Jak vypadá a bude vypadat digitální továrna budoucnosti? Na první pohled se možná nebude zásadně lišit od vzhledu současné moderní továrny. Zaručeně však ubude lidí a zásadně přibude dat.
I když v digitální továrně je mnoho výrobních a manipulačních zařízení, tedy hardwaru, rozdíl oproti továrnám dneška spočívá v objemu a kvalitě dat, která nonstop protékají mezi ERP, IT systémy na nižších úrovních (PLC, MES/MOM apod.), konkrétními výrobními stroji, materiálem nebo komponentami, výrobky, manipulační technikou, skladem i samotnou budovou. A to je přitom jen horizontální a vcelku izolovaný ostrov digitální výroby budoucnosti. Důležité bude propojení v rámci vertikálního systému samotné společnosti a v pokročilém stádiu také v kontextu celého supply chainu.
Závody dodavatelů a subdodavatelů budou komunikovat a předávat si potřebné informace o materiálových či zbožových tocích. Továrny si budou moci automaticky naplánovat a objednat údržbu, sjednat přepravu nebo skladování zboží. Pro vzájemnou interakci mezi podnikatelskými subjekty včetně výrobních závodů dnes slouží EDI (Electronic Data Interchange). V rámci elektronické výměny dat je nyní k dispozici přibližně dvě desítky zpráv, které se vztahují především k fakturám, avízům o dodání, objednávce či přehledu stavu zásob. Na podobném základě, jen v daleko širším záběru, budou komunikovat firmy a výrobní závody v budoucnosti.
Digitální továrny budou zahrnovat hned několik důležitých elementů. Některé jsou už nyní součástí reality, další na své rozšíření teprve čekají.
ROBOTY
Automatizovaná výroba a digitální továrny se neobejdou bez robotů, které vykonávají předem definované operace nebo se postupně učí nové a nové úkony. Roboty vykonávají stále více specializovaných, ale i univerzálních operací. Klíčové je, aby dokázaly vzájemně spolupracovat a zajistit tak bezešvou výrobu.
DIGITÁLNÍ DVOJČE
Důležitá technologie pro digitální továrny, která využívá digitální modely pro efektivnější řízení hmotných objektů. Digitální dvojče je unikátní virtuální obraz určitého fyzického předmětu, který monitoruje a simuluje jeho stav a pohyb. Digitální kopie je nestále propojena s daným hmotným předmětem a automatické aktualizace reagují na změny v reálném světě. Digitální dvojčata se netýkají pouze produktů, ale také komponent, strojního vybavení a v poslední celých firemních struktur a díky nim lze odhalit dění v minulosti, optimalizovat současný stav nebo předvídat budoucí výkony či výkyvy. „Podle prognóz poroste trh s digitálními dvojčaty o více než 38 procent ročně a do roku 2025 jeho objem překoná hranici 26 miliard amerických dolarů,“ uvedl Matthias Heutger, viceprezident a globální ředitel pro inovace a obchodní rozvoj ve společnosti DHL. „Digitální dvojčata nabízejí jedinečné možnosti pro sledování, monitorování a diagnostikování stavu aktiv. Změní tradiční dodavatelské řetězce a nabídnou řadu možností pro rozhodování a spolupráci na základě dat, zefektivňování podnikových procesů a realizaci nových obchodních modelů.“
INTEGROVANÝ MES
Bezprostřední řízení výrobních procesů mají na starosti systémy MES/MOM, které zajišťují spojení mezi podnikovým řídícím systémem a samotnými stroji. Systémy zabezpečují například ovládání procesů, řízení údržby, rozvrhování práce pro jednotlivé části strojního vybavení, dispečerské řízení, monitoring toku materiálu, sledování pracovníků nebo analýzu výkonnosti. V digitálních továrnách by měl být MES/MOM maximálně integrovaný tak, aby určitá strojní zařízení komunikovala nejen s nadřazeným systémem, ale ideálně rovněž vzájemně, případně s komponenty a produkty samotnými. „Oči a uši“ systému samozřejmě poskytují senzory nebo aktuátory.
ROZŠÍŘENÁ REALITA
Rozšířená realita umožňuje zaměstnancům i zaměstnavatelům získávat více informací o právě probíhajících dějích nebo aktuálním stavu daného objektu. Rozšířená realita je v současnosti spojována zejména s virtuálními brýlemi nebo speciálními aplikaci pro mobily nebo tablety. Díky tomu může mít například technik nebo údržbář detailní informace „na očích“ o vnitřním uspořádání zařízení, které spravuje. Montér na výrobní lince dostává informaci o zabudování součástky a grafické nasměrování pro umístění určité komponenty. Operátor ve skladu ví, které zboží má vzít z regálu a kam jej umístit na paletu.
PREDIKTIVNÍ ÚDRŽBA
Předcházení poruch nebo postupnému snižování výkonu daného zařízení je cílem prediktivní údržby. Pomocí senzorů lze sledovat výrobní zařízení a vyhodnocovat stav například kritických dílů náchylných k rychlému opotřebování. Digitální továrny fungují jako specifický ekosystém se spoustou čidel, a proto by neměl být problém získávat potřebná data.
CLOUD
Cloud není pouze formou úložiště dat, nýbrž jde o prostředí, v němž mohou probíhat všechny potřebné operace IT. Mnoho firem dnes využívá cloudové technologie. S velkým projektem nedávno přišla automobilka Volkswagen. Vybrala si technologickou skupinu Siemens, aby se stala integračním partnerem pro Volkswagen Industrial Cloud. Cílem je, aby stroje a zařízení od různých dodavatelů používané ve 122 výrobních závodech koncernu byly efektivně propojeny v cloudu. Výsledná transparentnost a analýza dat má tvořit technologický základ pro zlepšování produktivity ve výrobních závodech Volkswagen. Siemens a dodavatelé strojů a zařízení navíc zpřístupní aplikace z operačního systému pro internet věcí Siemens MindSphere v platformě Volkswagen Industrial Cloud. Volkswagen a Siemens chtějí společně s dodavateli strojů a zařízení vyvíjet nové funkce a služby pro průmyslový cloud, které následně poskytnou budoucím partnerům platformy. „Chceme, aby se naše platforma Volkswagen Industrial Cloud stala partnerskou sítí nabízející digitální funkce, z níž budou mít prospěch všichni zúčastnění,“ řekl Oliver Blume, předseda představenstva koncernu Porsche AG a člen vedení Volkswagen odpovědný za výrobu.
INTERNET VĚCÍ
Jednotlivá výrobní zařízení, infrastruktura budovy, automatické sklady, manipulační technika, nositelná elektronika pracovníků nebo samotné produkty v digitálních továrnách neustále komunikují se svým okolím. Síť těchto fyzických zařízení vybavených senzory, softwarem a síťovou konektivitou umožňuje výměnu informací v reálném čase. Samozřejmě vzniká tu značný tlak na kybernetické zabezpečení a také na digitální propustnost a úložiště. Velké digitální továrny jsou schopny denně produkovat data v řádu jednotek terabyte. Klíčová je také schopnost masivně analyzovat získaná (big) data a jejich převedení do podoby informace, resp. doporučení pro další zlepšení.
ADITIVNÍ VÝROBA
V poslední době se stále více pozornosti klade na aditivní výroby. „Výzvy spojené s vizí nízkouhlíkové ekonomiky EU od roku 2050 a současný tlak na snižování emisí skleníkových plynů vede k rozvoji technologií umožňujících dosáhnout vyšší efektivitu využití strojního času a materiálu spojenou se snížením celkové spotřeby energie nutné na výrobu jednoho kusu,“ uvádí například Petr Blecha (Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně) v Bulletinu Průmysl 4.0, který vydává Národní centrum Průmyslu 4.0. Vedle zmiňovaných benefitů aditivní produkce dává výrobci lepší šanci vyhovět specifickým požadavkům zákazníků.
BLOCKCHAIN
Od tohoto typu decentralizované databáze se očekává především řešení ochrany proti neoprávněnému zásahu. Blockchain pak může fungovat jako účetní kniha, která zaznamenává a potvrzuje všechny operace učiněné uživateli. Blockchain se tak stane datovou oporou výstupní kontroly nebo při řešení exspirace výrobků.
Uvedené fenomény by měly přispívat k tomu, že digitální továrny budou fungovat rychle, efektivně, transparentně, škálovatelně a se schopností zvládat vysokou míru personalizované produkce bez velkých prodlev při změně výrob.
Josef Kubr
