Za posledných 10 rokov sledujeme vďaka aplikácii výpočtovej techniky vo všetkých oblastiach spoločenského života zmenu v rôznych úrovniach spoločnosti. Nové trendy správania sa zákazníkov vo svete spolu so zlepšovaním techniky a zvyšovaním dostupnosti počítačov znamenajú nové prístupy k realizácii výroby. Moderné priemyselné podniky prechádzajú transformáciou v súlade so štandardom Industry 4.0. Štandard Industry 4.0 je predovšetkým nemecký spôsob prístupu k zavádzaniu nových technológii v realizácii výroby [2], inde známe pod názvom Smart factory (SF) [1]. Jednotlivé podniky realizované v súlade so štandardom SF je možné spájať do väčších celkov, čím vzniknú virtuálne podniky označované ako Cyber Physical Systems (CPS) [3]. Kvôli komplexnosti takýchto systémov je zrejmé, že súčasťou riadenia výroby musí byť vhodný CRM systém priamo napojený CRM systémy dodávateľov.
Štandardy Industry 4.0 - pokračovanie vedecko-technickej revolúcie
Vedecko-technický rozvoj môžeme rozdeliť na niekoľko revolúcií. Prvé tri boli výsledkom revolúcie techniky, elektroniky a mechaniky. Súčasná etapa rozvoja priemyslu sa dá označiť ako revolúcia informatiky a komunikácie.
To má za následok vysoký stupeň globalizácie a vznik podnikov, ktorých existencia je založená na komunikácii. Riešenie v súlade so štandardom Industry 4.0. resp. Smart Factory, sa pomaly začínajú objavovať vo všetkých odvetviach priemyslu. Veľká väčšina riešení však existuje len vo forme modelov alebo teórií, maximálne v testovacej prevádzke v špecializovanom prípade.
Vznik takýchto (SF) podnikov však predstavuje úplne nový prístup k realizácii výroby, štruktúre výrobných celkov a logistike a životnému cyklu výrobkov. Obrovský potenciál flexibilnej výroby poskytuje úplne nové možnosti. Je možné napĺňať individuálne požiadavky zákazníkov, dynamické plánovanie výroby umožňuje rýchle zmeny vo výrobnom procese a reagovať na rôzne prekážky dodávateľov a odberateľov. Takýto spôsob riadenia vedie nakoniec k realizácii úplne nových obchodných modelov s optimalizovaným riadením všetkých procesov.
 |
| Obr. 1: Modelovanie CPS systému |
Súčasný stav implementácie štandardov Industry 4.0. v praxi
Podľa práce [5] je príčinou absencia implementácie nasledovných funkcií v procese výroby. Predovšetkým ide o chýbajúcu horizontálnu integráciu výrobných procesov a produkčných systémov a digitalizáciu všetkých prvkov v celom procese výrobného modelu od plánovania výroby až po koniec životného cyklu výrobku. To priamo predpokladá existenciu inteligentných výrobkov (smart products - SP) a realizáciu komunikačných sietí s prepojením SP do „internetu vecí“ - Internet of Things (IOT) [4]. Realizácia takýchto sietí predpokladá vývoj a implementáciu komunikačných protokolov a zariadení, ktoré sú schopné zabezpečiť predovšetkým bezpečnú komunikáciu s dostatočným dosahom nezávislým na poveternostných podmienkach a zároveň nízkou spotrebou energie.
Absencia existencie uvedených komponentov a štruktúr v reálnom svete má za následok prakticky minimálny výskyt SF v reálnom prostredí.
Predpoklady a budúcnosť
Na úspešnú realizáciu skutočne funkčných výrobných celkov (SF, prípadne CPS) je nutné realizovať rozsiahle štrukturálne a technologické zmeny v celom spektre procesov vo výrobe, logistike a spotrebe celej spoločnosti. Na základe dostupných informácii [8] môžeme sumarizovať nevyhnutné ciele, ktoré je potrebné naplniť.
Veľmi dôležitým cieľom je návrh a realizácia štandardizovanej referenčnej architektúry pre podniky realizované v súlade so štandardom SF. Pri vzniku CPS sa predpokladá spájanie rôznych podnikov do jednotných celkov a je zrejmé, že je dôležité definovať komunikačné rozhrania a štandardy a navyše zabezpečiť ich reálnu implementáciu.
Ďalší problém pri realizácii SF je absencia prostriedkov na riadenie a správu skutočne komplexných výrobných systémov, často nadnárodných s presahom cez kontinenty. Je nevyhnutné zabezpečiť dostatok nástrojov pre plánovanie a riadenie takýchto zložitých štruktúr.
Nevyhnutnosťou je vybudovanie spoľahlivej, komplexnej a kvalitnej komunikačnej infraštruktúry. Pri aplikovaní štandardov SF je nutné predpokladať masívny nárast objemu komunikácie v prenosových systémoch.
Spolu s vývojom a aplikáciou nových výrobných štandardov je nutné zabezpečiť pružnosť v legislatíve a sociálnej politike celej spoločnosti. Nový spôsob výroby bude mať za následok zmeny v organizácii práce s veľkým dosahom na celý sociálny systém. Bude potrebné vytvoriť programy celoživotného vzdelávania pre udržanie kontaktu pracujúcich s rýchlym vývojom spoločnosti. Využívanie vysokého stupňa robotiky a automatizačnej techniky samozrejme predpokladá radikálne zníženie počtu operátorov vo výrobe a celkovo predstavuje iné chápanie prítomnosti človeka vo výrobnom procese. Rovnako implementácia nových technológii (IOT) bude nevyhnutne vyžadovať zmeny zákonov najmä v oblasti ochrany autorských práv, v oblasti používania a ochrany osobných údajov a mnohých iných.
Navyše všetky nové technológie musia rešpektovať zásady bezpečnosti nielen z pohľadu bezpečnosti ľudí, operátorov, produktov voči ľuďom a výroby samotnej, ale aj z pohľadu vplyvu zavádzaných technológií na prostredie a ich dopad na celý ekosystém. Pojmy ako efektívnosť využívania zdrojov, úspora energie a recyklácia surovín patria asi medzi jedny z najdôležitejších z pohľadu dlhodobej perspektívy.
Záver
Z uvedených informácií je zrejmé, že realizácia plnohodnotného výrobného systému v súlade so štandardom Industry 4.0 vedie veľmi dlhá cesta a v súčasných podmienkach je asi nerealizovateľná. Súčasné technológie, zariadenia a znalosti neumožňujú zmenu v takomto rozsahu. Jediné miesto praktickej realizácie sú laboratórne podmienky, prípadne ojedinelé testovacie prevádzky. Predstavujú však iba malý ostrovček v súčasnom rozbehnutom stroji obchodu a výroby, a záleží na mnohých vonkajších faktoroch kedy nastane transformácia na nový spôsob realizácie výroby. Už dnes sa však dá povedať, že ak bude transformácia dokončená predstavuje pre spoločnosť spôsob upevnenia pozície na trhu a otvorenia nových možností do budúcna.
Poďakovanie: Tento článok vznikol vďaka podpore MŠVVaŠ SR riešenia projektu „Projekt priemyselného výskumu technológie autonómneho výrobného cyklu v súlade s konceptom Industry 4.0“ 2015-10869/33303:2-15F0.
Literatúra:
1. Stephan Weyer, Mathias Schmitt, Moritz Ohmer, Dominic Gorecky: „Towards Industry 4.0 -Standardization as the crucial challenge for highly modular, multi -vendor productionsystems” in IFAC-PapersOnLine, Volume 48, Issue 3, pp 579-584, 2015
2. Lihui Wang, Martin Törngren , Mauro Onori, „Current status and advancement of cyber-physical systems in manufacturing.” In Journal of Manufacturing Systems 37, pp. 517-527, ISSN: 0278-6125, 2015
3. Jay Lee, Hung-An Kao, Shanhu Yang: „Service Innovation and Smart Analytics for Industry 4.0 and Big Data Environment“ in Product Services Systems and Value Creation. Proceedings of the 6th CIRP Conference on Industrial Product-Service Systems, pp. 3-8, 2014
4. Yongrui Qin, Quan Z. Sheng, Nickolas J.G. Falkner, Schahram Dustdar, Hua Wang, Athanasios V. Vasilakos, „When things matter: A survey on data-centric internet of things“ in Journal of Network and Computer Applications vol. 64, pp. 137–153, ISSN: 1084-8045, 2016
5. H. Kagermann, W. Wahlster, J. Helbig “Recommendations for implementing the strategic
TEXT/FOTO Karol Molnár
