Štvrtá priemyselná revolúcia sa už začala. Jej hlavným štartérom sa stal internet, ktorý otvoril novú dimenziu digitálnej transformácie všetkých vnútropodnikových procesov. Internet už nespája len ľudí v sociálnych sieťach, ale aj výrobné zariadenia, materiály, produkty a fyzickú realitu s virtuálnou. Všadeprítomný internet vecí sa spolu s modernými riadiacimi systémami nachádzajú v jadre inteligentného priemyslu.
Termín Industry 4.0 (Priemysel 4.0, označovaný aj ako štvrtá priemyselná revolúcia) sa prvýkrát objavil na hannoverskom veľtrhu v roku 2011. Mnoho odborníkov si vtedy položilo otázku, či nejde len o ďalšie sezónne marketingové heslo. Súčasné turbulentné obdobie v priemysle však potvrdzuje, že nové technológie a inovácie sa stali nevyhnutnosťou nielen pre rozvoj a napredovanie podnikov, ale aj pre udržateľnosť ich súčasných procesov. K technológiám s najväčším vplyvom na podnikové procesy patrí internet vecí, respektíve jeho aplikácia na priemyselné prostredie. Priemyselný internet vecí je zároveň základom konceptu inteligentnej továrne (Smart Factory) a inteligentného priemyslu (Smart Industry).
Digitálna transformácia
Podnikový internet vecí predstavuje vnútropodnikovú sieť, do ktorej sú zapojené všetky prvky aktívne vystupujúce v rámci jednotlivých podnikových procesov, to znamená rôzne ľudské, materiálové, strojné a systémové zdroje. Samotnému pripojeniu prvkov do siete však predchádzala implementácia čoraz širšieho spektra senzorov, ktoré dokážu poskytovať dokonalejší obraz o aktuálnom stave fyzického sveta. Prostredníctvom podnikového internetu vecí je preto žiaduce prepojiť všetky prvky priemyselného prostredia, ktoré je nevyhnutné v jednotlivých procesoch koordinovať.
Revolučný charakter Smart Industry systémov a priemyselného internetu vecí spočíva v súčinnosti štyroch kľúčových princípov: interoperability, decentralizácie, inteligencie a rekonfigurability.
Týmito prvkami sú výrobné a prepravné zariadenia, obsluhujúci personál, údržbári a manažéri, vstupné materiály, komponenty a polotovary, hotové produkty, ale aj výrobné linky, pracoviská a sklady či rôzne informačné systémy. Vďaka internetu vecí a moderným priemyselným, tzv. Smart Industry, systémom zároveň dochádza k integrácii informačno-komunikačných technológií s výrobnými technológiami. Toto vzájomné prepojenie jednotlivých prvkov vedie k horizontálnej a vertikálnej integrácii procesov, ktorá je základom širšieho konceptu digitálnej transformácie podnikov. Tá umožňuje v podniku automatizovať a optimalizovať jednotlivé procesy týkajúce sa nielen výroby a logistiky, ale aj kontroly kvality či údržby. Podstatou priemyselného internetu vecí a aj samotného inteligentného priemyslu je teda jeho interkonektivita (prepojiteľnosť). Výmena informácií a celá komunikácia prebiehajúca v digitalizovanej forme je niekoľkonásobne rýchlejšia ako prenos údajov v papierovej podobe či ústnym podaním. V priemyselnom a logistickom prostredí to umožňuje vytváranie komplexných procesov, v ktorých Smart Industry systémy autonómne riadia a koordinujú jednotlivé dynamické systémy v reálnom čase. Spoločnosť ANASOFT už v ro- ku 2003, na základe objednávky klienta, pripravila softvér na monitorovanie materiálového toku v priemyselnom prostredí. Aj keď vtedy ešte neexistoval internet vecí, tento model sa postupne začínal formovať a v roku 2008 spoločnosť vyvinula vlastný Smart Industry systém EMANS. Ten využíval koncept internetu vecí za účelom riadenia výrobných procesov, čo zároveň predznamenalo rozsiahlejšie prenikanie informačných technológií do výrobných závodov a ich digitálnu transformáciu. Dôvod, prečo sa práve informačné a komunikačné technológie stali stredobodom pozornosti, je predovšetkým optimalizácia prevádzkových nákladov, zvýšenie kvality a zlepšenie flexibilnosti podnikových procesov. Konkrétnymi prínosmi môže byť zvýšenie celkovej efektivity procesov, zvýšenie produktivity, redukcia chybovosti, eliminácia plytvania a únikov, minimalizácia prestojov či zvýšenie bezpečnosti. Z pohľadu inovácií ide o paradigmatickú zmenu, ktorú už nie je možné dosiahnuť konvenčnými technológiami. Ich význam a prínos je natoľko signifikantný, že sa ním zaoberajú aj inštitúcie na viacerých úrovniach, od lokálnej (Ministerstvo hospodárstva SR prijalo návrh akčného plánu inteligentného priemyslu Slovenskej republiky) až po nadnárodnú (príkladom môže byť program Európskej komisie pre výskum a inovácie Horizon s rozpočtom 100 miliárd eur). Revolučný charakter Smart Industry systémov a priemyselného internetu vecí spočíva v súčinnosti štyroch kľúčových princípov: interoperability, decentralizácie, inteligencie a rekonfigurability.
Interoperabilita
Už spomínaná prepojiteľnosť predstavuje základný predpoklad existencie a funkčnosti inteligentného priemyslu. Nejde pritom len o periférne pripojenie jedného zariadenia na druhé alebo centralizované spojenie stroja s riadiacim systémom, ale o rozsiahlu a komplexnú sieť. V podnikovom prostredí to znamená vzájomné prepojenie strojov, ľudí, materiálov, produktov, informačných a komunikačných technológií a systémov a v neposlednom rade i dát. Takáto obšírna sieť sa nazýva aj internet všetkého. Ďalšou dôležitou vlastnosťou siete je jej adaptabilnosť, čiže neohraničená integrovateľnosť a rozširovateľnosť siete s pribúdajúcimi ľudskými, materiálovými, strojovými aj dátovými zdrojmi, ako aj novými procesmi. Adaptabilnosť v praxi znamená, že vnútropodniková sieť priemyselného internetu vecí sa môže pomerne jednoducho rozšíriť na medzipodnikovú sieť spájajúcu dva navzájom podmienené podniky. Alebo môže vzniknúť aj transpodniková sieť prepájajúca niekoľko rôznorodých podnikov (sieť inteligentných tovární). Pri sieťach priemyselného internetu vecí však treba klásť dôraz aj na interoperabilitu jednotlivých pripojených objektov. Interoperabilita predstavuje schopnosť rôznych systémov vzájomne si poskytovať služby a efektívne spolupracovať a dosiahnuť tak vzájomnú súčinnosť. To znamená, že všetky prepojené prvky priemyselného internetu vecí by mali byť schopné navzájom nielen komunikovať, ale aj interagovať.
Štvrtá priemyselná revolúcia prináša do praxe autonomizáciu priemyselných procesov.
Práve interoperabilita je kľúčová pri budovaní globálneho ekosystému internetu vecí – továrne presahujúcej fyzické hranice konkrétneho priemyselného podniku. Na jej zabezpečenie už podnik musí disponovať funkčným Smart Industry systémom. Takýto systém operujúci na všetkých relevantných úrovniach dokáže zabezpečiť nevyhnutnú softvérovú infraštruktúru na dosiahnutie interoperability prvkov zapojených do podnikového priemyselného internetu vecí. Interoperabilitu v praxi využíva aj jedna z významných distribučných spoločností na Slovensku. Prostredníctvom technológií internetu vecí sa im podarilo navzájom prepojiť materiál, dopravníkové pásy, vysokozdvižné vozíky, skladové pozície a zamestnancov. Platformou pre toto prepojenie sa stal riadiaci Smart Industry systém EMANS, ktorý zabezpečuje koordináciu logistických procesov a riadi jednotlivé zariadenia tak, aby sa dosiahla čo najvyššia efektívnosť. Prostredníctvom tohto systému sa zaznamenávajú aj údaje o manipulačných úkonoch s každým kusom materiálu, čo podniku prináša schopnosť vysokej miery dosledovateľnosti (traceability) procesov, ako aj dostatok informácií pre proces ich optimalizácie. Takáto forma demokratizácie dát a informácií v priemyselnom prostredí urýchľuje kvalifikované rozhodovanie na všetkých riadiacich úrovniach.
Decentralizácia
Decentralizované systémy sú to, čo odlišuje éru tretej priemyselnej revolúcie (vyvolanú nástupom mikroprocesorov) od súčasnej štvrtej priemyselnej revolúcie. Centralizované systémy disponujúce jedinou centrálnou databázou boli obmedzené kapacitou centrálneho servera, čo predstavovalo zvýšené riziko pri výpadkoch. V rámci komplexných digitálnych ekosystémov, akými sú aj výrobné podniky, je preto nevyhnutné využiť decentralizované riešenia. Fyzické usporiadanie podniku je decentralizované. Decentralizovaná je však aj zodpovednosť a potreba robiť operatívne rozhodnutia na jednotlivých úrovniach. Konkrétne rozhodnutia je najlepšie robiť čo najbližšie k miestu, na ktorom sa tieto rozhodnutia realizujú, pretože na tomto mieste sú dostupné potrebné informácie, súvislosti aj rýchla spätná väzba. Túto hierarchiu by preto mali kopírovať aj riadiace Smart Industry systémy. V koncepcii štvrtej priemyselnej revolúcie sa počíta s vytvorením inteligentnej siete rôznorodých distribuovaných entít pozdĺž celého reťazca vytvárajúceho hodnoty, teda naprieč výrobnými, ekonomickými, obchodnými, logistickými a ďalšími úsekmi. Táto distribuovaná infraštruktúra umožňuje komunikáciu jednotlivých komponentov siete (ľudí, strojov, objektov, dát a systémov) medzi sebou a z po-zície rovnocenných partnerov. Na druhej strane, komponenty pripojené do siete priemyselného internetu vecí generujú rozsiahle množstvo heterogénnych údajov, ktoré Smart Industry systémy musia neustále spracúvať a presúvať v reálnom čase. Dáta sú komoditou, ktorej význam bude v priemyselnom prostredí narastať. Prínosom distribuovanej infraštruktúry a decentralizovaných Smart Industry systémov je rozšíriteľnosť siete, rovnako ako aj jej zvýšená odolnosť proti výpadkom siete samotnej, jednotlivých pripojených systémov alebo ich komponentov.
Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
Peter Bílik
Martin Kudláč
ANASOFT
Ilustrácie Marcela Pakarčíková
Foto ANASOFT, www.siemens-com/press