Čo bude nasledovať? Aký nový výrobný koncept môže postupne nahradiť tieto, dnes už historické koncepty?
Hovorí sa o továrňach budúcnosti. Ale budúcnosť začína práve dnes. Nové prelomové technológie a nevídané inovatívne prístupy naštartovali transformáciu dnešnej výroby. Budúcu výrobu a jej organizáciu musíme vnímať v novom svetle, musíme sa na ňu dívať úplne novým pohľadom, pohľadom budúceho a komplexného.

HISTÓRIA, SÚČASNOSŤ A BUDÚCNOSŤ VÝROBY
Budúcnosť výroby nemôžeme skúmať izolovane od ostatných významných vývojových trendov a ostatných prvkov komplexného reťazca tvorby hodnoty, akými sú napríklad logistika, zamestnanci, dodávatelia či zákazníci. Musíme ju vnímať komplexne, v spojení s budúcimi zmenami celej spoločnosti, so zmenami nových technológií, inováciami vo finančných službách či novými trendmi v sociálnom systéme.

HOLONICKÝ VÝROBNÝ SYSTÉM
Od doby priemyselnej revolúcie sa ukazujú negatívne dôsledky rýchleho technologického vývoja, ktorý nie je nasledovaný rovnako rýchlymi zmenami v sociálnej oblasti. Technológie reprezentujú len jednu stranu ekonomickej mince. Rovnako dôležitou je aj tá druhá strana, ktorú reprezentujú ľudia, ich znalosti, schopnosti, pracovné zručnosti a motivácia. Vývoj technológií a vývoj sociálneho systému, ktorý má podporovať ich uplatnenie a využívanie sú nesynchronizované, čo do spoločnosti prináša veľké nerovnováhy.
Dnešná situácia sa začína podobať obdobiu po rozbehu prvej priemyselnej revolúcie. Ak sa niečo nezmení, je dosť pravdepodobné, že sa objaví nové hnutie Luditov, ktorí budú všetkými prostriedkami bojovať proti pokrokovým technológiám vo výrobe. Dôvody sú veľmi jednoduché. Na jednej strane nové technológie nevytvárajú nové pracovné miesta a na strane druhej sú využívané na veľmi rýchlu substitúciu ľudí vo výrobe priemyselnou automatizáciou a robotmi.

FORDOV VÝROBNÝ SYSTÉM
Historický spôsob výroby, keď produkt stál a pracovné čaty sa vo výrobe pohybovali od produktu k produktu, pričom realizovali na statickom produkte požadované operácie, bol predchodcom výrobného systému masovej výroby Henryho Forda.
Ford vo svojom revolučnom výrobnom systéme začiatkom minulého storočia reorganizoval výrobu zavedením výrobného (montážneho) pásu. To umožnilo pohyb výrobku na páse a poskytlo možnosť umiestniť stabilné pracoviská okolo výrobného pásu. Výsledkom bol obrovský rast produktivity práce. Fordov výrobný koncept sa stal neskôr základom väčšiny výrobných systémov pre masovú výrobu v celom svete.

JAPONSKÁ ŠTÍHLA VÝROBA
O zlepšenie Fordovho systému práce sa snažila japonská štíhla výroba, známa aj ako produkčný systém Toyoty (TPS Toyota Production System), ktorá si stanovila ako svoj hlavný cieľ elimináciu všetkých druhov plytvania vo výrobe a sústredila sa na takú organizáciu procesov, ktorá zaisťovala naplnenie jej hlavného cieľa, minimalizáciu priebežných dôb výroby.

MASOVÁ KUSTOMIZÁCIA
Ide o relatívne novú paradigmu, ktorej princíp spočíva v tom, že zákazníkovi sú ponúkané mnohé rozširujúce varianty existujúceho produktu, vyrábané pri nákladoch masovej výroby. Neznamená produkciu výrobkov jedného typu, ako tomu bolo v klasickej masovej výrobe. Je to produkcia veľkého množstva variantov výrobkov, tej istej rodiny výrobkov za konkurencieschopné náklady masovej výroby a ekonomiky množstva.
Koncept budúcich výrobných systémov si bude vyžadovať úplne nové prístupy k organizácii práce vo výrobe. Tie budú využívať všetko dobré z minulých výrobných prístupov a kombinovať to s najnovšími pokrokovými technológiami. Práve najnovšie technológie, často označované aj ako prelomové, umožnia zmeniť existujúce výrobné princípy.
Budúca výroba bude vyrábať výrobky, ktoré budú prispôsobené požiadavkám konkrétneho zákazníka, vysoko sofistikované, komplexné, schopné ponúkať nové funkcionality, a preto si budú vyžadovať úplne nové výrobné prostredie.
Najvýznamnejší faktor, ktorý bude ovplyvňovať existujúce výrobné prostredie bude zákazník. Ten bude mať možnosť detailne si konfigurovať svoj produkt. Takto konfigurovaný, zákaznícky návrh bude odoslaný do výrobnej továrne, ktorá bude musieť byť schopná v krátkom čase vyrobiť požadovaný produkt. Aby sa finalizácia produktu mohla uskutočniť vo veľmi krátkom čase, budú činnosti dodávateľov riadené podobne, ako to bude u finálneho výrobcu (OEM Original Equipment Manufacturer).
Kustomizácia produktov predstavuje zložitý problém, ktorý sa výskumníci snažia riešiť už dnes. Na jednej strane na to využívajú vhodnú konštrukciu nových produktov, známu aj ako modulárne, rekonfigurovateľné výrobky. Na druhej strane sa snažia zvyšovať pružnosť výrobného systému, čo dnes označujeme aj ako rekonfigurovateľná výroba.
Budúce produkčné systémy sa budú významne odlišovať od tých dnešných. Zmeny budú spôsobené nielen tlakom zákazníkov na variantnosť nových produktov, ale aj technologickými inováciami či úplne revolučnými zmenami, ktoré prichádzajú v oblasti materiálov.

NOVÉ TRENDY V BUDÚCICH MATERIÁLOCH
Futurológovia prezentujú úplne odlišnú podobu budúcej výroby. Podľa predpovedí expertov by do konca roka 2020 mohla byť na svete nová technológia, ktorá bude znamenať revolúciu vo výrobe. Do roka 2050 by sa mala táto technológia stať bežnou. Skončí sa obdobie trieskového obrábania, tvárnenia, zlievania..., dokonca aj technológie Rapid Prototyping sa stanú archaizmom. Táto technológia bude využívať nové, programovateľné materiály, ktoré umožnianielen ľubovoľnú zmenu tvaru fyzického objektu, jeho formy, farby, ale i jeho funkcií (Gregor, M.; Gregor. M.: 2013).
Novým a sľubným smerom výskumu materiálov sú nanomateriály. Tie umožňujú rozširovať funkcie a vlastnosti produktov. Bežným sa stalo využitie nanomateriálov pri úprave povrchov produktov kvôli dosiahnutiu špeciálnych povrchových vlastností (odolné voči korózii, odpudzujúce prach a špinu, prepúšťajúce len určité vlnové spektrum svetla a pod. (Gregor, M.; Gregor, M.: 2014).
Oveľa zaujímavejšou výzvou pre ľudstvo však je oblasť nanotechnológií tak, ako ich predstavil E. Drexler (Drexler, K. E.: 2013), americký profesor a výskumník z Massachusetts Institute of Technology.

EXPLODUJÚCA VARIANTNOSŤ A KOMPLEXNOSŤ PRODUKTOV
Počet variantov nových produktov rastie raketovo. K tomu pribúda už takmer nekontrolovateľný rast komplexnosti produktov a čo je tiež náročné, prudko rastie aj stupeň individualizácie produktov. To vytvára takmer neprekonateľné bariéry pre výrobcov. Tí by dokázali zvládnuť všetky uvedené faktory zmien, problémom je však udržať na uzde náklady. Tu už nepomáhajú ani existujúce prístupy masovej kustomizácie.
Pri všetkých týchto faktoroch rastú požiadavky na systém organizácie práce. Zložitosť, komplexnosť a variantnosť nových produktov prudko mení požiadavky na objem pracovných činností na montážnej linke. To spôsobuje nevyváženosť kapacitných požiadaviek na pracoviskách linky. Dnes sa ešte darí vyvažovať kapacitné extrémy vďaka metódam a softvéru pre dynamické vyvažovanie liniek (ALB Automated Line Balancing), čo umožňuje dosahovať relatívne vysokú efektívnosť v montáži. No linkový spôsob montáže, navrhnutý Fordom, v automobilovom priemysle už nebude schopný efektívne plniť požadované kritériá budúcnosti. Za čias Forda, keď automobily boli veľmi jednoduché a vyrábal sa len jeden variant, to bol vynikajúci prístup. A vydržal nám viac ako sto rokov. No prišla doba, keď existujúce riešenia výrobných liniek dosahujú svoje limity a ďalej ich už nebude možné „nafukovať“. Potrebujeme úplne nový koncept výroby, niečo podobne revolučné tomu, čo priniesol Henry Ford pred sto rokmi. Niečo, čo by nám vystačilo na ďalších sto rokov.

AUTOMOTIVE – LÍDER ZMIEN
V minulosti prebiehal vývoj produktov a s tým spojený vývoj ich produkčných systémov takmer lineárne. Príkladom sú automobily. Tie sa síce menili, nové typy mali vyšší výkon, nižšiu spotrebu, poskytovali vyšší komfort. No využívali stále rovnaké technológie pre pohon, brzdy, prevody a pod. Aj keď sa objavovali stále nové inovácie, nemali zásadný charakter. Elektromobily sa vyrábali už v roku 1913, no k ich masovému nasadeniu nedošlo. Vyhrali spaľovacie motory. Zmenené správanie zákazníkov pociťujú automobiloví výrobcovia hlavne v posledných dekádach. A táto zmena správania zákazníkov ovplyvňuje zásadne aj požiadavky na produkčné systémy.
Existujúce výrobné systémy v automobilovom priemysle boli ešte pred dekádou navrhované pre výrobu jedného, maximálne dvoch typov automobilov. Dnes je už bežné na montážnej linke montovať aj päť rôznych typov automobilov. Najlepším príkladom takejto pružnosti je závod VW Slovakia v Bratislave.
Predstavme si však blízku budúcnosť. Zákazník si chce objednať nový automobil. Zájde do centra, kde sú k dispozícii telové skenery a zoskenuje svoje telo. Získa tak prvú a veľmi dôležitú informáciu, na základe ktorej bude dizajnérsky softvér schopný automaticky vygenerovať digitálny model jeho tela. Ten bude využitý pri personalizácii budúceho vozidla. V prostredí rozšírenej reality si bude môcť zákazník navrhnúť svoj vlastný, unikátny automobil. Táto informácia bude odoslaná do výrobnej továrne a okamžite naplánovaná do výroby, tak aby auto bolo zákazníkovi dodané už nasledujúci deň. Že je to sen? Utópia? Chyba. Takéto dizajnérske systémy sú už čiastočne využívané, aj keď viac pre výskumné než praktické účely. A projektanti výrobných systémov už dnes navrhujú nové výrobné koncepty, schopné vyrobiť aj taký komplexný produkt, akým je automobil, do 24 hodín.
Personalizácia a kustomizácia produktov reprezentujú požiadavky zákazníkov. Ich výsledkom je dynamicky rastúca variantnosť finálnych produktov, ktorá si od výrobcov vyžaduje štrukturálne a generačné zmeny existujúcich výrobných konceptov.
Zmena požiadaviek zákazníkov prináša variantnosť ako legálny výsledok procesov zmien v celej spoločnosti. Variantnosť je však faktor, ktorý má veľký vplyv na výrobné náklady (obr. 1).

DRASTICKÉ SKRACOVANIE
Hlavnou požiadavkou doby sa stal minimálny čas uvedenia nových výrobkov na trh (time to market). Súčasné cykly vývoja nových automobilov už prešli revolučnými zmenami (obr. 2), no napriek tomu sú stále veľmi dlhé a výrobcovia v redukcii pokračujú ďalej.
Minimálny čas uvádzania produktov na trh si vyžaduje drastickú redukciu priebežných dôb výroby tak, aby zákazník dostal svoj automobil v čo najkratšom čase. Až neuveriteľne vyzerá požiadavka na výrobu takéhoto komplexného produktu do 24 hodín. Ako potom uveriť výpočtom E. Drexlera, ktoré ukazujú, že pri využití nanotechnológií a princípu paralelne pracujúcich molekulárnych asemblerov, by takáto výroba trvala len asi 1 minútu?
Podľa expertov spoločnosti Audi sa automobil v roku 2034 nebude v hlavných črtách podstatne líšiť od toho dnešného. Bude mať štyri kolesá, hlavnú pohonovú jednotku, prevody, brzdy, jeho hlavné časti sa budú pravdepodobne stále vyrábať z kovu. Budúcnosť asi prinesie aplikáciu kompozitov či nových organických materiálov a samozrejme bude silnieť tlak na redukciu CO2 a teda aj na redukciu váhy samotného automobilu. Významné zmeny nastanú v oblasti recyklácie produktov, tá bude tlačiť na štrukturálne zmeny vo výrobe a v používaných materiáloch. To, čo bude podliehať zásadným zmenám, je softvér a komunikačný systém automobilov. Tam nastanú revolučné zmeny, ktorých kontúry badať už dnes, sú nimi automobily bez vodiča.

BUDÚCA VÝROBA BUDE FUNGOVAŤ AKO ŽIVÉ ORGANIZMY
Budúca výroba a jej organizácia sa budú postupne približovať viac emergentnému fungovaniu živých organizmov, ako mechanickým automatom. Výrobný systém je multifaktorový systém. Jeho model je dynamický, nie statický. Nemožno preto hovoriť, že efektívnosť výrobného systému je funkciou nízkych zásob či krátkych priebežných dôb. Efektívnosť výroby závisí od veľkého súboru faktorov, ktoré sa v čase dynamicky menia.
Dnes riadime výrobné systémy podobne, ako lekári liečia chorých. Diagnostikujeme možné problémy, kategorizujeme ich a „liečime“ podľa zaužívaných a overených postupov. Budúce výrobné systémy sa budú podobať živým organizmom. Aj preto je pre budúcich priemyselných inžinierov dôležité študovať a chápať aj základy biológie a medicíny.

NOVÝ KONCEPT VÝROBY – KOMPETENČNÉ OSTROVY
Doterajšie priebežné výsledky výskumu ukazujú, že dnešný veľkosériový spôsob výroby, organizovaný rytmicky vo výrobných halách, pracujúci vo výrobnom takte, už ďalej nebude schopný reagovať na budúce požiadavky zákazníkov a odpovedať na silnú konkurenciu.
Pri výrobe komplexných produktov, akým je napríklad automobil, je poradie operácií do značnej miery pred determinované. Sekvencia lisovanie, zváranie, lakovanie, montáž a testovanie je a pravdepodobne aj zostane vo výrobe automobilov rovnaká. Meniť sa bude spôsob organizácie práce. Dnešné „tvrdé“ linky budú nahradené množinou autonómnych pracovísk, takzvaných kompetenčných ostrovov (obr. 3). Tie budú reprezentovať pracoviská, ktoré budú poskytovať výkon definovaných operácií vyrábaným produktom. Môžeme si ich predstaviť ako virtuálne výrobné linky, tvorené dynamicky, virtuálne, na základe skutočnej potreby. Kompetenčné ostrovy budú vybavené kooperatívnymi robotmi, schopnými bezpečne a spoľahlivo spolupracovať s ľuďmi. V prechodnom období budú v kompetenčných ostrovoch pracovať aj ľudia. Dlhodobým cieľom je úplná automatizácia výroby.
Nové výrobné systémy by mali byť teda koncipované ako malé, vysoko pružné výrobné jednotky, ktoré budú nasadzované tam, kde existuje dostatočný reálny dopyt. Táto myšlienka sa čiastočne podobá predstave výrobných ostrovov, ktorá bola popularizovaná začiatkom deväťdesiatych rokov minulého storočia, v rámci konceptu bunkovej výroby. Tieto nové výrobné systémy musia byť schopné vyrábať všetky typy produktov z danej produktovej rodiny. To bude možné len vtedy, ak budú navrhnuté ako rekonfigurovateľné výrobné systémy.

Činnosti budúcich výrobných systémov budú teda organizované úplne ináč. Klasické výrobné a montážne linky sa udržia len tam, kde to bude stále ekonomicky výhodné. Budúca výroba bude vonkajšiemu pozorovateľovi pripadať ako úplný chaos. Bude sa mu zdať, že materiál, polotovary, rozpracovaná výroba či mobilné roboty sa pohybujú neplánovane, chaoticky. Každý z nich sa však bude riadiť prísnou logikou nadradenej úrovne, ktorá mu umožní relatívne autonómne správanie. V skutočnosti teda pôjde o organizovaný chaos. Pre riadenie výroby budú využívané princípy odpozorované z prírody, ktoré ponúkajú evolúciou overené, optimálne postupy.
Silnú pozíciu v budúcich továrňach získajú inteligentné mobilné roboty, mobilné robotické systémy a platformy. Tisícky takýchto robotov budú zaisťovať pohyb rozpracovaných produktov a ich spracovanie v zdanlivo chaotickom svete.
Výroba bude organizovaná ako živý organizmus, podobajúci sa mravenisku, v ktorom mravce akoby chaoticky pobiehajú, pričom sú ale prísne organizované, špecializované a každý z nich plní presne definované úlohy, ktoré si vyžaduje prežitie mraveniska.
Meniť sa bude produkt, výrobné zariadenia, technológie a celý produkčný systém. Vyrábané produkty, výrobné zariadenia i prostriedky mobilnej logistiky sa stanú inteligentné a budú vzájomne spoločne komunikovať. V reálnom čase si budú vymieňať a zdieľať všetky potrebné dáta a informácie.
Mobilné roboty, transportujúce rozpracovaný výrobok, sa budú pohybovať medzi kompetenčnými ostrovmi, pričom si produkt sám bude určovať požadované operácie a plánovať ich poradie. Pozorovateľ nebude vidieť klasickú výrobnú linku, bude pozorovať zdanlivý fyzický chaos, za ktorým však bude skrytá virtuálna linka (jej digitálny a virtuálny dátový model), tvorená z kompetenčných ostrovov, potrebná na výrobu zákazníckeho produktu.
Budúca výroba nebude štruktúrovaná podľa výrobného rytmu linky, ako je to dnes, ale podľa obsahu práce, ktorú je potrebné vykonať. Firma Audi si už v roku 2013 patentovala nový spôsob výroby automobilov, ktorý už nebude využívať dnešný linkový koncept. Rozhodujúcu úlohu v ňom majú mať funkčné vzťahy, a nie fixné cyklové časy. Podľa Audi bude tento typ výrobného prostredia vhodný nielen pre malé výrobné podniky, ale bude zvlášť výhodný u tých typov výroby, ktoré pracujú s vysokým objemom, vysoko variantnej výroby a ktorých cieľom je vysoká pružnosť a efektívnosť. Takéto systémy budú schopné oveľa efektívnejšie reagovať na fluktuácie v dopyte, rýchle zmeny vyrábaných modelov, vyžadujúce rôzne výrobné technológie. Audi tvrdí, že výrobné ostrovy budú oveľa efektívnejšie ako dnešný linkový koncept. Vyrábaný produkt sa bude vo výrobe správať ako inteligentná entita, schopná komunikovať so svojím okolím a schopná organizovať si svoje spracovanie úplne autonómne.

PRODUKT – CENTRÁLNY PRVOK VÝROBY
Produkt si bude sám určovať sekvenciu svojho spracovania, alokovať požadovanú kapacitu v príslušných kompetenčných ostrovoch a privolávať mobilného robota, ktorý zabezpečí jeho transport vo výrobe. Aby takýto systém organizácie dokázal bezpečne a spoľahlivo pracovať a plniť požadované úlohy, bude si to vyžadovať nové spôsoby plánovania a riadenia výroby.
V budúcom zdanlivo „chaotickom“ svete výroby už nebudú fungovať súčasné tlakové systémy riadenia. Pri veľmi veľkom počte inteligentných prvkov (entít) vo výrobnom systéme bude dochádzať ku komplikovaným vzťahom a situáciám, ktoré dnešné hierarchické riadenie už nedokáže efektívne zvládať. Zložité vzťahy medzi individuálnymi entitami vyvolajú stav označovaný ako emergencia, teda stav, v ktorom už bude ťažké až nemožné predpovedať budúce správanie sa takýchto komplexných systémov. Preto výskumníci experimentujú s novými prístupmi riadenia, založenými na relatívnej autonómii individuálnych prvkov výrobného systému a ich správania sa, ktoré sa bude podobať správaniu inteligentných, živých organizmov. Vo výrobe budú preto okrem reálnych objektov existovať aj ich virtuálni reprezentanti, ktorých dnes označujeme ako virtuálne dvojčatá. Takáto duálna reprezentácia výroby sa označuje aj pojmom virtuálna výroba.

* * * * *

Použitie konceptu agentov integruje do riadenia prvky autonómneho správania. Individuálne entity tak budú schopné realizovať určité rozhodnutia bez potreby schvaľovania a často i bez potreby komunikácie s nadradenou úrovňou. Podstatne to zjednoduší celé riadenie budúcich tovární a zvýši spoľahlivosť výrobných systémov.

* * * * *

VIRTUÁLNA VÝROBA A INTELIGENTNÍ AGENTI
V prípade riadenia výroby bude virtuálne dvojča každého reálneho objektu reprezentované agentom. Veľkú skupinu takýchto agentov a ich riadenie označujeme ako multiagentné systémy (MAS Multi Agent Systems).
Budúca výroba bude reprezentovaná dvoma svetmi, svetom reálnym a jeho virtuálnym obrazom, nazývaným aj virtuálnym svetom. Tieto svety budú vzájomne integrované prostredníctvom dát.
Dáta o výrobe budú zbierané a spracovávané v reálnom čase (Ďurica, L., 2016). Takmer okamžite tak bude k dispozícii informácia o každom objekte vo výrobe, o tom, čo práve robí, v akom stave sa nachádza, čo plánuje ďalej, čo mu chýba a pod. Stav každého produktu, stroja, nástroja, zariadenia, prípravku, robota či človeka bude okamžite snímaný a spracovaná informácia bude odosielaná do riadiaceho centra. Táto informácia bude porovnávaná s ďalším krokom v spracovaní produktov a na základe toho bude generovaná sekvencia budúcich krokov a budú prijímané potrebné rozhodnutia pre ďalšie spracovanie produktu. Virtuálny svet umožní v prípade potreby realizovať simulácie budúceho stavu a predikcie efektov potrebných riadiacich opatrení.
Riadenie takéhoto emergentného systému je komplikovaný proces. Riadiaci systém nemôže všetko ustrážiť sám. Preto sa musí väčšina objektov správať a konať úplne nezávisle, teda vykazovať autonómne správanie. Riadiacemu systému zostáva v takomto prípade plánovacia, koordinačná a kontrolná funkcia. Vlastný výkon riadenia budú zabezpečovať autonómni agenti (obr. 4).

HOLONICKÉ RIADENIE A DÁTOVÁ EXPLÓZIA
Každá entita v budúcej výrobe bude schopná komunikovať s ostatnými entitami. Aj keď individuálne entity budú disponovať určitou mierou autonómie, bude na ich správanie dohliadať a ich činnosť plánovať a kontrolovať hierarchicky nadradený riadiaci systém (agent), ktorý bude v továrni určovať virtuálny tok informácií aj materiálu. Tento nový riadiaci prístup je označovaný ako holonické riadenie. Vzájomná komunikácia entít v reálnom čase vo výrobe prinesie obrovský rast objemu dát. Bežný človek si ťažko vie predstaviť, o aké objemy dát ide. Už v dnešnej výrobe, keď komunikácia ešte nie je realizovaná spôsobom M2M (každý s každým), existuje problém s množstvom dát. Preto sa hlavnou výzvou pre budúce továrne stáva zber a spracovanie dát.
Spoločnosť Audi napríklad uvádza, že výroba karosérie automobilu Audi A3 si dnes vyžaduje za jediný deň asi 200 GB pamäte, a to za predpokladu, že všetko vo výrobe prebehne bezchybne. Budúca výroba bude oveľa komplexnejšia. Každý jej prvok od výrobku, cez výrobné zariadenia až po testovanie bude vybavený inteligentnými a kognitívnymi schopnosťami, schopnými identifikovať, klasifikovať, rozpoznávať a rozhodovať. Nové produkčné systémy budú generovať nepredstaviteľné množstvo dát, ktoré bude potrebné inteligentne filtrovať, agregovať, reprezentovať a uchovávať v redukovanej forme.

INTERNET OF THINGS – CLOUD COMPUTING – BIG (SMART) DATA
Tieto funkcie bude podporovať nová technológia, označovaná ako internet vecí (Internet of Things). Budúce výrobné prostredie bude musieť zabezpečiť okamžitý prístup každej produkčnej entity k zozbieraným dátam. To bude umožňovať technológia cloud computingu. Takéto množstvá dát budú vyžadovať nové formy a spôsoby prenosu dát. Čo je však významnejšie, takéto dáta nemôžu zostať nevyužité a tvoriť to, čo sa začalo označovať ako cintoríny dát. Získané dáta budú tvoriť surový materiál pre ďalšie spracovanie s využitím metód a technológií Big Data. Vyvíjané algoritmy budú schopné v existujúcich dátach vyhľadávať „neviditeľné“ súvislosti a vzťahy a tie využívať pre predikcie a podporu rozhodovania. Nové algoritmy budú inteligentné, a preto sa zvyknú označovať aj ako Smart Data.
Podľa niektorých odborníkov by teda mala budúca výroba využívať nový systém riadenia, vychádzajúci z konceptu holonického riadenia. Takéto riadenie by malo kontrolovať a dohliadať na všetky procesy v továrni. V tom ho budú podporovať mobilné bezdrôtové senzorické siete (mWSN – mobile Wireless Sensoric Networks). Ak by takéto riadenie stratilo prehľad o prebiehajúcich procesoch a celkovej situácii, vo výrobe by nastal totálny chaos. Preto sa výskumníci sústreďujú aj na iné, než len centralizované riadiace koncepty, pričom ako najsľubnejší vyzerá práve koncept založený na využití agentov a multiagentného riadenia.

POZÍCIA ĽUDÍ V BUDÚCEJ VÝROBE
Aj keď úroveň automatizácie vo výrobe rastie rýchlo a do budúcnosti bude mať tento rast exponenciálny charakter, ešte zďaleka nedosahuje úroveň, univerzálnosť a pružnosť, ktorou disponujú ľudia. Dnes, v prechodnom období, vzhľadom na komplexnosť a rozmanitosť výroby personalizovaných produktov a ich obrovskú variantnosť či komplexnosť, si vieme len ťažko predstaviť takúto výrobu bez ľudí. Práve naopak. Človek je a dlho ešte zostane najinteligentnejším prvkom výroby, jej najuniverzálnejšou a najpružnejšou súčasťou. Umelá inteligencia dnes ešte zďaleka nedosahuje úroveň ľudskej inteligencie.
V krátkej budúcnosti budú schopnosti ľudí rozšírené s podporou kooperatívnych robotov, robotických asistentov a mobilných robotických platforiem. Ďalšou technológiou, ktorá umocní schopnosti ľudí, sú sofistikované informačné, softvérové a komunikačné systémy, ktoré sa stanú súčasťou oblečenia a pracovných odevov (angl. wearables). Odevy plné senzorov, kamier a procesorov sú vyvíjané a testované už dnes, vidieť ich najmä v auto-mobilovom priemysle. Umožňujú nielen sledovať pracovné činnosti, fyzický a emocionálny stav človeka, pracovné prostredie, ale napríklad umožňujú automatické rozpoznávanie a identifikáciu objektov, ich klasifikáciu, vyhľadanie definovanej lokalizácie vo výrobnom priestore či kontrolu správnosti realizácie pracovnej operácie. Tieto technológie sú v súčasnosti síce ešte veľmi drahé, no ich cena bude vďaka rýchlemu vývoju exponenciálne klesať.
Dá sa očakávať, že aj v nasledujúcich dekádach bude potreba vysoko kvalifikovaných a zručných pracovníkov vo výrobe vysoká. Z výroby sa postupne vytratia hlavne tie pracovné pozície, kde je vykonávaná rutinná práca či opakované činnosti, ktoré je možné ľahko automatizovať.

INTELIGENTNÉ TOVÁRNE
Inteligentná továreň (Smart Factory) je ešte stále viac snom ako realitou. Zatiaľ o nej premýšľame skôr ako o ideálnom riešení na zelenej lúke, bez vzťahu k existujúcim výrobným štruktúram, existujúcim produktom a dnešným pracovníkom. K takejto generačnej zmene produkčných systémov určite nedôjde okamžitým zrušením existujúcich výrob. Zmeny budú skôr evolučné a budú sa uskutočňovať postupne.
Masívne nasadenie automatizácie, inteligentných strojov a robotov či rutinné využívanie internetu vecí a cloudovských riešení ešte nejakú dobu potrvá. A to nehovoríme o nano-technológiách tak ako ich definoval E. Drexler. Dnes ide ešte skôr o pokusy výskumného charakteru, ktoré sú vo väčšine prípadov nasadzované v experimentálnych podmienkach, nie v hromadnej výrobe.
Niektorí OEM výrobcovia v automobilovom priemysle už experimentujú s princípmi inteligentných tovární, pretože evidujú individuálnych zákazníkov, ktorých počet intenzívne rastie a ktorí chcú meniť detaily svojho vozidla až do úplného ukončenia jeho montáže. Ako hovorí Alois Brandt, vedúci Technology Development Innovation v Audi: „... chcú byť pri narodení svojho personalizovaného automobilu“ (Audi Rethinks, Production, 2015). Vyvíjané riešenia sú však stále veľmi drahé a teda neekonomické. Ide skôr o prototypy, než o sériové riešenia. Takéto „prototypy“ si dnes kupujú najbohatšie firmy a zvyšujú tým svoj imidž pokrokových spoločností. Dobrým príkladom sú firmy Apple, Intel či Google. Takéto investície sú nesmierne dôležité, bez nich by pokrok smerovaný k inteligentným továrňam zamrzol.

SLOVENSKÝ PILOTNÝ PROJEKT TOVÁRNE BUDÚCNOSTI
Príchod silných zahraničných investorov, najmä do automobilovej výroby, raketovo posunul našu krajinu medzi najvýznamnejších svetových producentov automobilov.
Aj napriek uvedeným pozitívam, za toto obdobie sa podarilo len skupinke domácich výrobcov dostať medzi dodávateľov prvej úrovne (Tier One). Jedným z rozhodujúcich domácich hráčov v tejto skupine dodávateľov, ktorý má vlastný silný výskum a vývoj, je Matador Automotive. Matador si na začiatku biznisu v automotive priniesol svoje výskumné a vývojové kompetencie a svoju dravú podnikateľskú kultúru z úspešnej produkcie pneumatík. A pretože na jeho čele stoja dvaja bratia vizionári, je takmer samozrejmé, že prvý pilotný projekt produkčnej továrne budúcnosti je realizovaný práve Matadorom.
Aby Matador dokázal takýto komplexný pilotný projekt zvládnuť, kooperuje so systémovými partnermi. Medzi rozhodujúcich partnerov Matadoru patrí slovenská výskumno-produkčná spoločnosť CEIT, úzko spolupracujúca so Žilinskou univerzitou a Technickou univerzitou v Košiciach.
CEIT je technologickým vodcom, ktorý dnes určuje technologické trendy vo vybraných oblastiach priemyslu. Známe sú najmä jeho riešenia mobilnej robotiky pre automobilový priemysel, ktoré už prekročili národný rámec a dnes dobýjajú zahraničné trhy.
Matador a CEIT spoločne budujú životaschopný inovačný ekosystém, založený na dopytovo orientovanom výskume. Nový budovaný závod Matadoru sa tak stane prvým miestom na Slovensku, kde bude možné po ukončení projektu vidieť v realite fungovanie princípov budúcich produkčných systémov.

PROGNOSTICI VERZUS PRAGMATICI
Vedci a výskumníci sa predbiehajú v predikciách, oznamujú, že do roku 2034 sa vo výrobe všetko zmení. Vychádzajú pritom z pokroku dosiahnutého v informačných a komunikačných technológiách, umelej inteligencie či nanotechnológiách. Pragmatickí odborníci z priemyslu sú triezvejší a hovoria, že výrobné systémy v roku 2034 sa budú ešte veľmi podobať dnešným výrobným systémom. Podľa nich do roku 2034 ľudia z výroby nevymiznú. Aj naďalej budú potrební, no výrazne porastú požiadavky na ich kvalifikáciu a zručnosti.
Praktici sú opatrní aj pri formulácii konceptov budúcich výrobných systémov. Tvrdia, že to dobré, čo obsahuje Fordov výrobný systém a to, čo priniesla štíhla výroba, zostane vo výrobných princípoch zachované aj v blízkej budúcnosti. Odborníci sa domnievajú, že v určitej miere zostanú v budúcich konceptoch zachované aj princípy klasickej masovej výroby, ktorá zabezpečí produkciu štandardných produktov. Túto výrobu však bude možné v prípade požiadavky na individualizovanú výrobu pre špeciálnych zákazníkov rýchlo rekonfigurovať. Je zrejmé, že predstavy o budúcej výrobe sú dnes do značnej miery ovplyvnené naším dnešným pohľadom na organizáciu výroby. Vidíme finálnu montáž a až tak nás netrápi výroba dielcov, modulov, agregátov, ktoré zabezpečujú dodávatelia a ktoré tiež budú ovplyvnené prebiehajúcimi zmenami.

* * * * *

V Európe už desaťročie existujú pokusy o vytvorenie štandardov Európskeho výrobného systému, no zatiaľ sme neboli schopní ich formalizovať a uviesť do reálneho života.

* * * * *

ZÁVER
Príroda funguje ako komplexný, samoorganizovaný, holonický systém. Aj človek je tvorený malými, autonómnymi jednotkami – holónmi, ktoré spolu vytvárajú väčšie samoorganizované, komplexné celky a tie tvoria komplexný holonický systém – človeka.
Príroda vytvorila biologické systémy a prostredníctvom evolúcie umožnila ich ďalší vývoj, smerom k najvyššej forme organizovanej hmoty – inteligentným systémom.
Biologické systémy reprezentujú najefektívnejšie a najvýkonnejšie výrobné systémy, ktoré ľudstvo dnes pozná. Tieto systémy slúžia vedcom ako vzory pri vytváraní „umelých“ mechanizmov, napodobňujúcich prírodu, pre produkciu nových produktov.
Zmeny požiadaviek zákazníkov robia výrobcom hlboké vrásky. Bez zákazníkov nemôže existovať žiadna výroba, a preto výrobcovia pozorne načúvajú hlasu svojich zákazníkov. Tí šikovnejší sa dokonca snažia požiadavky zákazníkov predvídať a v prípade, že to dokážu, získavajú veľkú konkurenčnú výhodu.
Rast požiadaviek na nové kustomizované produkty vytvára vysoký tlak na úplne nové koncepty produkčných systémov. Tie musia disponovať vysokou pružnosťou, ktorú je možné zabezpečiť prostredníctvom rekonfigurácie. Nové produkčné koncepty si budú vyžadovať úplne revolučné spôsoby plánovania a riadenia výroby. Tie musia byť založené na holonických princípoch, autonómii a aplikácii umelej inteligencie a evolučných princípov.
Aj keď zmeny nenastanú okamžite, vyspelé krajiny venujú výskumu budúcich produkčných konceptov veľkú pozornosť. Aj Slovensko má skupinu svojich lídrov, ktorí v spolupráci s priemyslom pracujú na novom produkčnom koncepte pre zabezpečenie budúcej konkurencie-schopnosti nášho priemyslu.

TEXT PROF. ING. MILAN GREGOR, PHD., CEIT, A. S. FOTO JÁN MINÁR, ARCHÍV REDAKCIE

LITERATÚRA:
[1] Audi Rethinks Production (2015). http://audi-encounter.com/magazine/smart-factory/02-2015/148-smart-faction (29. 5. 2015)
[2] Drexler, K. E.: (2013). Radical Abundance: How a Revolution in Nanotechnology Will Change Civilization. Perseus Books, New York, 327 pp. ISBN 978-1-61039-113-9
[3] Ďurica, L.: (2016). Multiagentový logistický systém s implementáciou vo virtuálnej realite. Dizertačná práca, Katedra priemyselného inžinierstva, Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita v Žiline, 181 s.
[4] Gregor, M.; Gregor, M.: (2013). Programovateľné materiály. CEIT, 2013, 12 s. (CEIT-Š002-12-2013)
[5] Gregor, M.; Gregor, T.: (2014). Nanotechnológie, vízie a skutočnosť. ProIN, No. 15, č. 5, s. 30-38 (ISSN 1339-2271)

Poznámka
Vypracovanie tohto článku bolo podporené výskumným projektom ASFEU č. ITMS 26220220049.