast kyberneticko-fyzických systémů zosobněných v německé iniciativě Industrie 4.0. Její autoři s tímto konceptem na hannoverský průmyslový veletrh přišli a od té doby uplynulo pět let, které se na této strategii podepsaly – probíhající revoluce se vztyčenou zástavou s vyobrazením digitalizace průmyslové výroby a s pokročilou automatizací a robotizací.

Čtvrtá průmyslová revoluce změní celé hospodářství

Český i německý průmysl čekají velké změny, shodují se Jiří Holoubek, prezident Elektrotechnické asociace České republiky, a Bernard Bauer, výkonný člen představenstva Česko-německé obchodní a průmyslové komory. Jak bude podle nich vypadat čtvrtá průmyslová revoluce v Česku a Německu?

Urychlete svoji digitální transformaci

Jak může strategie digitální transformace, jejíž součástí je přechod na moderní distribuovaný řídicí systém, pomoci výrobcům dosáhnout vyšší produktivity, ziskovosti a snížit rizika? To se dozvíte, pokud se začtete do následujících řádek.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit