Anatomie inteligentního průmyslu: Digitalizace a automatizace

Průmyslová revoluce je v plném proudu. Jejím hlavním spouštěčem se tentokrát stal internet, jenž otevřel novou dimenzi digitální transformace vnitropodnikových procesů. Internet již nespájí jen lidi v sociálních sítích, ale i výrobní a přepravní zařízení, materiály, produkty, ale také fyzickou realitu s virtuálním prostředím. Všudypřítomný Internet věcí se spolu s moderními řídicími systémy nachází v jádru inteligentního průmyslu.

DIGITÁLNÍ TRANSFORMACE PRŮMYSLU

Když v roce 2011 zazněl termín Průmysl 4.0 (Industry 4.0, čtvrtá průmyslová revoluce) na Hanoverském veletrhu, začal budit otázky, zda jde v skutečnosti o něco víc než jenom o další sezónní marketingový termín. Vzhledem k prudkým změnám trhu a diverznímu chování spotřebitelů již s určitostí víme, že implementace nových digitálních a exponenciálních technologií se stala nevyhnutelná nejenom pro rozvoj, ale i udržitelnost podnikových procesů.

Mezi nejvýraznější technologie s největším dopadem na podnikové procesy patří právě Internet věcí (IoT), respektive jeho nasazení do průmyslového a logistického prostředí. Průmyslový Internet věcí (IIoT) zároveň leží v jádru konceptu inteligentní továrny (Smart Factory) a inteligentního průmyslu (Smart Industry).

Podnikový Internet věcí (IoT) představuje vnitropodnikovou síť, do které jsou zapojené všechny prvky aktivně fungující v rámci jednotlivých podnikových procesů, to znamená lidské, materiálové, strojové a systémové zdroje. Samotnému připojení prvků do sítě může předcházet implementace různorodých senzorů, které dokáží poskytovat lepší obraz o aktuálním stavu fyzického prostředí.

Prostřednictvím podnikového Internetu věcí (IoT) je proto žádoucí propojit všechny prvky průmyslového prostředí, které je nutné v jednotlivých procesech řídit a koordinovat. Mezi tyto prvky patří především výrobní a přepravní zařízení, obsluhující personál, údržbáři a manažeři, vstupní materiál, komponenty a polotovary, jakožto i hotové produkty, ale taktéž výrobní linky, pracoviště a různé informační systémy.

     Přínosy průmyslového Internetu věcí (zdroj: i-scoop.eu)

Internet věcí (IoT) spolu se Smart Industry platformami umožňuje integraci informačně-komunikačních technologií (IT) s výrobními (provozními) technologiemi. Vzájemné přepojení různorodých prvků posléze vede k horizontální a vertikální integraci procesů, která je základem širšího konceptu digitální transformace podniků. Digitální transformace posléze umožňuje optimalizovat a automatizovat jednotlivé procesy týkající se nejen výroby a logistiky, ale také kontroly kvality a údržby.

Klíčovou vlastností průmyslového Internetu věcí (IoT), a ve všeobecnosti i samotného inteligentního průmyslu, je interkonektivita, tedy propojitelnost.  Výměna dat a informací, jakož i celá komunikace probíhající v digitalizované formě je několikanásobně rychlejší jako přenos dat v papírové podobě nebo ústním podáním. V průmyslovém a logistickém prostředí to umožňuje vytváření komplexních procesů, v kterých Smart Industry systémy autonomně řídí a koordinují parciálně dynamické systémy v reálném čase.

Důvody proč se právě informačně-komunikační technologie (IT) stali středobodem pozornosti je především optimalizace provozních nákladů, zvýšení kvality a zlepšení flexibilnosti podnikových procesů. Konkrétními přínosy může být zvýšení celkové efektivity procesů, zvýšení produktivity, redukce chybovosti, eliminace plýtvání a úniků, minimalizace prostojů a především zvýšení bezpečnosti a ergonomie zaměstnanců při práci.

Investice do Internetu věcí (IoT) celosvětově 2015 a 2020 (v miliardách amerických dolarů) (zdroj: Statista)

Z pohledu inovací se jedná o paradigmatickou změnu, kterou již není možné dosáhnout tradičními technologiemi. Význam a přínos nových technologií jako Internet věcí (IoT) je natolik významný, že se nimi zaobírají také instituce na všech úrovních, od lokální až po nadnárodní (například program Evropské komise pro výzkum a inovace nazvaný Horizon s alokovaným rozpočtem 100 miliard €).

Revoluční charakter Smart Industry systémů a průmyslového Internetu věcí, tedy inteligentního průmyslu, tkví v součinnosti čtyř klíčových principů : interoperability, decentralizace, inteligence a rekonfigurability.

Velkost a dopad průmyslového Internetu věcí (zdroj: i-scoop.eu)

Globální digitální ekosystém provozu

V úvodě zmíněná propojitelnost (interkonektivita) představuje základní předpoklad existence  a funkčnosti inteligentního průmyslu. Nejedná se přitom pouze o periferní připojení jednoho zařízení na druhé nebo centralizované spojení stroje s řídicím systémem, ale o rozsáhlou a komplexní síť.

V podnikovém prostředí to znamená propojení dat, strojů, lidí, materiálů, produktů, informačních a komunikačních technologií a systémů. Takovouto obšírnou síť je již možné nazývat také Internetem všeho (IoE).

Další důležitou vlastnost sítě představuje také adaptabilnost, čili neohraničené možnosti integrace a rozšiřování sítě s přibývajícími lidskými, materiálovými, strojovými i datovými zdroji a novými procesy.

Adaptabilnost v praxi znamená, že vnitropodniková síť průmyslného Internetu věcí (IIoT) se může poměrně jednoduše rozšiřovat také na mezi-podnikovou síť spájející dva nebo více na sebe navazující podniky nebo také může vzniknout trans-podniková síť přepojující několik různých podniků, čili síť inteligentních továren.  

                         Přínosy průmyslového Internetu věcí podle průmyslových manažérů (zdroj: Atlas)

Při sítích průmyslového Internetu věcí (IIoT) je třeba klást důraz na interoperabilitu jednotlivých připojených objektů. Zatímco interkonektivita znamená propojitelnost lidí, systémů, objektů a dat, interoperabilita se váže na jejich kompatibilnost, čili schopnost si vzájemně poskytovat služby, efektivně spolupracovat a dosahovat tak vzájemnou součinnost. To v konečném důsledku znamená, že všechny prvky propojené v průmyslném Internetu věcí (IIoT) by měli být schopné nejen navzájem komunikovat, ale také vzájemně interagovat.

Právě interoperabilita je klíčová při budování globálního ekosystému Internetu věcí (IoT) – provozu nebo továrny přesahující fyzické hranice konkrétního podniku. Na její zabezpečení již podnik musí disponovat implementovanou platformou jakou představují Smart Industry systémy.

Tato platforma fungující na všech relevantních úrovních dokáže zabezpečit nevyhnutnou softvérovou infrastrukturu pro dosažení interoperability prvků zapojených do podnikového průmyslného Internetu věcí (IIoT).

Jak vypadá interoperabilita v praxi je možné vidět na příkladu mezinárodní distribuční společnosti, která prostřednictvím Internetu věcí (IoT) propojila materiál, dopravníkové pásy, vysokozdvižní vozíky, skladové pozice a zaměstnance. Platformu, Smart Industry systém EMANS,  pro toto propojení dodala společnost ANASOFT, přičemž systém autonomně zabezpečuje řízení a koordinaci logistických procesů a řídí jednotlivé zařízení s cílem zajištovat maximální efektivnost.

Současně jsou prostřednictvím tohoto systému zaznamenávané všechny údaje o manipulačních úkonech s každým jedním balením materiálu, což podniku přináší vysokou míru transparentnosti a dohledatelnosti (traceability) procesů, jakož i dostatek informací pro proces jejich optimalizace. Tato forma demokratizace dat a informací v průmyslném prostředí urychluje kvalifikované rozhodování na všech řídících úrovních. 

Technologie, které podniky využívají pro inteligentní výrobu (35% propojený dodavatelský řetězec, 34% MES systémy, 33% robotika) (zdroj: MESA International)

Článek byl původně publikován v časopise Quark 1/2019.

MOHLO BY VÁS TAKÉ ZAJÍMAT