Situace se tak vlastně obrací, zatímco v minulosti signalizovala zhasnutá světla ve výrobní hale nějaký problém, ve velmi blízké budoucnosti budou naopak špatným signálem rozsvícená světla naznačující, že do fungující linky bylo nutné zasáhnout. Průmyslová výroba v současnosti čelí změně, která se ne náhodou nazývá další průmyslovou revolucí. Tak jako jsme si před nějakou dobou zvykali na Internet 2.0, dnes se stále častěji setkáváme s termínem Průmysl 4.0. A vize továrny, v jejíchž halách pracují plně automatičtí roboti místo chybujících lidí není hudbou nijak vzdálené budoucnosti – přesně takový plán má již jeden významný výrobce komponent, a dokonce se týkají i jeho výrobních hal v Česku.

Stroje mění styl práce

V době první průmyslové revoluce v 19. století rozbíjeli dělníci stroje v domnění, že jim berou práci. Tehdy to tak úplně pravda nebyla, pouze stroje zvýšily efektivitu práce, a tak bylo pro některé činnosti potřeba menší počet lidí. Zároveň se ale objevily nové, doposud neznámé pracovní pozice. Podobná změna nás čeká nyní. Lidskou monotónní práci u pásů i v řadě dalších oblastí průmyslové výroby postupně přeberou automatické a na dálku řízené stroje. Ty totiž dokážou pracovat mnohem efektivněji, kvalitněji a flexibilněji než lidé. Bez nich se stále výroba neobejde, jen jejich místo nebude u pásu, ale za obrazovkou počítače.

Dnešní průmyslové podniky se snaží vyrovnat se změnou, která nastala na trhu. Zákazníci jsou stále náročnější a tlačí průmysl k mnohem vyššímu tempu inovací, než tomu bylo dříve. Zjednodušeně řečeno, uspět dnes na trhu znamená dokázat produkovat výrobky blížící se mírou individualizace téměř zakázkové výrobě, nicméně při zachování cen masové produkce. Přesně tohle totiž zákazníci nyní po výrobcích chtějí. Z původní koncepce výroby na sklad (BTS – Build-to-Stock) se průmyslová výroba pomalu dostává k režimu výroby na zakázku (BTO – Build-to-Order).

Bez většího stupně automatizace výroby a vzájemného propojení jednotlivých (nejen) výrobních systémů něco takového není možné. Tak jako se pro svět informačních technologií stal klíčovým ukazatel celkových nákladů na vlastnictví (TCO), pro průmyslovou výrobu hraje nyní stále důležitější roli ukazatel celkové efektivnosti zařízení (OEE).

Propojení dvou světů

Implementace nového produktu do výroby zabrala v minulosti i řadu měsíců, ale pokud chce dnes výrobce na trhu uspět, má na to maximálně několik týdnů, či spíše dnů. Pokud to totiž nedokáže, velmi rychle jej předběhne konkurence. Odpovědí na tuto změnu je propojení dvou dosud striktně oddělených světů – světa informačních technologií (IT) a výrobních technologií (OT). Tyto dva světy dosud fungovaly samostatně, výrobní systémy byly od IT téměř zcela oddělené, nicméně přesně to se pod tlakem trhu nyní mění a tyto světy začínají splývat v jeden.

Přesně to pochopil výrobce legendárních motocyklů Harley-Davidson, který propojením výrobních kapacit (a dalších oblastí) s IT systémy a vytvořením konceptu propojené továrny dokázal zkrátit náběh výroby nového modelu z téměř roku na necelé dva týdny. Zároveň se mu povedlo ušetřit 200 milionů dolarů tím, že zkrátil dobu, po kterou jsou stroje odstaveny, a snížil také chybovost výroby. To vše znamenalo nárůst ukazatele OEE o 7 až 12 procent, přičemž nárůst OEE o jediný procentní bod může přinést zvýšení zisku o 3 až 4 procenta.

Fenomén internetu věcí nebo dokonce Internet o Everything, jak říká například společnost Cisco, proměňuje průmysl obrovskou rychlostí. Podle studie Cisco Consulting Services zveřejněné v roce 2013 skrývá v sobě Internet of Everything jen na německém trhu potenciál pro průmyslovou výrobu ve výši 233 miliard amerických dolarů. Stejný odhad říká, že celkem se v této oblasti v následujícím desetiletí skrývá příležitost až 19 bilionů dolarů.

Důvod je poměrně prostý. Například jen neplánované odstávky strojů znamenají v současné době pro průmyslovou výrobu ztrátu asi 5 procent produkce. To jsou obrovské náklady. Není divu, ve výrobě se dnes používají velmi sofistikovaná zařízení, jenže jejich servis se často omezuje jen na pravidelnou, předem naplánovanou a někdy až příliš rutinní údržbu. Odhalení případných problémů bývá závislé na pozornosti obsluhy. Teprve v okamžiku, kdy se problém na stroji projeví nějakým nestandardním chováním, dojde k objednání servisního zásahu. Jenže to už může být v řadě případů pozdě.

V propojené továrně mohou být stroje vybaveny desítkami či stovkami senzorů, které přesně monitorují chování a jednotlivé činnosti stroje. Tyto senzory dokážou předat řídícím systémů informaci i o miniaturní změně, které samozřejmě lidskému oku či uchu ujde. Nicméně právě zde přichází prostor pro informační systémy a analýzu dat. Díky tomu lze detekovat závadu mnohem dříve, než způsobí odstávku stroje. Řídicí systém tak může okamžitě naplánovat servis na dobu, kdy bude odstávka stroje znamenat nejnižší náklady nebo automaticky přeuspořádat výrobní proces tak, aby bylo možné stroj odstavit. Následně může rovnou objednat autorizovaný servisní zásah. Další úspory se pak mohou skrývat v celkovém zrychlení servisního zásahu.

Doposud tráví technik často poměrně dost času detekcí závady, vzhledem k tomu, že se obvykle jedná o externí firmu, znamená to pro výrobní podnik další náklady. V éře Internet of Everything už bude ale detekce závady přímo součástí objednávky servisního zásahu, problematický díl bude totiž detekován na základě analýzy dat ze senzorů, takže technik se může cíleně věnovat opravě. Nejenže mu systémy ve firmě zajistí automatické naskladnění potřebného dílu, ale zároveň se mu v okamžiku, kdy dorazí na místo, na jeho tabletu či mobilu objeví servisní manuál k příslušnému stroji.

Rychleji a kvalitněji

Architektura IoT/IoE přitom umožňuje propojení nejen v rámci jednoho výrobního podniku či jedné firmy. Zapojení výrobních systémů do běžného IT prostředí pochopitelně umožňuje i nastavení standardních bezpečnostních politik a dalších pravidel. To znamená, že lze například do systému zapojit i celý dodavatelsko-odběratelský řetězec a automatizovat tak nejen samotnou výrobu, ale i veškeré další procesy. To dovoluje dále zefektivnit celou výrobu, protože vše od dodávek surovin či komponent až po výrobu lze plánovat automaticky na základě zájmu zákazníků.

Firma tak nemusí na skladě držet velké zásoby jednotlivých vstupních surovin, aby byla schopna vyhovět zvýšené poptávce po konkrétním produktu. Analytické systémy dokážou na základě objednávek od zákazníků predikovat budoucí materiálové potřeby a na základě toho rezervovat příslušné množství surovin přímo ve skladech dodavatelů. Systém pak může automaticky vytvořit objednávku, naplánovat dodání a na základě toho nastavit výrobu tak, aby se zvýšila produkce právě toho výrobku, o který je aktuálně u zákazníků zájem.

Automatické plánování výroby může zajistit nejen vyšší efektivitu výroby, protože odpadají různé prostoje, ale také větší flexibilitu. Přesný plán umožní zajistit rychlou změnu nastavení parametrů strojů, takže lze v rámci jediného programu vyrábět i několik variant produktu, aniž by existovalo riziko, že v důsledku lidské chyby (například špatného nastavení nástroje) dojde ke zničení výrobku. Tohoto efektu lze využít nejen u plně automatizovaných linek, ale i u tak jednoduchých zařízení, jako jsou rázové utahováky. Projekt „Track and Trace“, za kterým stojí Cisco, Tech Mahindra a National Instruments umožňuje integrovat do celého ekosystému i tato jednoduchá zařízení a zajistit přiřazení správného nástroje ve správnou dobu a se správným nastavením pro každou konkrétní úlohu. A vývoj půjde samozřejmě dál, není daleko doba, kdy lidé už skutečně nebudou potřeba ve výrobních halách, ale jejich místo bude za řídícím pultem.

Pavel Křižanovský