Dnešné technické možnosti v oblasti online meraní, dostupnosti výsledkov meraní prostredníctvom internetu a vyspelými IT nástrojmi na ich štatistické spracovanie, dávajú priestor na zlepšovanie procesov.

Podstata technologických procesov
Všetky tieto špecifiká Industry 4.0 otvárajú priestor IT a telekomunikačným firmám, ktoré sú v týchto oblastiach silne etablované a ponúkajú svoje softvérové produkty a riešenia pre túto oblasť.

* * * * *
Veľmi často sú očakávania od Industry 4.0 prirovnávané k zmenám, ktoré spôsobilo zavedenie kontinuálneho liatia ocele v roku 1887 alebo aplikovanie oscilačného kmitania kryštalizátora v roku 1933.
* * * * *

V celej tejto eufórii „Internet of things“ sa však trochu pozabúda na tú pravú podstatu všetkých technologických procesov, za ktorou stojí mnoho rokov vývoja v oblasti strojného a elektro inžinierstva. Znalosti z oblasti materiálového inžinierstva, aplikovanej mechaniky, konštrukčného inžinierstva, elektrotechniky, elektroniky atď. sú práve tým základom, na ktorom môže Industry 4.0 rásť. A práve tieto znalosti v ponukách IT firiem dnes chýbajú a aj preto očakávania priemyslu zatiaľ stále nie sú ani zďaleka naplnené. Kým nedôjde k prepojeniu vedomostí technických inžinierov s IT špecialistami nemôžeme od Industry 4.0 očakávať také výrazné zmeny, aké priniesla priemyselná revolúcia pred mnohými rokmi.

Konkurencieschopnosť odvetvia
Oceliarsky priemysel v Európe je dnes ovplyvnený silnou konkurenciou, hlavne z ázijských krajín. Jednoznačným kritériom, ktorým ázijsky oceliarenský priemysel doteraz dominoval, bola cena ocele. Trh jednoznačne preukázal, že európski oceliari nemôžu cenou týmto krajinám konkurovať a jediným faktorom, ktorým sa môžu presadiť, je kvalita ich produktov a servis zákazníkom. Týmto smerom išiel hlavne nemecký oceliarsky priemysel v oblasti automobilového trhu. Dnes však ázijský kontinent začína byť konkurentom už aj v oblasti kvality. Veľké investície do technológii, vývoja a vzdelania priniesli výrazný pokrok v tejto oblasti. Jednou z možností, ako môže Európa konkurovať tomuto trhu, je zvýšenie efektivity a kvality výroby za pomoci Industry 4.0, ktorá ponúka formou IT technológii a Internetu vecí, možnosť posunúť hranice v týchto oblastiach na vyššiu úroveň.
Dnes už nestačí ponúknuť zákazníkom bezdrôtové technológie a množstvo grafov z online meraní. Výrobcovia ocele požadujú v prvom rade komplexnú službu, ktorá zahŕňa okrem IT technológii aj odbornú zručnosť pre daný technologický proces, pričom výsledkom tejto služby musí byť naplnenie konkrétnych cieľov výrobcov.

Ciele výrobcov ocele
V rámci každého podnikania, vrátane oceliarskeho priemyslu, je hlavným cieľom produkovať maximálny zisk. Všetky ostatné ciele sú pomocnými cieľmi a slúžia na to, aby naplnili očakávania akcionárov vlastniacich tú – ktorú spoločnosť. Táto strohá definícia cieľov podnikania je síce až príliš stručná, ale v záplave podporných cieľov sa veľmi často zabúda na tento základný cieľ podnikania. Zisk je definovaný v dlhodobých plánoch firiem ako očakávanie akcionárov a je výsledkom riadenia výnosov a nákladov. A práve na tieto dva ukazovatele je zameraná pozornosť a snaha o ich zlepšenie využitím najnovších trendov a postupov, vrátane Industry 4.0.

Príjem (výnosy)
Maximalizovanie tohto parametra je podmienené maximálnou kapacitou liniek a dostupným priestorom na trhu pre umiestnenie produktov. V prípade dostatočného priestoru na trhu je TOEE (total overall equipment efficiency) kľúčovým parametrom pre maximalizáciu výnosov firiem.

Vstupné premenné:
• Idle downtime (prestoje, keď nie je od linky očakávaná výroba);
• Transition downtime (prestoje, počas ktorých boli zmeny na zariadení z dôvodu prechodu na iný produkt);
• Scheduled downtime (plánované prestoje);
• Availability loss (neplánované prestoje);
• Speed loss (čas, počas ktorého zariadenie nepracovalo v maximálnych prevádzkových rýchlostiach);
• Quality loss (časová strata z dôvodu nekvality).
Moderné oceliarske firmy dnes majú online prístup k týmto premenným – v U. S. Steel Košice je to prostredníctvom Corporate delay tracking systému.

Obr. 1: TOEE (total overall equipment efficiency)

Pohotovosť (Availability) [A] - časové využitie zariadenia z celkového disponibilného času

  Výkonnosť (Performance efficiency) [P]

Stupeň kvality výrobkov (Rate of quality products) [Q]

Náklady (straty)
V oblasti nákladov je dnešným trendom snaha zamerať sa na celkové náklady, teda nie len na výdajovú položku, ale aj následné straty v oblasti energií, množstva prestojov, výťažnosti a kvality. Pre oblasť nakupovania náhradných dielov (ND) bola v U. S. Steel Košice, v roku 2015 zavedená metóda Total cost ownership.
Je to metóda výberového konania dodávateľov ND, ktorá umožňuje robiť konečné rozhodnutia v procesoch výberových konaní nie na základe ponúkanej ceny ND, ale na základe celkových nákladov na ND počas jeho životnosti. Táto metóda sa používa pre kľúčové ND na rozhodujúcich agregátoch s najväčším podielom na obrate firmy.

Online monitoring procesov – zdroj dát
Aby bolo možné riadiť podporné premenné pre efektivitu liniek a sledovať celkové náklady na zabudované náhradné diely, je v podmienkach U. S. Steel Košice, monitoring procesov nastavený v štyroch úrovniach.
Úroveň L1 – dáta zaznamenané na úrovni zariadenia, a to väčšinou pomocou PLC systému. Tieto dáta sú štandardne archivované cez systémy ako iba PDA,
Úroveň L2 – dáta s akumulovanou hodnotou na úrovni produktu (brama, zvitok),
Úroveň L3 – dáta z Corporate delay tracking systému zamerané na chod liniek,
Úroveň L4 – dáta zo systému Financial 2000.

Očakávania od Industry 4.0
Jednotlivé fázy priemyselnej revolúcie v minulosti priniesli zvýšenie produktivity a zníženie nákladov, teda zvýšenie ziskov spoločností. Tieto fázy mali rovnaký cieľ, ale spôsoby, akými to dosiahli, boli rozdielne.
• Pre Industry 1.0 to bolo zavedenie mechanických výrobných prostriedkov (voda + para),
• Pre Industry 2.0 to bolo zavedenie masovej výroby v dôsledku využitia elektrickej energie,
• Pre Industry 3.0 zas použitie elektroniky + IT a zvyšovanie automatizácie.
Čo však ponúka IT trh pre firmy z oblasti Industry 4.0 dnes? IT a telekomunikačný sektor v súčasnosti zaplavil trh svojimi produktmi a riešeniami, ktoré sa v podstate sústreďujú na:
• zber existujúcich dát,
• spracovanie dát,
• archiváciu dát,
• analýzu a vyhodnocovanie dát,
• online riešenia pre zber dát, atď.

Obr. 2: Zber a distribúcia dát – definovanie nových dát nevyhnutných pre riešenie problematiky

Výsledkom takéhoto prístupu potom je:
• graficky úžasné online monitorovanie, ale bez technického know-how čo je naozaj dôležité monitorovať v rámci daného procesu,
• údržbári majú k dispozícii tablety schopné načítať čiarové kódy, chýba však akákoľvek priorizácia nálezov z inšpekčných prehliadok na základe riadenia rizík,
• všetky dáta sú uložené na cloude a je k nim neobmedzený prístup, ale manažment, ktorý z toho dostáva grafické výstupy cez mobilnú aplikáciu, nevie čo má s týmito informáciami robiť,
• pri analýze dát sa pracuje so všetkými dostupnými dátami, neexistuje však odborná kapacita, ktorá by definovala, či sú tieto dáta naozaj dostatočné pre riešenie problematiky.
Ak využitím Industry 4.0 ponúka IT firma riešenia pre výrobu ocele, nemôže túto úlohu zvládnuť len na základe IT a telekomunikačných riešení. Musí poznať základy, resp. byť expertom v oblasti procesu výroby ocele, hutníctva a metalurgie, materiálového inžinierstva, elektro inžinierstva a údržbárskych procesov!
Aké sú teda očakávania výrobcov ocele od Industry 4.0 z hľadiska spôsobu, ako sa dostať k očakávanému zvýšeniu efektivity a zníženiu strát? Dostať komplexnú službu, ktorá zastreší problematiku od úplného základu, teda:
• aké dáta sú nevyhnutné pre riešenie daného procesu,
• akým spôsobom sa k nim dostať,
• aké snímače inštalovať,
• kde ich inštalovať,
• ako dáta zbierať a distribuovať,
• ako ich vyhodnocovať a analyzovať,
• aké opatrenia prijať.

* * * * *
Sektor nedokáže ponúknuť komplexný servis v oblasti Industry 4.0, pretože firmy:
• nepoznajú výrobný proces zákazníkov,
• nevedia definovať, aké dáta sú potrebné pre zlepšenie procesu,
• nemajú znalosti v oblasti strojného a elektro inžinierstva,
• nevedia jednotlivým dátam prideliť dôležitosť z hľadiska vplyvu na proces.
* * * * *

Záver
Industry 4.0 je dnes určite neoddeliteľnou súčasťou výrobných procesov. Pre využitie jeho potenciálu je však nutné v záplave IT a telekomunikačných technológii nezabúdať na podstatu výrobných procesov, ktoré boli rokmi tvorené na základe technického inžinierstva. Prax ukazuje, že je utópiou dostať sa k výsledkom len na základe zberu a spracovaniu dát. Nepomôžu tomu ani tí najlepší analytici a IT špecialisti, ak nemajú znalosti z daného technologického procesu a fyzikálnych procesov v pozadí.
Komplexná služba, ktorú dnes oceliarsky priemysel očakáva od firiem venujúcich sa Industry 4.0, musí zahŕňať okrem IT procesov aj podporu z oblasti výrobných, technologických, údržbárskych a energetických postupov. Len takýmto spôsobom môže dôjsť k splneniu tohto konečného cieľa a očakávania výrobcov – k zvýšeniu efektivity liniek za súčasného zníženia nákladov, čo vedie k zvýšeniu ziskov spoločností.

TEXT: Rastislav Milan, riaditeľ pre logistiku opráv, U. S. Steel Košice FOTO: archív redakcie
Lektoroval: doc. Ing. Miroslav Rakyta, PhD.