Priemysel 4.0 – svet na prahu zmien (I. časť)

od Tomáš Bóka

Pojem „priemysel 4.0“ je v súčasnosti v médiách skloňovaný vo všetkých pádoch. Tieto stručné a útržkovité informácie však často neumožňujú v plnej miere pochopiť podstatu prebiehajúcich zmien. Preto prinášame prvú časť trojdielneho článku, ktorý sa snaží ponúknuť akýsi úvod do tejto problematiky. Článok je určený predovšetkým tým čitateľom, ktorí  sa doteraz s týmto fenoménom nemali možnosť bližšie oboznámiť, niečo nové si však z neho azda odnesú aj tí zasvätenejší. Prvá časť je všeobecnejšia, v ďalších dvoch si však priblížime aj hrozby, ktoré tieto zmeny môžu priniesť.

 Prvá priemyselná revolúcia prišla v druhej polovici 18. storočia, keď sa technológia parného pohonu prvýkrát uplatnila vo výrobe v podobe tkacieho stroja. Druhá priemyselná revolúcia sa datuje do druhej polovice 19. storočia, keď elektrifikácia umožnila spustenie pásovej výroby. Prvýkrát sa tak udialo v roku 1870 v mäsovýrobe v Cincinnati (Ohio). Tretia priemyselná revolúcia prišla relatívne nedávno, v 70. rokoch 20. storočia. Na jej počiatku stál prvý programovateľný logický automat (PLC) z roku 1969, teda priemyslový počítač, ktorý umožnil istú automatizáciu procesov vo výrobe.

Masové série v duchu Henryho Forda boli postupne vytlačené novými podnikateľskými modelmi. Tie sa niesli najmä v duchu väčšej decentralizácie a outsourcingu, vďaka čomu dokázali flexibilne reagovať na konkrétnejšie požiadavky spotrebiteľov a rozširovať sortiment. Tieto tendencie sa v politickej sfére odzrkadlili v podobe sformulovania a rozšírenia tzv. neoliberálnych politík (Thatcher, Reagan).

Dnes sme svedkami 4. priemyselnej revolúcie, nazývanej aj Industry 4.0. Vývoj na poli informačných technológií sa najmä v poslednej dekáde extrémne zrýchlil, čo sa pretavilo do významných objavov v robotike a vývoji umelej inteligencie (AI). Nové výdobytky začínajú nachádzať svoje uplatnenie aj vo výrobe – o slovo sa hlásia kybernetizácia, robotizácia a bezdrôtové prepojenie prakticky všetkých elementov vo výrobe (či dokonca v celom distribučnom reťazci). Digitalizácia a automatizácia tovární prebieha ešte vo vyššej miere, ako predtým. Nové technológie stierajú rozdiely medzi fyzickou, virtuálnou či dokonca biologickou sférou.

Očakáva sa, že tento trend vyvrcholí v priebehu najbližších 20 rokoch. Vývoj sa pritom extrémne zrýchlil. V porovnaní s predchádzajúcimi tromi priemyselnými revolúciami zostáva oveľa menej času na to, aby sa spoločnosť dokázala prispôsobiť a pripraviť sa na dôsledky . Zmeny sa dejú prakticky „live“ a opatrenia sa musia prinášať okamžite.

Nové technológie

Základnou technologickou podmienkou, ktorá stála pri počiatkoch priemyslu 4.0, bol široko prístupný internet s potenciálom prepojiť miliardy ľudí. Nové zariadenia umožňujú vyššie výpočtové výkony, pričom tento fakt nadobúda úplne nový význam vo svetle príchodu kvantových procesorov. Zvyšujú sa aj úložné kapacity a veľkosť nosičov sa, naopak, miniaturizuje. K dispozícii máme obrovské množstvo informácií a vyvíjajú sa aj čoraz dômyselnejšie analytické nástroje. V nich (ale nielen v nich) zohrávajú čoraz významnejšiu úlohu učenlivé softvéry a AI.

Rozvíja sa koncept internetu vecí (Internet of Things, IoT), ktorý umožňuje zapojiť do komunikačnej siete aj predmety každodennej potreby. Neustávajú pokroky v robotike a trebárs autonómne vozidlá už niektoré spoločnosti zaraďujú do výroby (čaká sa už len na novú legislatívu). Vo výrobe nachádzajú svoje čoraz kreatívnejšie uplatnenie aj 3D tlačiarne alebo technológie rozšírenej reality (Augmented Reality). Obrovský potenciál otvára aj výskum nanotechnológií, rovnako ako nové  zdroje energie.

Pochopiteľne, tento vývoj prináša aj svoje riziká a ľudstvo sa stále iba učí plávať v obrovskom mori najrozličnejších informácií. Ich triedenie na relevantné a irelevantné, či dokonca pravdivé, resp. nepravdivé, sa často ukazuje ako mimoriadne náročná úloha. Nepochybne, nové výdobytky majú značný potenciál skvalitniť ľudské životy. Do akej miery sa to však podarí, bude závisieť najmä na pripravenosti globálnej spoločnosti, jej schopnosti rozpoznať najväčšie riziká a efektívne im zabrániť.

Globálny kontext

Nástup nových výrobných modelov úzko súvisí so štrukturálnymi zmenami svetovej ekonomiky. Niekdajšie priemyselné mocnosti ako USA a EÚ začínajú strácať svoju globálnu dominanciu v konkurencii nových hráčov ako Čína, India alebo Brazília. Kým v Európe počet pracujúcich, zamestnaných v priemyselných sektoroch, dlhodobo klesá, v Číne a Brazílii sa za posledné dve dekády ich počet zvýšil. Nástup nových ekonomík potvrdzujú aj štatistiky o pridanej hodnote a ich tržnom podiele.

Európu navyše máta aj demografický vývoj, ktorý s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobí ďalší pokles kvalifikovanej pracovnej sily. Niektoré odhady hovoria o tom, že v Nemecku sa do roku 2030 zníži počet pracovníkov v produktívnom veku až o 20 percent. Schodnou –  a zdá sa, že jedinou – cestou, ako si zachovať globálnu konkurencieschopnosť a pritom úspešne čeliť úbytku pracovných síl, sa tak ukazuje zavádzanie výdobytkov priemyslu 4.0.

Čina doteraz profitovala z lacnej  a výkonnej pracovnej sily, ktorá jej poskytovala „komparatívnu výhodu“ s krajinami Západu. Čoraz početnejšie prípady úspešných kolektívnych akcií pracujúcich v krajine „červeného draka“ však signalizujú väčšie uvedomenie a organizačný potenciál čínskej pracujúcej triedy. Tamojší zamestnávatelia tak začínajú čeliť tomu istému problému, ako Európa a Severná Amerika s tradične silnými odbormi – jedinou možnosťou, ako si zachovať konkurencieschopné ceny, tak zostávajú technologické inovácie v duchu priemyslu 4.0. Očakávajú od nich nielen zvýšenie produktivity, ale aj zníženie nákladov a optimalizáciu výrobného procesu. Čínska vláda preto spustila štátny program robotizácie a kybernetizácie, ktorý krajinu posadil na prvé miesto v celosvetovom nákupe robotov.

Motivácie pre digitalizáciu priemyslu sa teda dajú zhrnúť nasledovne:

  • snaha obstáť vo zvýšenej konkurencii;
  • vyrábať rýchlejšie, presnejšie, lacnejšie;
  • vo väčšej miere uspokojovať nároky spotrebiteľov na rozmanitosť.

Nemeckí pionieri

Termín priemysel 4.0 bol vo svojom súčasnom význame prvýkrát použitý na hospodárskom veľtrhu v Hannoveri v roku 2011. Prvou krajinou, ktorá sformulovala vlastné požiadavky a spôsoby zvádzania priemyslu 4.0, sa stalo Nemecko ako priemyselný motor EÚ. Nemecká vláda v roku 2012 poverila vypracovaním súboru odporúčaní pracovnú skupinu na čele s Henningom Kagermannom a Siegfriedom Daisom.

Významnú úlohu v tomto procese zohralo aj Nemecké výskumné centrum pre umelú inteligenciu (DFKI) v Kaiserslauterne. Detlef Zühlke tak už v decembri 2013 – teda v čase, keď ešte veľká časť sveta o novej revolúcii ani nechyrovala – mohol z centrály DFKI spokojne hlásiť:

„V budúcnosti, továrne budú pozostávať z inteligentných modulov. Istým spôsobom by sme ich mohli prirovnať k legu. Štandardizovali sme moduly, pri ktorých dúfame, že sa nám ich podarí pomerne ľahko vzájomne prepojiť a skombinovať. Každý z týchto modulov má vlastnú funkcionalitu a v budúcnosti by sme pomocou nich mohli vytvoriť internetovú sieť priamo v prevádzke.“

Tieto možnosti demonštrovala firma Siemens v spolupráci so spoločnosťou, zaoberajúcou sa napĺňaním plastových fliaš kvapalinami. Spolu zriadili prevádzku, v ktorej každá fľaša obsahovala čip so základnými informáciami ohľadom požiadaviek na výrobnú procedúru a manipuláciu. V každej zastávke naprieč výrobným procesom produkt vstupuje do interaktívnej komunikácie priamo so strojmi. Tie sa následne automaticky prestavia podľa požiadaviek čipu. Vďaka nemu teda „vedia“, akú kvapalinu majú stočiť do tej-ktorej fľaše, aká nálepka sa má na ňu nalepiť, atď.

V súčasnosti už 47 percent nemeckých firiem zavádza technológie priemyslu 4.0 a ďalších 35 percent sa na tieto zmeny aktívne pripravuje. Slovensko a Česká republika zatiaľ za týmto trendom zaostávajú, ale vzhľadom na silný vplyv nemeckého priemyslu v týchto krajinách sa dá predpokladať, že čoskoro na túto vlnu nasadnú aj tunajšie firmy. K lídrom sa rýchlo zaradili aj USA. Medzi prvé americké lastovičky patril dekrét prezidenta Baracka Obamu, povoľujúci autonómne vozidlá.

Kybernetizácia

Stránka Industry4.sk uvádza ako základné rysy modernizovaného priemyslu:

  • vertikálne prepojenie vo vnútri inteligentnej továrne;
  • horizontálnu integráciu na medzipodnikovej úrovni s potenciálom generovať nové modely podnikania;
  • aplikáciu techniky v celom životnom cykle výrobku (od jeho naprojektovania až po spotrebu a servis);
  • zrýchlenie pomocou tzv. exponenciálnych technológií, medzi ktoré patria roboty, drony, AI, 3D tlačiarne, senzory, nové zdroje energie a iné.

Eckard Eberle (Industrial Automation Systems): „Celý tzv. priemysel 4.0 sa zakladá na logike kyber-fyzikálnych systémov (CPS). To znamená, že máte autokratické, nezávisle operujúce operačné systémy, ktoré sú schopné pomocou seba-optimalizácie a vzájomnej komunikácie optimalizovať aj produkciu ako takú.“

Detlef Zühlke (DFKI): „Vízia je taká, že internetové prepojenie takpovediac klesne až na najnižšiu predstaviteľnú úroveň. Inak povedané, každý senzor a každý hnací mechanizmus budú zapojené do internetu vecí. Takže každé zariadenie bude mať vlastnú IP adresu, čo im umožní byť súčasťou tohto systému.“

Práve kyber-fyzikálne systémy (CPS) predstavujú ústredný prvok nového priemyslu. Vďaka nim bude možné efektívne prepájať jednotlivé stroje, zariadenia, počítače, logistické systémy, vozidlá, suroviny, produkty i celé prevádzky v kooperatívnom dodávateľsko-odberateľskom reťazci do jednej komplexnej siete (IoT). Jednotlivé položky a čiastkové procesy v „smart továrňach“ nielenže spolu navzájom komunikujú, ale sa aj navzájom spoľahlivo kontrolujú.

Komunikáciu medzi pracujúcimi, ktorí obsluhujú jednotlivé zariadenia, ako aj medzi zástupcami jednotlivých podnikov v reťazci, tak postupne nahradí automatická výmena dát medzi zariadeniami zapojenými do elektronických systémov.

Výrobcovia od týchto zmien očakávajú optimalizáciu riadenia výrobných procesov, zefektívnenie jednotlivých úkonov, flexibilnejšiu reakciu na nové požiadavky, vyššiu produktivitu a nižšiu chybovosť. Vďaka digitalizácii bude možné zachytávať a analyzovať aj doteraz nezachytiteľné dáta, čo sa zas pretaví do výrazného zlepšenia rýchlosti a správnosti rozhodovania. AI technológie dokážu aj v mori zdanlivo banálnych, náhodných a navzájom nesúvisiacich informácií nájsť užitočné súvislosti, ktoré by v nich ľudský mozog inak nenašiel. Vyabstrahované dáta následne umožnia vytvoriť preventívne predikatívne nástroje, ktoré dokážu vopred odhadnúť a eliminovať možné riziká vo výrobe. Nemenej významným faktorom je zlepšovanie riadenia spotreby energie, odstránenie zbytočného plytvania a iných príčin zvýšených nákladov. Očakáva sa rýchla návratnosť nevyhnutných investícií a vzhľadom na vyššiu produktivitu a nižšie náklady aj nižšie ceny.

…pokračovanie článku čoskoro…

Foto zdroj: supplychaindigital.com

Podporte nás.

Pridajte sa prosím k naším podporovateľom, aby sme vám mohli prinášať viac kvalitnej žurnalistiky. Ďakujeme!

Súvisiace články