Vše, co jste si přáli vědět o Průmyslu 4.0, ale báli jste se zeptat

Průmysl 4.0 je označení současného trendu v oblasti automatizace a výměny dat ve výrobních technologiích. Ten zahrnuje tzv. kyber-fyzické systémy, internet věcí (Internet of Things – IoT) i cloud. Klíčovou revolucí, kterou Průmysl 4.0 nabízí, je „zchytření“ strojů, podobně jako teď máme chytré telefony či chytrá auta. Pojďme se ale na vše podívat trochu podrobněji.

Co je to ve skutečnosti Průmysl 4.0?

Samotný pojem Průmysl 4.0, v originále Industrie 4.0, má na svědomí německá spolková vláda. Jedná se o projekt, který má masivně podpořit „computerizaci“ německého výrobního průmyslu. V celé vládní koncepci se angažovalo trio Henning Kagermann, německý fyzik, bývalý manažer SAP či BMW, Wolf-Dieter Lukas, německý úředník zodpovědný za inovace v IT, a Wolfgang Wahlster, německý informatik. Vládní projekt pracovní skupiny Industrie 4.0 odstartoval v říjnu 2012. Veřejnosti byl prezentován 14. dubna 2013 na hannoverském veletrhu.

Od té doby si však pojem Průmysl 4.0 žije vlastním – a dlužno říci, že globálním – životem. Spolková vláda tak mimoděk vytvořila koncepci s celosvětovým dopadem. V USA hned v březnu 2014 vzniklo Industrial Internet Consortium, aby „Průmysl 4.0“ přineslo i do USA. Průmyslem 4.0 se také začala zabývat celá řada poradenských, výrobních i softwarových společností, včetně Asseco Solutions. Ta má k dispozici nadstavbové řešení SCS přesně v souladu se spolkovou vládní politikou pro Průmysl 4.0.

V čem se liší od současného Průmyslu?

Koncepce Průmyslu 4.0 staví na třech základních pilířích. Všechny z nich reflektují současný masivní rozvoj IT a telekomunikací, které už jsou tak vzájemně propojeny, že se poslední dvě dekády používá společný termín ICT – informační a komunikační technologie.

Kyber-fyzické systémy jsou ty, u nichž je úzce propojena kybernetická část, často zahrnující umělou inteligenci, neuronové sítě nebo komplexní strojovou analýzu dat, s nějakým fyzickým systémem. Příkladem jsou třeba systémy autonomního řízení vozidel, autopiloti v letadlech apod. V Průmyslu 4.0 se tím má na mysli zcela nová generace výrobních strojů, která je schopna i základního či pokročilého rozhodování, řešení nestandardních situací (např. nestandardně pootočený nedokončený výrobek na výrobním pásu) a komunikace mezi stroji. Vzájemná konektivita je zde klíčová, protože díky ní je možné ušetřit lidské pracovníky a zvýšit kvalitu výroby odstraněním lidského faktoru.

Internet věcí je obecný pojem pro zajištění konektivity a komunikace mezi stroji. Typickým příkladem je inteligentní domácnost či schopnost ovládat některé funkce automobilu na dálku, prostřednictvím chytrého telefonu nebo hodinek. V případě průmyslu se však jedná o komplexní monitoring a vzdálené řízení jednotlivých výrobních strojů. Díky umístění desítek k internetu (či interní síti) připojených senzorů v každém stroji je možné na základě strojové analýzy detekovat v předstihu možnou poruchu, včas a automaticky objednat údržbu i náhradní díly nebo automaticky přeplánovat kapacitní plán výroby podle neustále se aktualizujících informací o stavu a chodu jednotlivých strojů.

Cloud computing je obecný pojem pro možnost okamžitého přístupu k IT infrastruktuře, platformě či jednotlivým aplikacím ve formě služby dostupné na vyžádání, která má de facto neomezené možnosti škálování. To znamená, že potřebujete-li například webový server, máte ho k dispozici ihned a jeho výpočetní výkon se plynule přizpůsobuje zátěži. Cloudový webový server je také schopen v jednu chvíli obsluhovat jen 100 uživatelů najednou a o minutu později jich obsluhovat milion. V Průmyslu 4.0 je to důležité proto, že se sbírá a analyzuje obrovské množství dat a že v případě učícího se procesu u umělé inteligence ve strojích mohou nároky na výpočetní výkon v čase výrazně kolísat. Stroje se totiž učí až tehdy, vyskytne-li se nějaká nová situace.

Proč se Průmyslu 4.0 věnuje tolik pozornosti?

Průmysl 4.0 měl být původně vlastně nástrojem k zajištění revolučního náskoku německého průmyslu před tím světovým, včetně čínského. To se skutečně povedlo, protože loni německá společnost Adidas oznámila, že svoji kompletní produkci přesune z Asie zpět na území SRN. Právě díky implementaci Průmyslu 4.0.

Průmysl 4.0 totiž umožňuje zejména:

• zvýšit kvalitu produkce díky téměř úplné eliminaci lidských dělníků a díky výraznému zlepšení detekce chyb a nestandardních situací prostřednictvím umělé inteligence;
• razantně snížit personální náklady díky odstranění většiny nároků na lidské dělníky. Zaměstnanci v Průmyslu 4.0 pracují v údržbě, oblasti ICT, obchodu a hlavně výzkumu a vývoje. To, co firmy investovaly do chodu výroby, teď mohou investovat do inovací;
• maximalizovat využití výrobních kapacit díky prediktivní analýze poruch na základě průběžného monitoringu velkého množství údajů a nasazení regresně analytických modelů, ale i díky automatickým změnám v kapacitním plánu výroby. Běžně se hovoří o vytížení strojů až na 95 %. Navíc není třeba řešit střídání směn. Stroje pracují nonstop, včetně víkendů.

Rozdíl mezi firmami využívajícími Průmysl 4.0 a „Průmysl 3.0“ je tedy asi takový jako mezi automobilkou s kusovou výrobou a automobilkou se sériovou pásovou výrobou ve dvacátých letech minulého století.

Kdy a co byl vlastně Průmysl 2.0 a 3.0?

Tím se vlastně dostáváme k poslední zvídavé otázce, proč je Průmysl 4.0 zrovna „4.0“. Německá spolková vláda si toto označení zvolila proto, že výše popsané změny považuje za čtvrtou průmyslovou revoluci. Podle tohoto názvosloví by:

Průmysl 1.0 označoval využití parního stroje a první období mechanizace v roce 1765.

Průmysl 2.0 označoval nástup sériové a pásové výroby představovaný Henrym Fordem v roce 1910.

Průmysl 3.0 by odkazoval na nasazení počítačového řízení a první vlny automatizace strojové výroby. Tato vlna pokračuje od přibližně šedesátých let minulého století až dodnes, zejména v menších průmyslových podnicích. Za počátek by šlo považovat nasazení prvních MRP (Material Requirements Planning) systémů a následnou masovou adaptaci ERP systémů pro řízení výroby, jako je například Helios Green. ERP systémy přitom pokračují i v Průmyslu 4.0. Tam se však ještě připojují k inteligentním strojům s desítkami senzorů a k nástrojům pro „business intelligence“, které analyzují data z nich.